Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

Optical Society of Korea (한국광학회)
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Development of a Raman Lidar System for Remote Monitoring of Hydrogen Gas

수소 가스 원격 모니터링을 위한 라만 라이다 시스템 개발

  • Choi, In Young (Division of Quantum Optics, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Baik, Sung Hoon (Division of Quantum Optics, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Park, Nak Gyu (Division of Quantum Optics, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Kang, Hee Young (Division of R&D Center, Korea Nuclear Technology Co., Ltd.) ;
  • Kim, Jin Ho (Division of R&D Center, Korea Nuclear Technology Co., Ltd.) ;
  • Lee, Na Jong (Division of R&D Center, Korea Nuclear Technology Co., Ltd.)
  • 최인영 (한국원자력연구원 양자광학연구부) ;
  • 백성훈 (한국원자력연구원 양자광학연구부) ;
  • 박락규 (한국원자력연구원 양자광학연구부) ;
  • 강희영 ((주)한국원자력기술, 기술연구소) ;
  • 김진호 ((주)한국원자력기술, 기술연구소) ;
  • 이나종 ((주)한국원자력기술, 기술연구소)
  • Received : 2017.04.27
  • Accepted : 2017.07.24
  • Published : 2017.08.25
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Abstract

Hydrogen gas is a green energy sources because it features no emission of pollutants during combustion. But hydrogen gas is very dangerous, being flammable and very explosive. Hydrogen gas detection is very important for the safety of a nuclear power plant. Hydrogen gas is generated by oxidation of nuclear fuel cladding during a critical accident, and leads to serious secondary damage in the containment building. This paper discusses the development of a Raman lidar system for remote detection and measurement of hydrogen gas. A small, portable Raman lidar system was designed, and a measurement algorithm was developed to quantitatively measure hydrogen gas concentration. To verify the capability of measuring hydrogen gas with the developed Raman lidar system, experiments were carried out under daytime outdoor conditions by using a gas chamber that can adjust the hydrogen gas density. As results, our Raman lidar system is able to measure a minimum density of 0.67 vol. % hydrogen gas at a distance of 20 m.

수소 가스는 연소과정에서 오염물질의 배출이 없는 친환경 에너지원이다. 그러나 연소 및 폭발성이 매우 강해 매우 위험한 특징을 갖고 있다. 원자력 발전소의 중대 사고 발생시 핵연료의 산화 과정에서 다량의 수소 가스가 발생하며 원전 격납 건물의 2차 사고의 원인으로 작용함으로 원전의 안전을 확보하기 위하여 수소 가스의 검출 기술은 매우 중요하다. 본 논문은 수소 가스의 원격 계측을 위한 라만 라이다 시스템의 개발에 관한 것이다. 소형의 이동 가능한 라만 라이다 시스템을 설계 및 개발하였으며, 수소 가스의 농도를 정량적으로 계측하기 위한 계측 알고리즘을 개발하였다. 개발된 수소 가스 계측을 위한 라만 라이다 시스템의 수소 가스 검출 능력을 검증하기 위하여 수소 가스의 농도를 조절할 수 있는 가스 챔버를 이용하여 낮에 야외 환경에서 수소 가스 검출 실험을 실시하였다. 그 결과 20미터 거리에서 최소 0.67 Vol.%의 수소 가스 농도의 검출이 가능하였다.

Keywords

References

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