본 논문은 Field Programmable Gate Array(FPGA) 기반의 효율적인 Ex-core 중성자 플럭스 모니터링 시스템(ENFMS)을 제시하며, 10⁻⁸ %에서 10² %에 이르는 광범위한 운전 범위에서 원자로 출력 수준을 정밀하게 측정하도록 설계되었다. 기존 아날로그 기반 ENFMS는 본질적으로 낮은 시스템 성능, 복잡한 유지보수, 환경 잡음에 대한 취약성, 그리고 칩 노후화와 관련된 문제를 겪는다. 이러한 과제를 해결하기 위해 제안된 시스템은 FPGA 기반 디지털 신호처리를 적용하였으며, 전체 운전 범위를 효과적으로 포괄하기 위해 Pulse, 평균제곱값(Mean Square Value, MSV), Current의 세 가지 최적화된 측정 모드를 구현한다. 또한 선형 보간 알고리즘은 중첩되는 모드 간에 매끄럽고 연속적인 전이를 제공한다. 더 나아가 System on Chip(SoC) 아키텍처는 모든 신호처리 기능을 단일 FPGA 칩에 통합하여 시스템 크기, 복잡성 및 전력 소모를 크게 줄인다. Xilinx Kintex UltraScale FPGA 플랫폼에서 수행한 실험 평가 결과, 500 MHz 클록 주파수에서 약 3.49 μs의 짧은 지연시간, 8.0 GB/s의 높은 데이터 처리량, 그리고 약 6.3 W의 전력 소모가 확인되었다. 또한 시스템은 전체 운전 범위에 걸쳐 RMS 오차가 0.0197 V로 낮아 측정 정확도가 우수한 것으로 나타났다. 따라서 제안된 디지털 ENFMS는 잠재적 적용성, 정확성 및 유지보수성을 크게 향상시키며, 기존의 원자력 계측 시스템뿐만 아니라 Small Modular Reactors(SMRs)와 같은 대두되는 원자로 기술에도 적합하다.

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