원자로계통 압력경계 누설위치 추정

키워드

확장요약문

국내 원자력발전소에 설치된 음향누설감시계통(ALMS)은 측정 신호의 진폭을 기준 문턱값과 비교하여 원자로계통 압력경계에서의 냉각재 누설을 탐지한다. 이러한 진폭 기반 방식은 누설 발생 여부는 판단할 수 있으나 누설 위치는 파악할 수 없으며, 냉각재 펌프, 냉각재 유동 및 기타 발전소 기기에서 발생하는 운전 소음 환경에서는 정확도가 저하된다. 본 논문에서는 이러한 소음이 존재하는 운전 조건에서 원자로계통의 누설 발생 여부와 누설 위치를 함께 추정하는 새로운 방법을 제안한다. 누설 신호는 과도 신호가 아닌 정상(stationary) 신호이므로 시간 영역에서 센서 간 시간지연을 직접 추정하기 어렵다. 이에 제안 방법은 센서 쌍 사이의 전달함수에 최소분산(minimum variance) 기법과 MUSIC 알고리즘을 적용하여 큐프렌시(quefrency) 영역에서 센서 간 시간지연을 추정하고, 추정된 시간지연으로부터 계산한 전파속도의 분산이 0이 되는 지점을 누설 위치로 결정한다. 제안 방법은 용접 관통부를 통한 외부 누설과 스프레이 밸브를 통한 내부 누설을 모사한 1/4 축소 가압기 테스트베드를 이용하여 검증하였다. 그 결과, 제안 방법은 기존의 상호상관(cross-correlation) 기법보다 센서 간 시간지연을 더 정확하게 추정하였으며, 낮은 신호대잡음비 조건에서도 실제 누설 지점으로부터 수 mm 이내의 오차로 누설 위치를 추정하였다. 또한 기설치된 가압기 안전밸브(PSV) 감시계통과 동일한 가속도계 배치를 사용하여 내부 스프레이 누설의 위치를 성공적으로 추정함으로써, 추가 센서 설치 없이도 가동 중인 원자력발전소에서 누설 위치를 추정할 수 있음을 확인하였다.