A Preliminary Study on Measuring Void Fraction in a Fuel Rod Assembly by using an X-ray Imaging System

• 영문명: X선 영상 장치를 이용한 핵연료 집합체 내 기포율 측정을 위한 선행 연구
• 발행기관: 한국방사선학회
• 저자명: Sun-Young Lee(이선영) Oh-Sung Oh(오오성) Se-Ho Lee(이세호) Seung-Wook Lee(이승욱)
• 간행물 정보: 『한국방사선학회 논문지』 제11권 제7호, 570~578쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2017.12.30

국문 초록

원자로 내 사고발생 시 냉각수의 비등으로 기포가 발생하고, 기포율을 측정하기 위하여 열수력 안전 분야에서는 주로 Optical Fiber Probe(OFP)나 광학 카메라를 이용하여 측정하지만 기하학적 구조의 한계로 인해 17 × 17 배열의 봉 다발 내에 장비를 설치하는 것에는 어려움이 있다. 본 연구는 예비 연구로서 봉 다발에 적용하기 전 X선 시스템과 다양한 모사 팬텀을 이용하여 연구 가능성 평가를 수행하였다. 라디오그라피 및 토모그라피 실험을 통해 X선 발생 장치의 관전압 130 kVp, 관전류 1 mA가 적합하였다. 또한, 기포 해상도 팬텀을 통해 가시적으로 1 mm 크기의 구멍에 대해 측정이 가능하였으며 막대 팬텀을 이용한 대조도 평가의 경우 프레온 내부에서 대조도가 상대적으로 떨어짐을 확인할 수 있었다. 그러나 영상 재구성 시 일그러짐이 없는 좋은 영상을 획득할 수 있었다. 기포 발생 팬텀 실험을 통해 기포의 유동 방향 확인 및 단층 영상을 획득할 수 있었고, Image J 툴을 이용하여 하나의 단층영상에 대해 18 %의 기포율을 측정할 수 있 었다. 본 연구는 핵연료 주변 기포율 측정을 위한 선행 연구를 수행하였고 지속적인 연구를 위한 기초 연구로서 활용할 수 있을 것이다.

영문 초록

Bubbles are generated by the boiling of the cooling water when an accident occurs in the reactor and then in order to measure the void fraction, the Optical Fiber Probe(OFP) and optical camera are used in thermal hydraulic safety research. However, such an optical method is not suitable for measuring the void fraction in a 17 × 17 array of fuel rods due to the geometrical limitations. This study was conducted as a preliminary study using x-ray system and various phantoms before applying to rod bundles. Through radiographic and tomographic experiments, the tube voltage of the x-ray generator was 130 kVp and the tube current was 1 mA. In addition, it is possible to measure the hole of 1mm in size visually through the bubble resolution phantom, and it is confirmed that the contrast is relatively decreased in the inside of the freon in the case of the contrast evaluation using the road phantom. However, we could obtain good image without distortion when reconstructing the image. Bubble generation phantom experiments were used to confirm the flow direction of the bubbles and to acquire tomography images. The image J tool was used to measure the void fraction of 18 % for a single tomography image. This study has carried out previous researches for the measurement of the bubble rate around the nuclear fuel and could be used as a basic research for continuous research.

목차

Ⅰ. INTRODUCTION

Ⅱ. MATERIAL AND METHODS

Ⅲ. Results and Discussion

Ⅳ. CONCLUSION

키워드

Two phase flow X-ray System Phantom Radiography Tomography 2상 유동 팬텀 X선 발생 장치 투과 영상 단층 영상