전력상실시 광분배기 기반의 반사광 측정을 통한 사용후핵연료 저장조의 원격 수위 감시방법

Remote Water Level Monitoring System Based on Reflected Optical Power Detection with an Optical Coupler for Spent Fuel Pool at Nuclear Power Plant

본 논문에서는 원자력발전소의 전력이 상실되는 사고가 발생하더라도 사용후핵연료 저장조의 수위를 감시할 수 있는 방법을 제시하고, 이의 성능 및 한계점을 분석하였다. 제안한 방식은 광분배기를 통과한 광신호가 저장조의 냉각수 및 공기에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 방식이다. 1x8 광분배기를 사용하는 경우 에는 저장조의 수위를 측정하는데 문제가 없을 것으로 분석되나, 1x16 광분배기를 사용하는 경우에는 Rayleigh 역산란으로 인해 16개의 출력포트 중 15개만이 수위측정 용도로 사용이 가능하고, 1x32 광분배기를 사용하는 경우에는 32개의 출력포트 중 25개만이 수위측정 용도로 사용이 가능한 것으로 분석되었다.

We propose a new method to monitor the water level of spent fuel pool in a nuclear power plant without electric power. We also analyze the performance and limitation of the proposed method. Our method is based on the reflected optical power at the end of optical fiber through a 1xN optical coupler. We reveal that there is no problem to monitor the water level when using a 1x8 optical coupler. However, when a 1x16 optical coupler is used, only 15 out of 16 output ports can be used due to Rayleigh back-scattering. When a 1x32 optical coupler is used, only 25 out of 32 output ports can be used to monitor the water level.