KR940004773B1 - 고체-액체 시스템의 원격 준위 측정법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고체-액체 시스템의 원격 준위 측정법

본 발명의 따른 방법이 실행될 수 있는 것에 관한 사용제 수지 저장 용기 및 연결된 배관 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 사용제 수지 저장용기 3 : 합성수지물질

5 : 배출 파이프 7 : 합성수지용기

9, 13, 21, 29, 31 : 밸브 15 : 액체 준위 측정 장치

17, 19 : 관 23 : 체

27 : 유출 파이프 33 : 전달자

35 : 펌프 36 : 수원지

37 : 스트립 차아트 기록기

본 발명은 용기내에 벌크물질의 준위를 원격적으로 측정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은, 특히, 방사성 수지 물질의 재고가 명확하게 확인되도록 사용제 수지 저장 탱크에 일시적으로 저장되는 방사능 수지 물질의 준위를 원격적으로 측정하는데 유용하다.

원자력 발전소의 정상 동작에 있어서, 방사능핵 분열 및 부식생성물은 원자로에 의해서 발생되고 원자로 냉각제에 의해서 수송된다. 허용되는 준위내에서 원자로 냉각제의 방사능을 유지하기 위해서, 여러개 수지 및 필터를 통해 처리된다. 시간주기 동안에 냉각제로부터 방사능을 제거하기 위한 수지의 효율은 감소하고 수지는 교체되어야 한다. 수지내에 축적된 방사능이 시간당 1000뢴트켄의 방사 준위가 되기 때문에, 제거는 수지용기로부터 사용제 수지 저장용기까지 수지를 플러싱함으로서 원격적으로 완성된다.

사용제 수지 저장용기는 원자력 발전소에 위치되고 사용제수지에 대하여 일시적 저장을 제공한다. 주기적으로 사용제 수지는 저장용기로부터 비어있고 원자력발전소의 위치로부터 영구적 저장 위치까지 수송되는 시일드 드럼내에 채워진다.

사용제 수지용기가 시일드 드럼내에서 비어있는 것을 원자력 발전소 오퍼레이터가 확증 및 위와같은 동작에서 필요로 되는 드럼의 수를 결정하기 위해서, 사용제 수지 저장용기내에 사용제수지의 재고를 명확하게 확증하기 위한 장치를 가지는 것이 필요하다. 그러나, 사용제 수지와 관련된 높은 방사준위 때문에, 직접적 장치는 용기내에 사용제수지의 준위를 측정하기 위하여 이용될 수 없다.

종래에, 여러가지 간접적 기술이 사용제 수지의 재고 조절을 유지하기 위해서 이용되었다. 예를 들면, 부하전지는 그것이 사용제수지로서 채워질때 용기의 무게를 측정하기 위해서 사용되었다. 용기가 비어있을때 용기의 무게를 알고 있음으로서, 사용제 수지의 순무게를 얻을 수 있고, 그것으로 부터, 수지의 밀도를 알고 있음으로서, 수지의 체적은 유도 될 수 있다. 그러나, 재고 조절을 유지하기 위하여 부하전지의 사용은 다른 이유중에서, 부하전지의 사용이 필요한 정확성을 발생하지 않기 때문에 효과가 없음을 알 수 있다. 사용제 수지의 재고 조절을 유지하기 위한 다른 간접적 기술은 원자력 발전소를 나가고 들어오는 모든 수지의 정확한 기록을 유지해야 한다. 위와같은 관리상 절차는 시간을 소모하고 실수하기 쉽다.

본 발명의 주요목적은 용기내에 벌크물질의 준위를 원격측정하기 위한 간단하고 정확한 방법을 제공하는 것이다.

이런 목적과 동시에, 본 발명은 간극이 인접한 입자 사이에 형성되는 용기내에 입자벌크 물질의 표면 준위를 원격적으로 측정하기 위한 방법에 있으며, 용기는 용기내에 액체 준위의 표시를 나타내기 위하여 용기와 더불어 동작적으로 연결된 액체 준위 측정 장치를 가지며, 액체는 일정한 유동속도로 용기가 첨가되고, 첨가에 의해서 액체는 벌크물질의 표면준위에 대한 입자 사이의 간극을 점차로 채우고, 액체 준위측정장치의 액체 준위표시는 시간의 함수로서 기록되고 ; 용기내에 액체 준위의 변화율이 감소하는 준위는 용기내에 벌크물질의 준위로서 표시되는 것을 특징으로한 다.

본 발명은 수지와 같은 벌크물질이 인접한 수지 입자 사이의 간극으로 구성되는 어떤 공간부분을 가진다는 사실을 이용한다. 예를 들면, 동일 직경의 고체구형입자로 구성되는 벌크 물질에 있어서, 벌크물질의 전체 체적의 공간부분은 벌크물질의 전체 체적의 약 3분의 1이된다. 벌크물질의 나머지 3분의 2는 교체구형입자를 포함한다.

그러므로, 만일 벌크물질이 직각 원형 원기둥과 같은 용기내에 배치된다면, 그리고 벌크물질의 교체 입자보다 더 낮은 비중을 가지는 액체가 일정한 유동속도로 용기에 첨가된다면 액체의 준위는 벌크물질이 용기에 존재하지 않을때 액체의 준위가 증가하는 속도보다 액체가 벌크물질의 간극을 채웠을 때 훨씬 급격한 속도로 증가하는 것을 알 수 있다. 예를들면 벌크물질이 3분의 2의 고체와 3분의 1공간부분일 경우에, 액체가 벌크물질이 없이 존재하는 동일 체적내에서 증가하는 속도 3배 액체는 벌크물질을 통해 증가할 것이다. 따라서, 액체가 벌크물질의 표면에 도달하여 용기의 나머지 체적을 점유하기 시작할때, 용기벽에 대하여 액체준위의 증가율에 있어서 관찰할 수 있는 감소가 존재할 것이다. 전의 실시예에서 벌크물질에 의해서 점유되지 않는 용기의 체적내에서 액체준위의 변화율은 벌크물질로써 채워지지 않는 용기의 체적상 액체준위의 변화율의 3분의 1이 될 것이다.

액체준위가 변화율에서 감소를 나타내는 준위를 원격적으로 검출함으로써 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해서 이해될 수 있는 전의 설명을 고려하면, 용기내에 벌크물질의 준위를 원격적으로 검출하는 것이 가능할 수 있다.

또한, 용기의 체적이 알려진다면, 용기의 액체준위와 벌크물질 준위는 용기를 표시하기 위해서 쉽게 조정될 수 있고 그래서 용기내에 벌크물질의 준위를 알게 됨으로써, 용기내에 벌크물질의 체적을 알게 된다.

본 발명은 벌크물질의 준위가 높은 정확성으로서 반드시 측정될때 매우 양호한 용기 및 벌크물질이 방사성 수지를 포함할때 경우에 따라서 접근할 수 없는 용기내에 벌크물질의 준위를 원격적으로 측정하기 위한 간단하고 경제적인 방법을 제공한다.

도면에 있어서, 배출파이프(5)에 의해서 용기내에 배출되는 수지물질(3)을 저장하도록 사용제 수지 저장용기(1)가 예시되며, 이때 배출파이프(5)는 각 밸브(9)에 의해서 다수의 수지용기(7)에 연결된다. 수지용기는 허용할 수 있는 준위내에서 냉각제의 방사능을 유지하기 위하여 냉각제로 부터 여러개 핵분열 생성물을 제거하기 위하여 알려진 방법으로 원자로 냉각제의 순환통로내에 연결된다. 실행단계후, 방사능을 제거하기 위하여 수지의 효율은 수지가 반드시 교체되는 한도까지 감소한다. 이것을 행하기 위해서 수지는 사용제수지 저장용기(1)내에 밸브(9) 및 배출파이프(5)에 의해서 용기(7)로 부터 흘러내린다.

저장용기(1)내에서 사용제수지가 방사능이 높기 때문에, 용기는 적절하게 보호되어야 하고 용기내에 사용제수지의 준위를 직접 측정하기 위해서 발전소 오퍼레이터가 접근할 수 없다. 본 발명에 따른 방법은 하기에 서술될 것처럼 용기(1)내에 사용제수지의 준위를 원격적으로 결정하기 위하여 현재 발전소 장치를 유리하게 이용한다.

사용제 수지는 물의 매질에 의해서 용기(1)내에 흘러들어간다. 용기(1)가 반복되는 플러싱 동작으로서 흘러넘치지 않도록, 물은 용기내에 물준위가 액체 준위 측정 장치(15)에 의해서 측정되므로서 기정된 준위에 이르를때 파이프(11)와 밸브(13)에 의해서 용기로 부터 주기적으로 배수된다. 액체 준위 측정 장치(15)는 종래 계기이고, 아이티티코오포레이숀, 바톤 인스트루먼트 컴파니에 의해서 제작되고 모델 번호 752/352로서 판매되는 예를 들면 준위 측정 계기를 포함한다. 요약컨대, 위의 계기는 다이아프램의 반대측에 차동압력의 결과로서 변위되는 다이아프램(도시되지 않음)을 포함한다. 차종압력은 각 관(17, 19)에 의해서 다이아프램의 반대측에 전달된다. 관(17)은 일정한 압력밸브(21)에 의해서 일정한 압력으로 유지되는 용기(1)의 상부에서 기압과 통신한다. 일반적으로, 질소는 용기내에 가압하는 기압으로서 이용된다. 관(19)은 용기(1)의 하부와 통신한다. 물준위가 증가할때, 다이아프램은 관(19)과 통신하여 다이아프램의 측에 작용하는 압력에 반응하여 변위되며, 위의 압력은, 다아아프램의 다른측에 대한 압력이 액체준위이상 일정한 기압과 통신하는 관(17)에 의해서 일정하게 유지되므로, 물준위의 크기에 직접적으로 비례한다.

상기에서 언급한 것처럼, 액체준위가 기정된 크기에 이르를때, 물은 파이프(11)와 밸브(13)를 통해 배수되어 저장탱크(도시되지 않음) 내에 배출된다. 양호하게, 스텐인레스강으로 만들어지고 수지 비이드의 입자크리보다 더 작은 메쉬크기를 가지는 체(23)는 수지가 프러싱물과 동시에 외부로 배수되지 못하도록 용기(1)내의 파이프(11)의 단부에 연결된다. 보기에서 처럼, 수지 비이드는 200미크론의 입자크기를 가지고, 반면 체의 메쉬크기는 105미크론이다.

안전 보호장치로서, 유사한 체(25)는 용기(1)의 상부 근처에 배치되고 유출 파이프(27)와 밸브(29)에 연결되고 연결에 의해서 용기(1)내에 플러싱 물은 만일 플러싱 물이 유출 포인트에 이르르기 전에 밸브(13)가 작동할 수 없거나 또는 용기(1)로부터 플러싱 물이 배추되기 위한 적절한 시기에 개방되지 않는 경우에 저수탱크에 배출될 수 있다.

파이프(11)는 다른 밸브(31)에 의해서 연결되고, 수원지(36)에 대한 일정한 유동 전달자(33)와 물 펌프(35)는 일정한 유동 전달자(33)에 의해서 결정되는 것처럼 일정하 유동속도로 용기(1)내에 펌프될 수 있다. 일정한 유동 전달자(33)는 모델 번호 752(0-150지 피 엠)로서 아이티티코포레이숀, 바톤 인스트루먼트 캄파니에 의해서 유동을 측정할 수 있는 알려진 장치이다.

본 발명에 따른 방법은 제1도에 예시된 사용제 수지 저장 용기 시스템과 연결하여 실행되는 것은 다음과 같다. 처음에. 밸브(31)는 폐쇄되고 용기(1)에 존재하는 플러싱 물은 밸브(13)를 개방함으로서 외부로 배수되고, 용기의 건조수지를 남긴다. 일단 용기(1)내에 물이 완전히 배수되면, 밸브(13)는 폐쇄되고 밸브(31)는 개방되어, 보충수는 일정한 유동 전달자(33)에 의해서 고정됨으로서 일정한 속도로 용기(1)내에 펌프된다. 수위는 물이 용기(1)내에서 증가할 때 준위 측정 장치(15)에 의해서 제어된다. 준위 측정 장치(15)로 부터 준위측정 표시는 규칙적, 주기적인 것을 기본으로 수동적으로 기록될 수 있거나 또는 준위측정 표시는 준위특정 장치의 출력신호를 수신하도록 준위 측정 장치(15)에 적절하게 연결할 수 있는 종래 스트랩 차아트 레코더(37)에 의해서 자동으로 기록 될 수 있다.

본 발명의 방법에 따라서, 감소가 용기(1)내에 수위와 변화율에서 관측될 때, 이러한 것은 물이 탱크내에 수지의 표면준위에 도달했고 수지표면 이상으로 용기 체적의 점유되지 않은 부분을 채우기 시작한 것을 의미한다.

수동 또는 스트립 차아트 레코더(37)에 의해서 준위 측정 장치(15)의 출력을 기록하는 것에 대한 다른 방도로서, 본 발명의 원리내에서, 탱크의 증가하는 수위의 변화율에서 자동으로 감소를 검출하는 적절한 수위를 시접에서 표시하는 출력을 발생하는 준위 측정 장치(15)의 출력에 대한 차별 출력장치를 포함하는 전자회로를 연결하는 것은 역시 가능하다.

용기 부분의 체적에 대하여 용기의 높이를 각각의 높이 이하로 조절함으로써, 수지 준위는 용기내에 포함된 벌크 수지의 체적 측정에 대하여 직접적으로 변환될 수 있다. 만일 용기내에서 벌크수지의 공간부분이 알려진다면, 고체 수지에 의해서 점유되는 용기의 체적은 수위에 의해서 나타나게 된는 체적으로부터 공간부분을 공제함으로써 결정될 수 있다. 또는, 고체수지의 체적은 일정한 유동속도로 용기(1)내에 물의 유동이 시작되는 시간과 수위의 변화율에서 감소가 발생되는 시간 사이의 경과된 시간을 측정함으로서 결정될 수 있다. 일정한 유동 속도 및 경과시간의 곱은 수지표면준위까지 용기에 추가된 보충수의 체적을 제공한다. 고체수지에 의해서 점유된 용기의 체적은 수위의 변화율에서 감소시간의 수위에 대응하는 물과 수지의 전체 체적으로 부터 보충수 체적을 공제함으로써 계산될 수 있다.

본 발명에 따라서 수지준위 측정의 정확성은 보충수의 입력 유동 속도와 데이타가 수동으로 기록될 때 데이타 수집간격의 기능을 한다.

하기의 표는 반구의 머리로서 씌워지고 수직적 직각 원기둥 형태를 가지고, 96인치(243.84cm)의 내부 직경, 154인치(391,16cm)높이 및 550ft³(16764㎤)의 전체 체적을 가지는 용기에 관한 여러개 유동 속도 및 데이타 수집 간격에 있어서 측정의 정확성을 제시하며, 용기의 벌크 물질은 200미크론의 평균 입자 크기 및 33%의 공간부분을 가지는 수지비이드를 포함한다.

준위상변화를 계속적으로 제어하기 위한 스트립 차아트 레코더의 사용은 유동속도가 선정되는 것에 관계없이 0.5% 정확성을 가지게 한다.

본 발명의 상기 설명은 여러개 수정, 변화 및 개조하기 쉽고, 또한 수정, 변화 및 개조는 청구범위와 동일 범위의 의미내에서 이해되어야 함을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 간극이 인접한 입자 사이에 형성된 용기내에 입자 벌크물질의 표면준위를 원격적으로 측정하기 위한 방법에 있어서, 용기는 용기내에 액체 준위를 표시하기 위하여 용기와 더불어 동작적으로 연결된 액제 준위 측정 장치를 가지며, 액체는 일정한 유동 속도로 용기에 첨가되고, 첨가함으로써 액체는 벌크물질의 표면준위에 대하여 입자 사이에 간극을 점차로 채우고, 액체 준위 측정 장치의 액체준위표시는 시간의 함수로서 기록되고; 용기내에 액체준위의 변화율이 감소하는 준위의 용기내에 벌크물질의 준위로서 표시된는 것을 특징으로 하는 고체-액체 시스템의 원격 준위 측정법.
2. 제1항에 있어서, 일반적으로 용기내에 존재할 수 있는 어떤 액체는 상기 첨가단계전에 제거되는 것을 특징으로 하는 고체-액체 시스템의 원격 준위 측정법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용기내에 벌크물질의 체적은 알려진 체적 공간을 채우는 용기를 결정하고, 용기내에 액체준위의 변화율이 감소하는 시점에서 액체를 첨가하기 위해서 필요한 시간은 액체의 일정한 유동속도와 용기에 첨가된액체의 체적을 나타내는 경과시간의 곱을 결정하고, 결정된 준위에서 액체 및 벌크물질에 의해서 점유된 용기의 알려진 체적의 부분을 계산되고, 용기내에 벌크물질의 고체 체적은 액체 및 벌크 물질에 의해서 정유된 용기의 체적으로부터 용기에 첨가된 액체의 체적을 뺌으로서 계산되는 것을 특징으로 하는 고체-액체 시스템의 원격 준위 측정법.

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