핵연료 집합체 결함 검사 시스템 제작에 관한 연구

Abstract

핵연료 집합체 외관검사를 위해 다양한 방법들이 제안되고 있는데, 단시간내에 원자로에 있는 모든 핵연료 집합체에 대하여 외관검사를 시행하는 것이므로 많은 숙련된 인력과 검사장비가 필요하다. 본 논문에서는 숙련된 검사자가 아니더라도 빠른 시간내에 핵연료 집합체 검사가 가능한 방법으로 시스템을 제안하였다.

먼저 핵연료 비전검사시스템을 제작하고 핵연료의 피복관의 표면검사 방법에 관하여 연구하였다. 모형 핵연료 집합체를 중앙에 위치시켜 핵연료봉의 주위로 네 방향에 라인 레이저와 카메라를 설치하고 카메라가 핵연료 집합체를 따라 수직으로 상승하고 강하하면서 동영상을 획득하고 검출하여 분석하도록 하였다.

검사를 위하여 컬러 영상에서는 라인 레이저를 사용하였는데, 이는 핵연료봉에 이물질이 있거나 손상이 된 경우에 라인 레이저의 빛이 산란 하거나 집중하는 점에 착안한 것이다. 또한 흑백 영상에서는 연료봉의 윤곽선을 검출하여 연료봉의 변형이나 이물질을 검사하였다. 컬러 영상과 흑백 영상을 병렬로 처리함으로써 평균 85%~95%의 높은 이물질 검출 능력을 얻을 수 있었다.

시스템의 전체적인 운용을 위한 운용 소프트웨어 및 사용자 인터페이스와 연동하여 시험하였으며 연료봉 표면의 이상 유무 좌표데이터를 2D 그래픽으로 표현하고 다시 3D 그래픽으로 변환하여 사용자 인터페이스에서 디스플레이 되도록 구현하였다. 3D 구현의 경우 이상 지점에 대한 표현에 80% 이상의 성공률을 보이고 있음을 확인하였다.

현존하는 검사 시스템에서의 검출 능력이 80%~85% 인데 비해 본 논문에서의 검출 능력은 85%~95%를 달성함을 확인하였다.