원형관에 의한 음파의 공명산란과 원주파의 진행

Abstract

내부가 공기로 가득찬, 물속의 원형관에 의한 연속평면음파의 공명산란이 fd 와 b/a 의 함수로 분석되었다. Rayleigh normal mode의 후방산란음압에서 Rigid background 를 제거하여 공명신호들을 얻었으며, 이들은 cutoff 진동수와 속도분산곡선에 의해 Stoneley 표면파와 Lamb 판파에 대응되는 원주파들로 확인되었다. Stoneley-type 원주파의 속도분산은 b/a 에 무관하나, 탄성원주파의 속도분산은 b/a가 증가할수록 Lamp 판파의 그것으로 접근한다. $S_0$ 판파와는 달리, 대응되는 원주파는 cutoff 진동수를 갖는다. 각 원주파가 잘 전파될 수 있는 특정한 fd 영역이 존재하며, b/a 에 따라 그 위치와 폭이 변한다. 원주파의 진폭은 그 종류에 관계없이 b/a 에 의존하는 하나의 특성곡선에 의해 결정될 수 있다. 0.88<b/a<0.98 범위의, 물속의 air-filled Zircaloy-4 핵연료 피복관에 의한 짧은 초음파펄스 (1-10 NHz) 의 산란에코들이 분석되었다. Stoneley-type 원주파와 차수가 가장 낮은 네 종류의 탄성원주파들이 관측되었으며, 그들의 감쇄특성이 측정되었다. fd 와 b/a 에 대한 감쇄특성의 경향은 RST 의 예측과 좋은 일치를 보였다. 그러나, 측정값은 항상 예측값 o}릿? 약간 컸으며, waveguide attenuation 이 무시될 수 있는 fd 영역에서는 오히려 원주파들이 탐지되지 않았다. 전자는 RST 에서 고려되지 않은 internal attenuation 에, 후자는 대응되는 공명신호들의 폭에 비해 너무 넓은 초음파탐촉자의 진동수대역폭에 기인되었다. 초음파펄스의 공명후방산란에 의해 여기된 탄성원주파를 이용한, 누설핵연료봉의 새로운 검출법이 제시되었다. 건전한 연료봉에서 원주파의 존재는 주기적인 에코들로 나타난다. 그러나, 누설연료봉에서는 원주파가 소결체표면에서 산란된 파동에 의해 섭동되어 주기적인 에코들이 모두 사라진다. 기존의 기술들에 비해, 이 기술은 연료봉내의 물의 존재여부와 동시에 피복관 결함의 위치와 크기를 탐지할수 있으며, 방사선에 의한 탐촉자의 손상에 기인되는 잘못된 판단을 줄일 수 있는 장점이 있다.