• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.258-263
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• 1998

원자력 발전소의 제어봉 낙하 시간 측정 시험은 원자로 비상 정지 명령에 따른 제어봉의 낙하 속응성이 지침서의 제한치 이내에 있는지를 주기적으로 확인함으로써 제어봉의 원자로 안전 운전 및 정지 기능을 확인하는 중요한 시험이다. 현재 고리2호기를 비롯한 WH형 발전소들은 제어봉이 디지틀 제어봉 위치 지시(DRPI) 코일속을 낙하할 때 유기되는 전압을 검출하여 제어봉 낙하 시간을 측정하는 방법을 사용하고 있다. 이 방법은 제어봉을 뱅크별로 인출한 후 하나씩 개별 낙하시키기 때문에, 제어봉 낙하 시간 측정 시험에 많은 시간과 다수의 인력이 소요되며, 측정시 격납용기내에 작업자가 장시간 체류해야 하는 단점이 있다. 이러한 DRPI 신호 이용 제어봉 낙하 시간 측정 방법의 단점을 보완하여 제어봉 구동 장치(CRDM)내 이동권선 신호를 이용하는 다중 낙하 방식의 새로운 측정 방법을 제안하고, 측정 장치를 개발하였다. 개발된 제어봉 낙하 시간 측정 장치를 이용하여, 고리2호기 제어봉 낙하 시간 측정 시험시 기존의 방법과 병행 측정 시험을 수행하고 그 결과를 비교 검토하여 충분히 정확하게 제어봉 낙하 시간을 측정할 수 있음을 보였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.305-310
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• 1997

국내에 신규로 건설되는 원자력발전소(이하 원전)는 부분강 제어봉을 설치하여 축방향의 출력 분포 제어에 별다른 어려움 없이 운전을 하고 있으나, 일부 가압 경수로형 원전의 경우는 부분강 제어봉이 설치되어 있지 않아 원자로 출력 변동시 출력분포 제어에 어려움이 많다. 기존 원전 경우의 제어봉 운전 방식은 원자로 출력의 균일한 제어를 위해 각 제어봉 뱅크를 순서적으로 운전하고 있으며, 각 뱅크간에는 일정한 수(일반적으로 113 Step) 만큼 중첩하여 운전하고 있다. 출력운전중에는 모든 제어봉을 인출하여 균일한 출력분포를 유지하며 축방향의 출력분포 제어를 위해 제어봉을 조절한다. 출력을 변동하면 제어봉이 원자로내에 삽입하게 되는 데, 먼저 D Bank가 삽입되며 D Bank가 113 Step에 도달하면 C Bank가 삽입되기 시작하는 데, D 130에서부터 C Bank가 삽입되어 제어값을 갖는 D 100 Step 까지는 축방향 출력 제어가 되지 않아 출력 편차가 제한값을 벗어나 출력을 급격히 감소해야 하는 등의 어려움이 있다. 본 연구는 제어봉의 중첩을 조절하여 C Bank를 조기에 노심에 삽입시의 영향을 분석하기 위하여 제어봉값이 출력에 미치는 영향을 예측하고, 제어봉 중첩수를 변경시에 노심에 미치게 될 안전성을 검토하였으며, 그 결과 중첩수를 조절할 경우 축방향 출력 분포를 초기부터 양호하게 제어할 것으로 예측된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.521-525
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• 1996

국내 최초 운전경험을 갖는 CE 형 원전 설계인 영광 원자력 발전소 3,4호기의 제어봉 제어구동 설비는 시운전 시험 과정 중 제어봉 제어용 전원설비의 전기적 잡음에 의해 일부 제어봉이 미끄러짐으로서 원자로가 계속적으로 불시정지 되었다. 이와 같은 현상으로 이미 국내에서도 가동중인 고리 원자력 발전소 2호기에서도 고주파 용접기의 전도성 잡음에 의하여 제어봉 제어회로에 영향을 주어 여러차례 원자로 정지를 겪은바 있다. 따라서 원자력 안전기술원에서 제어봉 미끄러짐의 원인을 조사결과 직접적인 원인은 제어봉 전원공급 설비에서 발생된 전기적 잡음에 의해 제어봉 제어회로의 오동작 및 발전소 부하탈락 시험시 소내전원 주파수 상승으로 제어봉 코일에 정격이하의 저전압이 공급됨으로서 원자로가 불시 정지 됨을 확인 하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.386-392
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• 1996

기존의 아날로그로 구성된 제어봉구동장치 제어계통을 디지탈로 설계개선하기 위한 선행 작업의 일환으로 제어봉구동장치의 출력 신호를 모사하기 위한 제어봉구동장치 시뮬레이터가 개발 되었다. 개발된 시뮬레이터는 제어봉구동장치의 인출 및 삽입시에 마그네틱 코일로부터 검출되는 전류파형을 모사 할뿐만 아니라 제어봉구동장치가 비정상적으로 움직이는 기계적인 이상 상태를 모사 할 수 있도록 모델링 하였다. 시뮬레이터의 성능 검증을 위하여 영광 3,4호기 현장에서 수집한 제어봉구동장치 출력 신호 와 비교해 본 결과 제어봉구동장치의 거동을 잘 모사 함을 알 수 있었다. 이 시뮬레이터는 디지탈 제어봉구동장치 제어계통 개발시에 소프트웨어의 기능을 검증할 수 있고, 제어봉구동장치 제어계통을 설계개선할 경우 설계 도구로 사용할 수 있다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.489-495
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• 1998

최근 울진 1,2호기의 급정지 제어봉 E.C.T(Eddy Current Test) 결과 Fretting Wear가 심한 것이 관찰되었다. 이는 유동유발 진동에 의해 제어봉과 그 지지물 간의 접촉으로 인한 손상이 주요인으로 추정되고 있다. 제어봉 손상은 제어봉 교체로 인한 비용뿐만 아니라 마모금속의 방사화로 인한 냉각재의 오염을 수반한다. 따라서 본 연구는 원자로의 유동유발진동을 선별하여 파손 위치 및 형태, 유동조건, 제어봉과 안내관의 기하학적 구조 등을 분석한 결과 지배적인 손상원인을 Turbulence Excitation과 Fluidelastic Instability로 선정하였다. 특히 안내관내의 6번째 card 위치에서 발생하는 높은 마모현상이 난류도 증가에 의한 손상임을 제시하였다

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2003년도 춘계전력전자학술대회 논문집(1)
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• pp.133-136
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• 2003

이 논문은 고리 $\#$1 원자력 발전소를 기준 발전소로 하여 개발되고 있는운전원 교육용 가상 시뮬레이터 의 일부로서, 제어봉 제어계통 모델링에 대한 내용을 제시하는 것이 주된 목적이다. 제어봉 제어 계통의 목적은 원자로 출력을 변화시키기 위하여 제어봉 집합체(RCCA)를 동작시켜 단기적인 반응도(Short Term Reactivity)를 조절하기 위한 것이다. 실제 발전소와 똑같은 제어봉 제어가 가능하면, 실제로 운전원이 가상 시뮬레이터를 통해서 모든 상황과 사고들을 대처하는 능력을 가질 수 있도록 설계되었다 본 논문에서는 고리 $\#$1 원자력 발전소 운전원 교육용 가상 시뮬레이터를 구현하기 위해 현재까지 설계된 제어봉 제어계통의 기능, 구성, 제어봉 제어에 대한 전반적인 내용을 제시하고자 한다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2004년도 추계학술발표회 발표논문집
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• pp.655-656
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• 2004

1) 제어봉의 전자 클러치는 직류전원 공급 장치에 의해 12V의 직류 전력을 공급받으며 전압 강하에 대한 내성이 좋다. 제어봉은 10V의 전압이 525msec 이상 지속될 때 전자력 상실로 낙하한다. 완전정전(0V)이 발생하여도 직류전원 공급 장치는 500msec 동안 전자클러치에 직류전력을 공급하여 제어봉의 연결 상태를 유지하도록 한다. 2) 정지봉 계통에 대한 전압강하의 영향은 제어회로를 구성하는 전자접촉기의 개방에 의하여 펌프의 전원공급이 차단되고, 그 결과 정지봉이 낙하한다. 정지봉은 펌프의 전원이 상실되면 수압 실린더의 압력 상실로 약 1000msec 후에 낙하한기 시작한다. 그림 2는 제어봉 및 정지봉에 대한 정전 영향을 시간에 따라 표시한 것이다. 3) 1차 및 2차 냉각계통의 부족전압 계전기에 의해 펌프가 정지할 때까지 저유량 신호 및 N/T mismatch 신호에 의한 원자로 정지신호는 발생되지 않는다. 따라서 정지봉 및 제어봉 계통에 적용하고자 하는 순간정전 보상장치는 부족전압 계전기 동작시간 이내의 보상시간에서만 가능할 것이다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.33-39
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• 1998

기존 가압형 경수로에서 전체 반응도가의 상당부분을 제어하고 있는 붕산수를 사용하지 않고 가연성독봉 및 쟤어봉을 확대 사용하는 전략으로 1300MWe급 차세대원자로(KNGR)를 대상으로 무붕산 노심 개념설계를 수행하였다. 가연성독봉으로는 기존 PYREX 독붕의 독물질을 농축한 농축 PYREX 독봉을 도입하여 주기초 반응도 제어효과 및 전 주기동안 평평한 잉여반응도 유지에 매우 효과적인 결과를 도출하였다. 또한, 무붕산 노심이 필연적으로 갖게되는 축방향 출력분포의 노심 하단부치중현상을 제어하기 위하여 부분장 제어봉(Part Length Control Red)을 보조적으로 사용, 매우 간단한 형태의 핵연료집합체 축방향 zoning 설계를 수행하였다. 부분장 제어봉의 사용으로 모든 핵연료집합체를 축방향으로 zoning 하지 않고도 축방향 출력분포를 효과적으로 제어할 수 있었다. 제어봉으로는 큼 제어봉가를 확보하기 위하여 B$_4$C를 재질로하는 Checkerboard 형태의 제어봉 설계를 수행하였고, 효과적인 제어봉 운영을 통하여 무붕산 노심의 잉여반응도 및 출력분포 제어가 가능하였으며 제어봉이 운전중에 상당부분 삽입될지라도 약 7%$\delta$p 의 충분한 운전정지 여유도를 확보할 수 있다는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권3호
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• pp.225-232
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• 2015

제어봉구동장치는 원자로의 반응도를 제어하기 위한 전기기기이다. 기존 제어봉구동장치는 원자로 외장형으로 원자로덮개의 노즐에 설치되었다. 그러나 최근에는 제어봉인출 사고를 근본적으로 배제하기 위한 내장형 제어봉구동장치의 필요성이 대두되어 왔다. 본 논문에서는 기존의 자석잭 방식 외장형 제어봉구동장치를 응용하여 원자로 내장형 제어봉구동장치를 개발하는 개념설계를 소개한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 D
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• pp.1893-1894
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• 2006

본 논문은 원자로 제어봉구동장치 각 기구의 동작을 감시하여 이 장치에 의한 제어봉의 이동 여부를 검출하는 방법에 관한 것이다. 제어봉구동장치의 일부에서 전기적, 기계적 결함이 생기면 제어봉의 스텝 이동이 제대로 수행되지 못하고, 결국 해당 제어봉은 원자로의 목표 열적 출력을 위한 바른 위치에 도달하지 못하게 된다. 이렇게 되면 제어봉들 사이에 위치 편차가 발생하여 원하는 원자로 열적 출력을 얻을 수 없게 되므로 제어봉구동장치 각 기구의 동작을 신속하고 정확하게 파악하여 해당 제어봉의 이동 여부를 검출할 수 있어야 한다. 제어봉구동장치의 기구들은 각자의 여자 코일의 전류 파형 변화를 통해 동작 여부를 확인할 수 있는데 본 논문에서는 코일 전류 파형을 분석하기 위하여 국소적인 왜곡 검출 능력이 우수한 웨이블릿 변환 기법을 사용하였다.