KR102294093B1 - Burnup adaptation method and apparatus - Google Patents

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KR102294093B1 KR1020190176865A KR20190176865A KR102294093B1 KR 102294093 B1 KR102294093 B1 KR 102294093B1 KR 1020190176865 A KR1020190176865 A KR 1020190176865A KR 20190176865 A KR20190176865 A KR 20190176865A KR 102294093 B1 KR102294093 B1 KR 102294093B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연소도 조정 장치는, 핵연료 집합체에서 실제로 측정한 데이터를 저장하는 저장부, 상기 핵연료 집합체의 연소도를 조정하는 조정부 및 상기 조정된 연소도로 상기 핵연료 집합체의 출력 분포를 계산하는 측정부를 포함하되, 상기 조정부는 하기 식(1)을 활용하여 상기 연소도를 조정한다.
식(1)

Figure 112019135004456-pat00026

(상기 IZ는 축 노드 지수(axial node index), 상기 MB와 MZ는 핵연료 집합체 연소도 조정 인자, 상기 BUold는 수정 전의 연소도, 상기 BUnew는 새롭게 수정된 연소도, 상기 Shape는 축방향 연소도 분포(axial BU distribution)를 조정하는 형상 함수)A burnup adjustment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a storage unit for storing data actually measured in a nuclear fuel assembly, an adjustment unit for adjusting the burnup of the nuclear fuel assembly, and an output distribution of the nuclear fuel assembly with the adjusted burnup. Including a measuring unit that calculates, wherein the adjusting unit adjusts the burnout by using the following equation (1).
Formula (1)
Figure 112019135004456-pat00026

(The I Z is the axial node index, the M B and M Z are the nuclear fuel assembly burn-up adjustment factors, the BU old is the burn-up before modification, the BU new is the newly modified burn-up, and the Shape is shape function that adjusts the axial BU distribution)

Description

연소도 조정 방법 및 장치{BURNUP ADAPTATION METHOD AND APPARATUS}BURNUP ADAPTATION METHOD AND APPARATUS

본 발명은 연소와 관련하여 예측하기 힘든 현상에 대한 오차를 보정하여 연소도를 조정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for adjusting the degree of combustion by correcting an error for an unpredictable phenomenon related to combustion.

원자로 내의 물리 현상은 노심 설계 코드를 통하여 모사 계산할 수 있다. 일반적으로 STREAM/RAST-K 코드 시스템을 활용한다. 여기서 STREAM 코드는 중성자 수송해석 코드이고, RAST-K 코드는 중성자 확산해석 코드이다. 그러나, 실제 원자로 운전 중에는 알 수 없는 여러 가지 현상으로 운전조건이 변경되며, 이러한 모든 현상을 코드 계산을 통하여 정량화하는 것은 어렵다. 이러한 예측하기 힘든 현상으로 모사 계산은 실제 측정값과 차이가 존재하기 때문에 물리 현상의 정확한 예측을 위해서는 그 차이를 보정해야 한다.Physical phenomena in the reactor can be simulated and calculated through the core design code. In general, the STREAM/RAST-K code system is used. Here, the STREAM code is the neutron transport analysis code, and the RAST-K code is the neutron diffusion analysis code. However, during actual operation of a nuclear reactor, operating conditions are changed due to various unknown phenomena, and it is difficult to quantify all these phenomena through code calculation. Due to such an unpredictable phenomenon, the simulated calculation has a difference from the actual measured value. Therefore, in order to accurately predict a physical phenomenon, the difference must be corrected.

한국등록공보, 10-1002981호 (2010.12.15. 등록)Korea Registration Gazette, No. 10-1002981 (Registered on Dec. 15, 2010)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연소와 관련하여 예측하기 힘든 현상에 대한 오차를 보정하여 연소도를 조정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus for adjusting the degree of combustion by correcting an error for an unpredictable phenomenon related to combustion.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems to be solved that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.

본 발명의 일 실시예에 따른 위치 연소도를 조정하는 장치는, 핵연료 집합체에서 실제로 측정한 데이터를 저장하는 저장부, 상기 핵연료 집합체의 연소도를 조정하는 조정부 및 상기 조정된 연소도로 상기 핵연료 집합체의 출력 분포를 계산하는 측정부를 포함하되, 상기 조정부는 하기 식(1)을 활용하여 상기 연소도를 조정하는 연소도 조정 장치.The apparatus for adjusting the location burnout according to an embodiment of the present invention includes a storage unit for storing data actually measured in a nuclear fuel assembly, an adjustment unit for adjusting the burnup of the nuclear fuel assembly, and the adjusted combustion degree of the nuclear fuel assembly. A burn-up adjustment device comprising a measuring unit for calculating an output distribution, wherein the adjusting unit adjusts the burn-up by using Equation (1) below.

식(1)

Figure 112019135004456-pat00001
Formula (1)
Figure 112019135004456-pat00001

(상기 IZ는 축 노드 지수(axial node index), 상기 MB와 MZ는 핵연료 집합체 연소도 조정 인자, 상기 BUold는 조정 전의 연소도, 상기 BUnew는 새롭게 조정된 연소도, 상기 Shape는 축방향 연소도 분포(axial BU distribution)를 조정하는 형상 함수)(The I Z is the axial node index, the M B and M Z are the nuclear fuel assembly burn-up adjustment factors, the BU old is the burn-up before adjustment, the BU new is the newly adjusted burn-up, and the Shape is shape function that adjusts the axial BU distribution)

또한, 상기 측정부는 상기 조정된 연소도를 하기 식(2)에 적용하여 상기 핵연료 집합체의 핵종의 수밀도를 구할 수 있다.In addition, the measurement unit may obtain the number density of nuclides of the nuclear fuel assembly by applying the adjusted burnup to the following equation (2).

식(2)

Figure 112019135004456-pat00002
Equation (2)
Figure 112019135004456-pat00002

(상기 NDnew는 새롭게 수정된 핵종의 수밀도, 상기 NDold는 수정 전의 핵종의 수밀도, 상기 NDTable,old는 조정 전의 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값, 상기 NDTable,new는 조정된 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값)(The ND new is the number density of the newly modified nuclide, the ND old is the number density of the nuclide before fertilization, the ND Table, old is a value obtained from the nuclear cross-section information using the burnup before adjustment, and the ND Table, new is the adjusted Values obtained from nuclear cross-section information using burnup)

본 발명의 일 실시예에 따른 위치 연소도를 조정하는 방법은, 상기 연소도를 조정하는 단계, 상기 조정된 연소도로 핵종의 수밀도를 수정하는 단계 및 상기 수정된 핵종의 수밀도로 핵연료 집합체의 출력 분포를 수정하는 단계를 포함하고, 상기 연소도를 조정하는 단계는 하기의 식(1)을 적용한다.The method for adjusting the location burnout according to an embodiment of the present invention includes the steps of adjusting the burnup, correcting the number density of nuclides with the adjusted burnup, and power distribution of a nuclear fuel assembly with the modified number density of the nuclides Including the step of correcting, the step of adjusting the burn-up is to apply the following equation (1).

식(1)

Figure 112019135004456-pat00003
Formula (1)
Figure 112019135004456-pat00003

(상기 IZ는 축 노드 지수(axial node index), 상기 MB와 MZ는 핵연료 집합체 연소도 조정 인자, 상기 BUold는 조정 전의 연소도, 상기 BUnew는 새롭게 조정된 연소도, 상기 Shape는 축방향 연소도 분포(axial BU distribution)를 조정하는 형상 함수)(The I Z is the axial node index, the M B and M Z are the nuclear fuel assembly burn-up adjustment factors, the BU old is the burn-up before adjustment, the BU new is the newly adjusted burn-up, and the Shape is shape function that adjusts the axial BU distribution)

또한, 상기 핵종의 수밀도를 수정하는 단계는, 하기의 (2)식을 적용할 수 있다.In addition, in the step of correcting the number density of the nuclide, the following formula (2) may be applied.

식(2)

Figure 112019135004456-pat00004
Equation (2)
Figure 112019135004456-pat00004

(상기 NDnew는 새롭게 수정된 핵종의 수밀도, 상기 NDold는 수정 전의 핵종의 수밀도, 상기 NDTable,old는 조정 전의 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값, 상기 NDTable,new는 조정된 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값)(The ND new is the number density of the newly modified nuclide, the ND old is the number density of the nuclide before fertilization, the ND Table, old is a value obtained from the nuclear cross-section information using the burnup before adjustment, and the ND Table, new is the adjusted Values obtained from nuclear cross-section information using burnup)

또한, 상기 변수 MB와 MZ는 하기의 식(3)에서 G(x)가 최소가 되게 하는 값일 수 있다.In addition, the variables M B and M Z may be values such that G(x) is minimized in Equation (3) below.

식(3)

Figure 112019135004456-pat00005
Equation (3)
Figure 112019135004456-pat00005

(상기 RMSE는 계산된 2차원 방사형 전력 분포와 측정된 2차원 방사형 전력 분포 사이의 차이에 대한 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error), 상기 ASI는 축방향 출력편차, 상기 ASIref는 상기 핵연료 집합체의 측정된 값을 통해서 구한 축방향 출력편차, 상기 x는 하기 식(4)를 만족하는 행렬)(The RMSE is the root mean square error of the difference between the calculated two-dimensional radial power distribution and the measured two-dimensional radial power distribution, the ASI is the axial output deviation, and the ASI ref is the Axial output deviation obtained through the measured value, where x is a matrix satisfying Equation (4) below)

식(4)

Figure 112019135004456-pat00006
Equation (4)
Figure 112019135004456-pat00006

또한, 하기 식(5)에 의해 G(x)가 최소가 되게 하는 값을 구할 수 있다.In addition, a value that minimizes G(x) can be obtained by the following formula (5).

식(5)

Figure 112019135004456-pat00007
Equation (5)
Figure 112019135004456-pat00007

또한, 상기 x는 하기 식(6)으로부터 업데이트될 수 있다.Also, x can be updated from the following equation (6).

식(6)

Figure 112019135004456-pat00008
Equation (6)
Figure 112019135004456-pat00008

(상기 x(0)은 초기 추측값, 상기 γ0은 학습율(learning rate), 상기 JG는 자코비안 행렬)(The x (0) is the initial guess, the γ 0 is the learning rate, and the J G is the Jacobian matrix)

또한, 하기 식(7)을 통해 상기 JG를 구하고, 상기 JG는 상기 x를 구할 때마다 업데이트될 수 있다. In addition, the J G is obtained through Equation (7) below, and the J G may be updated whenever the x is obtained.

식(7)

Figure 112019135004456-pat00009
Equation (7)
Figure 112019135004456-pat00009

(상기 x(0), x(-1) 및 x(-2)는 서로 다른 값)(The above x (0) , x (-1) and x (-2) are different values)

본 발명의 일 실시예에 따른 연소도 조정 방법 및 장치는 연소와 관련된 물리 현상에 대한 모사를 보다 정확하게 수행할 수 있다.The combustion degree adjustment method and apparatus according to an embodiment of the present invention can more accurately simulate combustion-related physical phenomena.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소도 조정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소도 조정 방법에 대한 순서도이다.
도 3은 형상 함수를 도시한 도면이다.
도 4는 G(x)를 구하기 위해 RMSE와 ASI를 계산한 그래프이다.
도 5는 원자로의 출력분포를 시뮬레이션한 그래프이다.
1 is a block diagram of a burnup control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a burn-up adjustment method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a shape function.
4 is a graph in which RMSE and ASI are calculated to obtain G(x).
5 is a graph simulating the power distribution of a nuclear reactor.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소도 조정 장치(100)의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소도 조정 방법에 대한 순서도이고, 도 3은 형상 함수를 도시한 도면이고, 도 4는 G(x)를 구하기 위해 RMSE와 ASI를 계산한 그래프이고, 도 5는 원자로의 출력분포를 시뮬레이션한 그래프이다.1 is a block diagram of a burn-up adjustment apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of a burn-up adjustment method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a shape function It is a diagram, and FIG. 4 is a graph obtained by calculating RMSE and ASI to obtain G(x), and FIG. 5 is a graph simulating the power distribution of a nuclear reactor.

원자로는 운전주기를 가지면서 가동되고, 다음 운전주기에 어떤 출력분포를 가지게 될지 이전 주기의 원자로 데이터를 통해 예측을 하고 원자로의 운전을 준비해야 한다. 이에, 연소도(Burnup) 조정 장치(100)는 원자로의 핵연료 집합체(fuel assemblies)의 연소도를 조정하여 시뮬레이션한 결과가 실제 측정치와 유사하도록 시뮬레이션을 해야한다.A nuclear reactor is operated while having an operating cycle, and it is necessary to predict what kind of power distribution it will have in the next operating cycle through the reactor data of the previous cycle and prepare for the operation of the reactor. Accordingly, the burnup adjustment device 100 should perform a simulation so that the simulated result by adjusting the burnup of the fuel assemblies of the nuclear reactor is similar to the actual measured value.

연소도 조정 장치(100)는 저장부(110), 조정부(120), 측정부(130)를 포함한다. 저장부(110)는 원자로의 핵연료 집합체에서 실제로 측정한 데이터를 저장한다. 원자로를 운전할 때마다 측정한 데이터를 저장하며, 저장된 데이터는 원자로의 출력분포를 시뮬레이션할 때 활용할 수 있다.The combustion control apparatus 100 includes a storage unit 110 , an adjustment unit 120 , and a measurement unit 130 . The storage unit 110 stores data actually measured in the nuclear fuel assembly of the nuclear reactor. Measured data is saved every time a nuclear reactor is operated, and the stored data can be utilized when simulating the power distribution of a nuclear reactor.

조정부(120)는 핵연료 집합체의 연소도를 조정한다. 연소도를 조정하여 원자로 운전을 시뮬레이션을 할 때 정확한 예측이 가능하다. 연소도를 조정할 때 저장부(110)의 데이터를 활용한다.The adjusting unit 120 adjusts the degree of combustion of the nuclear fuel assembly. Accurate prediction is possible when simulating the operation of a nuclear reactor by adjusting the burnout. The data of the storage unit 110 is used when adjusting the burn rate.

측정부(120)는 실제 원자로 운전에 대한 시뮬레이션을 수행한다. 조정부(120)에서 조정한 연소도를 활용하여 핵연료 집합체의 출력 분포를 계산하여 원자로가 어떻게 가동될지 예측할 수 있도록 한다.The measurement unit 120 performs a simulation of the actual operation of the nuclear reactor. It is possible to predict how the nuclear reactor will operate by calculating the power distribution of the nuclear fuel assembly by using the burnup adjusted by the adjusting unit 120 .

연소도 조정 장치(100)의 구체적인 동작은 이하에서 자세하게 설명하기로 한다.A detailed operation of the combustion control device 100 will be described in detail below.

도 2를 참조하면, 핵연료 집합체의 출력 분포를 계산하기 위한 연소도 조정 방법은 연소도를 조정하는 단계(S100), 조정된 연소도로 핵종의 수밀도를 수정하는 단계(S110), 수정된 핵종의 수밀도로 핵연료 집합체의 출력 분포를 수정하는 단계(S120)를 거친다.Referring to FIG. 2 , the burnup adjustment method for calculating the power distribution of a nuclear fuel assembly includes the steps of adjusting the burnout ( S100 ), correcting the number density of nuclides with the adjusted burnup ( S110 ), and the number density of the modified nuclides. A step (S120) of correcting the output distribution of the nuclear fuel assembly is performed.

연소도를 조정하는 단계(S100)는 조정부(120)에서 수행하고 [수학식 1]을 적용하여 구할 수 있다.The step of adjusting the burnout (S100) is performed by the adjusting unit 120 and can be obtained by applying [Equation 1].

Figure 112019135004456-pat00010
Figure 112019135004456-pat00010

[수학식 1]에서, IZ는 축 노드 지수(axial node index), MB와 MZ는 핵연료 집합체 연소도 조정 인자, BUold는 조정 전의 연소도, 상기 BUnew는 새롭게 조정된 연소도, 상기 Shape는 축방향 연소도 분포(axial Burnup distribution)를 조정하는 형상 함수이다. 형상 함수(shape function)은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 싸인 형상으로 고정되어 있으며, 축 방향(axial)의 연소 조정을 제어한다.In [Equation 1], IZ is an axial node index, M B and M Z are nuclear fuel assembly burn-up adjustment factors, BU old is the burnup before adjustment, BU new is the newly adjusted burnup, the Shape is a shape function that adjusts the axial burnup distribution. The shape function is fixed to a sinusoidal shape as shown in FIG. 1 and controls the axial combustion control.

조정된 연소도는 조정 전의 연소도, 변수 MB와 MZ, 형상 함수를 활용하여 구할 수 있다.The adjusted burn-up can be obtained by using the burn-up before adjustment, the variables M B and M Z , and the shape function.

이어서, 조정된 연소도(BUnew)를 통해서 핵종의 수밀도를 수정할 수 있다. 핵종의 수밀도를 수정하는 단계(S110)는 측정부(120)에서 수행하며 [수학식 2]를 적용하여 구할 수 있다.Then, the number density of the nuclides can be modified through the adjusted burn-up (BU new ). Correcting the number density of nuclides (S110) is performed by the measurement unit 120 and can be obtained by applying [Equation 2].

Figure 112019135004456-pat00011
Figure 112019135004456-pat00011

[수학식 2]에서, NDnew는 새롭게 수정된 핵종의 수밀도, NDold는 수정 전의 핵종의 수밀도, NDTable,old는 조정 전의 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값, NDTable,new는 조정된 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값이다. In [Equation 2], ND new is the number density of newly modified nuclides, ND old is the number density of nuclides before fertilization, ND Table,old is the value obtained from the nuclear cross-section information using the burnup before adjustment, ND Table,new is Values obtained from nuclear cross-section information using the adjusted burn-up.

수정된 핵종의 수밀도 NDnew는 수정 전의 핵종의 수밀도 NDold, 조정 전 연소도와 조정된 연소도를 활용한 핵종의 수밀도 단면적 표를 활용하여 구할 수 있다. 연소도를 조정하면 이에 맞춰 핵종의 수밀도를 수정할 수 있다.The number density ND new of the modified nuclide can be obtained by using the number density ND old of the nuclide before fertilization, and the number density cross-sectional area table of the nuclide using the burn-up before adjustment and the adjusted burn-up. By adjusting the burnout, the number density of the nuclides can be modified accordingly.

여기서, 핵단면 정보는 일반적으로 3차원 전노심 해석 시 연소도, 핵연료 온도 등에 대한 변수에 대해 보간(interpolation)되어 사용되며 2차원 핵연료 집합체 해석을 통해 구할 수 있다. 구체적으로, 2차원 핵연료 집합체 해석을 통해 계산한 핵단면 정보는 연소도(BU), 핵연료 온도, 냉각재 온도 등 여러가지 변수에 대해 함수화할 수 있다. 변수 MB와 MZ는 [수학식 3]을 통해서 구할 수 있다.Here, the nuclear cross-section information is generally used by interpolation with respect to variables such as burnup and nuclear fuel temperature in a three-dimensional whole-core analysis, and can be obtained through a two-dimensional nuclear fuel assembly analysis. Specifically, the nuclear cross-section information calculated through the two-dimensional nuclear fuel assembly analysis can be functionalized with respect to various variables such as burn-up (BU), nuclear fuel temperature, and coolant temperature. Variables M B and M Z can be obtained through [Equation 3].

Figure 112019135004456-pat00012
Figure 112019135004456-pat00012

[수학식 3]은 행렬이고, RMSE는 계산된 2차원 방사형 전력 분포와 측정된 2차원 방사형 전력 분포 사이의 차이에 대한 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error)(구체적으로, 핵연료 집합체 연소도 조정 인자 MB, MZ에 의해 조정된 연소도를 사용해 시뮬레이션한 집합체 출력과 실험치의 상대오차), ASI는 축방향 형상 지수(axial shape index), ASIref는 상기 핵연료 집합체의 측정된 값을 통해서 구한 축방향 형상 지수이다. 저장부(110)에 저장된 원자로 측정 데이터를 통해 ASIref를 구할 수 있다. 변수 MB와 MZ는 [수학식 3]의 G(x)가 최소가 되는 값으로 정할 수 있다. G(x)가 최소가 된다는 의미는 실제 측정된 값과 가장 유사한 값을 찾아 선택하겠다는 것을 말한다.[Equation 3] is a matrix, and RMSE is the root mean square error of the difference between the calculated two-dimensional radial power distribution and the measured two-dimensional radial power distribution (specifically, the fuel assembly burnup adjustment factor) Relative error between the simulated aggregate output and experimental values using the burnup adjusted by M B , M Z ), ASI is the axial shape index, and ASI ref is the axis obtained from the measured values of the nuclear fuel assembly. It is the direction shape exponent. ASI ref may be obtained through the reactor measurement data stored in the storage unit 110 . Variables M B and M Z may be set to a value at which G(x) of [Equation 3] is the minimum. The meaning that G(x) becomes the minimum means that the value most similar to the actual measured value is to be found and selected.

G(x)의 x는 [수학식 4]와 같다.x of G(x) is the same as [Equation 4].

Figure 112019135004456-pat00013
Figure 112019135004456-pat00013

x는 변수 MB와 MZ로 이루어진 행렬이다.x is a matrix of variables M B and M Z .

RMSE(x)와 ASI(x)는 도 4와 같이 그래프로 구현할 수 있는데, 이를 통해 G(x)를 최소가 되게 하는 변수 MB와 MZ를 구할 수 있다.RMSE(x) and ASI(x) can be implemented as a graph as shown in FIG. 4 , and through this, variables M B and M Z that minimize G(x) can be obtained.

G(x)를 최소가 되게 하는 값을 구하기 위해서 [수학식 5]를 활용할 수 있다.[Equation 5] can be used to obtain a value that minimizes G(x).

Figure 112019135004456-pat00014
Figure 112019135004456-pat00014

F(x) 함수가 최소가 되도록 하는 값이 G(x)가 최소가 되는 값이다. RMSE(x)가 0 이거나 최소가 되고, ASIref - ASI(x)가 0 이거나 최소가 되는 값이 F(x)가 최소가 되는 값이고, 결국 G(x)가 최소가 되는 값이다.The value at which the F(x) function minimizes is the value at which G(x) becomes the minimum. RMSE(x) is 0 or minimum, ASI ref - ASI(x) is 0 or minimum is a value at which F(x) is minimum, and eventually G(x) is a minimum value.

한편, F(x)를 구하기 위해서는 x의 초기 추측(initial guess) 값이 필요하고, 초기 추측 값 이후부터 바뀌는 x 값을 계속해서 [수학식 5]에 적용해야 한다. x의 초기 값 및 x의 업데이트를 위해서 [수학식 6]을 활용한다.Meanwhile, in order to obtain F(x), an initial guess value of x is required, and the value of x that changes after the initial guess value must be continuously applied to [Equation 5]. [Equation 6] is used to update the initial value of x and x.

Figure 112019135004456-pat00015
Figure 112019135004456-pat00015

[수학식 6]에서, x(0)은 초기 추측 값, x(1)은 x(0)의 다음 값, γ0은 학습율(learning rate), 상기 JG는 자코비안 행렬이다.In [Equation 6], x (0) is an initial guess value, x (1) is the next value of x (0) , γ 0 is a learning rate, and J G is a Jacobian matrix.

[수학식 6]의 자코비안 행렬은 [수학식 7]을 통해서 구할 수 있다.The Jacobian matrix of [Equation 6] can be obtained through [Equation 7].

Figure 112019135004456-pat00016
Figure 112019135004456-pat00016

[수학식 7]의 x(0), x(-1) 및 x(-2)는 서로 다른 값이고, 자코비안 행렬 JG는 x 값이 업데이트될 때마다 변하게 된다. x (0) , x (-1), and x (-2) in [Equation 7] are different values, and the Jacobian matrix J G changes whenever the value of x is updated.

x 값이 업데이트되면서 [수학식 3]의 G(x)는 도 4와 같이 그래프처럼 나타낼 수 있고, G(x)의 최소값을 만족시키는 x가 최종적으로 선정되어 수정된 연소도 BUnew가 된다.As the value of x is updated, G(x) of [Equation 3] can be expressed as a graph as shown in FIG. 4, and x that satisfies the minimum value of G(x) is finally selected to become the corrected burnup BU new .

수정된 핵종의 수밀도를 이용하여 핵연료 집합체의 출력 분포를 수정한다. 핵연료 집합체의 출력 분포를 수정하는 단계(S120)는 측정부(130)에서 수행된다.The power distribution of the nuclear fuel assembly is corrected by using the number density of the modified nuclides. Correcting the output distribution of the nuclear fuel assembly ( S120 ) is performed by the measurement unit 130 .

도 5에서는 시뮬레이션한 결과(BU Adaptation)와 실제 측정한 데이터(Measured)를 비교해서 보여준다. "BU Adaptation"은 조정된 연소도(BU Adaptation)을 활용하여 구했으며, 계산한 ASI가 실제 측정한 데이터(Measured)와 상당히 유사함을 확인할 수 있다.5 shows a comparison between the simulated result (BU Adaptation) and the actual measured data (Measured). "BU Adaptation" was obtained using the adjusted burnup (BU Adaptation), and it can be seen that the calculated ASI is quite similar to the actual measured data (Measured).

한편, 본 발명의 사상은 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현되거나, 또는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다.On the other hand, the idea of the present invention may be implemented in the form of a computer program stored in a computer-readable recording medium, or stored in a computer-readable recording medium storing the computer program.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential quality of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 연소도 조정 장치
110: 저장부
120: 조정부
130: 측정부
100: combustion control device
110: storage unit
120: adjustment unit
130: measurement unit

Claims (10)

핵연료 집합체에서 실제로 측정한 데이터를 저장하는 저장부;
상기 핵연료 집합체의 연소도를 조정하는 조정부; 및
상기 조정된 연소도로 상기 핵연료 집합체의 출력 분포를 계산하는 측정부를 포함하되,
상기 조정부는 하기 식(1)을 활용하여 상기 연소도를 조정하는 연소도 조정 장치.
식(1)
Figure 112019135004456-pat00017

(상기 IZ는 축 노드 지수(axial node index), 상기 MB와 MZ는 핵연료 집합체 연소도 조정 인자, 상기 BUold는 수정 전의 연소도, 상기 BUnew는 새롭게 수정된 연소도, 상기 Shape는 축방향 연소도 분포(axial BU distribution)를 조정하는 형상 함수)
a storage unit configured to store data actually measured in the nuclear fuel assembly;
an adjustment unit for adjusting the burn-up of the nuclear fuel assembly; and
Comprising a measuring unit for calculating the output distribution of the nuclear fuel assembly with the adjusted burnup,
The burner adjusting unit adjusts the burnup by using the following formula (1).
Formula (1)
Figure 112019135004456-pat00017

(The I Z is the axial node index, the M B and M Z are the nuclear fuel assembly burn-up adjustment factors, the BU old is the burn-up before modification, the BU new is the newly modified burn-up, and the Shape is shape function that adjusts the axial BU distribution)
제 1 항에 있어서,
상기 측정부는 상기 조정된 연소도를 하기 식(2)에 적용하여 상기 핵연료 집합체의 핵종의 수밀도를 구하는 연소도 조정 장치.
식(2)
Figure 112019135004456-pat00018

(상기 NDnew는 새롭게 수정된 핵종의 수밀도, 상기 NDold는 수정 전의 핵종의 수밀도, 상기 NDTable,old는 조정 전의 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값, NDTable,new는 조정된 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값)
The method of claim 1,
The measuring unit applies the adjusted burnup to the following equation (2) to obtain a number density of nuclides of the nuclear fuel assembly.
Equation (2)
Figure 112019135004456-pat00018

(The ND new is the number density of the newly modified nuclides, the ND old is the number density of the nuclides before fertilization, the ND Table, old is the value obtained from the nuclear cross-section information using the burnup before adjustment, ND Table, new is the adjusted combustion Values obtained from nuclear cross-section information using diagrams)
핵연료 집합체의 연소도를 계산하는 방법에 있어서,
상기 연소도를 조정하는 단계;
상기 조정된 연소도로 핵종의 수밀도를 수정하는 단계; 및
상기 수정된 핵종의 수밀도로 핵연료 집합체의 출력 분포를 수정하는 단계를 포함하고,
상기 연소도를 조정하는 단계는 하기의 식(1)을 적용하는
연소도 조정 방법.
식(1)
Figure 112019135004456-pat00019

(상기 IZ는 축 노드 지수(axial node index), 상기 MB와 MZ는 핵연료 집합체 연소도 조정 인자, 상기 BUold는 조정 전의 연소도, 상기 BUnew는 새롭게 조정된 연소도, 상기 Shape는 축방향 연소도 분포(axial BU distribution)를 조정하는 형상 함수)
A method for calculating the burn-up of a nuclear fuel assembly, the method comprising:
adjusting the burnout;
modifying the number density of nuclides with the adjusted burnout; and
modifying the power distribution of the nuclear fuel assembly with the number density of the modified nuclides;
The step of adjusting the burnup is to apply the following formula (1)
How to adjust burnout.
Formula (1)
Figure 112019135004456-pat00019

(The I Z is the axial node index, the M B and M Z are the nuclear fuel assembly burn-up adjustment factors, the BU old is the burn-up before adjustment, the BU new is the newly adjusted burn-up, and the Shape is shape function that adjusts the axial BU distribution)
제 3 항에 있어서,
상기 핵종의 수밀도를 수정하는 단계는, 하기의 (2)식을 적용하는
연소도 조정 방법.
식(2)
Figure 112019135004456-pat00020

(상기 NDnew는 새롭게 수정된 핵종의 수밀도, 상기 NDold는 수정 전의 핵종의 수밀도, 상기 NDTable,old는 조정 전의 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값, NDTable,new는 조정된 연소도를 사용하여 핵단면 정보에서 얻은 값)
4. The method of claim 3,
The step of correcting the number density of the nuclide is to apply the following formula (2)
How to adjust burnout.
Equation (2)
Figure 112019135004456-pat00020

(The ND new is the number density of the newly modified nuclides, the ND old is the number density of the nuclides before fertilization, the ND Table, old is the value obtained from the nuclear cross-section information using the burnup before adjustment, ND Table, new is the adjusted combustion Values obtained from nuclear cross-section information using diagrams)
제 3 항에 있어서,
상기 변수 MB와 MZ는 하기의 식(3)에서 G(x)가 최소가 되게 하는 값인
연소도 조정 방법.
식(3)
Figure 112019135004456-pat00021

(상기 RMSE는 계산된 2차원 방사형 전력 분포와 측정된 2차원 방사형 전력 분포 사이의 차이에 대한 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error), 상기 ASI는 축방향 형상 지수, 상기 ASIref는 상기 핵연료 집합체의 측정된 값을 통해서 구한 축방향 형상 지수, 상기 x는 하기 식(4)를 만족하는 행렬)
식(4)
Figure 112019135004456-pat00022
4. The method of claim 3,
The variables M B and M Z are values that minimize G(x) in Equation (3) below.
How to adjust burnout.
Equation (3)
Figure 112019135004456-pat00021

(The RMSE is the root mean square error of the difference between the calculated two-dimensional radial power distribution and the measured two-dimensional radial power distribution, the ASI is the axial shape index, and the ASI ref is the Axial shape index obtained through the measured value, where x is a matrix satisfying the following equation (4))
Equation (4)
Figure 112019135004456-pat00022
제 5 항에 있어서,
하기 식(5)에 의해 상기 G(x)가 최소가 되게 하는 값을 구하는
연소도 조정 방법.
식(5)
Figure 112021065660246-pat00023

(상기 F(x)는 상기 G(x)가 최소가 되도록 하는 상기 값을 구하기 위한 함수)
6. The method of claim 5,
To obtain a value that minimizes G(x) by the following formula (5)
How to adjust burnout.
Equation (5)
Figure 112021065660246-pat00023

(The F(x) is a function for obtaining the value such that the G(x) is a minimum)
제 6 항에 있어서,
상기 x는 하기 식(6)으로부터 업데이트되는
연소도 조정 방법.
식(6)
Figure 112019135004456-pat00024

(상기 x(0)은 초기 추측값, 상기 γ0은 학습율(learning rate), 상기 JG는 자코비안 행렬)
7. The method of claim 6,
where x is updated from the following equation (6)
How to adjust burnout.
Equation (6)
Figure 112019135004456-pat00024

(The x (0) is the initial guess, the γ 0 is the learning rate, and the J G is the Jacobian matrix)
제 7 항에 있어서,
하기 식(7)을 통해 상기 JG를 구하고, 상기 JG는 상기 x를 구할 때마다 업데이트되는
연소도 조정 방법.
식(7)
Figure 112019135004456-pat00025

(상기 x(0), x(-1) 및 x(-2)는 서로 다른 값)
8. The method of claim 7,
The J G is obtained through the following equation (7), and the J G is updated every time the x is obtained.
How to adjust burnout.
Equation (7)
Figure 112019135004456-pat00025

(The above x (0) , x (-1) and x (-2) are different values)
제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 포함된 각 단계를 포함하여 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer readable recording medium programmed to perform including each step included in any one of claims 3 to 8. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 포함된 각 단계를 포함하여 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.A computer-readable recording medium storing a computer program programmed to perform including each step included in any one of claims 3 to 8.
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