KR102021889B1

KR102021889B1 - 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102021889B1
Application number: KR1020190025164A
Authority: KR
Inventors: 채경선; 신경욱; 이건희; 정도영; 박재석
Original assignee: 세안기술 주식회사
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2019-09-17
Anticipated expiration: 2039-03-05
Also published as: US20200286638A1; US11211179B2

Abstract

본 발명은 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 캐니스터에 대한 건조공정 시 기체분광분석을 이용하여 건조 중인 캐니스터에 대한 건조적합성평가를 자동으로 실시하여 신속한 건조목표달성여부확인과 최적의 건조상태를 달성하는 동시에 손상된 사용후핵연료에 의해 오염된 캐니스터인지를 신속, 정확하게 판단하고, 그 판단결과에 따라 비오염순환계 또는 오염순환계를 선택적으로 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터에 대한 건조공정을 실시되도록 함으로서, 손상된 사용후핵연료로 인한 건조장치에 대한 방사성 오염을 확실하게 예방할 뿐만 아니라 건조공정이 자동으로 제어되면서 실행되므로 작업자의 방사선 노출을 최소화시킬 수 있도록 하는 것이며, 그 구성은 투명한 투과창을 갖고, 캐니스터의 배출단 상에 장착되는 측정블록과; 상기 측정블록의 투과창을 통해 캐니스터로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송하는 기체분광분석장치와; 상기 캐니스터의 배출단 상에 장착되어 캐니스터 내의 온도를 측정하는 온도측정수단을 포함하며; 상기 제어기는 상기 기체분광분석장치 및 온도측정수단과 각각 연결되고, 상기 기체분광분석장치 및 온도측정수단으로 부터 수신되는 측정값에 따라 건조운전을 실시하고, 건조운전의 실행을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 및 그 제어방법{A dryer for transport and storage of the spent nuclear fuel with the dry adeguacy by gas spectrometry and control method thereof}

본 발명은 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용후핵연료 건식저장을 위해 사용후핵연료 피복관과 저장용기인 캐니스터 내에 모든 수분을 제거하는 건조운전기술에서, 사용후핵연료 운반 및 저장용기(이하, '캐니스터'라 칭함)의 배출단으로 부터 순환라인을 따라 순환되도록 배출되는 고온의 비반응성가스를 냉각공정 없이 배출단에서 직접 측정한 기체분광신호로부터 건조운전 특성변수를 추출하고, 이를 건조운전변수로 입력하여 건조운전을 실행하고, 측정되는 기체분광신호가 설정값 이하일 때 캐니스터의 건조가 완료된 것으로 평가하여 건조운전을 종료시키는 구조를 갖도록 한 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 사용후핵연료의 저장, 처리 및 이송은, 특별한 주의와 수순상의 안전책을 요한다. 원자로의 조작에 있어서는, 연료 어셈블리로서 알려진, 농축우라늄이 충전된 공동(空洞)의 지르칼로이(zircaloy) 피복관이 원자로의 노심(爐心) 내부에서 태워진다. 이러한 연료 어셈블리를, 그 에너지가 소정의 레벨까지 저하한 후에 노(爐)로부터 제거하는 것이 통례이다. 에너지 저하와 그것에 계속하는 제거의 때, 이 사용후핵연료(SNF: spent nuclear fuel)는 여전히 고방사성이며 상당한 열을 생성하고 있어, 그 후의 포장(packaging), 수송 및 저장에 있어서 대단한 주의를 필요로 한다. 구체적으로는, 사용후핵연료는 인체에 유해한 방사선인 중성자(neutron)와 상당량의 감마 포톤(gamma photon)을 방출한다. 노심으로부터의 제거의 후에 이들 중성자와 감마 포톤은 상시 봉하여지는 것이 필수이다.

원자로로부터 연료를 뽑을 때에는, 사용후핵연료를 노로부터 제거하고, 사용후핵연료를 수중에, 즉 사용이 끝난 연료 풀(Pool) 또는 저수지로서 일반적으로 알려진 것 중에 배치시키는 것이 널리 알려져 있다. 풀의 물은 사용후핵연료의 냉각을 촉진하고, 적절한 방사선 차폐를 제공한다. 사용후핵연료가 풀 내에 저장되는 것은 열의 저하와 방사능의 붕괴가 충분히 낮은 레벨로 되는 5년 내지 10년이상의 충분히 긴 저장기간이며, 그것에 의하여 사용후핵연료가 안전하게 수송되는 것이 가능하게 된다. 그렇지만, 안전상, 공간상 및 경제상의 우려 때문에, 풀의 사용만으로는, 상당한 기간 동안 사용후핵연료가 저장될 필요가 있을 때에는 충분하지 않다. 그 때문에, 사용후핵연료의 장기간의 저장이 필요한 때에, 원자력 산업에 있어서의 표준적인 방법은, 사용이 끝난 연료 풀 내에 있어서의 저장 기간에 이어 사용후핵연료를 건조 상태로 저장하는 것, 즉, 적절한 방사선 차폐를 제공하는 구조의 내부의 건조한 불활성 가스 분위기 내에서 사용후핵연료를 저장하는 것이다. 사용후핵연료를 장기간 건조 상태로 저장하는데 사용되는 1개의 대표적인 구조가 저장 캐스크(cask)이다.

사용후핵연료의 사용이 끝난 연료 풀로부터의 제거와 추가적인 저장 캐스크로의 수송에 대한 사용후핵연료의 필요의 결과로서, 원자로 노심으로부터 사용후핵연료가 제거되기 전에, 전형적으로는 개구(open) 캐니스터가 사용이 끝난 연료 풀 내에 가라앉혀진다. 그리고 사용후핵연료는 수중에 가라앉혀져 있는 동안에 개구 캐니스터 내로 직접 배치된다. 그렇지만, 실(seal, 밀폐) 후에도 캐니스터 단독으로는, 사용후핵연료의 방사선의 적절한 차폐(shielding)를 제공할 수 없다. 장전된 캐니스터는, 추가의 방사선 차폐 없이는 사용이 끝난 연료 풀로부터 제거 또는 수송할 수 없다. 그 때문에, 사용후핵연료의 수송 동안에 추가의 방사선 차폐를 제공하는 장치 및 방법이 개발되어 왔다. 추가의 방사선 차폐는 전형적으로는, 풀(pool) 내에 가라앉혀져 있는 동안에 캐니스터를, 이송 캐스크로 불리우는 대형의 원통상의 컨테이너 내에 배치하는 것으로 달성된다. 저장 캐스크와 마찬가지로, 이송캐스크는, 내부에 사용후핵연료를 배치한 캐니스터를 받아들이는데 적절한 크기의 캐버티를 가지고, 내부의 사용후핵연료에 의하여 환경으로 방출되는 방사선을 차폐하도록 설계되어 있다.

장전된 캐니스터를 수송하기 위하여 이송 캐스크를 이용하는 설비에서는, 먼저 빈 캐니스터가 개구 이송 캐스크의 캐버티 내로 배치된다. 그리고 캐니스터와 이송 캐스크는, 사용이 끝난 연료 풀에 가라앉혀진다. 그 이전에, 원자로로부터 제거되어 물로 채워진 저장 장치 내에 배치된 사용후핵연료는, 가라앉혀진 캐니스터(이송 캐스크 내에 있고, 물이 충만하고 있다)로 이동시켜진다. 장전된 캐니스터는 그 후, 덮개가 설치되고, 그 덮개가 사용후핵연료와 풀로부터의 물을 캐니스터 내에서 둘러싼다. 그리고, 장전된 캐니스터와 이송 캐스크는 크레인에 의하여 풀로부터 제거되는 것과 함께, 건조 상태로의 저장 또는 수송을 위하여 사용후핵연료가 장전된 캐니스터를 준비하기 위하여, 집결 영역에 착지시켜진다. 사용후핵연료가 장전된 캐니스터를 건식 저장 또는 수송을 위하여 적절히 준비하는 목적으로, 미국 원자력규제 위원회(United States Nuclear Regulatory Commission: NRC)는, 캐니스터가 밀폐되어 저장 캐스크로 수송되기 전에 사용후핵연료와 캐니스터 내부가 적절히 건조시켜지는 것을 요구하고 있다. 구체적으로는, NRC의 규정은 캐니스터에 불활성 가스가 충전시켜져 밀폐되기 전에, 캐니스터 내의 증기압(vapor pressure: ｖP)이 3Torr(1Torr=1 mmHg)이거나, 그것보다도 낮은 것을 요구하고 있다. 증기압은 평형 상태로의 액체에 대한 증기의 압력이며, 여기서 평형 상태란, 액체 상태로부터 기체 상태로 변질하는 분자의 수와 기체 상태로부터 액체 상태로 변질하는 분자의 수가 동일한 상태로서 정의된다. 3 Torr 또는 그것보다도 저압의 ｖP 요구는, 장기간의 사용후핵연료의 저장 또는 수송을 위하여 바람직한, 캐니스터 내부에 있어서의 적절한 건조 공간을 보증한다.

현재로서는, 핵시설은, NRC의 3Torr 또는 그것보다도 저압의 ｖP 요구를 진공 방식의 건조 프로세스를 실행하는 것으로 만족시키고 있다. 이 프로세스를 실행할 때에, 캐니스터 내부에 있는 벌크수(bulk water, 대량의 물)가 먼저, 캐니스터로부터 배출된다. 일단 액체의 벌크수가 배출되면, 진공 시스템이 캐니스터에 접속되고, 캐니스터 내에서 대기압보다 낮은 압력을 생성하도록 작동시켜진다. 캐니스터 내의 대기압 이하 상태가 잔류 액체수(liquid water)의 증발을 촉진시키는 한편, 진공은 수증기(water vapor)를 제거하는 것을 보조한다. 캐니스터 내부의 ｖP는, 진공·보지 수순(vacuum-and-hold procedure)을 통하여 실험적으로 확인된다. 필요한 경우, 이 진공·보지 수순은, 소정의 시험 시간(30분) 동안의 압력이 3Torr가 될 때까지 반복된다. 일단 진공건조가 완료되면, 캐니스터에는 불활성 가스가 충전시켜지고, 캐니스터는 밀폐된다. 사용후핵연료가 장전된 캐니스터는 장기간의 저장을 위하여 이송캐스크(안에 케니스터를 구비한다)에 적재되어 전용운바누단에 의해 건식저장시설 등으로 수송된다.

NRC의 3Torr 또는 그것보다도 저압의 ｖP 요구를 만족시키는 현재의 방법은, 건조시간이 길고, 수동으로 집약적으로 되어 있고, 진공라인으로부터의 얼음형성 및 실제 압력측정값의 오류가 발생하는 경향이 있다. 진공 감시 및 건조 시험을 위하여 물리적으로 캐니스터에 접근해야 하는 때는 언제라도, 작업원이 고방사능에 피폭을 당하는 위험이 있다. 나아가, 캐니스터 내의 대기압보다 낮은 압력의 생성은, 고가의 진공 장치를 필요로 하고, 복잡한 장치상의 문제를 가져올 수 있다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 특허로는 홀텍 인터내셔날이 2006년 6월 6일자로 국내 특허청에 출원하여 2010년 12월 7일자로 특허등록된 "이슬점 온도 측정에 기초하여 하이레벨 폐기물을 건조시키는 방법 및 장치"(이하, '선행발명'이라 칭함)가 있다.

선행발명의 구성을 개략적으로 살펴보면, "하이레벨 폐기물(HLW)이 장전된 캐버티(cavity)를 건조시키는 방법이며, (a) 비반응성 가스를 상기 캐버티를 통하여 흐르게 하는 단계, (b) 상기 캐버티로부터 나오는 상기 비반응성 가스의 이슬점 온도를 반복 측정하는 단계, (c) 상기 캐버티로부터 나오는 상기 비반응성 가스의 이슬점 온도가 소정의 시간 동안, 소정의 이슬점 온도와 동등하거나, 또는 그것보다도 낮은 때에, 비반응성 가스의 플로우(flow)를 정지하고, 캐버티를 밀폐하는 단계를 포함하는 방법."이며, "하이레벨 폐기물(HLW)이 장전된 캐버티를 건조시키는 시스템이며, 주입구와 배출구를 구비한 상기 캐버티를 구성하는 캐니스터와, 비반응성 가스원과, 상기 비반응성 가스원으로부터의 비반응성 가스를 상기 캐버티를 통하여 흐르게 하는 플로우 수단과, 상기 캐버티로부터 나오는 상기 비반응성 가스의 이슬점 온도를 반복 측정하는 이슬점 온도 측정 수단을 구비하고, 상기 이슬점 온도 측정 수단에 동작 가능하게 접속된 제어기를 구비하고, 상기 이슬점 온도 측정 수단은, 측정한 상기 비반응성 가스의 이슬점 온도를 나타내는 신호를 생성하여, 상기 제어기로 송신하는 것에 적합하게 되고, 상기 제어기는, 상기 신호를 해석하는 것에 적합하게 되고, 당해 신호가, 측정한 상기 이슬점 온도가 소정의 시간 동안, 소정의 이슬점 온도와 동등하거나, 또는 그것보다도 낮은 것을 나타낸다고 결정한 때에는, 상기 제어기는 (i) 상기 캐버티를 통한 비반응성 가스 플로우를 정지하는 것, 및, (ii) 캐버티가 건조 상태에 있는 것을 나타내는 수단을 작동시키는 것 중 적어도 어느 하나에 더 적합하게 되는 시스템"이다.

그러나, 이러한 선행발명은 이슬점온도를 측정하여 캐니스터의 건조적합성을 평가하고 있으나, 이 방법은 캐니스터의 내부구조가 복잡한 경우 캐니스터의 용적으로 인해 건조기체가 시간당 25~50회 회전되는 것이 어렵고, 캐니스터에서 배출단을 통해 배출되는 고온의 비반응성가스에 대하여 직접 이슬점온도를 측정할 수 없고, 측정 위치와 제습기 등의 부대장치의 운전상태에 따라 20 ~ 26℉ 의 이슬점온도 범위인 측정결과가 달라질 수 있으므로, 이슬점온도 측정을 위한 별도의 냉각장치와 순환루프를 필요로 하므로 측정방법과 장치가 복잡하고, 측정값의 정확도에 대한 신뢰도가 저하되며, 손상된 사용후핵연료의 건조 시 비반응성가스와 직접 접촉되는 이슬점온도 측정장치가 방사성물질에 의해 오염될 뿐만 아니라 캐니스터 용적, 캐니스터 내부구조 등에 따라 건조시간이 증가되고, 작업자가 작업현장에 장시간 체류함으로 인해 방사선피폭위험성이 증가된다는 문제점이 있다.

본 출원인은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 시도를 하였으며, 그 결과로서, 비오염순환계와 오염순환계를 각각 구비하여 사용후핵연료가 장전된 캐니스터에 대한 건조공정을 실시하고, 건조공정 초기에 방사선량률 검출을 실시하여 정상 사용후핵연료가 장전된 캐니스터의 경우에는 비오염순환계를 사용하여 건조공정을 실시하고, 손상된 사용후핵연료가 장전된 캐니스터의 경우에는 오염순환계를 사용하여 건조공정을 실시할 수 있도록 하여 손상된 사용후핵연료에 의해 건조장치가 오염되는 것을 예방할 수 있는 사용후핵연료 운반 및 저장 용기의 건조방법 및 그 건조장치를 개발하였고, "사용후핵연료 건식저장을 위한 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법 및 그 건조장치"라는 발명의 명칭으로, 2018년 11월 19일자로 대한민국 특허청에 특허출원하여 특허출원 제10-2018-0142673호(이하, '선출원 발명'이라함.)의 특허출원번호를 부여 받았다.

또한, 본 출원인은 캐니스터의 배출단을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 방사선량률을 측정하여 캐니스터의 오염여부를 확인하고, 오염 또는 비오염 상태의 캐니스터를 구별하여 비반응성가스의 순환경로를 달리하여 캐니스터에 대한 건조공정을 실시할 수 있도록 하는 기술을 개발하여 "사용후핵연료 운반 및 저장을 위한 건조장치의 건조방법 및 그 제어방법"이라는 명칭으로 2017. 01. 20. 일자에 대한민국특허청에 특허출원하여 특허출원 제10-2017-0009960호의 특허출원번호를 부여받고, 심사를 거쳐 2017. 08. 30. 일자에 등록특허 제10-1774801호(이하, '선등록 발명'이라함)로 특허허여되었다.

대한민국 등록특허 제10-1000883호(2010년 12월 07일) 대한민국 등록특허 제10-1774801호(2017년 08월 30일)

본 발명은 캐니스터에 대한 건조공정 시 기체분광분석을 이용하여 건조 중인 캐니스터에 대한 건조적합성평가를 자동으로 실시하여 신속한 건조목표달설여부 확인과 최적의 건조상태를 달성하는 동시에 손상된 사용후핵연료에 의해 오염된 캐니스터인지를 신속, 정확하게 판단하고, 그 판단결과에 따라 비오염순환계 또는 오염순환계를 선택적으로 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터에 대한 건조공정을 실시되도록 함으로서, 손상된 사용후핵연료로 인한 건조장치에 대한 방사성 오염을 확실하게 예방할 뿐만 아니라 건조공정이 자동으로 제어되면서 실행되므로 작업자의 방사선 노출을 최소화시킬 수 있도록 한 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치가 효율적으로 작동될 수 있도록 제어할 수 있는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 사용후핵연료가 장전된 캐니스터의 내부공간, 사용후핵연료 및 사용후핵연료 피복관을 건조시키기 위한 것으로서, 가스 주입구와 가스 배출구를 구비한 내부공간을 갖는 캐니스터와; 상기 캐니스터의 내부공간에 공급되는 비반응성가스를 저장하는 비반응성가스원과; 상기 캐니스터의 가스 주입구와 비반응성가스원을 연통되게 연결하는 제1 가스순환라인 상에 장착되어 비반응성가스원으로부터 공급되는 비반응성가스를 캐니스터 내로 펌핑하는 제1 가스순환펌프와; 상기 제1 가스 순환펌프와 캐니스터 사이의 제1 가스순환라인 상에 장착되어 제1 가스순환라인을 개폐하는 밸브수단과; 상기 밸브수단과 캐니스터사이의 제1 가스순환라인 상에 장착되어 캐니스터로 공급되는 비반응성가스를 가열하는 히터와; 제2 가스순환라인에 의해 상기 캐니스터와 연통되게 연결되고, 상기 캐니스터의 내부공간로 부터 배출되는 비반응성가스를 냉각시키는 가스냉각장치와; 상기 제3 가스순환라인 상에 장착되어 가스 냉각장치를 통과한 비반응성 가스를 상기 비반응성 가스원으로 펌핑하는 제2 가스 순환펌프와; 상기 제2 가스순환라인 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치와 캐니스터를 제2 가스순환라인과 별도로 연통되게 연결되어 상기 캐니스터로부터 배출되는 오염된 비반응성가스를 가스 냉각장치로 이송하는 제4 가스 순환라인과; 상기 제2 및 제4 가스순환라인이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제2 또는 제4 가스순환라인을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단과; 상기 제4 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 상기 가스냉각장치와 비반응성가스원을 연통되게 연결하는 제5 가스순환라인과; 상기 제5 가스순환라인 상에 장착되어 제4 가스순환라인을 따라 상기 가스냉각장치를 통과하여 냉각된 후 제5 가스순환라인을 따라 이송되는 오염된 비반응성가스 내에 함유된 방사성물질 입자를 제거하는 입자필터와; 상기 제5 가스순환라인 상에 장착되어 가스냉각장치를 통과하면서 냉각되고, 상기 입자필터를 통과하면서 방사성물질 입자가 제거된 비반응성가스를 상기 비반응성가스원으로 펌핑하는 제3 가스순환펌프와; 상기 캐니스터 및 배기밸브수단 사이의 제2 가스순환라인의 외측 공간에 설치되고, 상기 캐니스터로부터 배출되어 제2 가스순환라인을 따라 이송되는 비반응성가스의 방사선량률을 측정하고, 그 측정신호를 송신하는 방사선량률 검출기와; 상기 제1 내지 제3 가스순환펌프, 분기밸브수단 및 방사선량률 검출기와 각기 전기적으로 연결되어, 상기 방사선량률 검출기로 부터 수신되는 방사선량률 측정신호에 의거 상기 캐니스터로부터 배출되는 비반응성가스의 오염여부를 판독하고, 판독결과에 따라 분기밸브수단 및 제1 내지 제3 가스순환펌프의 작동상태를 제어하는 제어기를 포함하며; 캐니스터로부터 배출된 비반응성가스가 오염/비오염 상태에 따라 오염 순환계 또는 비오염 순환계를 따라 순환시켜 캐니스터의 내부공간을 건조시키는 사용후핵연료 건조장치에 있어서, 상기 건조장치는 투명한 투과창을 갖고, 캐니스터의 배출단 상에 장착되는 측정블록와; 상기 측정블록의 투과창을 통해 캐니스터로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송하는 기체분광분석장치와; 상기 캐니스터의 배출단 상에 장착되어 캐니스터 내의 온도를 측정하는 온도측정수단을 포함하며; 상기 제어기는 상기 기체분광분석장치 및 온도측정수단과 각각 연결되고, 상기 기체분광분석장치 및 온도측정수단으로 부터 수신되는 측정값에 따라 건조운전을 실시하고, 건조운전의 실행을 제어하는 것을 특징으로 하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치에 의해 달성될 수 있는 것이다.

또한, 상기 본 발명의 목적은 상기 본 발명의 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치에, 캐니스터와 배기밸브수단 사이의 제2 가스순환라인 및 가스냉각장치와 제2 가스순환펌프 사이의 제3 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제3 가스순환라인으로 예비순환시키는 제6 가스순환라인과; 상기 제6 가스순환라인의 분기위치와 분기밸브수단 사이의 제2 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스가 상기 가스냉각장치로 이송되는 것을 차단하기 위해 제2 가스순환라인을 단속하는 제1 밸브수단과; 상기 제6 가스순환라인의 양단부 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스가 제6 가스순환라인을 따라 이송되도록 제6 가스순환라인을 개폐하는 제2 및 제3 밸브수단과; 상기 제6 가스순환라인 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치와 입자필터 사이의 제5 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염된 비반응성가스를 제5 가스순환라인으로 예비순환시키는 제7 가스순환라인과; 상기 제7 가스순환라인 상에 장착되고, 상기 가스냉각장치로 부터 제5 가스순환라인을 따라 이송되는 비방응성가스가 제7 가스순환라인으로 유입되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인측의 제7 가스순환라인의 단부를 단속하는 제4 밸브수단과; 상기 가스냉각장치와 제6 가스순환라인의 분기위치 사이의 제3 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 제6 가스순환라인에서 제3 가스순환라인으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인을 단속하는 제5 밸브수단과; 상기 가스냉각장치와 제7 가스순환라인의 분기위치 사이의 제5 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 제7 가스순환라인에서 제5 가스순환라인으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인을 단속하는 제6 밸브수단과; 상기 제6 및 제7 가스순환라인이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제6 또는 제7 가스순환라인을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단과; 제2 가스순환펌프와 비반응성가스원 사이의 제3 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원으로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인을 단속하는 제7 밸브수단과; 제3 가스순환펌프과 비반응성가스원 사이의 제5 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 제5 가스순환라인을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원으로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인을 단속하는 제8 밸브수단과; 제2 가스순환펌프와 제7 밸브수단 사이의 제3 가스순환라인 및 밸브수단과 히터 사이의 제1 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인을 따라 유동되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제1 가스순환라인으로 예비순환시키는 제8 가스순환라인과; 상기 제8 가스순환라인의 양단부 상에 장착되고, 건조운전 시 제1 및 제3 가스순환라인을 따라 순환되는 비반응성가스가 제8 가스순환라인으로 유입되는 것을 방지하도록 제8 가스순환라인을 단속하는 제9 및 제11 밸브수단과; 상기 제3 가스순환펌프와 제8 밸브수단 사이의 제5 가스순환라인 및 제9 밸브수단과 제11 밸브수단 사이의 제8 가스순환라인을 연통되게 연결하고, 예비운전 시 제5 가스순환라인을 따라 유동되는 비반응성가스를 제8 가스순환라인으로 순환시키는 제9 가스순환라인과; 상기 제9 가스순환라인의 제5 가스순환라인 측 단부상에 장착되고, 건조운전 시 제5 가스순환라인을 따라 순환되는 비반응성가스가 제9 가스순환라인으로 유입되는 것을 방지하도록 제9 가스순환라인을 단속하는 제10 밸브수단을 포함하며; 제어기는 제1 내지 제11 밸브수단, 방사선량률 검출기, 밸브수단, 분기밸브수단, 제2 및 제3 가스순환펌프, 히터, 기체분광장치 및 온도측정수단과 각각 전기적으로 연결되고, 예비운전 시 온도측정수단으로 부터 수신되는 캐니스터의 내부온도 측정값 및 방사선량률 검출기로 부터 수신되는 검출값에 따라 제1 내지 제11 밸브수단, 밸브수단, 분기밸브수단, 제2 및 제3 가스순환펌프 및 히터의 작동을 제어하여 예비운전을 실시하고, 예비운전의 실행을 제어하는 것을 특징으로 하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치에 의해 달성될 수 있는 것이다.

상기 본 발명의 다른 목적은 사용후핵연료가 장전된 캐니스터의 내부공간을 건조시키는 시스템으로서, 가스 주입구와 가스 배출구를 구비한 내부공간을 갖는 캐니스터와; 상기 캐니스터의 내부공간에 공급되는 비반응성가스를 저장하는 비반응성가스원과; 상기 캐니스터의 가스 주입구와 비반응성가스원을 연통되게 연결하는 제1 가스순환라인 상에 장착되어 비반응성가스원으로부터 공급되는 비반응성가스를 캐니스터 내로 펌핑하는 제1 가스순환펌프와; 상기 제1 가스 순환펌프와 캐니스터 사이의 제1 가스순환라인 상에 장착되어 제1 가스순환라인을 개폐하는 밸브수단과; 상기 밸브수단과 캐니스터 사이의 제1 가스순환라인 상에 장착되어 캐니스터로 공급되는 비반응성가스를 가열하는 히터와; 제2 가스순환라인에 의해 상기 캐니스터와 연통되게 연결되고, 상기 캐니스터의 내부공간로 부터 배출되는 비반응성가스를 냉각시키는 가스냉각장치와; 상기 제3 가스순환라인 상에 장착되어 가스 냉각장치를 통과한 비반응성 가스를 상기 비반응성 가스원으로 펌핑하는 제2 가스 순환펌프와; 상기 제2 가스순환라인 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치와 캐니스터를 제2 가스순환라인과 별도로 연통되게 연결되어 상기 캐니스터로부터 배출되는 오염된 비반응성가스를 가스 냉각장치로 이송하는 제4 가스 순환라인과; 상기 제2 및 제4 가스순환라인이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제2 또는 제4 가스순환라인을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단과; 상기 제4 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 상기 가스냉각장치와 비반응성가스원을 연통되게 연결하는 제5 가스순환라인과; 상기 제5 가스순환라인 상에 장착되어 제4 가스순환라인을 따라 상기 가스냉각장치를 통과하여 냉각된 후 제5 가스순환라인을 따라 이송되는 오염된 비반응성가스 내에 함유된 방사성물질 입자를 제거하는 입자필터와; 상기 제5 가스순환라인 상에 장착되어 가스냉각장치를 통과하면서 냉각되고, 상기 입자필터를 통과하면서 방사성물질 입자가 제거된 비반응성가스를 상기 비반응성가스원으로 펌핑하는 제3 가스순환펌프와; 상기 캐니스터 및 배기밸브수단 사이의 제2 가스순환라인의 외측 공간에 설치되고, 상기 캐니스터로부터 배출되어 제2 가스순환라인을 따라 이송되는 비반응성가스의 방사선량률을 측정하고, 그 측정신호를 송신하는 방사선량률 검출기와; 투명한 투과창을 갖고, 캐니스터의 배출단 상에 장착되는 측정블록와; 상기 측정블록의 투과창을 통해 캐니스터로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송하는 기체분광분석장치과; 상기 제1 내지 제3 가스순환펌프, 분기밸브수단, 방사선량률 검출기, 기체분광분석장치 및 온도측정수단과 각기 전기적으로 연결되고, 상기 방사선량률 검출기로 부터 수신되는 방사선량률 측정신호에 의거 상기 캐니스터로부터 배출되는 비반응성가스의 오염여부를 판독하고, 판독결과에 따라 분기밸브수단 및 제1 내지 제3 가스순환펌프의 작동상태를 제어하여 캐니스터로부터 배출된 비반응성가스가 오염/비오염 상태에 따라 오염 순환계 또는 비오염 순환계를 따라 순환시켜 캐니스터의 내부공간을 건조시키는 동시에 상기 기체분광분석장치 및 온도측정수단으로 부터 수신되는 측정값에 따라 예비운전과 건조운전의 실시 및 그 실행을 제어하는 제어기를 포함하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 작동을 제어하기 위한 제어방법에 있어서, 상기 제어방법은 배수가 완료된 캐니스터를 기 결정된 배출단을 통해 비반응성가스가 배출되어 순환되도록 가스순환계통에 셋팅하고, 기 결정된 정상건조운전개시 설정 값, 건조운전변수 설정 값, 건조기준 설정 값 및 오염/비오염 판단하기 위한 기준 방사선량률 값을 입력하는 운전준비단계과; 제1 가스 순환라인을 통해 캐니스터의 내부공간 내로 비반응성 가스를 유입시키는 비반응성가스 유입단계와; 상기 비반응성가스 유입단계가 완료된 후 온도측정수단에 의해 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어기로 전송하는 캐니스터 초기온도측정단계와; 상기 캐니스터 초기온도측정단계에서 측정된 캐니스터의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상인지를 확인하는 캐니스터 초기온도확인단계와; 상기 캐니스터 초기온도확인단계에서 만약 측정된 캐니스터의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상이라면, 캐니스터의 가스 배출구로 배출되고, 제2 가스순환라인을 따라 이송되는 비반응성 가스에 대한 방사선량률을 측정하는 비반응성가스의 방사선량률 측정단계와; 상기 비반응성가스의 방사선량률 측정단계에서 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인하는 비반응성가스의 오염여부확인단계와; 상기 비반응성가스의 오염여부확인단계에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상이라면, 제1, 제6, 제8 밸브수단 및 밸브수단을 개방하고, 분기밸브수단을 제4 가스순환라인쪽으로 개방하여 제1, 제4 및 제5 가스순환라인으로 형성되는 오염순환계를 형성하는 오염순환계형성단계와; 상기 오염순환계형성단계가 완료되면, 상기 운전준비단계에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 오염순환계를 따라 오염된 비반응성가스를 캐니스터를 통해 순환시켜 캐니스터의 내부를 건조하는 오염된 캐니스터 건조운전단계와; 상기 비반응성가스의 오염여부확인단계에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만이라면, 제1, 제5, 제7 밸브수단 및 밸브수단을 개방하고, 분기밸브수단을 제2 가스순환라인쪽으로 개방하여 제1, 제2 및 제3 가스순환라인으로 형성되는 비오염순환계를 형성하는 비오염순환계형성단계와; 상기 비오염순환계형성단계가 완료되면, 상기 운전준비단계에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 오염순환계 또는 비오염순환계를 따라 비반응성가스를 캐니스터를 통해 순환시켜 캐니스터의 내부를 건조하는 비오염된 캐니스터 건조운전단계와; 상기 오염된 캐니스터 건조운전단계 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계가 실행되는 동안에, 캐니스터의 배출단 상에 장착된 기체분광분석장치에 의해 캐니스터의 가스 배출구을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하는 제1 기체분광분석측정단계와; 상기 제1 기체분광분석측정단계에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인하는 제1 건조상태확인단계와; 상기 제1 건조상태확인단계에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이상이라면, 측정값에 대응하는 건조운전특성변수를 산출하여 건조운전특성변수 설정 값을 추출하는 건조운전특성변수 설정 값 추출단계와; 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계에서 추출된 건조운전특성변수 설정 값이 오염 또는 비오염된 캐니스터 건조운전에 반영되도록 건조운전특성변수 설정 값을 입력하여 건조운전의 작동을 제어하고, 상기 오염된 캐니스터 건조운전단계 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계로 리턴하는 건조운전작동제어단계와; 상기 제1 건조상태확인단계에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 미만이라면, 기설정된 시간을 계수하는 유지시간계수단계와; 상기 유지시간계수단계가 완료되면, 캐니스터의 가스 배출구 상에 장착된 기체분광분석장치에 의해 캐니스터의 가스 배출구을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하는 제2 기체분광분석측정단계와; 상기 제2 기체분광분석측정단계에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 이하인지를 확인하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면, 오염된 캐니스터 건조운전단계 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계로 리턴하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하라면 캐니스터에 대한 건조운전을 종료하는 2차 건조상태확인단계로 구성되며; 상기 정상건조운전개시 설정 값은 온도값이고, 40 내지 70℃ 이며, 상기 건조운전변수는 펌프의 펌핑속도 및 히터의 발열량이고; 상기 건조운전특성변수는 건조운전변수에 해당되는 펌프 및 히터의 작동상태를 제어하는 작동변수로서, ① 펌프의 펌핑속도의 +,- 값 및 ② 히터의 발열량의 +,- 값이고, 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S2100)는 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였을 때, ① 펌프의 펌핑속도를 -값, ② 히터의 발열량을 +값으로 추출하는 것을 특징으로 하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 제어방법에 의해 달성될 수 있는 것이다.

또한, 상기 본 발명의 다른 목적은 사용후핵연료가 장전된 캐니스터의 내부공간을 건조시키는 시스템으로서, 가스 주입구와 가스 배출구를 구비한 내부공간을 갖는 캐니스터와; 상기 캐니스터의 내부공간에 공급되는 비반응성가스를 저장하는 비반응성가스원과; 상기 캐니스터의 가스 주입구와 비반응성가스원을 연통되게 연결하는 제1 가스순환라인 상에 장착되어 비반응성가스원으로부터 공급되는 비반응성가스를 캐니스터 내로 펌핑하는 제1 가스순환펌프와; 상기 제1 가스 순환펌프와 캐니스터 사이의 제1 가스순환라인 상에 장착되어 제1 가스순환라인을 개폐하는 밸브수단과; 상기 밸브수단과 캐니스터사이의 제1 가스순환라인 상에 장착되어 캐니스터로 공급되는 비반응성가스를 가열하는 히터와; 제2 가스순환라인에 의해 상기 캐니스터와 연통되게 연결되고, 상기 캐니스터의 내부공간로 부터 배출되는 비반응성가스를 냉각시키는 가스냉각장치와; 상기 제3 가스순환라인 상에 장착되어 가스 냉각장치를 통과한 비반응성 가스를 상기 비반응성 가스원으로 펌핑하는 제2 가스 순환펌프와; 상기 제2 가스순환라인 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치와 캐니스터를 제2 가스순환라인과 별도로 연통되게 연결되어 상기 캐니스터로부터 배출되는 오염된 비반응성가스를 가스 냉각장치로 이송하는 제4 가스 순환라인과; 상기 제2 및 제4 가스순환라인이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제2 또는 제4 가스순환라인을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단과; 상기 제4 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 상기 가스냉각장치와 비반응성가스원을 연통되게 연결하는 제5 가스순환라인과; 상기 제5 가스순환라인 상에 장착되어 제4 가스순환라인을 따라 상기 가스냉각장치를 통과하여 냉각된 후 제5 가스순환라인을 따라 이송되는 오염된 비반응성가스 내에 함유된 방사성물질 입자를 제거하는 입자필터와; 상기 제5 가스순환라인 상에 장착되어 가스냉각장치를 통과하면서 냉각되고, 상기 입자필터를 통과하면서 방사성물질 입자가 제거된 비반응성가스를 상기 비반응성가스원으로 펌핑하는 제3 가스순환펌프와; 상기 캐니스터 및 배기밸브수단 사이의 제2 가스순환라인의 외측 공간에 설치되고, 상기 캐니스터로부터 배출되어 제2 가스순환라인을 따라 이송되는 비반응성가스의 방사선량률을 측정하고, 그 측정신호를 송신하는 방사선량률 검출기와; 투명한 투과창을 갖고, 캐니스터의 배출단 상에 장착되는 측정블록와; 상기 측정블록의 투과창(91a)을 통해 캐니스터로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송하는 기체분광분석장치과; 캐니스터와 배기밸브수단 사이의 제2 가스순환라인 및 가스냉각장치와 제2 가스순환펌프 사이의 제3 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제3 가스순환라인으로 예비순환시키는 제6 가스순환라인과; 상기 제6 가스순환라인의 분기위치와 분기밸브수단 사이의 제2 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스가 상기 가스냉각장치로 이송되는 것을 차단하기 위해 제2 가스순환라인을 단속하는 제1 밸브수단과; 상기 제6 가스순환라인의 양단부 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스가 제6 가스순환라인을 따라 이송되도록 제6 가스순환라인을 개폐하는 제2 및 제3 밸브수단과; 상기 제6 가스순환라인 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치와 입자필터 사이의 제5 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염된 비반응성가스를 제5 가스순환라인으로 예비순환시키는 제7 가스순환라인과; 상기 제7 가스순환라인 상에 장착되고, 상기 가스냉각장치로 부터 제5 가스순환라인을 따라 이송되는 비반응성가스가 제7 가스순환라인으로 유입되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인 측의 제7 가스순환라인의 단부를 단속하는 제4 밸브수단과; 상기 가스냉각장치와 제6 가스순환라인의 분기위치 사이의 제3 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 제6 가스순환라인에서 제3 가스순환라인으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인을 단속하는 제5 밸브수단과; 상기 가스냉각장치와 제7 가스순환라인의 분기위치 사이의 제5 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 제7 가스순환라인에서 제5 가스순환라인으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인을 단속하는 제6 밸브수단과; 상기 제6 및 제7 가스순환라인이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제6 또는 제7 가스순환라인을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단과; 제2 가스순환펌프와 비반응성가스원 사이의 제3 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원으로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인을 단속하는 제7 밸브수단과; 제3 가스순환펌프과 비반응성가스원 사이의 제5 가스순환라인 상에 장착되고, 예비운전 시 제5 가스순환라인을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원으로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인을 단속하는 제8 밸브수단과; 제2 가스순환펌프와 제7 밸브수단 사이의 제3 가스순환라인 및 밸브수단과 히터 사이의 제1 가스순환라인과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인을 따라 유동되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제1 가스순환라인으로 예비순환시키는 제8 가스순환라인과; 상기 제8 가스순환라인의 양단부 상에 장착되고, 건조운전 시 제1 및 제3 가스순환라인을 따라 순환되는 비반응성가스가 제8 가스순환라인으로 유입되는 것을 방지하도록 제8 가스순환라인을 단속하는 제9 및 제11 밸브수단과; 상기 제3 가스순환펌프와 제8 밸브수단 사이의 제5 가스순환라인 및 제9 밸브수단과 제11 밸브수단 사이의 제8 가스순환라인을 연통되게 연결하고, 예비운전 시 제5 가스순환라인을 따라 유동되는 비반응성가스를 제8 가스순환라인으로 순환시키는 제9 가스순환라인과; 상기 제9 가스순환라인의 제5 가스순환라인 측 단부상에 장착되고, 건조운전 시 제5 가스순환라인을 따라 순환되는 비반응성가스가 제9 가스순환라인으로 유입되는 것을 방지하도록 제9 가스순환라인을 단속하는 제10 밸브수단와; 상기 제1 내지 제3 가스순환펌프, 분기밸브수단, 방사선량률 검출기, 기체분광분석장치, 온도측정수단, 제1 내지 제11 밸브수단, 밸브수단, 제2 및 제3 가스순환펌프, 히터 및 기체분광장치와 각각 전기적으로 연결되고, 상기 방사선량률 검출기로 부터 수신되는 방사선량률 측정신호에 의거 상기 캐니스터로부터 배출되는 비반응성가스의 오염여부를 판독하고, 판독결과에 따라 분기밸브수단 및 제1 내지 제3 가스순환펌프의 작동과 예비운전 시 온도측정수단으로 부터 수신되는 캐니스터의 내부온도 측정값 및 방사선량률 검출기로 부터 수신되는 검출값에 따라 제1 내지 제11 밸브수단, 밸브수단, 분기밸브수단, 제2 및 제3 가스순환펌프 및 히터의 작동을 제어하여 캐니스터로부터 배출된 비반응성가스가 오염/비오염 상태에 따라 오염 순환계 또는 비오염 순환계를 따라 순환시켜 캐니스터의 내부공간을 건조시키는 동시에 상기 기체분광분석장치 및 온도측정수단으로 부터 수신되는 측정값에 따라 예비운전과 건조운전의 실시 및 그 실행을 제어하는 제어기를 포함하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 작동을 제어하기 위한 제어방법에 있어서, 상기 제어방법은 배수가 완료된 캐니스터를 기 결정된 배출단을 통해 비반응성가스가 배출되어 순환되도록 가스순환계통에 셋팅하고, 기 결정된 정상건조운전개시 설정 값, 건조운전변수 설정 값, 건조기준 설정 값 및 오염/비오염 판단하기 위한 기준 방사선량률 값을 입력하는 운전준비단계과; 제1 가스 순환라인을 통해 캐니스터의 내부공간 내로 비반응성 가스를 유입시키는 비반응성가스 유입단계와; 상기 비반응성가스 유입단계가 완료된 후 온도측정수단에 의해 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어기로 전송하는 캐니스터 초기온도측정단계와; 상기 캐니스터 초기온도측정단계에서 측정된 캐니스터의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상인지를 확인하는 캐니스터 초기온도확인단계와; 상기 캐니스터 초기온도확인단계에서 만약 측정된 캐니스터의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 미만 일때, 밸브수단, 제1, 제5, 제6, 제7 및 제8 밸브수단를 차단하고, 제2 및 제11 밸브수단을 개방하고, 히터를 ON시키는 예열운전준비단계와; 상기 예열운전준비단계가 완료되었을 때, 캐니스터의 가스 배출구로 배출되고, 제6 가스순환라인을 따라 이송되는 저온의 비반응성가스에 대한 방사선량률을 측정하는 저온 비반응성가스의 방사선량률 측정단계와; 상기 캐니스터 초기온도확인단계에서 만약 측정된 캐니스터의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상 일때, 캐니스터의 가스 배출구로 배출되고, 제2 가스순환라인을 따라 이송되는 정상온도의 비반응성가스에 대한 방사선량률을 측정하는 정상온도 비반응성가스의 방사선량률 측정단계와; 상기 저온 비반응성가스 방사선량률 측정단계에서 측정된 저온 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인하는 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계와; 상기 정상온도 비반응성가스 방사선량률 측정단계에서 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인하는 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계와; 상기 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상이라면, 분기밸브수단을 제7 가스순환라인 쪽으로 개방하고, 제4 및 제10 밸브수단을 개방하여 캐니스터, 제7, 제5, 제9, 제8 및 제1 가스순환라인으로 연결되는 오염예열순환계를 형성하는 오염예열순환계형성단계와; 상기 오염예열순환계형성단계가 완료된 후, 캐니스터의 내부온도가 기 설정된 정상조건운전개시 설정 값으로 상승되도록 제3 가스순환펌프(PP3)를 ON시켜 오염된 저온의 비반응성가스를 오염예열순환계를 따라 순환시키는 오염된 저온 비반응성가스 예열단계와; 상기 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만이라면, 분기밸브수단을 제6 가스순환라인 쪽으로 개방하고, 제3 및 제9 밸브수단를 개방하여 캐니스터, 제6, 제3, 제8, 제1 가스순환라인으로 형성되는 비오염예열순환계를 형성하는 비오염예열순환계형성단계와; 상기 비오염예열순환계형성단계가 완료된 후, 캐니스터의 내부온도가 기 설정된 정상조건운전개시 설정 값으로 상승되도록 제3 가스순환펌프를 ON시켜 오염되지 않은 저온의 비반응성가스를 비오염예비순환계를 따라 순환시키는 비오염된 저온 비반응성가스 예열단계와; 상기 오염된 저온 비반응성가스 예열단계가 실행되는 동안에 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하는 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계와; 상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열단계가 실행되는 동안에 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하는 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계와; 상기 오염된 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계에서 측정된 캐니스터의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하였는지를 확인하고, 만약 측정된 캐니스터의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하지 못하였다면, 상기 오염된 비반응성가스 예열단계로 리턴하는 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계와; 상기 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계에서 만약 측정된 캐니스터의 내부온도가 정상조건운전개시 설정 값 이상이거나 또는 상기 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계에서 만약 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상 일 때, 분기밸브수단을 제4 가스순환라인 쪽으로 개방하고, 밸브수단, 제1, 제6 및 제8 밸브수단을 개방하고, 제2, 제4, 제10 및 제11 밸브수단을 차단하여 캐니스터, 제4 가스순환라인, 가스냉각장치, 제5 가스순환라인, 비반응성가스원 및 제1 가스순환라인으로 연결되는 정상오염건조순환계를 형성하는 정상오염건조순환계형성단계와; 상기 오염건조순환계형성단계가 완료되면, 제1, 제3 가스순환펌프 및 가스냉각장치를 가동하여 상기 운전준비단계에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 정상오염순환계를 따라 오염된 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터의 내부를 건조시키는 오염된 캐니스터 건조운전단계와; 상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계에서 측정된 캐니스터의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하였는지를 확인하고, 만약 측정된 캐니스터의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하지 못하였다면, 상기 비오염된 비반응성가스 예열단계로 리턴하는 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계와; 상기 비오염된 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계에서 만약 측정된 캐니스터의 내부온도가 정상조건운전개시 설정 값 이상이거나 또는 상기 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계에서 만약 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만 일 때, 분기밸브를 제2 가스순환라인쪽으로 개방하고, 밸브수단, 제1, 제5 및 제7 밸브수단을 개방하고, 제2, 제3, 제9 및 제11 밸브수단을 차단하여 캐니스터, 제2 가스순환라인, 가스냉각장치, 제3 가스순환라인, 비반응성가스원 및 제1 가스순환라인으로 연결되는 정상비오염건조순환계를 형성하는 정상비오염건조순환계형성단계와; 상기 정상비오염건조순환계형성단계가 완료되면, 제1, 제2 가스순환펌프 및 가스냉각장치를 가동하여 상기 운전준비단계에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 정상비오염순환계를 따라 오염되지 않은 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터의 내부를 건조시키는 비오염된 캐니스터 건조운전단계와; 상기 오염된 캐니스터 건조운전단계 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계가 실행되는 동안에, 캐니스터의 배출단 상에 장착된 기체분광분석장치에 의해 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하는 1차 기체분광분석측정단계와; 상기 1차 기체분광분석측정단계에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인하는 1차 건조상태확인단계와; 상기 1차 건조상태확인단계에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면, 측정값에 대응하는 건조운전특성변수를 산출하여 건조운전특성변수 설정 값을 추출하는 건조운전특성변수 설정 값 추출단계와; 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계에서 추출된 건조운전특성변수 설정 값이 건조운전에 반영되도록 건조운전특성변수 설정 값을 입력하여 가스순환계통작동을 제어하고, 상기 1차 기체분광분석측정단계로 리턴하는 가스순환계통작동제어단계와; 상기 1차 건조상태확인단계에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하였다면, 기설정된 시간을 계수하는 유지시간계수단계와; 상기 유지시간계수단계가 완료되면, 캐니스터의 가스 배출구 상에 장착된 기체분광분석장치에 의해 캐니스터의 가스 배출구를 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하는 2차 기체분광분석측정단계와; 상기 2차 기체분광분석측정단계에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계로 리턴하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하라면 캐니스터에 대한 건조운전을 종료하는 2차 건조상태확인단계로 구성되며; 상기 정상건조운전개시 설정 값은 온도값이고, 40 내지 70℃ 이며, 상기 건조운전변수는 펌프의 펌핑속도 및 히터의 발열량이고; 상기 건조운전특성변수는 건조운전변수에 해당되는 펌프 및 히터의 작동상태를 제어하는 작동변수로서, ① 펌프의 펌핑속도의 +,- 값 및 ② 히터의 발열량의 +,- 값이고, 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계는 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였을 때, ① 펌프의 펌핑속도를 -값, ② 히터의 발열량을 +값으로 추출하는 것을 특징으로 하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 제어방법에 의해 달성될 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 및 그 제어방법은 캐니스터에 대한 건조공정 시 기체분광분석을 이용하여 건조 중인 캐니스터에 대한 건조적합성평가를 자동으로 실시하여 신속한 건조목표달성여부확인과 최적의 건조상태를 달성하는 동시에 손상된 사용후핵연료에 의해 오염된 캐니스터인지를 신속, 정확하게 판단하고, 그 판단결과에 따라 비오염순환계 또는 오염순환계를 선택적으로 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터에 대한 건조공정을 실시되도록 함으로서, 손상된 사용후핵연료로 인한 건조장치에 대한 방사성 오염을 확실하게 예방할 뿐만 아니라 건조공정이 자동으로 제어되면서 실행되므로 작업자의 방사선 노출을 최소화시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 구성 및 구성요소간의 상호유기적인 상관관계를 예시하는 블록 계통도이고,
도 2는 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 중 캐니스터의 배출단에 장착되는 측정블록의 구조 및 기체분광분석장치의 설치상태를 개략적으로 예시하는 동시에, 기체분광분석장치로부터 발사된 투과레이저(TL, Transmitted laser)가 측정블록의 투과창을 투과하여 캐니스터의 배출단을 통해 배출되는 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)에 조사되고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)에 조사된 투과레이저가 비반응성가스에 의해 산란되어 반사되는 산란광(SL, Scattered light)이 기체분광분석장치로 수광되는 상태를 설명하는 작동상태 단면도이며,
도 3a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 제어방법을 예시하는 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명과 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 청구범위에 의해 한정된다.

본 발명의 실시 예를 설명함에 있어 이미 공지되어 있는 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 및 그 제어방법의 바람직한 실시 예에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치(10)는 사용후핵연료가 장전된 캐니스터(20)의 내부공간, 사용후핵연료 및 사용후핵연료 피복관을 건조시키기 위한 것으로서, 가스 주입구(22)와 가스 배출구(21)를 구비한 내부공간을 갖는 캐니스터(20)와; 상기 캐니스터(20)의 내부공간에 공급되는 비반응성가스를 저장하는 비반응성가스원(50)과; 상기 캐니스터(20)의 가스 주입구(22)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 비반응성가스원(50)으로부터 공급되는 비반응성가스를 캐니스터(20) 내로 펌핑하는 제1 가스순환펌프(PP1)와; 상기 제1 가스 순환펌프(PP1)와 캐니스터(20) 사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 제1 가스순환라인(P1)을 개폐하는 밸브수단(100)과; 상기 밸브수단(100)과 캐니스터(20)사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 캐니스터(20)로 공급되는 비반응성가스를 가열하는 히터(90)와; 제2 가스순환라인(P2)에 의해 상기 캐니스터(20)와 연통되게 연결되고, 상기 캐니스터(20)의 내부공간으로 부터 배출되는 비반응성가스를 냉각시키는 가스냉각장치(30)와; 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되어 가스 냉각장치(30)를 통과한 비반응성 가스를 상기 비반응성 가스원(50)으로 펌핑하는 제2 가스 순환펌프(PP2)와; 상기 제2 가스순환라인(P2) 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치(30)와 캐니스터(20)를 제2 가스순환라인(P2)과 별도로 연통되게 연결되어 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 오염된 비반응성가스를 가스 냉각장치(30)로 이송하는 제4 가스 순환라인(P4)과; 상기 제2 및 제4 가스순환라인(P2)(P4)이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제2 또는 제4 가스순환라인(P2)(P4)을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단(FV1)과; 상기 제4 가스순환라인(P4)과 연통되게 연결되고, 상기 가스냉각장치(30)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제5 가스순환라인(P5)과; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 제4 가스순환라인(P4)을 따라 상기 가스냉각장치(30)를 통과하여 냉각된 후 제5 가스순환라인(P5)을 따라 이송되는 오염된 비반응성가스 내에 함유된 방사성물질 입자를 제거하는 입자필터(40)와; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 가스냉각장치(30)를 통과하면서 냉각되고, 상기 입자필터(40)를 통과하면서 방사성물질 입자가 제거된 비반응성가스를 상기 비반응성가스원(50)으로 펌핑하는 제3 가스순환펌프(PP3)와; 상기 캐니스터(20) 및 배기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2)의 외측 공간에 설치되고, 상기 캐니스터(20)로부터 배출되어 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 비반응성가스의 방사선량률을 측정하고, 그 측정신호를 송신하는 방사선량률 검출기(60)와; 상기 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP2)(PP3), 분기밸브수단(FV) 및 방사선량률 검출기(60)와 각기 전기적으로 연결되어, 상기 방사선량률 검출기(60)로 부터 수신되는 방사선량률 측정신호에 의거 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스의 오염여부를 판독하고, 판독결과에 따라 분기밸브수단(FV1) 및 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP2)(PP3)의 작동상태를 제어하는 제어기(70)를 포함하며; 캐니스터(20)로부터 배출된 비반응성가스가 오염/비오염 상태에 따라 오염 순환계 또는 비오염 순환계를 따라 순환시켜 캐니스터(20)의 내부공간을 건조시키는 사용후핵연료 건조장치에,

측정블록(91)와, 기체분광분석장치(92)와, 온도측정수단(93)를 포함하며, 상기 제어기(70)는 상기 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)과 각각 연결되고, 상기 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)으로 부터 수신되는 측정값에 따라 건조운전을 실시하고, 건조운전의 실행을 제어한다.

상기 측정블록(91)은 투명한 투과창(91a)을 갖고, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착된다.

상기 기체분광분석장치(92)는 상기 측정블록(91)의 투과창(91a)을 통해 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송한다.

상기 온도측정수단(93)은 상기 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착되어 캐니스터(20) 내의 온도를 측정한다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 작동을 제어하기 위한 제어방법은 운전준비단계(S1000)과, 비반응성가스 유입단계(S1100)와, 캐니스터 초기온도측정단계(S1200)와, 캐니스터 초기온도확인단계(S1300)와, 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S1400)와, 비반응성가스의 오염여부확인단계(S1500)와, 오염순환계형성단계(S1600)와, 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610)와, 비오염순환계형성단계(S1700)와, 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1800)와, 제1 기체분광분석측정단계(S1900)와, 제1 건조상태확인단계(S2000)와, 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S2100)와, 건조운전작동제어단계(S2200)와, 유지시간계수단계(S2300)와, 제2 기체분광분석측정단계(S2400)와, 2차 건조상태확인단계(S2500)로 구성된다.

상기 운전준비단계(S1000)는 배수가 완료된 캐니스터(20)를 기 결정된 배출단(21)을 통해 비반응성가스가 배출되어 순환되도록 가스순환계통에 셋팅하고, 기 결정된 정상건조운전개시 설정 값, 건조운전변수 설정 값, 건조기준 설정 값 및 오염/비오염 판단하기 위한 기준 방사선량률 값을 입력하며, 이 때 상기 정상건조운전개시 설정 값은 온도값으로서, 바람직하게는 40 내지 70℃ 이고, 상기 건조운전변수는 펌프의 펌핑속도 및 히터의 발열량이다.

상기 비반응성가스 유입단계(S1100)는 제1 가스 순환라인(P1)을 통해 캐니스터(20)의 내부공간 내로 비반응성 가스를 유입시킨다.

상기 캐니스터 초기온도측정단계(S1200)는 상기 비반응성가스 유입단계(S1100)가 완료된 후 온도측정수단(93)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어기(70)로 전송한다.

상기 캐니스터 초기온도확인단계(S1300)는 상기 캐니스터 초기온도측정단계(S1200)에서 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상인지를 확인한다.

상기 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S1400)는 상기 캐니스터 초기온도확인단계(S1300)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상이라면, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)로 배출되고, 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 비반응성 가스에 대한 방사선량률을 측정한다.

상기 비반응성가스의 오염여부확인단계(S1500)는 상기 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S1400)에서 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인한다.

상기 오염순환계형성단계(S1600)는 상기 비반응성가스의 오염여부확인단계(S1500)에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상이라면, 제1, 제6, 제8 밸브수단(V1)(V6)(V8) 및 밸브수단(100)을 개방하고, 분기밸브수단(FV1)을 제4 가스순환라인(P4)쪽으로 개방하여 제1, 제4 및 제5 가스순환라인(P1)(P4)(P5)으로 형성되는 오염순환계를 형성한다.

상기 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610)는 상기 오염순환계형성단계(S1600)가 완료되면, 상기 운전준비단계(S1000)에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 오염순환계를 따라 오염된 비반응성가스를 캐니스터(20)를 통해 순환시켜 캐니스터(20)의 내부를 건조한다.

상기 비오염순환계형성단계(S1700)는 상기 비반응성가스의 오염여부확인단계(S1500)에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만이라면, 제1, 제5, 제7 밸브수단(V1)(V5)(V7) 및 밸브수단(100)을 개방하고, 분기밸브수단(FV1)을 제2 가스순환라인(P2)쪽으로 개방하여 제1, 제2 및 제3 가스순환라인(P1)(P2)(P3)으로 형성되는 비오염순환계를 형성한다.

상기 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1800)는 상기 비오염순환계형성단계(S1700)가 완료되면, 상기 운전준비단계(S1000)에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 오염순환계 또는 비오염순환계를 따라 비반응성가스를 캐니스터(20)를 통해 순환시켜 캐니스터(20)의 내부를 건조한다.

상기 제1 기체분광분석측정단계(S1900)는 상기 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610) 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1710)가 실행되는 동안에, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착된 기체분광분석장치(92)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정한다.

상기 제1 건조상태확인단계(S2000)는 상기 제1 기체분광분석측정단계(S1900)에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인한다.

상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S2100)는 상기 제1 건조상태확인단계(S2000)에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이상이라면, 측정값에 대응하는 건조운전특성변수를 산출하여 건조운전특성변수 설정 값을 추출한다. 즉, 상기 건조운전특성변수는 건조운전변수에 해당되는 펌프 및 히터의 작동상태를 제어하는 작동변수로서, ① 펌프의 펌핑속도의 +,- 값 및 ② 히터의 발열량의 +,- 값이고, 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S2100)는 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였을 때, ① 펌프의 펌핑속도를 -값, ② 히터의 발열량을 +값으로 추출한다.

상기 건조운전작동제어단계(S2200)는 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S2100)에서 추출된 건조운전특성변수 설정 값이 오염 또는 비오염된 캐니스터 건조운전(S1610)(S1710)에 반영되도록 건조운전특성변수 설정 값을 입력하여 건조운전의 작동을 제어하고, 상기 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610) 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1710)로 리턴한다.

상기 유지시간계수단계(S2300)는 상기 제1 건조상태확인단계(S2000)에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 미만이라면, 기설정된 시간을 계수한다.

상기 제2 기체분광분석측정단계(S2400)는 상기 유지시간계수단계(S2300)가 완료되면, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21) 상에 장착된 기체분광분석장치(92)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정한다.

상기 2차 건조상태확인단계(S2500)는 상기 제2 기체분광분석측정단계(S2400)에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 이하인지를 확인하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면, 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610) 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1710)로 리턴하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하라면 캐니스터(20)에 대한 건조운전을 종료한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치(10)의 다른 실시 예는 사용후핵연료가 장전된 캐니스터(20)의 내부공간, 사용후핵연료 및 사용후핵연료 피복관을 건조시키기 위한 것으로서, 가스 주입구(22)와 가스 배출구(21)를 구비한 내부공간을 갖는 캐니스터(20)와; 상기 캐니스터(20)의 내부공간에 공급되는 비반응성가스를 저장하는 비반응성가스원(50)과; 상기 캐니스터(20)의 가스 주입구(22)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 비반응성가스원(50)으로부터 공급되는 비반응성가스를 캐니스터(20) 내로 펌핑하는 제1 가스순환펌프(PP1)와; 상기 제1 가스 순환펌프(PP1)와 캐니스터(20) 사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 제1 가스순환라인(P1)을 개폐하는 밸브수단(100)과; 상기 밸브수단(100)과 캐니스터(20)사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 캐니스터(20)로 공급되는 비반응성가스를 가열하는 히터(90)와; 제2 가스순환라인(P2)에 의해 상기 캐니스터(20)와 연통되게 연결되고, 상기 캐니스터(20)의 내부공간으로 부터 배출되는 비반응성가스를 냉각시키는 가스냉각장치(30)와; 상기 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되어 가스 냉각장치(30)를 통과한 비반응성 가스를 상기 비반응성 가스원(50)으로 펌핑하는 제2 가스 순환펌프(PP2)와; 상기 제2 가스순환라인(P2) 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치(30)와 캐니스터(20)를 제2 가스순환라인(P2)과 별도로 연통되게 연결되어 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 오염된 비반응성가스를 가스 냉각장치(30)로 이송하는 제4 가스 순환라인(P4)과; 상기 제2 및 제4 가스순환라인(P2)(P4)이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제2 또는 제4 가스순환라인(P2)(P4)을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단(FV1)과; 상기 제4 가스순환라인(P4)과 연통되게 연결되고, 상기 가스냉각장치(30)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제5 가스순환라인(P5)과; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 제4 가스순환라인(P4)을 따라 상기 가스냉각장치(30)를 통과하여 냉각된 후 제5 가스순환라인(P5)을 따라 이송되는 오염된 비반응성가스 내에 함유된 방사성물질 입자를 제거하는 입자필터(40)와; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 가스냉각장치(30)를 통과하면서 냉각되고, 상기 입자필터(40)를 통과하면서 방사성물질 입자가 제거된 비반응성가스를 상기 비반응성가스원(50)으로 펌핑하는 제3 가스순환펌프(PP3)와; 상기 캐니스터(20) 및 배기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2)의 외측 공간에 설치되고, 상기 캐니스터(20)로부터 배출되어 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 비반응성가스의 방사선량률을 측정하고, 그 측정신호를 송신하는 방사선량률 검출기(60)와; 투명한 투과창(91a)을 갖고, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착되는 측정블록(91)와; 상기 측정블록(91)의 투과창(91a)을 통해 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송하는 기체분광분석장치(92)와; 상기 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착되어 캐니스터(20) 내의 온도를 측정하는 온도측정수단(93)와; 상기 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP3), 분기밸브수단(FV), 방사선량률 검출기(60), 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)와 각기 전기적으로 연결되어, 상기 방사선량률 검출기(60)로 부터 수신되는 방사선량률 측정신호에 의거 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스의 오염여부를 판독하고, 판독결과에 따라 분기밸브수단(FV1) 및 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP3)의 작동상태를 제어하는 한편, 상기 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)과 각각 연결되고, 상기 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)으로 부터 수신되는 측정값에 따라 건조운전을 실시하고, 건조운전의 실행을 제어하는 제어기(70)를 포함하며; 캐니스터(20)로부터 배출된 비반응성가스가 오염/비오염 상태에 따라 오염 순환계 또는 비오염 순환계를 따라 순환시켜 캐니스터(20)의 내부공간을 건조시키는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치(10)에, 제6 가스순환라인(P6)과, 제1 밸브수단(V1)과, 제2 및 제3 밸브수단(V2)(V3)과, 제7 가스순환라인(P7)과, 제4 밸브수단(V4)과, 제5 밸브수단(V5)과, 제6 밸브수단(V6)과, 분기밸브수단(FV2)과, 제7 밸브수단(V7)과, 제8 밸브수단(V8)과, 제8 가스순환라인(P8)과, 제9 및 제11 밸브수단(V9)(V11)과, 제9 가스순환라인(P9)과, 제10 밸브수단(V10)을 더 포함하며, 상기 제어기(70)는 제1 내지 제11 밸브수단(V1) ~ (V11), 방사선량률 검출기(60), 밸브수단(100), 분기밸브수단(FV2), 제2 및 제3 가스순환펌프(PP2)(PP3), 히터(90), 기체분광장치(92) 및 온도측정수단(93)과 각각 전기적으로 연결되고, 예비운전 시 온도측정수단(93)으로 부터 수신되는 캐니스터(20)의 내부온도 측정값 및 방사선량률 검출기(60)로 부터 수신되는 검출값에 따라 제1 내지 제11 밸브수단(V1) ~ (V11), 밸브수단(100), 분기밸브수단(FV2), 제2 및 제3 가스순환펌프(PP2)(PP3) 및 히터(90)의 작동을 제어하여 예비운전을 실시하고, 예비운전의 실행을 제어한다.

상기 제6 가스순환라인(P6)은 캐니스터(20)와 배기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2) 및 가스냉각장치(30)와 제2 가스순환펌프(PP2) 사이의 제3 가스순환라인(P3)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제3 가스순환라인(P3)으로 예비순환시킨다.

상기 제1 밸브수단(V1)은 상기 제6 가스순환라인(P6)의 분기위치와 분기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2) 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스가 상기 가스냉각장치(30)로 이송되는 것을 차단하기 위해 제2 가스순환라인(P2)을 단속한다.

상기 제2 및 제3 밸브수단(V2)(V3)은 상기 제6 가스순환라인(P6)의 양단부 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스가 제6 가스순환라인(P6)을 따라 이송되도록 제6 가스순환라인(P6)을 개폐한다.

상기 제7 가스순환라인(P7)은 상기 제6 가스순환라인(P6) 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치(30)와 입자필터(40) 사이의 제5 가스순환라인(P5)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염된 비반응성가스를 제5 가스순환라인(P5)으로 예비순환시킨다.

상기 제4 밸브수단(V4)은 상기 제7 가스순환라인(P7) 상에 장착되고, 상기 가스냉각장치(30)로 부터 제5 가스순환라인(P5)을 따라 이송되는 비반응성가스가 제7 가스순환라인(P7)으로 유입되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)측의 제7 가스순환라인(P7)의 단부를 단속한다.

상기 제5 밸브수단(V5)은 상기 가스냉각장치(30)와 제6 가스순환라인(P6)의 분기위치 사이의 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되고, 예비운전 시 제6 가스순환라인(P6)에서 제3 가스순환라인(P3)으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치(30)로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인(P3)을 단속한다.

상기 제6 밸브수단(V6)은 상기 가스냉각장치(30)와 제7 가스순환라인(P7)의 분기위치 사이의 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되고, 예비운전 시 제7 가스순환라인(P7)에서 제5 가스순환라인(P5)으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치(30)로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)을 단속한다.

상기 분기밸브수단(FV2)은 상기 제6 및 제7 가스순환라인(P6)(P7)이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제6 또는 제7 가스순환라인(P6)(P7)을 각기 선택적으로 개폐한다.

상기 제7 밸브수단(V7)은 제2 가스순환펌프(PP2)와 비반응성가스원(50) 사이의 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인(P3)을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원(50)으로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인(P3)을 단속한다.

상기 제8 밸브수단(V8)은 제3 가스순환펌프(PP3)과 비반응성가스원(50) 사이의 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되고, 예비운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원(50)으로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)을 단속한다.

상기 제8 가스순환라인(P8)은 제2 가스순환펌프(PP2)와 제7 밸브수단(V7) 사이의 제3 가스순환라인(P3) 및 밸브수단(100)과 히터(90) 사이의 제1 가스순환라인(P1)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인(P3)을 따라 유동되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제1 가스순환라인(P1)으로 예비순환시킨다.

상기 제9 및 제11 밸브수단(V9)(V11)은 상기 제8 가스순환라인(P8)의 양단부 상에 장착되고, 건조운전 시 제1 및 제3 가스순환라인(P1)(P3)을 따라 순환되는 비반응성가스가 제8 가스순환라인(P8)으로 유입되는 것을 방지하도록 제8 가스순환라인(P8)을 단속한다.

상기 제9 가스순환라인(P9)은 상기 제3 가스순환펌프(PP3)와 제8 밸브수단(V8) 사이의 제5 가스순환라인(P5) 및 제9 밸브수단(V9)과 제11 밸브수단(V11) 사이의 제8 가스순환라인(P8)을 연통되게 연결하고, 예비운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 유동되는 비반응성가스를 제8 가스순환라인(P8)으로 순환시킨다.

상기 제10 밸브수단(V10)은 상기 제9 가스순환라인(P9)의 제5 가스순환라인(P5) 측 단부상에 장착되고, 건조운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 순환되는 비반응성가스가 제9 가스순환라인(P9)으로 유입되는 것을 방지하도록 제9 가스순환라인(P9)을 단속한다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치(10)의 다른 실시 예의 작동을 제어하기 위한 제어방법은 운전준비단계(S5000)과, 비반응성가스 유입단계(S5100)와, 캐니스터 초기온도측정단계(S5200)와, 캐니스터 초기온도확인단계(S5300)와, 예열운전준비단계(S5400)와, 저온 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S5500)와, 정상온도 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S5510)와, 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5600)와, 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5610)와, 오염예열순환계형성단계(S5700)와, 오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S5800)와, 비오염예열순환계형성단계(S5900)와, 비오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S6000)와, 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6100)와, 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6200)와, 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6300)와, 정상오염건조순환계형성단계(S6400)와, 오염된 캐니스터 건조운전단계(S6500)와, 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6600)와, 정상비오염건조순환계형성단계(S6700)와, 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S6800)와, 1차 기체분광분석측정단계(S6900)와, 1차 건조상태확인단계(S7000)와, 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S7100)와, 가스순환계통작동제어단계(S7200)와, 유지시간계수단계(S7300)와, 2차 기체분광분석측정단계(S7400)와, 2차 건조상태확인단계(S7500)로 구성된다.

상기 운전준비단계(S5000)는 배수가 완료된 캐니스터(20)를 기 결정된 배출단(21)을 통해 비반응성가스가 배출되어 순환되도록 가스순환계통에 셋팅하고, 기 결정된 정상건조운전개시 설정 값, 건조운전변수 설정 값, 건조기준 설정 값 및 오염/비오염 판단하기 위한 기준 방사선량률 값을 입력한다.

이 때, 상기 정상건조운전개시 설정 값은 온도값으로서, 바람직하게는 40 내지 70℃ 이고, 상기 건조운전변수는 펌프의 펌핑속도 및 히터의 발열량이다.

상기 비반응성가스 유입단계(S5100)는 제1 가스 순환라인(P1)을 통해 캐니스터(20)의 내부공간 내로 비반응성 가스를 유입시킨다.

상기 캐니스터 초기온도측정단계(S5200)는 상기 비반응성가스 유입단계(S5100)가 완료된 후 온도측정수단(93)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어기(70)로 전송한다.

상기 캐니스터 초기온도확인단계(S5300)는 상기 캐니스터 초기온도측정단계(S5200)에서 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상인지를 확인한다.

상기 예열운전준비단계(S5400)는 상기 캐니스터 초기온도확인단계(S5300)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 미만 일때, 밸브수단(100), 제1, 제5, 제6, 제7 및 제8 밸브수단(V1)(V5)(V6)(V7)(V8)를 차단하고, 제2 및 제11 밸브수단(V2)(V11)을 개방하고, 히터(90)을 ON시킨다.

상기 저온 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S5500)는 상기 예열운전준비단계(S5400)가 완료되었을 때, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)로 배출되고, 제6 가스순환라인(P6)을 따라 이송되는 저온의 비반응성가스에 대한 방사선량률을 측정한다.

상기 정상온도 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S5510)는 상기 캐니스터 초기온도확인단계(S5300)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상 일때, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)로 배출되고, 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 정상온도의 비반응성가스에 대한 방사선량률을 측정한다.

상기 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5600)는 상기 저온 비반응성가스 방사선량률 측정단계(S5500)에서 측정된 저온 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인한다.

상기 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5610)는 상기 정상온도 비반응성가스 방사선량률 측정단계(S5510)에서 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인한다.

상기 오염예열순환계형성단계(S5700)는 상기 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5600)에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상이라면, 분기밸브수단(FV2)을 제7 가스순환라인(P7)쪽으로 개방하고, 제4 및 제10 밸브수단(V4)(V10)를 개방하여 캐니스터(20), 제7, 제5, 제9, 제8 및 제1 가스순환라인(P7)(P5)(P9)(P8)(P1)으로 연결되는 오염예열순환계를 형성한다.

상기 오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S5800)는 상기 오염예열순환계형성단계(S5700)가 완료된 후, 캐니스터(20)의 내부온도가 기 설정된 정상조건운전개시 설정 값으로 상승되도록 제3 가스순환펌프(PP3)를 ON시켜 오염된 저온의 비반응성가스를 오염예열순환계를 따라 순환시킨다.

상기 비오염예열순환계형성단계(S5900)는 상기 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5600)에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만라면, 분기밸브수단(FV2)을 제6 가스순환라인(P6)쪽으로 개방하고, 제3 및 제9 밸브수단(V3)(V9)를 개방하여 캐니스터(20), 제6, 제3, 제8, 제1 가스순환라인(P6)(P3)(P8)(P1)으로 형성되는 비오염예열순환계를 형성한다.

상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S6000)는 상기 비오염예열순환계형성단계(S5900)가 완료된 후, 캐니스터(20)의 내부온도가 기 설정된 정상조건운전개시 설정 값으로 상승되도록 제3 가스순환펌프(PP3)를 ON시켜 오염되지 않은 저온의 비반응성가스를 비오염예비순환계를 따라 순환시킨다.

상기 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6100)는 상기 오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S5800)가 실행되는 동안에 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정한다.

상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6200)는 상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S6000)가 실행되는 동안에 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정한다.

상기 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6300)는 상기 오염된 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6100)에서 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하였는지를 확인하고, 만약 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하지 못하였다면, 상기 오염된 비반응성가스 예열단계(S5800)로 리턴한다.

상기 정상오염건조순환계형성단계(S6400)는 상기 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6300)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정 값 이상이거나 또는 상기 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5610)에서 만약 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상 일 때, 분기밸브수단(FV1)를 제4 가스순환라인(P4)쪽으로 개방하고, 밸브수단(100), 제1, 제6 및 제8 밸브수단(V1)(V6)(V8)을 개방하고, 제2, 제4, 제10 및 제11 밸브수단(V2)(V4)(V10)(V11)을 차단하여 캐니스터(20) 제4 가스순환라인(P4), 가스냉각장치(30), 제5 가스순환라인(P5), 비반응성가스원(50) 및 제1 가스순환라인(P1)으로 연결되는 정상오염건조순환계를 형성한다.

상기 오염된 캐니스터 건조운전단계(S6500)는 상기 정상오염건조순환계형성단계(S6400)가 완료되면, 제1, 제3 가스순환펌프(PP1)(PP3) 및 가스냉각장치(30)를 가동하여 상기 운전준비단계(S5000)에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 정상오염순환계를 따라 오염된 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터(20)의 내부를 건조시킨다.

상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6600)는 상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6200)에서 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하였는지를 확인하고, 만약 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하지 못하였다면, 상기 비오염된 비반응성가스 예열단계(S6000)로 리턴한다.

상기 정상비오염건조순환계형성단계(S6700)는 상기 비오염된 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6600)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정 값 이상이거나 또는 상기 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5610)에서 만약 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만 일 때, 분기밸브(FV1)를 제2 가스순환라인(P2)쪽으로 개방하고, 밸브수단(100), 제1, 제5 및 제7 밸브수단(V1)(V5)(V7)을 개방하고, 제2, 제3, 제9 및 제11 밸브수단(V2)(V3)(V9)(V11)을 차단하여 캐니스터(20) 제2 가스순환라인(P2), 가스냉각장치(30), 제3 가스순환라인(P3), 비반응성가스원(50) 및 제1 가스순환라인(P1)으로 연결되는 정상비오염건조순환계를 형성한다.

상기 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S6800)는 상기 정상비오염건조순환계형성단계(S6700)가 완료되면, 제1, 제2 가스순환펌프(PP1)(PP2) 및 가스냉각장치(30)를 가동하여 상기 운전준비단계(S5000)에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 정상비오염순환계를 따라 오염되지 않은 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터(20)의 내부를 건조시킨다.

상기 1차 기체분광분석측정단계(S6900)는 상기 오염된 캐니스터 건조운전단계(S6500) 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S6800)가 실행되는 동안에, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착된 기체분광분석장치(92)에 의해 캐니스터(20)의 가스배출구(21)을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정한다.

상기 1차 건조상태확인단계(S7000)는 상기 1차 기체분광분석측정단계(S6900)에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인한다.

상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S7100)는 상기 1차 건조상태확인단계(S7000)에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면, 측정값에 대응하는 건조운전특성변수를 산출하여 건조운전특성변수 설정 값을 추출한다. 즉, 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였을 때, ① 펌프의 펌핑속도를 -값, ② 히터의 발열량을 +값으로 추출한다.

상기 가스순환계통작동제어단계(S7200)는 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S7100)에서 추출된 건조운전특성변수 설정 값이 건조운전에 반영되도록 건조운전특성변수 설정 값을 입력하여 가스순환계통작동을 제어하고, 상기 1차 기체분광분석측정단계(S6900)로 리턴한다. 상기 건조운전특성변수는 건조운전변수에 해당되는 펌프 및 히터의 작동상태를 제어하는 작동변수로서, ① 펌프의 펌핑속도의 +,- 값 및 ② 히터의 발열량의 +,- 값이다.

상기 유지시간계수단계(S7300)는 상기 1차 건조상태확인단계(S7000)에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하였다면, 기설정된 시간을 계수한다.

상기 2차 기체분광분석측정단계(S7400)는 상기 유지시간계수단계(S7300)가 완료되면, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21) 상에 장착된 기체분광분석장치(92)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정한다.

상기 2차 건조상태확인단계(S7500)는 상기 2차 기체분광분석측정단계(S7400)에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S7100)로 리턴하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하라면 캐니스터(20)에 대한 건조운전을 종료한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치 및 그 제어방법은 기체분광분석을 이용하여 비반응성가스와의 접촉 없이 전자동으로 캐니스터의 배출단 상에서 캐니스터 내에서 배출되는 비반응성가스의 성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하고, 그 측정값에 따라 건조운전의 작동을 제어하면서 사용후핵연료를 신속하고 정확하게 건조시키므로서, 건조운전의 생산성을 향상시키는 동시에 건조운전시간을 크게 단축되어 작업자의 방사선피폭위험성을 현저히 낮출 수 있는 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 사용후핵연료 건조장치
20: 캐니스터 30: 가스냉각장치
40: 입자필터 50: 비반응성 가스원
60: 방사선량률 검출기 70: 제어기
80: 이슬점 온도 측정수단 90: 히터
91: 측정블록 92: 기체분광분석장치
93: 온도측정수단 100: 밸브수단
P1: 제1 가스순환라인 P9: 제9 가스순환라인
P2: 제2 가스순환라인 P3: 제3 가스순환라인
P4: 제4 가스순환라인 P5: 제5 가스순환라인
FV, FV2: 분기밸브수단 P6: 제6 가스순환라인
V1: 제1 밸브수단 V2: 제2 밸브수단
V3: 제3 밸브수단 P7: 제7 가스순환라인
V4: 제4 밸브수단 V5: 제5 밸브수단
V6: 제6 밸브수단 V7: 제7 밸브수단
V8: 제8 밸브수단 P8: 제8 가스순환라인
V9: 제9 밸브수단 V10: 제10 밸브수단
V11: 제11 밸브수단

Claims

사용후핵연료가 장전된 캐니스터(20)의 내부공간, 사용후핵연료 및 사용후핵연료 피복관을 건조시키기 위한 것으로서, 가스 주입구(22)와 가스 배출구(21)를 구비한 내부공간을 갖는 캐니스터(20)와; 상기 캐니스터(20)의 내부공간에 공급되는 비반응성가스를 저장하는 비반응성가스원(50)과; 상기 캐니스터(20)의 가스 주입구(22)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 비반응성가스원(50)으로부터 공급되는 비반응성가스를 캐니스터(20) 내로 펌핑하는 제1 가스순환펌프(PP1)와; 상기 제1 가스 순환펌프(PP1)와 캐니스터(20) 사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 제1 가스순환라인(P1)을 개폐하는 밸브수단(100)과; 상기 밸브수단(100)과 캐니스터(20)사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 캐니스터(20)로 공급되는 비반응성가스를 가열하는 히터(90)와; 제2 가스순환라인(P2)에 의해 상기 캐니스터(20)와 연통되게 연결되고, 상기 캐니스터(20)의 내부공간으로 부터 배출되는 비반응성가스를 냉각시키는 가스냉각장치(30)와; 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되어 가스 냉각장치(30)를 통과한 비반응성 가스를 상기 비반응성 가스원(50)으로 펌핑하는 제2 가스 순환펌프(PP2)와; 상기 제2 가스순환라인(P2) 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치(30)와 캐니스터(20)를 제2 가스순환라인(P2)과 별도로 연통되게 연결되어 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 오염된 비반응성가스를 가스 냉각장치(30)로 이송하는 제4 가스 순환라인(P4)과; 상기 제2 및 제4 가스순환라인(P2)(P4)이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제2 또는 제4 가스순환라인(P2)(P4)을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단(FV1)과; 상기 제4 가스순환라인(P4)과 연통되게 연결되고, 상기 가스냉각장치(30)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제5 가스순환라인(P5)과; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 제4 가스순환라인(P4)을 따라 상기 가스냉각장치(30)를 통과하여 냉각된 후 제5 가스순환라인(P5)을 따라 이송되는 오염된 비반응성가스 내에 함유된 방사성물질 입자를 제거하는 입자필터(40)와; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 가스냉각장치(30)를 통과하면서 냉각되고, 상기 입자필터(40)를 통과하면서 방사성물질 입자가 제거된 비반응성가스를 상기 비반응성가스원(50)으로 펌핑하는 제3 가스순환펌프(PP3)와; 상기 캐니스터(20) 및 배기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2)의 외측 공간에 설치되고, 상기 캐니스터(20)로부터 배출되어 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 비반응성가스의 방사선량률을 측정하고, 그 측정신호를 송신하는 방사선량률 검출기(60)와; 상기 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP2)(PP3), 분기밸브수단(FV) 및 방사선량률 검출기(60)와 각기 전기적으로 연결되어, 상기 방사선량률 검출기(60)로 부터 수신되는 방사선량률 측정신호에 의거 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스의 오염여부를 판독하고, 판독결과에 따라 분기밸브수단(FV1) 및 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP2)(PP3)의 작동상태를 제어하는 제어기(70)를 포함하며; 캐니스터(20)로부터 배출된 비반응성가스가 오염/비오염 상태에 따라 오염 순환계 또는 비오염 순환계를 따라 순환시켜 캐니스터(20)의 내부공간을 건조시키는 사용후핵연료 건조장치에 있어서,
상기 건조장치는,
투명한 투과창(91a)을 갖고, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착되는 측정블록(91)와;
상기 측정블록(91)의 투과창(91a)을 통해 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송하는 기체분광분석장치(92)와;
상기 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착되어 캐니스터(20) 내의 온도를 측정하는 온도측정수단(93)을 포함하며;

상기 제어기(70)는,
상기 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)과 각각 연결되고, 상기 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)으로 부터 수신되는 측정값에 따라 건조운전을 실시하고, 건조운전의 실행을 제어하는 것을 특징으로 하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치.
제1항에 있어서,
상기 건조장치는,
캐니스터(20)와 배기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2) 및 가스냉각장치(30)와 제2 가스순환펌프(PP2) 사이의 제3 가스순환라인(P3)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제3 가스순환라인(P3)으로 예비순환시키는 제6 가스순환라인(P6)과;
상기 제6 가스순환라인(P6)의 분기위치와 분기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2) 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스가 상기 가스냉각장치(30)로 이송되는 것을 차단하기 위해 제2 가스순환라인(P2)을 단속하는 제1 밸브수단(V1)과;
상기 제6 가스순환라인(P6)의 양단부 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스가 제6 가스순환라인(P6)을 따라 이송되도록 제6 가스순환라인(P6)을 개폐하는 제2 및 제3 밸브수단(V2)(V3)과;
상기 제6 가스순환라인(P6) 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치(30)와 입자필터(40) 사이의 제5 가스순환라인(P5)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염된 비반응성가스를 제5 가스순환라인(P5)으로 예비순환시키는 제7 가스순환라인(P7)과;
상기 제7 가스순환라인(P7) 상에 장착되고, 상기 가스냉각장치(30)로 부터 제5 가스순환라인(P5)을 따라 이송되는 비반응성가스가 제7 가스순환라인(P7)으로 유입되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)측의 제7 가스순환라인(P7)의 단부를 단속하는 제4 밸브수단(V4)과;
상기 가스냉각장치(30)와 제6 가스순환라인(P6)의 분기위치 사이의 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되고, 예비운전 시 제6 가스순환라인(P6)에서 제3 가스순환라인(P3)으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치(30)로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인(P3)을 단속하는 제5 밸브수단(V5)과;
상기 가스냉각장치(30)와 제7 가스순환라인(P7)의 분기위치 사이의 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되고, 예비운전 시 제7 가스순환라인(P7)에서 제5 가스순환라인(P5)으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치(30)로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)을 단속하는 제6 밸브수단(V6)과;
상기 제6 및 제7 가스순환라인(P6)(P7)이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제6 또는 제7 가스순환라인(P6)(P7)을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단(FV2)과;
제2 가스순환펌프(PP2)와 비반응성가스원(50) 사이의 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인(P3)을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원(50)으로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인(P3)을 단속하는 제7 밸브수단(V7)과;
제3 가스순환펌프(PP3)과 비반응성가스원(50) 사이의 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되고, 예비운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원(50)으로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)을 단속하는 제8 밸브수단(V8)과;
제2 가스순환펌프(PP2)와 제7 밸브수단(V7) 사이의 제3 가스순환라인(P3) 및 밸브수단(100)과 히터(90) 사이의 제1 가스순환라인(P1)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인(P3)을 따라 유동되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제1 가스순환라인(P1)으로 예비순환시키는 제8 가스순환라인(P8)과;
상기 제8 가스순환라인(P8)의 양단부 상에 장착되고, 건조운전 시 제1 및 제3 가스순환라인(P1)(P3)을 따라 순환되는 비반응성가스가 제8 가스순환라인(P8)으로 유입되는 것을 방지하도록 제8 가스순환라인(P8)을 단속하는 제9 및 제11 밸브수단(V9)(V11)과;
상기 제3 가스순환펌프(PP3)와 제8 밸브수단(V8) 사이의 제5 가스순환라인(P5) 및 제9 밸브수단(V9)과 제11 밸브수단(V11) 사이의 제8 가스순환라인(P8)을 연통되게 연결하고, 예비운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 유동되는 비반응성가스를 제8 가스순환라인(P8)으로 순환시키는 제9 가스순환라인(P9)과;
상기 제9 가스순환라인(P9)의 제5 가스순환라인(P5) 측 단부상에 장착되고, 건조운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 순환되는 비반응성가스가 제9 가스순환라인(P9)으로 유입되는 것을 방지하도록 제9 가스순환라인(P9)을 단속하는 제10 밸브수단(V10)을 포함하며;
제어기(70)는,
제1 내지 제11 밸브수단(V1) ~ (V11), 방사선량률 검출기(60), 밸브수단(100), 분기밸브수단(FV2), 제2 및 제3 가스순환펌프(PP2)(PP3), 히터(90), 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)과 각각 전기적으로 연결되고, 예비운전 시 온도측정수단(93)으로 부터 수신되는 캐니스터(20)의 내부온도 측정값 및 방사선량률 검출기(60)로 부터 수신되는 검출값에 따라 제1 내지 제11 밸브수단(V1) ~ (V11), 밸브수단(100), 분기밸브수단(FV2), 제2 및 제3 가스순환펌프(PP2)(PP3) 및 히터(90)의 작동을 제어하여 예비운전을 실시하고, 예비운전의 실행을 제어하는 것을 특징으로 하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치.
사용후핵연료가 장전된 캐니스터(20)의 내부공간을 건조시키는 시스템으로서, 가스 주입구(22)와 가스 배출구(21)를 구비한 내부공간을 갖는 캐니스터(20)와; 상기 캐니스터(20)의 내부공간에 공급되는 비반응성가스를 저장하는 비반응성가스원(50)과; 상기 캐니스터(20)의 가스 주입구(22)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 비반응성가스원(50)으로부터 공급되는 비반응성가스를 캐니스터(20) 내로 펌핑하는 제1 가스순환펌프(PP1)와; 상기 제1 가스 순환펌프(PP1)와 캐니스터(20) 사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 제1 가스순환라인(P1)을 개폐하는 밸브수단(100)과; 상기 밸브수단(100)과 캐니스터(20) 사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 캐니스터(20)로 공급되는 비반응성가스를 가열하는 히터(90)와; 제2 가스순환라인(P2)에 의해 상기 캐니스터(20)와 연통되게 연결되고, 상기 캐니스터(20)의 내부공간으로 부터 배출되는 비반응성가스를 냉각시키는 가스냉각장치(30)와; 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되어 가스 냉각장치(30)를 통과한 비반응성 가스를 상기 비반응성 가스원(50)으로 펌핑하는 제2 가스 순환펌프(PP2)와; 상기 제2 가스순환라인(P2) 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치(30)와 캐니스터(20)를 제2 가스순환라인(P2)과 별도로 연통되게 연결되어 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 오염된 비반응성가스를 가스 냉각장치(30)로 이송하는 제4 가스 순환라인(P4)과; 상기 제2 및 제4 가스순환라인(P2)(P4)이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제2 또는 제4 가스순환라인(P2)(P4)을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단(FV1)과; 상기 제4 가스순환라인(P4)과 연통되게 연결되고, 상기 가스냉각장치(30)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제5 가스순환라인(P5)과; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 제4 가스순환라인(P4)을 따라 상기 가스냉각장치(30)를 통과하여 냉각된 후 제5 가스순환라인(P5)을 따라 이송되는 오염된 비반응성가스 내에 함유된 방사성물질 입자를 제거하는 입자필터(40)와; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 가스냉각장치(30)를 통과하면서 냉각되고, 상기 입자필터(40)를 통과하면서 방사성물질 입자가 제거된 비반응성가스를 상기 비반응성가스원(50)으로 펌핑하는 제3 가스순환펌프(PP3)와; 상기 캐니스터(20) 및 배기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2)의 외측 공간에 설치되고, 상기 캐니스터(20)로부터 배출되어 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 비반응성가스의 방사선량률을 측정하고, 그 측정신호를 송신하는 방사선량률 검출기(60)와; 투명한 투과창(91a)을 갖고, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착되는 측정블록(91)와; 상기 측정블록(91)의 투과창(91a)을 통해 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송하는 기체분광분석장치(92)과; 상기 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP2)(PP3), 분기밸브수단(FV1), 방사선량률 검출기(60), 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)과 각기 전기적으로 연결되고, 상기 방사선량률 검출기(60)로 부터 수신되는 방사선량률 측정신호에 의거 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스의 오염여부를 판독하고, 판독결과에 따라 분기밸브수단(FV1) 및 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP2)(PP3)의 작동상태를 제어하여 캐니스터(20)로부터 배출된 비반응성가스가 오염/비오염 상태에 따라 오염 순환계 또는 비오염 순환계를 따라 순환시켜 캐니스터(20)의 내부공간을 건조시키는 동시에 상기 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)으로 부터 수신되는 측정값에 따라 예비운전과 건조운전의 실시 및 그 실행을 제어하는 제어기(70)를 포함하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 작동을 제어하기 위한 제어방법에 있어서,
상기 제어방법은,
배수가 완료된 캐니스터(20)를 기 결정된 배출단(21)을 통해 비반응성가스가 배출되어 순환되도록 가스순환계통에 셋팅하고, 기 결정된 정상건조운전개시 설정 값, 건조운전변수 설정 값, 건조기준 설정 값 및 오염/비오염 판단하기 위한 기준 방사선량률 값을 입력하는 운전준비단계(S1000)과;
제1 가스 순환라인(P1)을 통해 캐니스터(20)의 내부공간 내로 비반응성 가스를 유입시키는 비반응성가스 유입단계(S1100)와;
상기 비반응성가스 유입단계(S1100)가 완료된 후 온도측정수단(93)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어기(70)로 전송하는 캐니스터 초기온도측정단계(S1200)와;
상기 캐니스터 초기온도측정단계(S1200)에서 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상인지를 확인하는 캐니스터 초기온도확인단계(S1300)와;
상기 캐니스터 초기온도확인단계(S1300)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상이라면, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)로 배출되고, 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 비반응성 가스에 대한 방사선량률을 측정하는 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S1400)와;
상기 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S1400)에서 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인하는 비반응성가스의 오염여부확인단계(S1500)와;
상기 비반응성가스의 오염여부확인단계(S1500)에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상이라면, 제1, 제6, 제8 밸브수단(V1)(V6)(V8) 및 밸브수단(100)을 개방하고, 분기밸브수단(FV1)을 제4 가스순환라인(P4)쪽으로 개방하여 제1, 제4 및 제5 가스순환라인(P1)(P4)(P5)으로 형성되는 오염순환계를 형성하는 오염순환계형성단계(S1600)와;
상기 오염순환계형성단계(S1600)가 완료되면, 상기 운전준비단계(S1000)에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 오염순환계를 따라 오염된 비반응성가스를 캐니스터(20)를 통해 순환시켜 캐니스터(20)의 내부를 건조하는 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610)와;
상기 비반응성가스의 오염여부확인단계(S1500)에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만이라면, 제1, 제5, 제7 밸브수단(V1)(V5)(V7) 및 밸브수단(100)을 개방하고, 분기밸브수단(FV1)을 제2 가스순환라인(P2)쪽으로 개방하여 제1, 제2 및 제3 가스순환라인(P1)(P2)(P3)으로 형성되는 비오염순환계를 형성하는 비오염순환계형성단계(S1700)와;
상기 비오염순환계형성단계(S1700)가 완료되면, 상기 운전준비단계(S1000)에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 오염순환계 또는 비오염순환계를 따라 비반응성가스를 캐니스터(20)를 통해 순환시켜 캐니스터(20)의 내부를 건조하는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1800)와;
상기 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610) 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1710)가 실행되는 동안에, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착된 기체분광분석장치(92)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하는 제1 기체분광분석측정단계(S1900)와;
상기 제1 기체분광분석측정단계(S1900)에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인하는 제1 건조상태확인단계(S2000)와;
상기 제1 건조상태확인단계(S2000)에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이상이라면, 측정값에 대응하는 건조운전특성변수를 산출하여 건조운전특성변수 설정 값을 추출하는 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S2100)와;
상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S2100)에서 추출된 건조운전특성변수 설정 값이 오염 또는 비오염된 캐니스터 건조운전(S1610)(S1710)에 반영되도록 건조운전특성변수 설정 값을 입력하여 건조운전의 작동을 제어하고, 상기 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610) 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1710)로 리턴하는 건조운전작동제어단계(S2200)와;
상기 제1 건조상태확인단계(S2000)에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 미만이라면, 기설정된 시간을 계수하는 유지시간계수단계(S2300)와;
상기 유지시간계수단계(S2300)가 완료되면, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21) 상에 장착된 기체분광분석장치(92)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하는 제2 기체분광분석측정단계(S2400)와;
상기 제2 기체분광분석측정단계(S2400)에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 이하인지를 확인하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면, 오염된 캐니스터 건조운전단계(S1610) 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S1710)로 리턴하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하라면 캐니스터(20)에 대한 건조운전을 종료하는 2차 건조상태확인단계(S2500)로 구성되며;
상기 정상건조운전개시 설정 값은 온도값이고, 40 내지 70℃ 이며,
상기 건조운전변수는 펌프의 펌핑속도 및 히터의 발열량이고;
상기 건조운전특성변수는 건조운전변수에 해당되는 펌프 및 히터의 작동상태를 제어하는 작동변수로서, ① 펌프의 펌핑속도의 +,- 값 및 ② 히터의 발열량의 +,- 값이고,
상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S2100)는 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였을 때, ① 펌프의 펌핑속도를 -값, ② 히터의 발열량을 +값으로 추출하는 것을 특징으로 하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 제어방법.
사용후핵연료가 장전된 캐니스터(20)의 내부공간을 건조시키는 시스템으로서, 가스 주입구(22)와 가스 배출구(21)를 구비한 내부공간을 갖는 캐니스터(20)와; 상기 캐니스터(20)의 내부공간에 공급되는 비반응성가스를 저장하는 비반응성가스원(50)과; 상기 캐니스터(20)의 가스 주입구(22)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 비반응성가스원(50)으로부터 공급되는 비반응성가스를 캐니스터(20) 내로 펌핑하는 제1 가스순환펌프(PP1)와; 상기 제1 가스 순환펌프(PP1)와 캐니스터(20) 사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 제1 가스순환라인(P1)을 개폐하는 밸브수단(100)과; 상기 밸브수단(100)과 캐니스터(20)사이의 제1 가스순환라인(P1) 상에 장착되어 캐니스터(20)로 공급되는 비반응성가스를 가열하는 히터(90)와; 제2 가스순환라인(P2)에 의해 상기 캐니스터(20)와 연통되게 연결되고, 상기 캐니스터(20)의 내부공간으로 부터 배출되는 비반응성가스를 냉각시키는 가스냉각장치(30)와; 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되어 가스 냉각장치(30)를 통과한 비반응성 가스를 상기 비반응성 가스원(50)으로 펌핑하는 제2 가스 순환펌프(PP2)와; 상기 제2 가스순환라인(P2) 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치(30)와 캐니스터(20)를 제2 가스순환라인(P2)과 별도로 연통되게 연결되어 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 오염된 비반응성가스를 가스 냉각장치(30)로 이송하는 제4 가스 순환라인(P4)과; 상기 제2 및 제4 가스순환라인(P2)(P4)이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제2 또는 제4 가스순환라인(P2)(P4)을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단(FV1)과; 상기 제4 가스순환라인(P4)과 연통되게 연결되고, 상기 가스냉각장치(30)와 비반응성가스원(50)을 연통되게 연결하는 제5 가스순환라인(P5)과; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 제4 가스순환라인(P4)을 따라 상기 가스냉각장치(30)를 통과하여 냉각된 후 제5 가스순환라인(P5)을 따라 이송되는 오염된 비반응성가스 내에 함유된 방사성물질 입자를 제거하는 입자필터(40)와; 상기 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되어 가스냉각장치(30)를 통과하면서 냉각되고, 상기 입자필터(40)를 통과하면서 방사성물질 입자가 제거된 비반응성가스를 상기 비반응성가스원(50)으로 펌핑하는 제3 가스순환펌프(PP3)와; 상기 캐니스터(20) 및 배기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2)의 외측 공간에 설치되고, 상기 캐니스터(20)로부터 배출되어 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 비반응성가스의 방사선량률을 측정하고, 그 측정신호를 송신하는 방사선량률 검출기(60)와; 투명한 투과창(91a)을 갖고, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착되는 측정블록(91)와; 상기 측정블록(91)의 투과창(91a)을 통해 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스에 대해 투과레이저(TL, Transmitted laser)를 조사하고, 비반응성가스(NRG, Non-Reaction Gas)로 부터 산란되는 산란광(SL, Scattered light)을 수광하여 비반응성가스의 성분 및 표적성분에 대한 기체분광신호를 측정하고, 그 측정값을 전송하는 기체분광분석장치(92)과; 캐니스터(20)와 배기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2) 및 가스냉각장치(30)와 제2 가스순환펌프(PP2) 사이의 제3 가스순환라인(P3)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제3 가스순환라인(P3)으로 예비순환시키는 제6 가스순환라인(P6)과; 상기 제6 가스순환라인(P6)의 분기위치와 분기밸브수단(FV1) 사이의 제2 가스순환라인(P2) 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스가 상기 가스냉각장치(30)로 이송되는 것을 차단하기 위해 제2 가스순환라인(P2)을 단속하는 제1 밸브수단(V1)과; 상기 제6 가스순환라인(P6)의 양단부 상에 장착되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스가 제6 가스순환라인(P6)을 따라 이송되도록 제6 가스순환라인(P6)을 개폐하는 제2 및 제3 밸브수단(V2)(V3)과; 상기 제6 가스순환라인(P6) 상에서 분기되어 상기 가스냉각장치(30)와 입자필터(40) 사이의 제5 가스순환라인(P5)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 방사성 물질에 오염된 비반응성가스를 제5 가스순환라인(P5)으로 예비순환시키는 제7 가스순환라인(P7)과; 상기 제7 가스순환라인(P7) 상에 장착되고, 상기 가스냉각장치(30)로 부터 제5 가스순환라인(P5)을 따라 이송되는 비반응성가스가 제7 가스순환라인(P7)으로 유입되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)측의 제7 가스순환라인(P7)의 단부를 단속하는 제4 밸브수단(V4)과; 상기 가스냉각장치(30)와 제6 가스순환라인(P6)의 분기위치 사이의 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되고, 예비운전 시 제6 가스순환라인(P6)에서 제3 가스순환라인(P3)으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치(30)로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인(P3)을 단속하는 제5 밸브수단(V5)과; 상기 가스냉각장치(30)와 제7 가스순환라인(P7)의 분기위치 사이의 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되고, 예비운전 시 제7 가스순환라인(P7)에서 제5 가스순환라인(P5)으로 유입되는 비반응성가스가 가스냉각장치(30)로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)을 단속하는 제6 밸브수단(V6)과; 상기 제6 및 제7 가스순환라인(P6)(P7)이 분기되는 분기점 상에 장착되어 제6 또는 제7 가스순환라인(P6)(P7)을 각기 선택적으로 개폐하는 분기밸브수단(FV2)과; 제2 가스순환펌프(PP2)와 비반응성가스원(50) 사이의 제3 가스순환라인(P3) 상에 장착되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인(P3)을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원(50)으로 유동되는 것을 방지하도록 제3 가스순환라인(P3)을 단속하는 제7 밸브수단(V7)과; 제3 가스순환펌프(PP3)과 비반응성가스원(50) 사이의 제5 가스순환라인(P5) 상에 장착되고, 예비운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 유동되는 비반응성가스가 상기 비반응성가스원(50)으로 유동되는 것을 방지하도록 제5 가스순환라인(P5)을 단속하는 제8 밸브수단(V8)과; 제2 가스순환펌프(PP2)와 제7 밸브수단(V7) 사이의 제3 가스순환라인(P3) 및 밸브수단(100)과 히터(90) 사이의 제1 가스순환라인(P1)과 연통되게 연결되고, 예비운전 시 제3 가스순환라인(P3)을 따라 유동되는 방사성 물질에 오염되지 않은 비반응성가스를 제1 가스순환라인(P1)으로 예비순환시키는 제8 가스순환라인(P8)과; 상기 제8 가스순환라인(P8)의 양단부 상에 장착되고, 건조운전 시 제1 및 제3 가스순환라인(P1)(P3)을 따라 순환되는 비반응성가스가 제8 가스순환라인(P8)으로 유입되는 것을 방지하도록 제8 가스순환라인(P8)을 단속하는 제9 및 제11 밸브수단(V9)(V11)과; 상기 제3 가스순환펌프(PP3)와 제8 밸브수단(V8) 사이의 제5 가스순환라인(P5) 및 제9 밸브수단(V9)과 제11 밸브수단(V11) 사이의 제8 가스순환라인(P8)을 연통되게 연결하고, 예비운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 유동되는 비반응성가스를 제8 가스순환라인(P8)으로 순환시키는 제9 가스순환라인(P9)과; 상기 제9 가스순환라인(P9)의 제5 가스순환라인(P5) 측 단부상에 장착되고, 건조운전 시 제5 가스순환라인(P5)을 따라 순환되는 비반응성가스가 제9 가스순환라인(P9)으로 유입되는 것을 방지하도록 제9 가스순환라인(P9)을 단속하는 제10 밸브수단(V10)와; 상기 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP2)(PP3), 분기밸브수단(FV1)(FV2), 방사선량률 검출기(60), 기체분광분석장치(92), 온도측정수단(93), 제1 내지 제11 밸브수단(V1) ~ (V11), 밸브수단(100), 제2 및 제3 가스순환펌프(PP2)(PP3), 히터(90) 및 기체분광장치(92)와 각각 전기적으로 연결되고, 상기 방사선량률 검출기(60)로 부터 수신되는 방사선량률 측정신호에 의거 상기 캐니스터(20)로부터 배출되는 비반응성가스의 오염여부를 판독하고, 판독결과에 따라 분기밸브수단(FV1) 및 제1 내지 제3 가스순환펌프(PP1)(PP2)(PP3)의 작동과 예비운전 시 온도측정수단(93)으로 부터 수신되는 캐니스터(20)의 내부온도 측정값 및 방사선량률 검출기(60)로 부터 수신되는 검출값에 따라 제1 내지 제11 밸브수단(V1) ~ (V11), 밸브수단(100), 분기밸브수단(FV2), 제2 및 제3 가스순환펌프(PP2)(PP3) 및 히터(90)의 작동을 제어하여 캐니스터(20)로부터 배출된 비반응성가스가 오염/비오염 상태에 따라 오염 순환계 또는 비오염 순환계를 따라 순환시켜 캐니스터(20)의 내부공간을 건조시키는 동시에 상기 기체분광분석장치(92) 및 온도측정수단(93)으로 부터 수신되는 측정값에 따라 예비운전과 건조운전의 실시 및 그 실행을 제어하는 제어기(70)를 포함하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 작동을 제어하기 위한 제어방법에 있어서,
상기 제어방법은,
배수가 완료된 캐니스터(20)를 기 결정된 배출단(21)을 통해 비반응성가스가 배출되어 순환되도록 가스순환계통에 셋팅하고, 기 결정된 정상건조운전개시 설정 값, 건조운전변수 설정 값, 건조기준 설정 값 및 오염/비오염 판단하기 위한 기준 방사선량률 값을 입력하는 운전준비단계(S5000)과;
제1 가스 순환라인(P1)을 통해 캐니스터(20)의 내부공간 내로 비반응성 가스를 유입시키는 비반응성가스 유입단계(S5100)와;
상기 비반응성가스 유입단계(S5100)가 완료된 후 온도측정수단(93)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어기(70)로 전송하는 캐니스터 초기온도측정단계(S5200)와;
상기 캐니스터 초기온도측정단계(S5200)에서 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상인지를 확인하는 캐니스터 초기온도확인단계(S5300)와;
상기 캐니스터 초기온도확인단계(S5300)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 미만 일때, 밸브수단(100), 제1, 제5, 제6, 제7 및 제8 밸브수단(V1)(V5)(V6)(V7)(V8)를 차단하고, 제2 및 제11 밸브수단(V2)(V11)을 개방하고, 히터(90)을 ON시키는 예열운전준비단계(S5400)와;
상기 예열운전준비단계(S5400)가 완료되었을 때, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)로 배출되고, 제6 가스순환라인(P6)을 따라 이송되는 저온의 비반응성가스에 대한 방사선량률을 측정하는 저온 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S5500)와;
상기 캐니스터 초기온도확인단계(S5300)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 초기온도값이 기 결정된 정상건조운전개시 온도설정 값 이상 일때, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)로 배출되고, 제2 가스순환라인(P2)을 따라 이송되는 정상온도의 비반응성가스에 대한 방사선량률을 측정하는 정상온도 비반응성가스의 방사선량률 측정단계(S5510)와;
상기 저온 비반응성가스 방사선량률 측정단계(S5500)에서 측정된 저온 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인하는 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5600)와;
상기 정상온도 비반응성가스 방사선량률 측정단계(S5510)에서 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상인지를 확인하는 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5610)와;
상기 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5600)에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상이라면, 분기밸브수단(FV2)을 제7 가스순환라인(P7)쪽으로 개방하고, 제4 및 제10 밸브수단(V4)(V10)를 개방하여 캐니스터(20), 제7, 제5, 제9, 제8 및 제1 가스순환라인(P7)(P5)(P9)(P8)(P1)으로 연결되는 오염예열순환계를 형성하는 오염예열순환계형성단계(S5700)와;
상기 오염예열순환계형성단계(S5700)가 완료된 후, 캐니스터(20)의 내부온도가 기 설정된 정상조건운전개시 설정 값으로 상승되도록 제3 가스순환펌프(PP3)를 ON시켜 오염된 저온의 비반응성가스를 오염예열순환계를 따라 순환시키는 오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S5800)와;
상기 저온 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5600)에서, 만약 측정된 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만이라면, 분기밸브수단(FV2)을 제6 가스순환라인(P6)쪽으로 개방하고, 제3 및 제9 밸브수단(V3)(V9)를 개방하여 캐니스터(20), 제6, 제3, 제8, 제1 가스순환라인(P6)(P3)(P8)(P1)으로 형성되는 비오염예열순환계를 형성하는 비오염예열순환계형성단계(S5900)와;
상기 비오염예열순환계형성단계(S5900)가 완료된 후, 캐니스터(20)의 내부온도가 기 설정된 정상조건운전개시 설정 값으로 상승되도록 제3 가스순환펌프(PP3)를 ON시켜 오염되지 않은 저온의 비반응성가스를 비오염예비순환계를 따라 순환시키는 비오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S6000)와;
상기 오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S5800)가 실행되는 동안에 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하는 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6100)와;
상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열단계(S6000)가 실행되는 동안에 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)를 통해 배출되는 비반응성가스의 온도를 측정하는 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6200)와;
상기 오염된 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6100)에서 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하였는지를 확인하고, 만약 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하지 못하였다면, 상기 오염된 비반응성가스 예열단계(S5800)로 리턴하는 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6300)와;
상기 오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6300)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정 값 이상이거나 또는 상기 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5610)에서 만약 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 이상 일 때, 분기밸브수단(FV1)를 제4 가스순환라인(P4)쪽으로 개방하고, 밸브수단(100), 제1, 제6 및 제8 밸브수단(V1)(V6)(V8)을 개방하고, 제2, 제4, 제10 및 제11 밸브수단(V2)(V4)(V10)(V11)을 차단하여 캐니스터(20) 제4 가스순환라인(P4), 가스냉각장치(30), 제5 가스순환라인(P5), 비반응성가스원(50) 및 제1 가스순환라인(P1)으로 연결되는 정상오염건조순환계를 형성하는 정상오염건조순환계형성단계(S6400)와;
상기 정상오염건조순환계형성단계(S6400)가 완료되면, 제1, 제3 가스순환펌프(PP1)(PP3) 및 가스냉각장치(30)를 가동하여 상기 운전준비단계(S5000)에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 정상오염순환계를 따라 오염된 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터(20)의 내부를 건조시키는 오염된 캐니스터 건조운전단계(S6500)와;
상기 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도측정단계(S6200)에서 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하였는지를 확인하고, 만약 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정값에 도달하지 못하였다면, 상기 비오염된 비반응성가스 예열단계(S6000)로 리턴하는 비오염된 저온 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6600)와;
상기 비오염된 비반응성가스 예열 중 캐니스터 내부온도확인단계(S6600)에서 만약 측정된 캐니스터(20)의 내부온도가 정상조건운전개시 설정 값 이상이거나 또는 상기 정상온도 비반응성가스의 오염여부확인단계(S5610)에서 만약 측정된 정상온도 비반응성가스에 대한 방사선량률 값이 기준 방사선량률 값 미만 일 때, 분기밸브(FV1)를 제2 가스순환라인(P2)쪽으로 개방하고, 밸브수단(100), 제1, 제5 및 제7 밸브수단(V1)(V5)(V7)을 개방하고, 제2, 제3, 제9 및 제11 밸브수단(V2)(V3)(V9)(V11)을 차단하여 캐니스터(20) 제2 가스순환라인(P2), 가스냉각장치(30), 제3 가스순환라인(P3), 비반응성가스원(50) 및 제1 가스순환라인(P1)으로 연결되는 정상비오염건조순환계를 형성하는 정상비오염건조순환계형성단계(S6700)와;
상기 정상비오염건조순환계형성단계(S6700)가 완료되면, 제1, 제2 가스순환펌프(PP1)(PP2) 및 가스냉각장치(30)를 가동하여 상기 운전준비단계(S5000)에서 기 입력된 건조운전변수 설정 값에 의거 정상비오염순환계를 따라 오염되지 않은 비반응성가스를 순환시켜 캐니스터(20)의 내부를 건조시키는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S6800)와;
상기 오염된 캐니스터 건조운전단계(S6500) 또는 비오염된 캐니스터 건조운전단계(S6800)가 실행되는 동안에, 캐니스터(20)의 배출단(21) 상에 장착된 기체분광분석장치(92)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하는 1차 기체분광분석측정단계(S6900)와;
상기 1차 기체분광분석측정단계(S6900)에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인하는 1차 건조상태확인단계(S7000)와;
상기 1차 건조상태확인단계(S7000)에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면, 측정값에 대응하는 건조운전특성변수를 산출하여 건조운전특성변수 설정 값을 추출하는 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S7100)와;
상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S7100)에서 추출된 건조운전특성변수 설정 값이 건조운전에 반영되도록 건조운전특성변수 설정 값을 입력하여 가스순환계통작동을 제어하고, 상기 1차 기체분광분석측정단계(S6900)로 리턴하는 가스순환계통작동제어단계(S7200)와;
상기 1차 건조상태확인단계(S7000)에서, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하였다면, 기설정된 시간을 계수하는 유지시간계수단계(S7300)와;
상기 유지시간계수단계(S7300)가 완료되면, 캐니스터(20)의 가스 배출구(21) 상에 장착된 기체분광분석장치(92)에 의해 캐니스터(20)의 가스 배출구(21)을 통해 배출되는 비반응성가스에 대한 표적성분 및 표적성분의 잔류량을 측정하는 2차 기체분광분석측정단계(S7400)와;
상기 2차 기체분광분석측정단계(S7400)에서 측정된 표적성분의 잔류량 측정값을 기 설정된 건조기준 설정 값과 비교하여 측정값이 건조기준 설정 값 미만인지를 확인하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였다면 상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S7100)로 리턴하고, 만약 측정값이 건조기준 설정 값 이하라면 캐니스터(20)에 대한 건조운전을 종료하는 2차 건조상태확인단계(S7500)로 구성되며;
상기 정상건조운전개시 설정 값은 온도값이고, 40 내지 70℃ 이며,
상기 건조운전변수는 펌프의 펌핑속도 및 히터의 발열량이고;
상기 건조운전특성변수는 건조운전변수에 해당되는 펌프 및 히터의 작동상태를 제어하는 작동변수로서, ① 펌프의 펌핑속도의 +,- 값 및 ② 히터의 발열량의 +,- 값이고,
상기 건조운전특성변수 설정 값 추출단계(S7100)는 측정값이 건조기준 설정 값을 초과하였을 때, ① 펌프의 펌핑속도를 -값, ② 히터의 발열량을 +값으로 추출하는 것을 특징으로 하는 기체분광분석을 이용한 건조적합성 평가방법으로 사용후핵연료를 건조하기 위한 사용후핵연료 건조장치의 제어방법.