An Application of Homogenization Theory to the Coarse-Mesh Nodal Calculation of PWRs

PWR 소격격자 Nodal 계산에의 균질화 이론 적용

The success of coarse-mesh nodal solution methods provides strong motivation for finding homogenized parameters which, when used in global nodal calculation, will reproduce exactly all average nodal reaction rates for large nodes. Two approximate theories for finding these ideal parameters, namely, simplified equivalence theory and approximate node equivalence theory, are described herein and then applied to the PWR benchmark problem. Nodal code, ANM, is used for the global calculation as well as for the homogenization calculation. From the comparative analysis, it is recommended that homogenization be carried out only for the unique type of fuel assemblies and for core boundary color-sets. The use of approximate homogenized cross-sections and approximate discontinuity factors predicts nodal powers with maximum error of 0.8% and criticality within 0.1% error relative to the fine-mesh KIDD calculations.

Nodal method가 소격격자 해석방법의 하나로 정립됨으로써, 계산격자가 비교적 크더라도 각 격자의 평균출력분포를 정확히 계산할 수 있게 하는 균질화변수틀 찾는 방법이 중요하게 되었다. 본 연구에서는 simplified equivalence theory와 approximate node equivalence theory의 두가지 근사방법을 가압경수형 원자로 문제에 적응하여 시험하여 보았다. 균질화계산과 노심분석계산 방법으로서 analytic nodal method에 기초를 둔 ANM 코드를 개발하였다. 여러 균질화 방법외 정확성을 KTDD 코드에 의한 reference solution과 비교하여 본 결과, 균질화 계산은 핵연료영역에서는 영역별 핵연료집합체 계산으로, baffle과 reflector의 공존 격자영역은 이들을 포함하는 color set 계산으로 수행할 수 있음을 알았다. Approximate node equivalence theory에 입각해서 approximate homogenized cross-section들과 approximate discontinuity factor들의 균질화 변수를 사용하면 출력분포와 임계도가 각각 0.8%, 0,1% 오차 범위내에서 예측되었다.