A core internal vibration monitoring system which is particularly concerned on the core support barrel (CSB) in the nuclear power plant reactor vessel is developed in this work. The core or fuel damage accidents can be caused by the loose-jointed flange between the top of the CSB and the head of the vessel. The loose-jointed flange can be detected with the internal vibration monitoring system, which has conventionally used the signals from ex-core neutron detectors. In order to improve the accuracy of the CSB monitoring system, however, the signals from the piezoelectric accelerometers are used in this work. This thesis consists of two parts; one is the development of a suitable tool for detecting the hold down spring broken accident or wearing out of the CSB, and the other the generation of vibration signals to represent the abnormal states of CSB.
In this thesis, the adaptive resonance theory (ART; a type of neural network) is used to develop the monitoring system. The monitoring system using the Fuzzy ARTMAP processes the signals from the accelerometers. On the other hand, in order to get the data sets of the CSB in abnormal (loose-jointed) states, the finite element method (FEM) is used to model the CSB in various loose-jointed states. The target CSB is the one which is placed in ULJIN nuclear power plant unit 1. A mock-up CSB is constructed and experiments are carried out to prove that the FEM analyses properly simulate the CSB frequency responses in various states. The results show that the CSB FEM analyses and mock-up experiments are in good agreement.
본 논문에서는 원자력 발전소의 노심지지관 (Core support barrel)의 진동 감시 시스템을 개발하기 위한 연구를 수행하였다. 원자로 격납용기의 뚜껑에 의해 체결되어 있는 노심지지관 상부의 체결력이 저하될 경우 노심의 손상을 초래하는 사고가 발생할 수 있다. 이러한 사고를 방지하고 기존의 노심지지관 진동 감시 시스템의 성능을 향상시키기 위해, 압전 가속도계의 신호로부터 비정상 구조물 상태를 파악하는 정보를 추가로 얻어야 한다. 본 논문은 크게 두 부분으로 나눌 수 있는데, 그 한 부분은 hold-down spring의 경년 열화나 파단으로 인한 사고를 감지해 내기 위해 적합한 진단 시스템을 개발하는 일로 구성되어 있고, 다른 한 부분은 노심지지관의 비정상 상태에서의 진동신호를 생성하는 일로 구성되어 있다. 본 논문에서는 인공신경망의 일종인 Adaptive Resonance Theory (ART)이론을 도입하여 감시 시스템을 구성하였는데, 가속도계의 신호를 처리 . 파악하기위해 사용되는 감시 시스템에 Fuzzy ARTMAP 알고리듬이 이용되었다. 한편, 울진1호기의 노심지지관을 대상으로 다양한 플랜지 비정상 상태에서의 진동신호를 생성하기 위해 유한 요소법을 이용하였다. 이러한 유한요소법을 이용한 분석의 타당성을 입증하기 위하여 소형 모형 노심지지관을 제작 . 시험하여, 유한요소법에 의해 해석된 진동신호의 변화 거동과 잘 일치하는 결과를 얻었다. 또한 유한요소법에 의해 생성된 진동신호를 새로이 개발된 진동 감시시스템에 적용하여 이상 상태 진단을 시험한 결과, 새로운 진동감시 시스템이 적합한 판단을 내리는 것을 보였다.
