Technical Review on Statistical Thermal Design of PWR Core

가압 경수로심의 통계적 열설계에 대한 기술 검토

Studied are the statistical thermal design (STD) methods that have been developed to satisfy the design basis which protects a pressurized water reactor (PWR) core against departure from nucleate boiling (DNB) during normal operations and anticipated transients. The objective of the statistical thermal design is to quantify the thermal design margin and to remove any excess conservatism from the DNB ratio calculations through statistically combining design parameter uncertainties, while still maintaining a high level of core protection. This report describes and compares the STD methods developed by the two U.S. reactor vendors (Westinghouse and B & W). Included are the characteristics of STD, statistical treatment of uncertainties, DNB design limit development methodology and the sample application of the STD technique to core thermal design analysis. It is observed that the STD methods developed by the two vendors are similiar to each other in principle, but different in the treatment of the uncertainties associated with the design parameters. The statistical thermal design is found to significantly improve the thermal design margin.

가압경수로의 정상운전상태는 물론 예상 과도상태에서도 노심내에서 DNB가 발생하지 않아야 된다는 설계근거를 만족시키는 새로운 설계방법 즉, 통계처리에 의한 열설계 방법이 개발되어 이에 대하여 검토하였다. 이같은 설계방법을 사용하여 설계변수에 대한 불확실도를 통계적으로 처리함으로써 노심설계에 따른 설계여유도를 정량적으로 계산할 수 있어 원자로심의 안전성을 충분히 유지하면서도 DNB비례산에 따른 불필요한 보수성을 배제할 수 있다. 본 기술검토보고서는 미국의 Westing-house와 B & W원자로 제작회사가 개발한 통계적 열설계방법을 소개하고 본 설계방법의 특성을 설명하며 이어서 불확실도의 통계처리 과정, DNB설계 제한치 설정방법, 그리고 본 방법의 응용 결과를 비교하여 보여준다. 본 검토를 통하여 두 회사의 설계방법은 근본적으로 유사하나 통계처리를 위한 설계변수의 선택과 이들 불확실도의 처리방법이 다소 상이하다는 것을 알았으며 또한 본 방법의 사용으로 노심설계에 있어서 설계여유도가 현저히 증가한다는 것을 알았다.