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열음향의 핵연료봉 및 고온공정을 위한 응용

전문가 제언: ○ 본 발명은 열 음향엔진을 이용한 원자로 핵연료 감시 장치와 관련이 있다. 핵연료에서 발생하는 열에 의하여 열 음향엔진에서 발생하는 음파의 주파수와 진폭을 감지함으로 핵연료의 균열, 방사성붕괴물질 생성속도와 같은 연료봉 내부의 물리적 정보의 탐지가 가능할 것으로 주장하고 있다.

○ 파이프 내의 수소 불꽃을 적당한 위치에 놓았을 때 음향진동이 발생하는 열음향 현상은 1777년 Byron Higgins의 실험에 의하여 처음으로 기록되었다. 이후에 Higgins의 연구는 이차대전 독일의 V-1 로켓의 펄스연소(pulse combustion)에 이용되었다. 1980년 초에 Los Alamos National Laboratory는 열 음향공정을 이용하여 정지파를 생산하는 기술을 개발하였고, 일반 열을 이용한 엔진과 경쟁할 열 음향엔진을 구상하였다.

○ 발명의 연료봉 열 음향엔진은 원자로의 사고나 정전으로 감지기의 사용이 중지되었을 때 연료봉의 상태를 원격에서 측정이 가능한 장점이 있다. 열음향 엔진에서 발생하는 음파를 송화기, 수중청음기(hydrophone), 격납용기 외벽에 부착한 지오폰(geophone), 가속도계 등을 사용하여 원격에서 감지할 수 있다.

○ 열 음향을 이용한 핵연료 감시는 지금까지 원자로에 사용한 경험이 없는 새로운 기술이다. 현재 우리나라에서는 각종의 미래원자로를 연구 개발 중에 있다. 이와 같이 새로운 기술을 원자로의 핵연료 설계에 이용하려면 심도 있는 기술 검토와 실험 검증이 필요할 것이다.

저자: GARRET, Steven, L. et al
자료유형: 특허정보