KR101129953B1 - Storage medium storing core analysis program - Google Patents

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KR101129953B1 KR1020100087750A KR20100087750A KR101129953B1 KR 101129953 B1 KR101129953 B1 KR 101129953B1 KR 1020100087750 A KR1020100087750 A KR 1020100087750A KR 20100087750 A KR20100087750 A KR 20100087750A KR 101129953 B1 KR101129953 B1 KR 101129953B1
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시노부 쯔보따
가즈야 야마지
히로끼 고이께
히데끼 마쯔모또
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 노심의 운전 조건에 따른 핵상수를 간단히 계산할 수 있고, 계산한 핵상수를 사용하여 노심 내의 핵특성을 고정밀도로 평가할 수 있는 노심 해석 프로그램을 제공하는 것이다.
노심 내의 핵특성을 평가하는, 하드웨어상에 있어서 실행 가능한 노심 해석 프로그램에 있어서, 연료 집합체에서의 핵반응에 의존하는 복수의 파라미터의 각각에 계산점을 설정하고, 파라미터마다 설정된 계산점에 있어서, 핵상수를 산출하는 핵상수 계산 단계 S101과, 산출한 계산점에 있어서의 핵상수로부터, 각 파라미터의 변위에 대응하는 핵상수의 피팅식을, 로버스트성을 갖도록 도출하는 피팅식 도출 단계 S102와, 노심의 운전 조건에 따라서 변화되는 복수의 파라미터에 대응하는 핵상수를, 피팅식으로부터 도출하고, 도출한 핵상수에 기초하여 노심 계산을 행하는 노심 계산 단계 S103을 구비하였다.
An object of the present invention is to provide a core analysis program which can easily calculate the nuclear constant according to the operating conditions of the core and can accurately evaluate the nuclear characteristics in the core using the calculated nuclear constant.
In a core analysis program executable in hardware for evaluating nuclear characteristics in a core, a calculation point is set for each of a plurality of parameters depending on the nuclear reaction in the fuel assembly, and the nuclear constant is calculated at the calculation points set for each parameter. Nuclear constant calculation step S101 and fitting equation derivation step S102 for deriving the fitting constant of the nuclear constant corresponding to the displacement of each parameter from the calculated nuclear constant at the calculated point to have robustness, and the operating conditions of the core The core calculation step S103 which derives the nuclear constant corresponding to the some parameter changed according to this from a fitting formula, and performs core calculation based on the derived nuclear constant is provided.

Description

노심 해석 프로그램을 저장한 기억 매체 {STORAGE MEDIUM STORING CORE ANALYSIS PROGRAM}Storage medium storing the core analysis program {STORAGE MEDIUM STORING CORE ANALYSIS PROGRAM}

본 발명은, 노심(爐心) 내의 핵특성을 평가하는 노심 해석 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a core analysis program for evaluating nuclear characteristics in a core.

종래, 노심 내의 핵특성을 평가하는 방법으로서, 노심 내의 중성자속 분포 및 집합체 내의 연료봉 출력 분포를 계산하는 원자로의 노심 성능 계산 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 이 노심 성능 계산 방법에서는, 원자로의 노심을 복수의 소(小)체적(연료 노드)으로 분할하고, 단일 집합체 연소 계산(핵상수 계산)에 의해 부여되는 연료 노드에 대한 핵상수를 사용하여, 중성자 확산 방정식 혹은 수송 방정식을 풂으로써(노심 계산을 행함으로써), 원자로의 노심 성능을 평가하고 있다. 이때, 단일 집합체 연소 계산에 의해 부여되는 핵상수는, 인접하는 집합체로부터 누출된 중성자의 영향인 스펙트럼 간섭 효과에 의해 변화된다. 이로 인해, 이 노심 성능 계산 방법에서는, 스펙트럼 간섭 효과를 고려하여, 단일 집합체 연소 계산에 의해 부여되는 핵상수를 보정하고 있다.Conventionally, as a method for evaluating nuclear characteristics in a core, a core performance calculation method of a reactor for calculating neutron flux distribution in a core and fuel rod output distribution in an assembly is known (see Patent Document 1, for example). In this core performance calculation method, a neutron is divided by dividing the reactor core into a plurality of small volumes (fuel nodes) and using a nuclear constant for the fuel nodes given by a single aggregate combustion calculation (nuclear constant calculation). The core performance of the reactor is evaluated by knowing the diffusion equation or the transport equation (by performing the core calculation). At this time, the nuclear constant given by the single aggregate combustion calculation is changed by the spectral interference effect, which is the effect of neutrons leaking from the adjacent aggregates. For this reason, in this core performance calculation method, the nuclear constant given by the single aggregate combustion calculation is correct | amended in consideration of the spectral interference effect.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 평8-75891호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-75891

일반적으로, 노심 내의 핵특성을 평가하는 경우, 종래의 노심 성능 계산 방법과 같이, 집합체의 핵상수 계산을 행하여 핵상수를 산출하고, 산출한 핵상수를 연료 노드에 설정하여 노심 계산을 행함으로써, 노심 내의 핵특성을 평가하고 있다. 여기서, 노심 내의 핵특성을 고정밀도로 평가하는 경우, 복수의 연료 노드에 각각 대응하는 최적의 핵상수를 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 각 연료 노드에 있어서의 핵반응은, 노심의 운전 조건, 즉 집합체의 연료 온도나 냉각재의 온도 등의 파라미터가 다름으로써 변화된다. 이로 인해, 각 연료 노드마다 연료 온도나 냉각재 온도 등의 파라미터를 적절하게 설정하여, 집합체의 핵상수 계산을 행하면, 각 연료 노드에 대응하는 최적의 핵상수를 산출할 수 있다. 그러나 이 경우, 핵상수 계산의 계산 횟수는, 연료 노드의 개수만큼 행해야 해, 이 경우 계산 시간이 방대해진다. 따라서, 노심의 운전 조건에 따라서, 각 연료 노드마다 핵상수를 계산하는 것은, 방대한 계산 시간을 소비하므로 계산 비용이 증대될 우려가 있다.In general, when evaluating the nuclear characteristics in the core, as in the conventional core performance calculation method, the nuclear constant of the aggregate is calculated to calculate the nuclear constant, and the calculated nuclear constant is set in the fuel node to perform core calculation. Nuclear characteristics within the core are being assessed. Here, when the nuclear characteristics in the core are evaluated with high accuracy, it is preferable to set an optimal nuclear constant corresponding to each of the plurality of fuel nodes. In other words, the nuclear reaction in each fuel node is changed due to different operating conditions of the core, that is, parameters such as the fuel temperature of the aggregate and the temperature of the coolant. For this reason, if the parameters, such as fuel temperature and coolant temperature, are appropriately set for each fuel node, and nuclear constant calculation of an assembly is performed, the optimal nuclear constant corresponding to each fuel node can be calculated. In this case, however, the number of calculations for the calculation of the nuclear constant must be performed by the number of fuel nodes, and in this case, the calculation time is enormous. Therefore, the calculation of the nuclear constant for each fuel node in accordance with the operating conditions of the core consumes a great amount of calculation time, and there is a fear that the calculation cost increases.

따라서 본 발명은, 노심의 운전 조건에 따른 핵상수를 간단히 계산할 수 있고, 계산한 핵상수를 사용하여 노심 내의 핵특성을 고정밀도로 평가할 수 있는 노심 해석 프로그램을 제공하는 것을 과제로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a core analysis program which can easily calculate the nuclear constant according to the operating conditions of the core and can accurately evaluate the nuclear characteristics in the core using the calculated nuclear constant.

본 발명의 노심 해석 프로그램은, 노심에 장하(裝荷)되는 연료 집합체의 핵상수를 산출하는 핵상수 계산을 행하고, 핵상수 계산에 의해 산출된 핵상수에 기초하여 노심 계산을 행함으로써 노심 내의 핵특성을 평가하는, 하드웨어상에 있어서 실행 가능한 노심 해석 프로그램에 있어서, 연료 집합체에서의 핵반응에 의존하는 복수의 파라미터의 각각에 계산점을 설정하고, 파라미터마다 설정된 계산점에 있어서, 핵상수를 산출하는 핵상수 계산 단계와, 산출한 계산점에 있어서의 핵상수로부터, 각 파라미터의 변위에 대응하는 핵상수의 피팅식을, 로버스트성을 갖도록 도출하는 피팅식 도출 단계와, 노심의 운전 조건에 따라서 변화되는 복수의 파라미터에 대응하는 핵상수를, 피팅식으로부터 도출하고, 도출한 핵상수에 기초하여 노심 계산을 행하는 노심 계산 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.The core analysis program of the present invention performs nuclear constant calculation for calculating the nuclear constant of the fuel assembly loaded on the core, and performs core calculation based on the nuclear constant calculated by the nuclear constant calculation. In a core analysis program executable on hardware for evaluating characteristics, a nucleus constant for calculating a nucleus constant at a calculation point set for each parameter by setting a calculation point for each of a plurality of parameters depending on the nuclear reaction in the fuel assembly. A fitting equation derivation step for deriving the fitting constant of the nuclear constant corresponding to the displacement of each parameter from the calculated nucleus constant at the calculated calculation point and the calculated point to have robustness; A furnace for deriving the nuclear constant corresponding to the parameter of the equation from the fitting equation and performing core calculation based on the derived nuclear constant It is characterized by having a seam calculation step.

이 구성에 따르면, 각 파라미터마다 설정된 계산점에 있어서 산출된 핵상수에 기초하여 핵상수의 피팅식을 도출할 수 있다. 이로 인해, 도출한 피팅식에, 각 파라미터에 노심의 운전 조건에 따른 값을 입력함으로써, 노심의 운전 조건에 따른 핵상수를 간단히 산출할 수 있다. 이에 의해, 노심의 운전 조건에 따른 핵상수에 기초하여 노심 계산을 행할 수 있으므로, 노심 내의 핵특성을 고정밀도로 해석할 수 있다. 또한, 핵상수의 피팅식은 로버스트성을 갖는 것으로 되어 있으므로, 도출되는 피팅식은 실험 계획법으로부터 발전한 품질 공학의 개념을 갖는 것으로 되어 있으므로, 피팅식에 의해 도출된 핵상수는, 신뢰성이 높고, 또한 고정밀도의 값으로 할 수 있다. 또한, 로버스트성이라 함은, 각 파라미터에 있어서 노이즈 등의 변동 오차가 있어도, 영향을 받기 어려워 안정성을 갖는 성질을 말한다.According to this configuration, the fitting formula of the nuclear constant can be derived based on the nuclear constant calculated at the calculation point set for each parameter. For this reason, the nuclear constant according to the operating conditions of a core can be computed simply by inputting the value according to the operating conditions of a core to each parameter to the derived fitting formula. Thereby, since core calculation can be performed based on the nuclear constant according to operating conditions of a core, the nuclear characteristic in a core can be analyzed with high precision. In addition, since the fitting formula of the nuclear constant has robustness, the derived fitting formula has the concept of quality engineering developed from the experimental design method, and the nuclear constant derived by the fitting formula is highly reliable and has high precision. It can be set as a value of degree. In addition, robustness means the property which is hard to be affected even if there exists a fluctuation error, such as noise in each parameter, and has stability.

이 경우, 핵상수 계산 단계에서는, 각 파라미터에 설정된 계산점을, 직교표에 기초하여 선정하고, 선정한 각 파라미터의 계산점에 기초하여, 핵상수 계산이 행해지는 것이 바람직하다.In this case, in the nuclear constant calculation step, it is preferable that the calculation point set for each parameter is selected based on the orthogonal table, and the nuclear constant calculation is performed based on the calculation point of each selected parameter.

이 구성에 따르면, 계산점을 직교표에 기초하여 선정할 수 있으므로, 핵상수 계산의 횟수를 줄이면서 각 계산점에 있어서의 핵상수를 도출할 수 있다. 예를 들어, 3개의 파라미터의 계산점을 각각 6점으로 한 경우, 모든 경우의 수로 계산하면, 216가지(6×6×6가지)의 계산을 행할 필요가 있다. 그러나 L36 직교표를 사용한 경우, 36가지의 계산을 행함으로써, 216가지 계산한 경우와 거의 동일한 계산 결과를 얻을 수 있다.According to this configuration, since the calculation point can be selected based on the orthogonal table, the nuclear constant at each calculation point can be derived while reducing the number of calculations of the nuclear constant. For example, in the case where the calculation points of the three parameters are each 6 points, it is necessary to perform 216 calculations (6x6x6 types) when the numbers are calculated in all cases. However, in the case of using the L36 orthogonal table, the calculation results are almost the same as in the case of the 216 calculations by performing 36 calculations.

이 경우, 피팅식 도출 단계는, 핵상수 계산 단계에 의해 산출된 핵상수에 기초하여, 1개의 파라미터를 변위시키는 동시에 다른 파라미터를 고정시켰을 때의 핵상수의 거동을 나타내는 항을, 파라미터마다 각각 설정하는 항 설정 단계와, 파라미터마다 설정된 핵상수의 거동을 나타내는 항을 각각 조합하여 피팅식을 작성하는 피팅식 작성 단계와, 작성한 피팅식의 로버스트성을 평가하는 로버스트성 평가 단계를 구비한 것이 바람직하다.In this case, the fitting derivation step sets, for each parameter, a term indicating the behavior of the nuclear constant when one parameter is displaced and another parameter is fixed based on the nuclear constant calculated by the nuclear constant calculation step. It is provided with the fitting formula making step which combines the term setting step to combine, the term which shows the behavior of the nuclear constant set for each parameter, and the robustness evaluation step which evaluates the robustness of the created fitting formula. desirable.

이 구성에 따르면, 작성한 피팅식을 평가함으로써, 노심 계산 단계에서 사용되는 피팅식을 로버스트성을 갖는 것으로 할 수 있다. 또한, 로버스트성 평가 단계에 있어서, 작성한 피팅식이 로버스트성을 갖지 않는 경우, 로버스트성을 가질 때까지 피팅식 작성 단계에 있어서 새로운 피팅식을 작성하는 것이 바람직하다.According to this configuration, the fitting equation used in the core calculation step can be made to have robustness by evaluating the created fitting equation. In the robustness evaluation step, when the created fitting formula does not have robustness, it is preferable to create a new fitting formula in the fitting formula preparation step until it has robustness.

이 경우, 로버스트성 평가 단계에서는, 아카이케 정보량 기준(Akaike Information Criterion)을 사용하여, 피팅식의 로버스트성을 평가하고 있는 것이 바람직하다.In this case, in the robustness evaluation step, it is preferable that the fitting-type robustness is evaluated using Akaike Information Criterion.

이 구성에 따르면, 아카이케 정보량 기준을 사용하여 피팅식을 평가할 수 있으므로, 도출되는 피팅식을 신뢰성의 높은 것으로 할 수 있다.According to this configuration, since the fitting equation can be evaluated using the Akaike information quantity criterion, the resulting fitting equation can be made highly reliable.

이 경우, 복수의 파라미터로서는 연료 집합체의 연료 온도, 노심에 도입되는 냉각재의 온도, 노심에 도입되는 냉각재의 밀도가 있고, 이들 중, 적어도 냉각재의 밀도를 포함하는 2개의 파라미터를 사용하는 것이 바람직하다.In this case, the plurality of parameters include the fuel temperature of the fuel assembly, the temperature of the coolant introduced into the core, the density of the coolant introduced into the core, and among these, it is preferable to use two parameters including at least the density of the coolant. .

이 구성에 따르면, 연료 온도와 냉각재 밀도와 냉각재 온도, 연료 온도와 냉각재 밀도, 냉각재 밀도와 냉각재 온도의 3개의 조합으로부터 피팅식을 도출할 수 있다. 이에 의해, 핵반응에의 의존성이 높아, 피팅식을 도출하는 데 있어서 최적의 파라미터를 선정할 수 있다.According to this configuration, the fitting equation can be derived from three combinations of fuel temperature, coolant density and coolant temperature, fuel temperature and coolant density, coolant density and coolant temperature. As a result, the dependence on the nuclear reaction is high, and an optimal parameter can be selected in deriving a fitting equation.

본 발명의 노심 해석 프로그램에 따르면, 노심의 운전 조건에 따른 핵상수를 간단히 계산할 수 있고, 계산한 핵상수를 사용하여 노심 내의 핵특성을 고정밀도로 평가할 수 있다.According to the core analysis program of the present invention, the nuclear constant according to the operating conditions of the core can be simply calculated, and the calculated nuclear constant can be used to accurately evaluate the nuclear characteristics in the core.

도 1은 노심 설계의 대상이 되는 노심이 설치된 원자로를 모식적으로 나타낸 구조도.
도 2는 도 1에 있어서의 노심을 A-A'선으로 자른 단면도.
도 3은 연료 집합체의 단면도.
도 4는 복수의 연료 노드로 분할한 노심의 설명도.
도 5는 노심 해석 프로그램을 사용하여 노심 내의 핵특성을 평가하는 흐름도.
도 6은 각 파라미터에 설정한 계산점을 나타내는 테이블표.
도 7은 1개의 파라미터를 변위시키는 동시에 다른 파라미터를 고정시켰을 때의 계산점을 나타내는 테이블표.
도 8은 각 파라미터마다 설정된 핵상수의 거동을 나타낸 항의 형태의 표.
도 9는 핵상수의 피팅식을 도출하는 흐름도.
도 10은 본 실시예의 노심 해석 프로그램을 사용하여 얻어진 반응도 계수와 그 최대 오차를 나타내는 표.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structural diagram which showed typically the reactor in which the core used for core design was installed.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the core in FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view of the fuel assembly.
4 is an explanatory diagram of a core divided into a plurality of fuel nodes;
5 is a flowchart for evaluating nuclear properties in a core using a core analysis program.
Fig. 6 is a table showing calculation points set for each parameter.
7 is a table showing a calculation point when one parameter is displaced and another parameter is fixed.
8 is a table in the form of terms showing the behavior of nuclear constants set for each parameter.
9 is a flowchart for deriving a fitting equation for nuclear constants.
Fig. 10 is a table showing the reactivity coefficients obtained using the core analysis program of the present example and their maximum errors.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 노심 해석 프로그램에 대해 설명한다. 또한, 이하의 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 실시예에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 치환 가능 또한 용이한 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the core analysis program which concerns on this invention is demonstrated with reference to attached drawing. In addition, this invention is not limited by the following example. In addition, the component in a following example includes the thing which can be replaced by those skilled in the art, and what is easy or substantially the same.

[실시예][Example]

본 실시예에 관한 노심 해석 프로그램은, 노심 내의 중성자속 분포를 해석하기 위한 프로그램으로, 노심 내의 핵반응을 매개하는 중성자의 분포나 거동을 예측, 평가하는 것이다. 그리고 이 노심 해석 프로그램에 의해 얻어진 해석 결과에 기초하여 노심 설계가 행해진다. 또한, 노심 설계는 안전성, 연소 효율성이나 연료 배치 등을 고려하여, 노심에 장하되어 있는 연료를 교환하기 위해 행해진다.The core analysis program according to the present embodiment is a program for analyzing the distribution of neutron flux in the core, and predicts and evaluates the distribution and behavior of neutrons that mediate the nuclear reaction in the core. And core design is performed based on the analysis result obtained by this core analysis program. In addition, the core design is performed to replace the fuel loaded in the core in consideration of safety, combustion efficiency, fuel arrangement, and the like.

여기서, 도 1은 노심 설계의 대상이 되는 노심이 설치된 원자로를 모식적으로 나타낸 구조도이다. 도 2는 도 1에 있어서의 노심을 A-A'선으로 자른 단면도이다. 도 3은 연료 집합체의 단면도이다. 도 4는 복수의 연료 노드로 분할한 노심의 설명도이다.1 is a structural diagram which shows typically the reactor in which the core used for core design was installed. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the core in FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel assembly. 4 is an explanatory diagram of a core divided into a plurality of fuel nodes.

도 1에 도시하는 바와 같이, 원자로(1)에는 노심 설계의 대상이 되는 노심(5)이 저장되어 있다. 이 노심(5)은, 복수의 연료 집합체(6)로 구성되고, 복수의 연료 집합체(6)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 90도의 대칭성을 유지하도록 기하 형상으로 배치되어 있다. 또한, 연료의 교환은 연료 집합체(6) 단위로 행해진다.As shown in FIG. 1, the reactor 5 stores a core 5 to be subjected to core design. The core 5 is composed of a plurality of fuel assemblies 6, and the plurality of fuel assemblies 6 are arranged in a geometric shape so as to maintain symmetry of 90 degrees as shown in FIG. 2. In addition, the fuel is exchanged in units of the fuel assembly 6.

도 3에 도시하는 바와 같이, 각 연료 집합체(6)는 복수의 연료봉(10)과, 각 연료봉(10)을 덮는 복수의 피복관(11)과, 복수의 피복관(11)을 묶는 도시하지 않은 그리드로 구성되고, 연료 집합체(6)의 내부는 냉각재(13)로 채워지는 동시에, 복수의 제어봉(14)이 삽입 가능하게 구성되어 있다.As shown in FIG. 3, each fuel assembly 6 includes a plurality of fuel rods 10, a plurality of covering tubes 11 covering each of the fuel rods 10, and an unillustrated grid that bundles the plurality of covering tubes 11. The inside of the fuel assembly 6 is filled with the coolant 13, and the control rod 14 is comprised so that insertion is possible.

연료 집합체(6)는 단면 사각 형상으로 형성되고, 예를 들어 17×17의 셀(20)로 구성되어 있다. 그리고 17×17의 셀(20) 중, 24개의 셀(20)에는 각각 제어봉(14)이 삽입되고, 집합체 중심의 셀(20)에는 노내 핵계장이 삽입된다. 이때, 제어봉(14)이 삽입되는 셀(20)을 제어봉 안내관, 노내 핵계장이 삽입되는 셀(20)을 계장 안내관이라고 한다. 또한, 그 밖의 셀(20)에는, 연료봉(10)이 각각 삽입된다. 또한, 연료 집합체(6)가 비등수형 원자로(BWR)에 사용되는 경우, 연료 집합체(6)는 그 외측이 채널 박스로 덮인다. 한편, 연료 집합체(6)가 가압수형 원자로(PWR)에 사용되는 경우, 연료 집합체(6)는 그 외측이 개방되어 있다. 그리고 BWR의 경우에는 채널 박스의 외측에, PWR의 경우에는 연료 집합체(6)의 외측에, 집합체간 갭(12)이 존재한다.The fuel assembly 6 is formed in a rectangular cross section, and is composed of, for example, a cell 20 of 17 × 17. The control rods 14 are inserted into the twenty-four cells 20 of the cells 20 of 17x17, respectively, and an in-house nuclear instrument is inserted into the cells 20 at the center of the assembly. At this time, the cell 20 into which the control rod 14 is inserted is referred to as the control rod guide tube and the cell 20 into which the furnace nuclear instrument is inserted. In addition, the fuel rods 10 are inserted into the other cells 20, respectively. In addition, when the fuel assembly 6 is used for the boiling water reactor BWR, the fuel assembly 6 is covered with a channel box on the outside thereof. On the other hand, when the fuel assembly 6 is used in the pressurized water reactor PWR, the fuel assembly 6 is open outside. In the case of BWR, the inter-assembly gap 12 exists outside the channel box and outside the fuel assembly 6 in the case of PWR.

다음에, 노심 해석 프로그램에 대해 설명한다. 이 노심 해석 프로그램은, 하드웨어상에 있어서 실행 가능한 프로그램이며, 노심에 장하되는 연료 집합체의 핵상수를 산출하는 핵상수 계산 코드와, 산출된 핵상수에 기초하여 노심(5) 내의 핵특성을 산출하는 노심 계산 코드를 갖고 있다.Next, the core analysis program will be described. This core analysis program is a program executable in hardware, and calculates nuclear characteristics in the core 5 based on the nuclear constant calculation code for calculating the nuclear constant of the fuel assembly loaded on the core and the calculated nuclear constant. It has a core calculation code.

핵상수 계산 코드는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 연료 집합체(6)를 길이 방향에 직교하는 면으로 자른 단면이 되는 사각형의 기하 형상을 2차원의 해석 대상 영역(30)으로 하고 있고, 이 해석 대상 영역(30)에 있어서의 핵상수를 산출 가능한 코드로 되어 있다. 또한, 핵상수는 노심 계산에 사용되는 입력 데이터로 되어 있고, 핵상수로서는 확산 계수, 흡수 단면적, 제거 단면적 및 생성 단면적 등이 있다. 즉, 핵상수 계산 코드를 사용하여 핵상수 계산을 행함으로써, 노심 계산용 입력 데이터인 핵상수를 생성하고 있다.As shown in FIG. 3, the nuclear constant calculation code uses a rectangular geometric shape that forms a cross section obtained by cutting the fuel assembly 6 into a plane orthogonal to the longitudinal direction as a two-dimensional analysis target region 30. It is a code that can calculate the nuclear constant in the analysis target area 30. In addition, the nuclear constant is input data used for core calculation, and the nuclear constant includes a diffusion coefficient, an absorption cross section, a removal cross section, and a generated cross section. That is, the nuclear constant is calculated using the nuclear constant calculation code to generate the nuclear constant, which is input data for core calculation.

노심 계산 코드는, 도 4에 도시하는 복수의 연료 노드(35)에, 산출된 핵상수를 각각 설정하여 노심 계산을 행함으로써, 임계 붕소 농도, 출력 분포, 반응도 계수 등의 노심 내의 핵특성을 평가 가능한 코드로 되어 있다. 연료 노드(35)는, 노심(5)을 복수로 분할한 직방체 형상의 소체적이다.The core calculation code evaluates the core characteristics in the core such as the critical boron concentration, the power distribution, the reactivity coefficient by performing core calculation by setting the calculated nuclear constants in the plurality of fuel nodes 35 shown in FIG. 4, respectively. Possible code is: The fuel node 35 is a small volume of a rectangular parallelepiped shape which divided the core 5 into a plurality.

상기한 노심 해석 프로그램을 하드웨어상에 있어서 실행시키면, 하드웨어는 핵상수 계산 코드를 사용하여, 연료 집합체(6)의 해석 대상 영역(30)에 있어서의 핵상수를 산출하고, 노심 계산 코드를 사용하여, 산출된 핵상수를 각 연료 노드(35)에 설정하여 노심 계산을 행함으로써 노심(5)의 핵특성을 평가한다.When the above core analysis program is executed on hardware, the hardware calculates the nuclear constant in the analysis target region 30 of the fuel assembly 6 using the nuclear constant calculation code, and uses the core calculation code. The nucleus characteristics of the core 5 are evaluated by setting the calculated nuclear constant at each fuel node 35 to perform core calculation.

여기서, 핵상수 계산 코드에 의해 산출되는 핵상수는, 노심(5)의 운전 조건에 따라서, 연료 노드(35)마다 각각 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 각 연료 노드(35)는 장소에 따라 노심(5)의 운전 조건이 다르므로, 각 연료 노드(35)에 따라서 최적의 핵상수를 설정함으로써, 노심(5)의 핵특성의 평가를 고정밀도로 행하는 것이 가능해진다.Here, the nuclear constant calculated by the nuclear constant calculation code is preferably set for each fuel node 35 in accordance with the operating conditions of the core 5. That is, since each fuel node 35 differs in operating conditions of the core 5 according to the place, the optimum nuclear constant is set according to each fuel node 35, so that the evaluation of the nuclear characteristics of the core 5 can be precisely performed. It becomes possible to do it on the road.

이때, 핵상수 계산 코드를 사용하여 복수의 연료 노드(35)의 핵상수를 각각 계산하려고 하면, 연료 노드(35)의 개수분만큼 핵상수 계산을 행해야 하므로, 노심 해석 프로그램에 있어서의 계산 시간이 방대해진다. 따라서, 본 실시예의 노심 해석 프로그램에서는, 실험 계획법을 발전시킨 품질 공학의 개념을 사용하여, 노심(5)의 운전 조건에 대응시킨 핵상수의 피팅식을 사용함으로써, 각 연료 노드(35)에 대응하는 핵상수를 도출하는 것이 가능하게 되어 있다. 이하, 본 실시예의 노심 해석 프로그램을 사용하여, 노심(5) 내의 핵특성을 평가하는 일련의 제어 단계에 대해 구체적으로 설명한다. 또한, 본 실시예에서는, 해석 대상 영역(30) 내를 비행하는 중성자를, 고속 중성자군 및 열중성자군의 2군으로 나눈 경우에 대해 설명하지만, 이 구성에 한정되지 않고, 중성자를 복수군으로 나눈 경우에 대해 적용해도 좋다.At this time, if the nuclear constants of the plurality of fuel nodes 35 are to be calculated using the nuclear constant calculation code, the nuclear constants should be calculated by the number of fuel nodes 35, so that the calculation time in the core analysis program To be massive. Therefore, in the core analysis program of the present embodiment, by using the concept of quality engineering that has developed the experimental design method, and using the fitting constant of the nuclear constant corresponding to the operating conditions of the core 5, it corresponds to each fuel node 35. It is possible to derive the nuclear constant. Hereinafter, a series of control steps for evaluating the nuclear characteristics in the core 5 using the core analysis program of the present embodiment will be described in detail. In the present embodiment, a case where the neutrons flying in the analysis target region 30 are divided into two groups, a high speed neutron group and a thermal neutron group, will be described. However, the present invention is not limited to this configuration. You may apply about division.

우선, 본 실시예의 노심 해석 프로그램에 있어서의 일련의 제어 단계의 설명에 앞서, 노심(5)의 운전 조건이 되는 복수의 파라미터에 대해 설명한다. 이 파라미터는, 노심(5)의 운전 조건에 의해 변화되는 것이며, 또한 핵반응에 의존하는 것으로 되어 있다. 이 파라미터로서는, (1)식에 나타내는 바와 같다.First, before describing a series of control steps in the core analysis program of the present embodiment, a plurality of parameters serving as operating conditions of the core 5 will be described. This parameter changes depending on the operating conditions of the core 5 and is also dependent on the nuclear reaction. As this parameter, it is as showing in Formula (1).

Figure 112010058277431-pat00001
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(1)식에 나타내는 바와 같이, 에너지군(G)에 대해 작성한 매크로 단면적(ΣG)은 해석 대상 영역(30)의 기하 형상(Geom), 연료 조성(Nf0), 연소도(Bu), 붕소 농도(CB), 연료 온도(Tf), 냉각재 밀도(ρm) 및 냉각재 온도(Tm)의 파라미터에 의존하는 것을 알 수 있다. 이들 파라미터 중, 핵상수의 피팅식을 도출하는 데 있어서, 도출하기 쉬운(즉, 다항식으로서 사용하는 것이 용이한) 파라미터로서는 연료 온도(Tf), 냉각재 밀도(ρm) 및 냉각재 온도(Tm)이다. 이로 인해, 본 실시예에서는, 파라미터로서, (2)식에 나타내는 바와 같이, 연료 온도(Tf), 냉각재 밀도(ρm) 및 냉각재 온도(Tm)를 사용하여, 핵상수의 피팅식을 도출하고 있다.As shown in Equation (1), the macro-sectional area Σ G created for the energy group G includes the geometric shape Geom, the fuel composition N f0 , the combustion degree Bu, It can be seen that it depends on the parameters of the boron concentration (C B ), the fuel temperature (T f ), the coolant density (ρ m ), and the coolant temperature (T m ). Among these parameters, in deriving the fitting formula of the nuclear constant, the parameters that are easy to derive (i.e., easy to use as polynomials) are fuel temperature (T f ), coolant density (ρ m ), and coolant temperature (T m). )to be. For this reason, in this embodiment, as shown in Formula (2), the fitting formula of the nuclear constant is set using the fuel temperature T f , the coolant density ρ m , and the coolant temperature T m . To derive.

Figure 112010058277431-pat00002
Figure 112010058277431-pat00002

계속해서, 도 5를 참조하여, 본 실시예의 노심 해석 프로그램을 사용하여, 노심(5) 내의 핵특성을 평가하는 일련의 제어 단계에 대해 구체적으로 설명한다. 도 5는 노심 해석 프로그램을 사용하여 노심 내의 핵특성을 평가하는 흐름도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 노심 해석 프로그램에서는, 크게 구별하여 핵상수 계산 단계(단계 S101)와, 피팅식 도출 단계(단계 S102)와, 노심 계산 단계(단계 S103)를 행하고 있다.Subsequently, with reference to FIG. 5, a series of control steps for evaluating the nuclear characteristics in the core 5 using the core analysis program of the present embodiment will be described in detail. 5 is a flowchart for evaluating nuclear properties in a core using a core analysis program. As shown in Fig. 5, in the core analysis program of the present embodiment, the nuclear constant calculation step (step S101), the fitting-type derivation step (step S102), and the core calculation step (step S103) are performed in largely different ways.

핵상수 계산 단계 S101에서는, 상기한 연료 온도(Tf), 냉각재 밀도(ρm) 및 냉각재 온도(Tm)의 3개의 파라미터의 각각에 복수의 계산점을 설정하고, 각 파라미터마다 설정된 계산점에 있어서, 핵상수 계산 코드를 사용하여 핵상수를 산출한다.In the nuclear constant calculation step S101, a plurality of calculation points are set in each of the three parameters of the fuel temperature T f , the coolant density ρ m , and the coolant temperature T m , and at the calculated point set for each parameter, Nuclear constants are calculated using the nuclear constant calculation code.

도 6은, 각 파라미터에 설정한 계산점을 나타내는 테이블표이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는 3개의 파라미터에 6점의 계산점이 각각 설정되어 있다. 이때, 각 계산점에 있어서 모든 경우의 수로 핵상수를 계산하려고 하면, 합계 216가지(6×6×6가지)의 계산을 행할 필요가 있다. 그러나 본 실시예에서는, 계산 횟수를 줄이기 위해 직교표를 사용하고 있다. 본 실시예에서는, 3인자(因子)이고 6수준인 직교표를 사용함으로써, 합계 36가지의 계산을 행하고 있다. 이에 의해, L36 직교표를 사용하여 36가지의 계산을 행함으로써, 216가지 계산한 경우와 거의 동일한 계산 결과를 얻을 수 있다.6 is a table showing the calculation points set for each parameter. As shown in Fig. 6, in this embodiment, six calculation points are set in three parameters. At this time, when trying to calculate the nuclear constant by the number of all cases at each calculation point, it is necessary to perform a total of 216 calculations (6x6x6). However, in this embodiment, an orthogonal table is used to reduce the number of calculations. In this embodiment, a total of 36 calculations are performed by using an orthogonal table with three factors and six levels. As a result, by performing 36 calculations using the L36 orthogonal table, the same calculation result as in the case of 216 calculations can be obtained.

핵상수 계산 단계 S101에 의해, 소정의 계산점에 있어서의 핵상수를 산출하면, 산출한 핵상수를 사용하여 피팅식 도출 단계 S102에 의해 핵상수의 피팅식을 도출한다. 피팅식 도출 단계 S102에서는, 항 설정 단계와, 피팅식 작성 단계와, 로버스트성 평가 단계가 실행된다.When the nuclear constant at the predetermined calculation point is calculated by the nuclear constant calculation step S101, the fitting equation of the nuclear constant is derived by the fitting equation derivation step S102 using the calculated nuclear constant. In fitting type derivation step S102, a term setting step, a fitting type preparation step, and a robustness evaluation step are performed.

항 설정 단계에서는, 1개의 파라미터를 변위시키는 동시에 다른 파라미터를 고정시킨 상태에서, 핵상수 계산 단계에 의해 산출된 핵상수의 거동을 나타내는 항의 형태를 파라미터마다 각각 설정한다.In the term setting step, the form of the term indicating the behavior of the nuclear constant calculated by the nuclear constant calculation step is set for each parameter while the one parameter is displaced and the other parameter is fixed.

여기서, 항의 형태로서는, x, 1/x, √x 및 1/√x가 있다. 그리고 이들을 n회 반복하여 곱함으로써, 예를 들어, (x)4, (1/√x)4, (x)3, (1/x)2 등의 항의 형태로 하고, 이들 항의 형태를 사용하여 핵상수의 거동을 나타낼 수 있다.Here, the forms of the term include x, 1 / x, √x, and 1 / √x. By multiplying them n times, for example, (x) 4 , (1 / √x) 4 , (x) 3 , (1 / x) 2, and the like are used. It may indicate the behavior of nuclear constants.

도 7은 1개의 파라미터를 변위시키는 동시에 다른 파라미터를 고정시켰을 때의 계산점을 나타내는 테이블표이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 연료 온도(Tf)의 파라미터를 변위시키는 경우, 냉각재 온도(Tm) 및 냉각재 밀도(ρm)의 파라미터는, 소정의 냉각재 온도 및 냉각재 밀도로 고정되어 있다. 마찬가지로, 냉각재 온도(Tm)의 파라미터를 변위시키는 경우, 연료 온도(Tf) 및 냉각재 밀도(ρm)의 파라미터는 소정의 연료 온도 및 냉각재 밀도로 고정되어 있다. 마찬가지로, 냉각재 밀도(ρm)의 파라미터를 변위시키는 경우, 연료 온도(Tf) 및 냉각재 온도(Tm)의 파라미터는 소정의 연료 온도 및 냉각재 온도로 고정되어 있다.FIG. 7 is a table showing a calculation point when one parameter is displaced and another parameter is fixed. As shown in FIG. 7, when the parameter of the fuel temperature T f is displaced, the parameters of the coolant temperature T m and the coolant density ρ m are fixed at a predetermined coolant temperature and coolant density. Similarly, when the parameter of the coolant temperature T m is displaced, the parameters of the fuel temperature T f and the coolant density ρ m are fixed at a predetermined fuel temperature and coolant density. Similarly, when the parameter of the coolant density rho m is displaced, the parameters of the fuel temperature T f and the coolant temperature T m are fixed to a predetermined fuel temperature and coolant temperature.

도 8은 각 파라미터마다 설정된 핵상수의 거동을 나타낸 항의 형태의 표이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 핵상수로서는, 고속 중성자군의 확산 계수(D1), 고속 중성자군의 흡수 단면적(Σa1), 고속 중성자군의 제거 단면적(Σr), 고속 중성자군의 생성 단면적(νΣf1), 열중성자군의 확산 계수(D2), 열중성자군의 흡수 단면적(Σa2), 열중성자군의 생성 단면적(νΣf2) 등이 있다. 예를 들어, 확산 계수(D1)에 있어서, 연료 온도(Tf)의 파라미터를 변위시켜, 냉각재 온도(Tm) 및 냉각재 밀도(ρm)의 파라미터를 고정시킨 경우, 확산 계수(D1)의 거동은 (√Tf)의 항으로 가장 적절하게 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 핵상수의 7개의 항목에 대해, 3개의 파라미터를 각각 변위시킴으로써 합계 21가지의 항의 형태가 설정된다. 또한, 각 파라미터에 대해 의존성이 없는 경우는, (-)로 되어 있다. 항 설정 단계에 의해, 핵상수의 각 항목에 있어서의 항의 형태가 설정되면, 계속해서 피팅식 작성 단계로 이행한다.8 is a table in the form of terms showing the behavior of nuclear constants set for each parameter. As shown in FIG. 8, as the nuclear constant, the diffusion coefficient D 1 of the fast neutron group, the absorption cross-sectional area of the fast neutron group Σ a1 , the removal cross-sectional area of the fast neutron group Σ r , and the generation cross-sectional area of the fast neutron group (νΣ f1 ), diffusion coefficient (D 2 ) of the thermal neutron group, absorption cross-sectional area (Σ a2 ) of the thermal neutron group, and generation cross-sectional area (νΣ f2 ) of the thermal neutron group. For example, in the diffusion coefficient D 1 , when the parameters of the fuel temperature T f are displaced to fix the parameters of the coolant temperature T m and the coolant density ρ m , the diffusion coefficient D 1. ) Can be most appropriately expressed in terms of (√T f ). Similarly, for seven items of nuclear constants, a total of 21 terms are set by displacing three parameters, respectively. In addition, when there is no dependency on each parameter, it becomes (-). When the form of the term in each item of a nuclear constant is set by a term setting step, it transfers to a fitting type preparation step continuously.

피팅식 작성 단계에서는, 파라미터마다 설정된 핵상수의 거동을 나타내는 항을 각각 조합하거나, 소정의 항을 추가하거나, 소정의 항을 삭제하거나 하여, 임의의 핵상수의 피팅식을 작성하고 있다. 예를 들어, 열중성자군의 흡수 단면적(Σa2)의 피팅식을 작성하는 경우, 도 7의 표에 기초하여 계수 a1 및 연료 온도에 의존하는 항의 형태인 (1/√Tf)를 곱한 것과, 계수 a2 및 냉각재 온도에 의존하는 항의 형태인 (√Tm)을 곱한 것과, 계수 a3 및 냉각재 밀도에 의존하는 항의 형태인 (1/ρm)을 곱한 것과, 상수항 a0을 더하여, (3)식에 나타내는 피팅식을 작성한다.In the fitting formula preparation step, a fitting formula for an arbitrary nuclear constant is created by combining terms representing the behavior of nuclear constants set for each parameter, adding a predetermined term, or deleting a predetermined term. For example, in the case of creating a fitting equation for the absorption cross-sectional area Σ a2 of the thermal neutron group, multiplying (1 / √T f ), which is a form of a term depending on the coefficient a 1 and the fuel temperature, based on the table of FIG. in addition to that, the coefficients a 2 and as multiplied by the term of the form (√T m) depending on the coolant temperature, the coefficient a 3 and as multiplied by the term of the form (1 / ρ m) depending on the coolant density, the constant term a 0 , The fitting formula shown in Formula (3) is prepared.

Figure 112010058277431-pat00003
Figure 112010058277431-pat00003

이에 의해, 작성된 열중성자군의 흡수 단면적(Σa2)의 피팅식은, 연료 온도(Tf), 냉각재 온도(Tm) 및 냉각재 밀도(ρm)에 의존하는 것이 된다. 피팅식 작성 단계에 의해, 핵상수의 피팅식이 작성되면 로버스트성 평가 단계로 이행한다.Thereby, the fitting formula of the absorption cross-sectional area (Σ a2 ) of the created thermal neutron group depends on fuel temperature T f , coolant temperature T m , and coolant density ρ m . When the fitting formula of the nuclear constant is prepared by the fitting formula preparation step, the process shifts to the robustness evaluation stage.

로버스트성 평가 단계에서는, 작성한 핵상수의 피팅식이 로버스트성을 갖고 있는지 여부를, (4)식에 나타내는 아카이케 정보량 기준(AIC)을 사용하여 평가하고 있다. 이 아카이케 정보량 기준(AIC)에 의해 로버스트성을 갖는다고 평가된 피팅식은, 각 파라미터에 있어서 노이즈 등의 변동 오차가 있어도, 안정적으로 핵상수를 구하는 것이 가능해진다. 또한, 아카이케 정보량 기준(AIC)에 있어서, N은 데이터 점수(계산점의 수)이고, δ는 피팅 오차(각 계산점에 있어서의 핵상수와 피팅식으로부터 얻어지는 핵상수의 차분)이고, M은 피팅식의 항수로 되어 있다. 그리고 AIC가 작아지면 작아질수록 로버스트성이 높아진다.In the robustness evaluation step, it is evaluated using the Akaike information quantity criterion (AIC) shown in equation (4) whether or not the created nucleus constant fitting formula has robustness. The fitting formula evaluated to have robustness based on this Akaike information quantity criterion (AIC) enables stable calculation of the nuclear constant even when there is a variation error such as noise in each parameter. In the Akaike information quantity criterion (AIC), N is a data score (the number of calculation points), δ is a fitting error (the difference between the nuclear constant at each calculation point and the nuclear constant obtained from the fitting equation), and M is a fitting. It is a constant of the formula. And the smaller the AIC, the higher the robustness.

Figure 112010058277431-pat00004
Figure 112010058277431-pat00004

여기서, 도 9는 핵상수의 피팅식을 도출하는 흐름도이다. 도 9를 참조하여, 노심 계산 단계 S103에 있어서 사용되는 피팅식을 도출하는 제어 흐름에 대해 설명한다. 피팅식 도출 단계 S102에 있어서, 로버스트성을 갖는 피팅식을 도출하는 경우, 피팅식 작성 단계와 로버스트성 평가 단계를 반복함으로써 로버스트성이 높은 피팅식을 도출하고 있다.9 is a flowchart for deriving the fitting formula of the nuclear constant. With reference to FIG. 9, the control flow which derives the fitting formula used in core calculation step S103 is demonstrated. In the fitting equation derivation step S102, when a fitting equation having robustness is derived, a fitting equation with high robustness is derived by repeating the fitting equation preparing step and the robustness evaluation step.

이하, 구체적으로 설명하면, 피팅식 작성 단계에서는, 예를 들어 (3)식의 열중성자군의 흡수 단면적(Σa2)의 피팅식을 작성한다(단계 S1). 또한, 피팅식 작성 단계에서는, (3)식의 피팅식에, 도 7의 표에 기초하여 연료 온도에 의존하는 항인 (1/√Tf), 냉각재 온도에 의존하는 항인 (√Tm) 및 냉각재 밀도에 의존하는 항인 (1/ρm)을 임의로 조합한 새로운 항을 추가한 피팅식을 작성한다(단계 S2). 여기서, 새로운 항으로서는, (1/√Tf)2, (1/√Tf?√Tm), (1/√Tf?1/ρm), (√Tm)2, (√Tm?1/ρm), (1/ρm)2 등이 있다. 또한, 새로운 항을 추가한 피팅식을 수학식 5에 예시한다.Specifically, in the fitting formula preparation step, a fitting formula of the absorption cross-sectional area Σ a2 of the thermal neutron group of formula (3) is prepared (step S1). In the fitting formula preparation step, the fitting formula of the formula (3) is (1 / √T f ), which is a term depending on the fuel temperature, (√T m ), which is a term depending on the coolant temperature, based on the table of FIG. depending on the coolant density anti - Human (1 / ρ m) an optionally create a fitting expression add new wherein combining (step S2). Here, as the new term, (1 / √T f ) 2 , (1 / √T f ? √T m ), (1 / √T f ? 1 / ρ m ), (√T m ) 2 , (√T m ? 1 / ρ m ), (1 / ρ m ) 2, and the like. In addition, the fitting equation to which the new term is added is illustrated in equation (5).

Figure 112010058277431-pat00005
Figure 112010058277431-pat00005

이후, 피팅식 작성 단계에 있어서 작성한, 단계 S1의 피팅식과, 단계 S2의 피팅식을 로버스트성 평가 단계에 있어서 평가한다. 즉, 로버스트성 평가 단계에서는, (4)식의 피팅식의 AIC와, 새로운 항을 추가한 복수의 피팅식의 AIC를 도출하는 동시에, 이들 피팅식 중에서 가장 AIC가 작은 것을 선정한다(단계 S3).Then, the fitting formula of step S1 and the fitting formula of step S2 which were created in the fitting formula preparation step are evaluated in a robustness evaluation step. That is, in the robustness evaluation step, a fitting AIC of the formula (4) and a plurality of fitting formulas to which new terms are added are derived, and the smallest AIC is selected among these fitting formulas (step S3). ).

단계 S3에 있어서, 피팅식이 선정되면, 다시 피팅식 작성 단계로 이행한다. 그리고 피팅식 작성 단계에서는, 선정된 피팅식의 각 항 중, 어느 한 항을 삭제한다(단계 S4). 또한, 어느 한 항이 삭제된 피팅식을 수학식 6에 예시한다.In step S3, if a fitting equation is selected, it will transfer to a fitting equation preparation step again. In the fitting formula preparation step, any one of the terms of the selected fitting formula is deleted (step S4). Also, a fitting equation in which one term is omitted is shown in Equation 6.

Figure 112010058277431-pat00006
Figure 112010058277431-pat00006

이후, 선정한 단계 S3의 피팅식과, 피팅식 작성 단계에 있어서 작성한 단계 S4의 피팅식을 로버스트성 평가 단계에 있어서 평가한다. 즉, 로버스트성 평가 단계에서는, 선정한 피팅식의 AIC와, 어느 한 항을 삭제한 피팅식의 AIC를 도출하는 동시에, 이들 피팅식 중에서 가장 AIC가 작은 것을 선정한다(단계 S5).Thereafter, the fitting equation of the selected step S3 and the fitting equation of step S4 created in the fitting equation preparing step are evaluated in the robustness evaluation step. That is, in the robustness evaluation step, the AIC of the selected fitting equation and the AIC of the fitting equation from which any one is omitted are derived, and the one with the smallest AIC is selected from these fitting equations (step S5).

그리고 로버스트성 평가 단계에서는, AIC가 최소로 되었는지 여부를 판정하고(단계 S6), AIC가 최소로 될 때까지 단계 S2로부터 단계 S5를 반복하여 실행한다. 이에 의해, 피팅식 도출 단계에서는, AIC가 최소로 된 피팅식이 도출된다. 또한, 상기에서는 열중성자군의 흡수 단면적(Σa2)의 피팅식을 도출하는 경우에 대해 설명하였지만, 핵상수에 있어서의 다른 피팅식을 도출하는 경우도 마찬가지이다. 또한, 상기한 제어 흐름에 의해 도출된 핵상수의 각 항목에 있어서의 피팅식을 수학식 7에 나타낸다.
In the robustness evaluation step, it is determined whether or not the AIC is minimized (step S6), and steps S5 to S5 are repeatedly executed until the AIC becomes minimum. As a result, in the fitting equation derivation step, a fitting equation with minimum AIC is derived. In addition, although the case where the fitting formula of the absorption cross-sectional area (( sigma ) a2 ) of a thermal neutron group was derived was demonstrated, the same also applies to the case where the other fitting formula in a nuclear constant is derived. In addition, the fitting formula in each item of the nuclear constant derived by the above-mentioned control flow is shown in equation (7).

Figure 112010058277431-pat00007
Figure 112010058277431-pat00007

여기서, (5)식이 고속 중성자군의 확산 계수(D1)의 피팅식이다. (6)식이, 고속 중성자군의 흡수 단면적(Σa1)의 피팅식이다. (7)식이, 고속 중성자군의 생성 단면적(νΣf1)의 피팅식이다. (8)식이, 고속 중성자군의 제거 단면적(Σr)의 피팅식이다. (9)식이, 열중성자군의 확산 계수(D2)의 피팅식이다. (10)식이, 열중성자군의 흡수 단면적(Σa2)의 피팅식이다. (11)식이, 열중성자군의 생성 단면적(νΣf2)의 피팅식이다. 그리고 피팅식 도출 단계 S102에 있어서 핵상수의 피팅식이 도출되면, 계속해서 노심 계산 단계 S103으로 이행한다.Here, equation (5) is a fitting equation for the diffusion coefficient D 1 of the fast neutron group. Equation (6) is a fitting equation of the absorption cross-sectional area (Σ a1 ) of the fast neutron group. Equation (7) is a fitting equation for the generation cross-sectional area (νΣ f1 ) of the fast neutron group. Equation (8) is a fitting equation for the removal cross-sectional area (Σ r ) of the fast neutron group. Equation (9) is a fitting equation for the diffusion coefficient D 2 of the thermal neutron group. Formula (10) is a fitting formula of the absorption cross-sectional area (Σ a2 ) of the thermal neutron group. Equation (11) is a fitting equation for the generation cross-sectional area (νΣ f2 ) of the thermal neutron group. When the fitting formula of the nuclear constant is derived in the fitting formula derivation step S102, the routine proceeds to the core calculation stage S103.

노심 계산 단계 S103에서는, 노심(5)의 운전 조건에 따라서, 복수의 연료 노드(35)에 대해 핵상수를 각각 설정한다. 이때 핵상수는, 도출한 핵상수의 피팅식에, 노심(5)의 운전 조건이 되는 연료 온도(Tf), 냉각재 온도(Tm) 및 냉각재 밀도(ρm)가 대입됨으로써 도출된다. 그리고 도출한 핵상수를 각 연료 노드(35)에 대응시켜 설정하고, 노심 계산 코드를 사용하여 노심 계산을 행함으로써 노심(5) 내의 핵특성을 평가한다.In the core calculation step S103, the nuclear constants are set for the plurality of fuel nodes 35 in accordance with the operating conditions of the core 5, respectively. At this time, the nuclear constant is derived by substituting the fuel temperature T f , the coolant temperature T m , and the coolant density ρ m , which are the operating conditions of the core 5, into the fitting equation of the derived nuclear constant. The derived nuclear constant is set in correspondence with each fuel node 35, and the core characteristics are evaluated by performing core calculation using a core calculation code.

이상의 구성에 따르면, 노심 해석 프로그램에서는 복수의 연료 노드(35)의 개수분의 핵상수를 계산하는 일 없이, 복수의 연료 노드(35)에 대해 적합해지는 핵상수를 도출할 수 있다. 이에 의해, 본 실시예에 있어서의 핵상수 계산의 계산 횟수는, 핵상수 계산의 계산 횟수를 연료 노드(35)의 개수분만큼 행하는 경우에 비해 적게 할 수 있고, 이에 의해 계산 시간을 대폭으로 단축할 수 있다. 또한, 복수의 연료 노드(35)에 적합한 핵상수를 설정할 수 있으므로, 노심 계산을 고정밀도로 행할 수 있어, 노심 내의 핵특성을 적절하게 평가할 수 있다. 또한, 핵상수는 품질 공학의 개념을 사용하여 작성한 피팅식을 사용하여 도출하고 있으므로, 피팅식에 의해 산출되는 핵상수는 신뢰성이 높고 고정밀도인 것으로 할 수 있고, 나아가서는 노심(5) 내의 핵특성의 평가를 신뢰성이 높은 것으로 할 수 있다.According to the above structure, in the core analysis program, the nuclear constant suitable for the plurality of fuel nodes 35 can be derived without calculating the nuclear constants for the number of the plurality of fuel nodes 35. Thereby, the number of calculations of the nuclear constant calculation in this embodiment can be made smaller than the number of calculations of the nuclear constant calculation by the number of fuel nodes 35, thereby significantly reducing the calculation time. can do. In addition, since the nuclear constant suitable for the plurality of fuel nodes 35 can be set, the core calculation can be performed with high accuracy, and the nuclear characteristics in the core can be appropriately evaluated. In addition, since the nuclear constants are derived using a fitting formula created using the concept of quality engineering, the nuclear constants calculated by the fitting formulas can be regarded as highly reliable and highly accurate, and furthermore, the nucleus in the core 5 is further developed. Evaluation of a characteristic can be made highly reliable.

또한, 도 10은 본 실시예의 노심 해석 프로그램을 사용하여 얻어진 반응도 계수의 표준 편차와 그 최대 오차를 나타내는 표이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 비등 상태를 포함하는 노심(5)의 운전시에 있어서, 반응도 계수는 그 표준 편차가 0.056%ΔK/K(56pcm)로 되어 있고, 그 최대 오차가 0.235%ΔK/K(235pcm)로 되어 있다. 또한, 비등 상태를 포함하지 않는 노심(5)의 운전시에 있어서, 반응도 계수는 그 표준 편차가 0.028%ΔK/K(28pcm)로 되어 있고, 그 최대 오차가 0.107%ΔK/K(107pcm)로 되어 있다. 이로 인해, 본 실시예의 노심 해석 프로그램을 사용하여 얻어진 반응도 계수는, 고정밀도인 것으로 할 수 있으므로, 본 실시예의 노심 해석 프로그램은 신뢰성이 높은 것인 것을 알 수 있다.10 is a table which shows the standard deviation and the maximum error of the reactivity coefficient obtained using the core analysis program of a present Example. As shown in FIG. 10, in the operation of the core 5 including a boiling state, the reactivity coefficient has a standard deviation of 0.056% ΔK / K (56pcm), and the maximum error is 0.235% ΔK / K. (235pcm). In the operation of the core 5 that does not include a boiling state, the reactivity coefficient has a standard deviation of 0.028% ΔK / K (28pcm) and a maximum error of 0.107% ΔK / K (107pcm). It is. For this reason, since the reactivity coefficient obtained using the core analysis program of a present Example can be made into high precision, it turns out that the core analysis program of a present Example is highly reliable.

또한, 이 노심 해석 프로그램에서는, 각 파라미터에 설정된 복수의 계산점에 있어서의 핵상수 계산을, 직교표를 사용하여 선정하여 행하고 있다. 이로 인해, 모든 경우의 수로 핵상수를 계산한 경우와 동일한 계산 결과를 얻으면서, 각 계산점에 있어서 모든 경우의 수로 핵상수를 계산하는 경우에 비해 계산 횟수를 줄일 수 있고, 이에 의해 계산 시간을 더욱 단축할 수 있다.In addition, in this core analysis program, nuclear constant calculation in the some calculation point set to each parameter is selected and performed using an orthogonal table. As a result, it is possible to reduce the number of calculations as compared with the case of calculating the nuclear constant with the number of all cases at each calculation point, while obtaining the same calculation result as the case of calculating the nuclear constant with the number of all cases. It can be shortened.

또한, 이 노심 해석 프로그램에서는, 작성한 피팅식을, 아카이케 정보량 기준(AIC)을 사용하여 평가함으로써, 로버스트성이 높은 것으로 할 수 있으므로, 피팅식을 신뢰성이 높은 것으로 할 수 있다.In this core analysis program, the created fitting equation can be evaluated by using the Akaike information quantity criterion (AIC), so that the robustness can be made high, so that the fitting equation can be made highly reliable.

이상과 같이, 본 발명에 관한 노심 해석 프로그램은, 계산 시간을 단축하면서, 노심 내의 핵특성을 고정밀도로 평가하는 경우에 있어서 유용하고, 특히 품질 공학의 개념을 도입한 신뢰성이 높은 노심 설계를 행하는 경우에 적합하다.As described above, the core analysis program according to the present invention is useful in the case of highly accurate evaluation of nuclear characteristics in the core while shortening the calculation time, and in particular in the case of performing highly reliable core design incorporating the concept of quality engineering. Suitable for

1 : 원자로
5 : 노심
6 : 연료 집합체
10 : 연료봉
11 : 피복관
12 : 집합체간 갭
13 : 냉각재
14 : 제어봉
20 : 셀
30 : 해석 대상 영역
35 : 연료 노드
1: reactor
5: core
6: fuel assembly
10: fuel rod
11: cladding tube
12: gap between aggregates
13: coolant
14: control rod
20: cell
30: analysis target area
35: fuel node

Claims (5)

노심에 장하되는 연료 집합체의 핵상수를 산출하는 핵상수 계산을 행하고, 상기 핵상수 계산에 의해 산출된 상기 핵상수에 기초하여 노심 계산을 행함으로써, 상기 노심 내의 핵특성을 평가하는, 하드웨어상에 있어서 실행 가능한 노심 해석 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
상기 연료 집합체에서의 핵반응에 의존하는 복수의 파라미터의 각각에 계산점을 설정하고, 상기 파라미터마다 설정된 상기 계산점에 있어서, 상기 핵상수를 산출하는 핵상수 계산 단계와,
산출한 상기 계산점에 있어서의 상기 핵상수로부터, 상기 각 파라미터의 변위에 대응하는 상기 핵상수의 피팅식을, 로버스트성을 갖도록 도출하는 피팅식 도출 단계와,
상기 노심의 운전 조건에 따라서 변화되는 상기 복수의 파라미터에 대응하는 상기 핵상수를, 상기 피팅식으로부터 도출하고, 도출한 상기 핵상수에 기초하여 상기 노심 계산을 행하는 노심 계산 단계를 구비한 것을 특징으로 하는, 노심 해석 프로그램을 저장한 기억 매체.
A hardware constant for evaluating nuclear characteristics in the core by performing a nuclear constant calculation for calculating a nuclear constant of a fuel assembly loaded in the core and performing a core calculation based on the nuclear constant calculated by the nuclear constant calculation. A storage medium storing a core analysis program executable in the
A nuclear constant calculation step of setting a calculation point on each of a plurality of parameters depending on the nuclear reaction in the fuel assembly, and calculating the nuclear constant at the calculation point set for each parameter;
A fitting equation deriving step of deriving a fitting equation of the nuclear constant corresponding to the displacement of each parameter from the calculated nuclear constant at the calculated point to have robustness;
And a core calculation step of deriving the nuclear constant corresponding to the plurality of parameters changed in accordance with the operating conditions of the core from the fitting equation and performing the core calculation based on the derived nuclear constant. A storage medium that stores a core interpretation program.
제1항에 있어서, 상기 핵상수 계산 단계에서는, 상기 각 파라미터에 설정된 상기 계산점을, 직교표에 기초하여 선정하고, 선정한 상기 각 파라미터의 상기 계산점에 기초하여, 상기 핵상수 계산이 행해지는 것을 특징으로 하는, 노심 해석 프로그램을 저장한 기억 매체.The nuclear constant calculation step according to claim 1, characterized in that in the nuclear constant calculation step, the calculation point set for each parameter is selected based on an orthogonal table, and the nuclear constant calculation is performed based on the calculation point of each selected parameter. The storage medium which stored the core analysis program. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피팅식 도출 단계는,
상기 핵상수 계산 단계에 의해 산출된 상기 핵상수에 기초하여, 1개의 파라미터를 변위시키는 동시에 다른 파라미터를 고정시켰을 때의 상기 핵상수의 거동을 나타내는 항을, 상기 파라미터마다 각각 설정하는 항 설정 단계와,
상기 파라미터마다 설정된 상기 핵상수의 거동을 나타내는 항을 각각 조합하여, 상기 피팅식을 작성하는 피팅식 작성 단계와,
작성한 상기 피팅식의 로버스트성을 평가하는 로버스트성 평가 단계를 구비한 것을 특징으로 하는, 노심 해석 프로그램을 저장한 기억 매체.
The method of claim 1 or 2, wherein the fitting derivation step,
A term setting step of setting, for each parameter, a term representing a behavior of the nuclear constant when the one parameter is displaced and the other parameter is fixed based on the nuclear constant calculated by the nuclear constant calculation step; ,
A fitting equation preparation step of creating the fitting equation by combining the terms representing the behavior of the nuclear constants set for each of the parameters;
And a robustness evaluation step of evaluating the created robustness of the fitting type.
제3항에 있어서, 상기 로버스트성 평가 단계에서는, 아카이케 정보량 기준을 사용하여, 상기 피팅식의 로버스트성을 평가하고 있는 것을 특징으로 하는, 노심 해석 프로그램을 저장한 기억 매체.4. The storage medium according to claim 3, wherein in the robustness evaluation step, the robustness of the fitting equation is evaluated using an akaike information quantity criterion. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 파라미터로서는, 연료 집합체의 연료 온도, 노심에 도입되는 냉각재의 온도, 노심에 도입되는 냉각재의 밀도가 있고, 이들 중, 적어도 상기 냉각재의 밀도를 포함하는 2개의 파라미터를 사용하는 것을 특징으로 하는, 노심 해석 프로그램을 저장한 기억 매체.The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the plurality of parameters include a fuel temperature of the fuel assembly, a temperature of the coolant introduced into the core, and a density of the coolant introduced into the core, among which at least the density of the coolant is included. A storage medium storing a core analysis program, characterized by using two parameters.
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