KR20060049256A - 데이터베이스 생성 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

하나 이상의 핵 원자로에 이용가능한 선택가능한 새로운 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램이 설명된다. 일 예에서, 후보 프레쉬 연료 다발 설계의 초기 모집단이 생성될 수 있고, 초기 모집단의 주어진 후보에 대해 수행될 봉-타입 변경 세트가 설정될 수 있다. 주어진 후보 프레쉬 연료 다발은 그 세트로부터의 적어도 하나의 봉-타입 변경을 수행함으로써 수정될 수 있다. 수정된 다발 설계가 로딩된 노심은 다발 성능 출력을 생성하도록 시뮬레이팅될 수 있다. 다발 성능 출력은 다수의 사용자 입력 제한값에 기초하여 랭킹될 수 있다. 수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계는 다발 성능 출력이 사용자 입력 제한값을 만족시키는 경우, 또는 그 제한값에 대한 수용 마진 내에 존재하는 경우 저장되어 데이터베이스를 생성할 수 있다.

Description

데이터베이스 생성 방법 및 장치{METHOD, ARRANGEMENT AND COMPUTER PROGRAM FOR GENERATING DATABASE OF FUEL BUNDLE DESIGNS FOR NUCLEAR REACTORS}

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법을 구현하는 장치를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법을 구현하는 장치의 애플리케이션 서버를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하위 데이터베이스를 갖는 관련 데이터베이스를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 선택가능한 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스가 생성될 수 있는 방법을 예시하는 흐름도,

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 도 4의 봉 타입 변화 세트의 구성을 보다 자세히 예시하는 흐름도,

도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 주어진 후보 프레쉬 연료 다발에 대해 필요로 하는 봉 타입을 결정하는 최적 프로세스를 예시하는 흐름도,

도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 도 6의 연료 배치의 최적화를 보다 자세히 예시하는 흐름도,

도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 도 4의 시뮬레이팅을 보다 자세 히 예시하는 흐름도,

도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 도 4의 랭킹을 보다 자세히 예시하는 흐름도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

200 : 애플리케이션 서버 205 : 버스

210 : 호스트 프로세서 225 : 네트워크 인터페이스

230 : 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 250 : 데이터베이스 서버

251 : 제한값 데이터베이스 253 : 큐 데이터베이스

255 : 시뮬레이터 결과 데이터베이스 257 : 목적함수값이터베이스

259 : 3D 입력 파라미터 데이터베이스 260 : 암호화 서버

275 : LAN 300 : 외부 사용자

350 : 내부 사용자 400 : 계산 서버

본 출원은 동시 계류중이며, 2002년 12월 23일에 "METHOD AND Arrangement for Determining Nuclear Reactor Core Designs"라는 제목으로 David J. Kropaczek 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 번호 제 10/325,831 호의 부분 계속 출원이며 35 U.S.C.§120 하에서 그에 대해 국내 우선권을 주장한다. 본 출원은 2004년 6월 30일에 David J. Kropaczek 등(양도되지 않음)에 의해 "Method, Arrangement and Computer Program for Determining Standardized Rod Types for Nuclear Reactors"라는 제목으로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 -- 호와 관련있다. 이들 양 출원의 전체 내용은 본 명세서에서 참조로서 인용된다.

본 발명은 일반적으로 핵 원자로(nuclear reactors)에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 하나 이상의 핵 원자로에 이용가능한 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하는 것에 관한 것이다.

비등수 원자로(Boiling Water Reactor : BWR) 또는 가압수형 원자로(Pressurized Water Reactor : PWR) 등의 핵 원자로의 노심(core)은 서로 다른 특성을 가진 수백개의 개별적인 연료봉의 연료 다발(BWR) 또는 연료봉 그룹(PWR)을 가지고 있다. 바람직하게, 이들 다발(또는 연료봉 그룹)은, 연료 다발내의 봉 간의 상호 반응과, 연료 다발 간의 상호 반응이 정부의 제약 및 고객 지정 제약을 포함한 모든 규정 및 원자로 설계 제약을 만족하도록 배열되어 있다. 또한, (BWR)에 있어서, 제어 메카니즘, 예를 들어 봉 패턴 설계 및 노심은 노심 사이클 에너지를 최적화할 수 있는 것이 결정되어야 한다. 노심 사이클 에너지는, 노심이 새로운 연료 소자로 새롭게 공급될 필요가 있기 전에, 원자로 노심이 생성하는 에너지의 양이며, 이와 같은 공급은 운전 정지중에 행해진다.

BWR의 경우에, 예를 들어, 노심내의 잠재적인 다발 구조의 수와 다발 내의 개별적인 연료봉 타입의 수는 수백의 자승을 초과할 수 있다. 이러한 여러 상이한 가능한 구조로부터, 연료봉 타입의 적은 퍼센트만이 핵 원자로의 특정 노심에 대한 모든 적용가능한 설계 제약을 만족할 것이다. 또한, 모든 적용가능한 설계 제약을 만족시키는 이들 연료봉 타입의 적은 퍼센트만이 경제적이다. 종래에 있어서, BWR 노심에 이용가능한 전형적인 연료 다발은 약 10-30+ 상이한 봉 타입을 포함할 수 있다. 이것은, 상이한 봉 타입의 수가 많을수록, 제조 복잡성 및 비용이 증가되어 소비자에게 보다 높은 다발 비용을 야기할 수 있다는 점에서 바람직하지 못하다.

전통적으로, 봉 패턴, 연료 다발 및/또는 노심 설계는 시행착오를 통해 결정된다. 특히, 엔지니어 또는 설계자의 이력의 경험만을 토대로 하여, 특정 설계를 설계할 때, 초기 설계가 검증되었다. 초기에 검증된 설계, 예를 들어 노심에 대한 특정 연료 다발 설계는 컴퓨터에 의해 가상의 노심에서 시뮬레이팅되었다. 특정의 설계 제약이 만족되지 않았다면, 그 구조는 변경되고 다른 컴퓨터 시뮬레이션이 수행되었다. 전형적으로, 상술한 과정을 이용하여 적절한 설계가 검증되기 전에 수주일 동안의 리소스가 필요하였다.

예를 들어, 사용되는 종래의 일 프로세스는, 설계자가 하나의 입력 파일인 ASCⅡ 텍스트 파일에 원자력 발전소의 특정 작동 파라미터를 반복적으로 입력할 필요가 있는 독립 수동적인 프로세스이다. 입력 파일에 입력된 데이터는 프레쉬 및 노출된 연료 다발 배치에 대한 구성, 제어 블레이드(평가되는 원자로가 비등수 원자로(BWR)이면)의 블레이드 노치 위치(notch position), 용해가능 붕산 농축(예를 들어, PWR인 경우)노심 흐름, 노심 선량(예를 들어, MWD/st(mega-watt days per short time)으로 측정된 노심 에너지 사이클에서 융합되는 양) 등을 포함한다.

원자력 규제 위원회(NRC)에서 인정하는, 적절한 컴퓨터 상에서 실행되는 소프트웨어 프로그램으로서 구현될 수 있는 노심 시뮬레이션 프로그램은 예를 들어 최종 입력 파일을 판독하여 그 시뮬레이션 결과를 텍스트 또는 2진 파일로 출력한다. 그 다음, 설계자는 설계 기준이 만족되었는지를 결정하기 위해, 또한 열적 제한값에 대한 마진의 위반이 발생되지 않았다는 것을 입증하기 위해 그 시뮬레이션 출력을 평가한다. 설계 기준을 만족하지 못하면(즉, 하나 이상의 제한값에 대한 위반이 있을 경우), 설계자는 입력 파일을 수동으로 변경할 필요가 있다. 구체적으로, 설계자는 하나 이상의 작동 파라미터를 수동으로 변경하여, 노심 시뮬레이션 프로그램을 재작동할 수 있다. 이러한 프로세스는 만족할 만한 설계가 이루어질 때까지 반복될 수 있다.

이러한 프로세스는 상당한 시간을 소비한다. 필요한 ASCⅡ 텍스트 파일은 구성하기에 곤란하고, 종종 에러가 발생하기 쉽다. 이러한 파일의 형태는 고정되어 있으며, 종종 5천 이상의 코드 라인을 초과할 정도로 매우 길다. 파일내의 단 하나의 에러는 시뮬레이터(simulator)의 충돌을 야기하거나, 더욱 바람직하지 않게, 초기에 검출하기에는 어렵지만, 시간이 지나 반복됨에 따라 더 악화되어 실제 작동하는 핵 원자로 노심에 발생될 때 노심 사이클 에너지를 감소시킬 수 있다. 또한, 설계자에게 보다 적합한 해결책을 권고하기 위해서, 수동의 반복 프로세스를 통한 보조를 제공하지 않는다. 현재의 프로세스에서, 책임있는 설계자 또는 엔지니어의 경험 및 통찰력이 설계 해결책을 결정하는 유일한 방법이다.

광범위한 핵 원자로에 걸쳐 유용한 연료 다발(또는 상이한 발전소 장소에서 의 상이한 원자로 설계)을 효과적으로 설계할 수 있고, 또한 다수의 노심 제약 또는 상이한 원자로 각각에 대한 설계 파라미터를 만족시키는 프로세스는 개발되지 않은 것으로 여겨진다. 또한, 다수의 상이한 핵 원자력 발전소에 대한 노심 설계에 적용될 수 있는 선택가능한 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 자동으로 생성하는 프로세스는 알려져 있지 않은 것으로 여겨진다.

본 발명의 예시적인 실시예는 하나 이상의 핵 원자로에 유용한 선택가능한 새로운 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 일 예에서, 가상 노심 내에서 평가될 후보 프레쉬 연료 다발 설계의 초기 모집단이 저장된 이력의 프레쉬 연료 다발 설계로부터 생성될 수 있다. 초기 모집단의 주어진 후보에 대해 수행될 봉-타입 변경 세트는 수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 생성하도록 구성될 수 있다. 주어진 후보 프레쉬 연료 다발은 그 세트로부터의 적어도 하나의 봉-타입 변경을 수행함으로써 수정될 수 있다. 수정된 다발 설계를 이용한 가상 노심의 원자로 동작은 다수의 시뮬레이션 결과를 생성하도록 시뮬레이팅될 수 있다. 시뮬레이션 결과는 수정된 다발 설계를 나타내는 다발 성능 출력을 포함할 수 있다. 다발 성능 출력은 다수의 사용자 입력 제한값에 기초하여 랭킹될 수 있고, 수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계는 다발 성능 출력이 사용자 입력 제한값을 만족시키거나 또는 그 제한값에 대한 마진 내에 존재하는 경우 저장되어 데이터베이스를 생성할 수 있다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 보다 자세히 설명함으로써 보다 분명해질 것이다. 도면에서, 동일한 소자는 동일한 참조번호로 표현되고, 이들은 단지 예로 주어지고 따라서 본 발명의 예시적인 실시예를 제한하지 않는다.

상이한 핵 원자로 노심에서 유용한 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 결정하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램이 설명된다. 이 장치는 사용자와 통신하고 컴퓨터 기반 시스템 및/또는 프로세싱 매체(예를 들어, 소프트웨어 구동 컴퓨터 프로그램, 프로세서, 애플리케이션 서버에 의해 구동되는 애플리케이션 등)와 인터페이싱하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 생성된 데이터베이스로부터 선택된 프레쉬 연료 다발이 로딩된 노심 설계를 가상으로 생성 및 평가할 수 있다.

저장된 설계는 다수의 설계 애플리케이션에 사용될 수 있는데, 예를 들어 운전 정지시에 선택된 발전소의 주어진 노심에 로딩될 주어진 다수의 프레쉬 연료 다발 스트림(N 스트림)을 결정하는 것과, 원자력 발전소의 다음 계획된 운전 정지시에 설치를 위해 상이한 핵 원자력 발전소의 다양한 원자로 노심에서, 및/또는 원자력 발전소의 새로운 노심의 일부분으로서 구현될 수 있는 필요로 하는 연료 다발에 대한 주어진, 표준화된 봉 타입 세트를 결정하는 것과, 업데이트된 전력 동작을 위한 원자력 발전소의 주어진 노심을 재구성기 위해(즉, 발전소의 정격 전력 레벨을 넘어서는 전력으로 동작시키기 위해) 프레쉬 연료 다발 또는 노심 설계를 결정하는 것과, 다발 데이터베이스를 사용(예를 들어, 소정의 제어 블레이드 그룹핑, 시퀀스 교환 시간, 및 흐름을 사용)하여 동작의 특정 모드에 대해 주어진 노심을 재구성하는 것과, 다발 데이터베이스를 사용하여 전체적인 노심 설계 문제, 예를 들어 고온 초과 반응 및 축 전력 프로파일(axial power profile)에 대한 해결책을 위한 후보를 제공하는 것과, 다발의 데이터베이스를 사용하여 로컬 노심 문제, 예를 들어 냉각 운전 정지 마진, 연료봉 첨두 노출 및 연료봉 첨두 kW/ft로 인한 문제에 대한 해결책에 대한 후보를 제공하는 것과, 다발 데이터베이스를 사용하여, 예를 들어 발전소에 대한 에너지 활용 계획의 변화 또는 예상치 못한 발전소 운전 정지 등에 의해 부딪칠 수 있는 발전소 혼란 상황 하에서 주어진 노심을 재구성하는 것을 포함하나 여기에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 방법 및 예시적인 실시예를 구현하는 장치(arrangement)를 도시한다. 도 1을 참조하면, 장치(1000)는 예를 들어, 액세스가능한 웹 사이트의 중앙 넥서스(central nexus)로서 작용할 수 있는 애플리케이션 서버(200)를 포함할 수 있다. 애플리케이션 서버(200)는 예를 들어, 씨트릭스 메타프레임 프리젠테이션 서버와 같이 임의의 알려져 있는 애플리케이션 서버로서 구현될 수 있다. 애플리케이션 서버(200)는 복수의 계산 서버(400), 암호화 서버(260) 및 메모리(250)에 동작가능하게 접속될 수 있다. 메모리(250)는 예를 들어, 관련 데이터베이스 서버로서 구현될 수 있다.

본 발명은 이 암호화 통신 매체에 제한되지 않지만, 복수의 외부 사용자 (300)는 암호화된 128 비트의 보안 소켓층(Secure Socket Layer : SSL)과 같은 적절한 암호화 매체를 통해 애플리케이션 서버(200)와 통신할 수 있다. 외부 사용자(300)는 웹 기반의 인터넷 브라우저와 같은 적절한 인터페이스를 이용하여, 인터넷을 통해 퍼스널 컴퓨터, 랩탑, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 등 중 하나로부터 애플리케이션 서버(200)에 접속할 수 있다. 또한, 애플리케이션 서버(200)는 적절한 근거리 통신망 접속(LAN)(275)을 통해 내부 사용자(350)에 액세스가능하며, 그 결과, 내부 사용자(350)는 예를 들어, 인트라넷을 통한 액세스를 가진다.

이하에서, 간결하게 하기 위해, '사용자'라는 용어는 일반적으로 외부 사용자(300), 내부 사용자(300) 및 장치(1000)를 액세스하는 다른 설계자 모두를 지칭한다. 예를 들어, 사용자는 웹 사이트에 액세스하여 그 또는 그녀의 핵 원자로에 맞는 필요한 노심 설계를 판단할 수 있는 핵 원자력 발전소의 대표자, 및/또는 본 발명의 방법 및 구조를 이용하여 노심 설계 또는 노심에 대한 특정 연료 다발 설계를 개발하기 위해 원자력 발전소 현장에 고용된 중간자(vendor)일 수 있다.

애플리케이션 서버(200)는 애플리케이션을 액세스하기 위한 중앙집중 위치(centralized location)를 사용자에게 제공한다. 본질적으로, 각 사용자 애플리케이션 세션은 서버 상에서 실행될 수 있으나 사용자가 애플리케이션과 상호작용할 수 있도록 사용자 액세스 장치(예를 들어, PC)에만 디스플레이될 수 있다. 그러나, 이러한 전개 수단은 예시적인 실시예로서 제공되고 주어진 사용자가 그들의 액세스 장치 상에서만 애플리케이션을 실행시키도록 제한하지는 않는다. 이 애플리케이션은 목적 함수 값을 계산하기 위해 데이터의 모든 계산 및 액세스를 지휘하 고, 또한 사용자가 검토하기를 원할 수 있는 노심 설계의 다양한 피쳐를 적절한 그래픽 표현으로 작성해야 하는 책임이 있다. 그래픽 정보는 128 비트의 SSL 접속부(375) 또는 LAN(275)을 통해 통신되어 사용자의 적절한 디스플레이 장치 상에 디스플레이된다.

도 2는 도 1의 구조와 연관된 애플리케이션 서버(200)를 도시한다. 도 2를 참조하면, 애플리케이션 서버(200)는 버스(205)를 이용하여 여러 구성 요소를 접속하고 사용자로부터 수신된 데이터에 대한 경로를 제공한다. 버스(205)는 여러 컴퓨터 아키텍쳐에서 표준이 되는 주변 구성 요소 상호접속부(PCI) 버스와 같은 종래의 버스 아키텍쳐로 구현될 수 있다. VMEBUS, NUBUS, 어드레스 데이터 버스, RDRAM, DDR(더블 데이터 레이트) 버스 등과 같은 또 다른 버스 아키텍쳐는 물론 버스(205)를 구현하는데 이용될 수 있다. 사용자는 적절한 접속부(LAN(275) 또는 네트워크 인터페이스(225))를 통해 애플리케이션 서버(200)에 정보를 전달하여 애플리케이션 서버(200)와 통신한다.

또한, 애플리케이션 서버(200)는 또한 현재 이용가능한 PENTIUM 프로세서와 같은 종래의 마이크로프로세서로 구성될 수 있는 호스트 프로세서(210)를 포함할 수 있다. 호스트 프로세서(210)는, 사용자에 의한 디스플레이 및 검토를 위해서, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 및 브라우저 기능, 감독 보안 기능(directing security functions), 및 여러 제한값에 대한 목적 함수의 계산과 같은 감독 계산(directing calculations) 등의 애플리케이션 서버(200)의 모든 실시간 및 비실시간 기능이 수행되는 중앙 넥서스를 나타낸다. 따라서, 호스트 프로세서(210)는 브 라우저의 사용을 통해 액세스될 수 있는 GUI(230)를 포함할 수 있다. 브라우저는 장치(1000)의 사용자에게 인터페이스를 제공하고 상호작용하는 소프트웨어 장치이다. 예시적인 실시예에서, 씨트릭스 ICA 클라이언트(상업적으로 입수가능한 씨트릭스 메타프레임 액세스 수트 소프트웨어의 일부)와 연계된 브라우저는 GUI(230)의 포맷 및 디스플레이를 야기할 수 있다.

전형적으로, 브라우저는 표준 하이퍼텍스트 생성 언어(즉, HTML)에 의해 제어되고 명령된다. 그러나, 사용자에게 제공 또는 "서비스"되어 사용자가 계산, 디스플레이되는 데이터 등에 대한 결정을 제어할 수 있도록 해주는 애플리케이션은 C#, 자바 또는 비주얼 포트란 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 또한 다른 잘 알려져 있는 고-레벨 언어는 애플리케이션 구현(예를 들어, C, C++, 등)에 통합될 수 있다. 이들 언어들 모두는 주어진 애플리케이션 구현의 특정 세부사항에 대해 주문 제작되거나 맞게 적용될 수 있으며, 이미지는 잘 알려져 있는 JPG, GIF, TIFF 및 다른 표준화된 압축 방법을 이용하여 브라우저로 디스플레이될 수 있고, XML, ASP.NET, "home-brew" 언어 또는 다른 기존의 비표준화된 언어 및 방법 등의 다른 비표준화된 언어 및 압축 방법은 GUI(230) 용도로 사용될 수 있다.

애플리케이션 서버(200)는 네트워크 I/F(225)를 통해 암호화 서버(260)에 동작가능하게 접속될 수 있다. 따라서, 애플리케이션 서버(200)는 암호화 서버(260)를 이용하여 모든 보안 기능을 실행하고, 그 결과, 방화벽을 확립하여 외부 보안 침해로부터 본 장치(1000)를 보호한다. 또한, 암호화 서버(260)는 등록된 사용자 의 모든 개인 정보에 대한 외부 액세스를 방비한다.

애플리케이션 서버(200)는 복수의 계산 서버(400)에 동작가능하게 또한 접속될 수 있다. 계산 서버(400)는 사용자 입력 데이터를 처리, 노심 설계의 시뮬레이션을 감독, 이하에 보다 상세히 설명되는 비교값을 계산, 및 GUI(230)를 통해 디스플레이될 수 있고 또한 애플리케이션 서버(200)에 의해 제공될 수 있는 결과를 제공하는데 필요한 모든 계산을 수행할 수 있다.

계산 서버(400)는 예를 들어, WINDOWS 2000 서버로서 구현될 수 있지만, 다른 하드웨어(예를 들어, 알파, IA-64) 및 플랫폼(예를 들어, 리눅스, 유닉스)이 가능하다. 보다 상세하게는, 계산 서버(400)는, 목적 함수를 구성하여 목적 함수 값을 계산하는 것과, 3D 시뮬레이터 프로그램으로 하여금 평가될 프레쉬 연료 다발이 로딩될 수 있는 특정 노심 설계에 대한 원자로 노심 동작을 시뮬레이팅하여 시뮬레이션으로부터의 결과를 생성하는 것과, 사용자에 의한 액세스 및 디스플레이를 위해 GUI(230)를 통해 결과 데이터를 제공하는 것과, 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 최적의 루틴을 반복하는 것을 포함(이것으로 한정되는 것은 아님)하는 다수의 복합 계산을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 데이터베이스 서버(250)를 도시한다. 메모리 또는 데이터베이스 서버(250)는 오라클 관련 데이터베이스와 같은 관련 데이터베이스일 수 있다. 관련 데이터베이스 서버(250)는, 본 발명의 방법을 실행하기 위해서, 모든 필요한 데이터 및 결과를 취급하는 다수의 하위 데이터베이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 관련 데이터베이스 서버(250)는 제한값 데이터베이스(251)와 같은 하위 데이터베이스를 포함하는 저장 영역을 포함할 수 있으며, 이것은 특정 핵 원자로에 대해서 평가되는 모든 노심 설계에 대한 모든 사용자 입력 제한값 및/또는 설계 제약값을 저장하는 데이터베이스이다. 또한 프레쉬 연료 다발 설계 데이터베이스(252)가 있을 수 있는데, 이 데이터베이스는 앞서 생성, 모델 및 저장된 다수의 상이한 프레쉬 연료 다발 설계를 포함할 수 있다. 이하에서 보다 자세히 설명될 예시적인 실시예는 임의 수의 상이한 설계 애플리케이션에 사용되는, 프레쉬 연료 다발 설계 데이터베이스(252)가 생성 및 구성되는 방법을 설명할 것이다.

또한, 관련 데이터베이스 서버(250)는 3D 시뮬레이터로 시뮬레이팅되는 노심 설계에 대한 파라미터를 저장하는 큐(queue) 데이터베이스(253)와, 정의된 사용자 입력 제한값과 가장 일치된 기준 노심 설계 생성시에 선택될 수 있는 이력의 원자로 노심 로딩 패턴 설계를 포함하는 이력의 노심 설계 데이터베이스(254)를 포함할 수 있다. 또한, 관련 데이터베이스(250)는 다수의 상이한 연료봉 타입 및 연관된 봉 특성을 저장할 수 있는 연료봉 타입 데이터베이스(256)와, 예를 들어 평가될 다수의 연료 다발 각각에 대한 다수의 상이한 다발 메트릭(metrics)를 저장할 수 있는 다발 성능 메트릭 데이터베이스(258)를 포함할 수 있다.

시뮬레이터 결과는 시뮬레이터 결과 데이터베이스(255)에 저장될 수 있다. 시뮬레이터 결과 데이터베이스(255)(및 제한값 데이터베이스(251))는, 특정 노심 설계에 적용가능한 다수의 목적 함수 값을 계산하기 위해서, 계산 서버(400)에 의해 액세스될 수 있다. 모델링될 가상 노심에 삽입된 특정 프레쉬 연료 다발 설계 에 대해 이들 목적 함수 값은 랭킹되어, 그 결과 전체 노심 및/또는 프레쉬 연료 다발 설계가 예를 들어 소정의 사용자-입력 제한값 또는 제약값을 만족시키는지를 결정할 수 있다. 이들 목적 함수 값은 관련 데이터베이스 서버(250)내의 목적 함수 값 데이터베이스(257)에 저장될 수 있다. 3D 시뮬레이터 입력 파라미터 데이터베이스(259)는 또한 관련 데이터베이스 서버(250)내에 포함될 수 있다. 데이터베이스(259)는 모든 피폭 단계(exposure step)에 있어서의 제어 블레이드의 위치 및 원자로 동작 파라미터를 포함할 수 있다. 계산 서버(400)가 관련 데이터베이스 서버(250)에 동작가능하게 접속되어 통신할 수 있기 때문에, 도 3에 도시된 하위 데이터베이스 각각은 하나 이상의 계산 서버(400)에 액세스가능할 수 있다.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 선택가능한 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스가 생성될 수 있는 방법을 도시하는 흐름도이다. 프레쉬 연료 다발 데이터베이스를 생성하기 위해, 후보 프레쉬 연료 다발에 대한 초기 모집단이 생성될 수 있다(S310), 초기 모집단을 생성하기 위해, 사용자는 평가되는 원자력 발전소에 대한 노심 성능 파라미터 또는 안전 기준과 관련된 다수의 사용자 입력 제한값을, 제한값 데이터베이스(251)로부터 액세스할 수 있거나 또는 그로 입력할 수 있다.

예를 들어, 사용자 입력 제한값은 하나 이상의 클라이언트 입력한 발전소 지정 설계 제약, 노심 성능 기준, 원자로 동작에 사용되는 동작 파라미터 제한값, 노심 안전 제한값 및 동작 파라미터와 안전 제한값에 대한 마진 등을 포함할 수 있다. 사용자는 이들 제한값을 GUI(230) 및 호스트 프로세서(210)를 통해 제한값 데 이터베이스(251)에 입력할 수 있고, 또는 (이미 저장되어 있는 경우) 제한값 데이터베이스(251)로부터 이들을 액세스할 수 있다.

사용자 입력 제한값에 기초하여, 사용자는 사용자 입력 제한값과 가장 일관된 프레쉬 연료 다발 설계(즉, 소수의 사용자 입력 제한값만을 위반하여 필요로 하는 에너지 특성을 제공하는 설계)를 탐색 및/또는 선택하기 위해 이력의 연료 싸이클 설계 데이터베이스(254)를 액세스할 수 있다. 사용자는 이력의 연료 싸이클 설계 데이터베이스(254)로부터 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 대한 적절한 리스트 및 초기 모집단을 작성할 수 있다. 이것은 단지 데이터베이스(252)로 표현될 수 있는, 선택가능한 프레쉬 연료 다발 설계의 프레쉬 연료 데이터베이스를 개발하기 위한 시발점으로서 역할을 한다.

초기의 모집단이 생성되면, 사용자는 수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 생성하도록 봉 타입 변경 세트를 주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 설정할 수 있다(S320). 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 봉 타입 변경 세트는 주어진 프레쉬 연료 다발 설계에 대한 다발 성능 메트릭을 평가함으로써 설정될 수 있다. 일반적으로, 각각의 다발 성능 메트릭에 대해, 주어진 연료봉 타입은 메트릭에 대한 그의 영향에 기초하여 선택될 수 있고, 최대 및 최소 값 사이에서 연장하거나 또는 수용가능한 다발 성능 메트릭의 범위를 갖는 다른 연료봉 변경이 결정될 수 있다. 따라서, 연료봉 변경값은 관련 데이베이스 서버(250)에서 다발 메트릭 데이터베이스(258)에 저장될 수 있고, 또한 주어진 연료 다발 설계를 수정하는데 사용될 수 있으며 이는 이어서 가상의 노심에서 시뮬레이팅될 수 있고 또한 예를 들어 시뮬레 이션 결과에 기초하여 랭킹될 수 있다.

평가될 주어진 후보 프레쉬 연료 다발은 단계(S320)에서 생성된 봉 타입 변경 세트로부터 적어도 하나의 연료봉 변경을 수행함으로써 수정될 수 있다(S330). 수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계는 가상 노심으로 '로딩'(즉, 실질적으로, 구조(1000)의 호스트 프로세서(210)에 의해 제공된 선택가능한 입력 스크린을 사용하여)될 수 있고 이는 적절한 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이팅된 원자로 동작을 거치게 되어 다발 성능 출력으로도 알려져 있는 시뮬레이션 결과를 생성한다(S340).

시뮬레이션은 계산 서버(400)에 의해 수행될 수 있지만, 이 시뮬레이션은 장치(1000)의 외부에서 실행되는 3D 시뮬레이션 프로세스일 수 있다. 사용자는 잘 알려져 있는 실행가능한 소프트웨어-기반 3D 시뮬레이터 프로그램, 예를 들어 PANACEA, LOGOS, SIMULATE, POLCA, 또는 알려져 있는 바와 같이 적절한 시뮬레이터 드라이버가 정의 및 코딩된 임의의 다른 알려져 있는 시뮬레이터 소프트웨어를 이용할 수 있다. 계산 서버(400)는 GUI(230)를 통한 사용자의 입력에 기초하여 이들 시뮬레이터 프로그램을 실행할 수 있다.

따라서, 사용자는 GUI(230)를 사용하여 임의의 시기에서 3D 시뮬레이션을 개시할 수 있고, 또한 시뮬레이션을 개시하는 다수의 상이한 수단을 구비할 수 있다. 예를 들어, 알려져 있는 바와 같이 사용자는 윈도우 드롭 다운 메뉴로부터 "시뮬레이션 실행"을 선택할 수 있고, 또는 애플리케이션 도구 막대 상의 "RUN" 아이콘을 클릭할 수 있다. 또한, 사용자는 시뮬레이션에 대한 그래픽 업데이트 또는 상태를 수신할 수 있다. 시뮬레이션과 관련된 데이터는 관련 데이터베이스 서버(250) 내의 큐 데이터베이스(253)에 큐잉될 수 있다. 시뮬레이션이 큐잉되면, 사용자는 예를 들어 시뮬레이션이 완료되었는지에 대한 오디오 및/또는 시각적 표시를 가질 수 있다.

시뮬레이션으로부터의 출력(즉, 다발 성능 출력)은 사용자 입력 제한값에 기초하여 랭킹될 수 있다(S350). 사용자는 주어진 다발 성능 출력이 필요한 경우 사용자 입력 제한값 또는 제약 파라미터를 위반했는지 여부에 비교해서 각 출력에 관련된 데이터를 디스플레이할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 이력의 노심 설계에 대해 가시적 비교를 할 수 있어 수정된 연료 다발 설계에 따라 로딩된 가상 노심을 통해 임의의 개선이 있었는지를 판정할 수 있는데, 개선은 예를 들어 정의된 제한값을 초과하지 않거나 또는 소정의 에너지 요건을 만족시키는 것과 관련하여 정의될 수 있다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 기능(S330-S350)은 최적화 프로세스(S600)를 사용하여 수행될 수 있다. 달리 말하면, 도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 장치(1000)의 프로세싱 성능은 평가되는 주어진 프레쉬 연료 다발 설계에 더 이상이 개선이 없을 때까지 다발 성능 출력의 시뮬레이션을 지속적으로 수정, 시뮬레이팅 및 랭킹을 수행하는 소프트웨어 최적화 루틴을 구현할 수 있다. 최적화 루틴이 다발 성능 출력 랭킹(최적화에 사용되는 목적 함수로부터 야기되는 대응 목적 함수 값으로 표현됨)을 생성하고, 이것이 이전의 반복으로부터 개선을 보여주지 않으면, 그 출력에 대응하는 수정된 프레쉬 연료 다발 설계는 프레쉬 연료 데이터베이스를 생 성하도록 저장될 수 있다(S360).

프레쉬 연료 다발 데이터베이스의 생성시 최적화를 이용하는 것은 단지 하나의 예시적인 메카니즘일 뿐이다. 예를 들어 GUI(230)를 통한 사용자의 수동 입력 명령에 기초하여 예시적인 장치(1000)의 프로세싱 성능을 이용하여 되풀이되는 반복이 수행될 수 있다. 임의의 이벤트에 있어서, 사용자 입력 제한값을 만족시키는(또는 필요로 하는 에너지 요건, 예를 들어 이것이 제한값 중 하나인 경우 이 요건을 만족시킨) 수정된 프레쉬 연료 다발 설계는 프레쉬 연료 다발 설계 데이터베이스(252)를 모집단화하도록 저장될 수 있다.

각각의 주어진 프레쉬 연료 다발 설계에 대해, 기능(S330-S360)은 세트로부터의 모든 봉 타입 변경이 주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 대해 평가될 때까지 반복될 수 있다(S370). 또한, 초기 모집단으로부터의 각 후보 프레쉬 연료 다발 설계는 프레쉬 연료 다발 데이터베이스(252)를 실현하도록 기능(S320-S360)에 따라 평가될 수 있다.

따라서, 장치(1000)는 위에서 설명한 바와 같이, 프레쉬 연료 다발 설계 데이터베이스(252)를 생성하도록 구성될 수 있다. 사용자는 평가되는 원자력 발전소에 대한 노심 성능 파라미터 또는 안전 기준과 관련된 다수의 사용자 입력 제한값을, 제한값 데이터베이스(251)로부터 액세스할 수 있거나 또는 그로 입력할 수 있다.

GUI(230)를 통해, 사용자는 이력의 연료 싸이클 설계 데이터베이스(254)를 액세스하여 평가를 위한 연료 다발 설계의 초기 모집단을 전개함에 있어서의 사용 자-입력 제한값과 가장 일치할 수 있는 프레쉬 연료 다발 설계를 탐색 및/또는 선택할 수 있다. 초기 모집단이 생성되면, 사용자는 GUI(230)를 통해 실행할 봉 타입 변경 세트를 주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 설정하며 이 설계는 예를 들어 주어진 연료 다발을 수정하기 위한 어떤 변경을 수행할 지를 결정하는 경우의 이후 선택을 위해 다발 메트릭 데이터베이스(258)에 저장될 것이다.

사용자는 주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 수정할 수 있고 수정된 설계에 따라 (즉, 사실상, 장치(1000)의 호스트 프로세서(210)에 의해 제공되는 선택가능한 입력 스크린을 사용하여) 연료 다발을 시뮬레이팅되는 원자로 동작에 놓여지게 되는 가상 노심에 로딩한다. 시뮬레이션은 계산 서버(400) 또는 외부 3D 시뮬레이터 프로그램에 의해 실행되어 결과 또는 출력을 생성한다.

사용자는 사용자 입력 제한값에 기초하여 시뮬레이션으로부터의 출력(즉, 다발 성능 출력)의 랭킹을 지시할 수 있고 또한 필요한 경우 가시적 분석을 위해 GUI(230)를 통해 결과를 디스플레이할 수 있다. 다발 성능 출력이 사용자 입력 제한값을 만족하거나, 또는 그 제한값에 대한 수용 마진 내에 존재하는 경우, 사용자는 수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 데이터베이스(252)의 일부분으로서 저장할 수 있다.

물론, 위의 프로세스 중 하나 이상이 최적화 루틴의 부분으로서 자동화될 수 있다. 달리 말해, 사용자는, 장치(1000)가 평가되는 주어진 프레쉬 연료 다발 설계에 더 이상이 개선이 없을 때까지 다발 성능 출력의 시뮬레이션을 지속적으로 수정, 시뮬레이팅 및 랭킹을 수행하는 소프트웨어를 구현하도록 GUI(230)를 통해 필 요로 하는 최적화 파라미터를 선택할 수 있다. 예를 들어, 모체인 US 출원 10/325,831 호의 도 13은 예를 들어 하나 이상의 연료 로딩, 봉 패턴, 노심 흐름, 시퀀스 간격 및 다발 선택과 관련된 필요로 하는 최적화 파라미터를 선택하기 위한 예시적인 최적화 구성 스크린을 설명한다.

따라서, 예시적인 실시예에 따라, 사용자는 위에서 설명한 바와 같이 프레쉬 연료 다발 데이터베이스를 생성할 수 있다. 다수의 상이한 연료 다발은 데이터베이스(252)에 저장된 설계에 기초하여 제조되어, 설계시 잠재적으로 보다 큰 가요성을 제공할 수 있다. 필요로 하는 연료 다발은 데이터베이스(252)를 사용하여 제조될 수 있고, 핵 원자로의 주어진 노심은 예를 들어 프레쉬 연료 다발 데이터베이스(252)로부터 선택된 적어도 하나의 프레쉬 연료 다발로 개발된 설계에 따라 로딩될 수 있다.

데이터베이스(252)를 사용하여 결정된 제조된 다발은 예를 들어 계획된 유지보수를 위한 운전정지 동안 선택된 원자력 발전소의 주어진 노심에 삽입될 수 있다. 달리 말해, 또한 평가되는 선택된 원자력 발전소에 있어서, 노심은 데이터베이스(252)를 사용하여 설계된 하나 이상의 연료 다발로 정렬되어, 잠재적으로 개선된 동작 효율을 제공하여 에너지 싸이클을 연장시키고 및/또는 예를 들어 노심 동작 및/또는 안전 제한값에 근접한 마진에서 동작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 도 4의 봉 타입 변경 세트의 설정을 보다 자세히 설명하는 흐름도이다. 도 5는 초기 모집단의 하나 이상의 주어진 프레쉬 연료 다발 설계를 수정하도록 연료봉 변경 세트를 설정하는 기능(S320)에 대한 보다 상세한 설명을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 사용자는 다발 성능 메트릭 데이터베이스(258)로부터 다발 성능 메트릭을 액세스함으로써 평가되는 주어진 프레쉬 연료 다발 설계에 적용가능한 다발 성능 메트릭을 결정할 수 있다(S322). 예를 들어, 사용자는 GUI(230)를 통해 데이터베이스(258)로부터 필요로하는 다발 성능 메트릭을 선택함으로써 적절한 그래픽 디스플레이 상에서 필요로 하는 다발 성능 메트릭을 선택하여 볼 수 있다.

각 다발 성능 메트릭은 주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 대해 수행될 연료봉 변경 세트를 구축하는 경우에 평가될 수 있다. 예를 들어, 주어진 연료봉 타입은 연료봉 타입 데이터베이스(256)로부터 선택될 수 있다(S323). 이 선택은 평가되는 주어진 다발 성능 메트릭에 대한 봉 타입의 영향에 기초하여 이루어질 수 있다. 표 1은 봉 타입을 정의하는데 사용될 수 있는 연료봉 변수를 예시하고, 표 2는 다발 성능 메트릭과 예를 들어 각 주어진 다발 성능 메트릭에 대해 가장 큰 영향력을 가질 수 있는 연료봉 변수를 나타낸다.

표 1 및 2를 참조하면, 주어진 연료봉 타입은 표 1의 연료봉 변수가 표 2의 주어진 성능 메트릭에 어떻게 영향을 미치는가에 기초하여 선택될 수 있다. 표 1과 관련하여, 연료봉 변수(A-C)는 노심의 주어진 연료 다발의 로컬 변경을 야기할 수 있는 로컬 변경을 나타낸다. 연료봉 변수(D 및 E)는 노심에 전체적으로 영향을 미칠 수 있는 전역 변경 또는 연료 변경을 나타낸다.

예를 들어, 반응성 소손(reactivity burnout)은 피폭 과거기록에 걸쳐(예를 들어 세 개의 싸이클) 연료 다발에 대한 중성자 증식 팩터(k_∞)의 측정치이다. 표 2에 도시되어 있는 바와 같이, 반응성 소손에 가장 영향을 끼치는(노심에 대한 전역적 영향) 연료봉 변수는 주어진 연료봉 타입에서 총 농축 우라늄(D) 및 총 소산가능 유독물질(E)을 포함한다.

냉각 상태, 즉 관심 다발에 인접한, 완전히 뒤로 빠져있는 제어 블레이드를 제외한 코어 내의 모든 제어 블레이드가 삽입된 원자로 운전정지에서의 노심 반응에 대한 다발의 영향을 반영하는 냉각 운전정지 마진 다발 성능 메트릭에 대해, 냉각 운전정지에 가장 영향을 미치는 연료봉 변수는 축 구간(A)의 개수 및 길이, 주어진 구간(B) 내의 농축 우라늄 및 주어진 구간(C) 내의 소산가능 유독물질을 포함할 수 있다. 이들 연료봉 변수는 코어 내의 주어진 다발에 대해 지역적 영향을 가질 수 있다.

로컬 피폭 축적 메트릭은 봉 수명의 시작부터 봉 수명의 끝까지 각 봉의 피폭 측정치를 반영하고 봉 변수(A-C)에 의해 가장 영향을 받을 수 있다. 봉 피폭량은 시간에 걸쳐 적분된 각 연료봉에서의 로컬 전력에 기초하여 누적된다.

다발의 전력 프로파일이 핀-바이-핀 형상(pin-by-pin shape)을 갖는 방사식 전력 프로파일은 임계 전력 비율(CHF에 대한 마진이 존재하는 전력에 의해 분할되는 임계 열 유속(CHF)으로 인해 박막이 형성되는 전력)에 영향을 미칠 수 있다. 연료봉 변수(D 및 E)는 방사식 프로파일에 대해 가장큰 영향을 가질 수 있다.

축 전력 프로파일(z-축 프로파일이며 원자로의 연료 싸이클이 실행될 수 있는 기간에 영향을 미침)에 대해, 연료봉 변수(A-C)는 축 전력 프로파일 다발 성능 메트릭에 가장 영향을 미칠 수 있다. 로컬 kW/ft 다발 성능 메트릭은 펠릿 내의 로컬 전력, 예를 들어 봉의 펠릿 또는 클래딩 내의 연료 온도를 반영한다. 표 2에 도시되어 있는 바와 같이, 연료봉 변수(A-C)는 이러한 다발 성능 메트릭에 대해 가장 큰 영향을 가진다. 따라서, 평가되는 특정 다발 성능 메트릭에 따라, 사용자는 하나 이상의 연료봉 변수가 하나 이상의 주어진 다발 성능 메트릭에 어떻게 영향을 미치는가를 결정하는 주어진 연료봉 타입을 선택할 수 있다.

선택된 봉 타입에 기초하여, 사용자는 각 다발 성능 메트릭에 대한 최대 및 최소 수용가능 값 사이에 존재하도록, 또는 다발 성능 메트릭의 범위를 갖도록 하나 이상의 연료봉 변경을 결정할 수 있다(S324). 표 3은 주어진 다발 성능 메트릭 범위에 걸쳐 이루어질 수 있는 연료봉 타입을 나타낸다.

표 3을 참조하면, 예를 들어, 사용자가 냉각 정지시에 마진을 증가시킬 수 있는 연료봉 변경을 원하는 경우에, 사용자는, 예를 들어, 다발의 상위 축 구간에서 유독물질 내용물을 감소시키고 다발의 상위 축 구간에서 우라늄 농축을 증가시킬 수 있는 연료봉 타입 변경을 만들 수 있다. 따라서, 주어진 다발 성능 메트릭에 있어서, 주어진 프레쉬 연료 다발 설계 후보에 대해서 수행하는 연료봉 변경의 리스트를 모집단화하여 다발 성능 메트릭 데이터베이스(258)에 저장하기 위해서, 관련 데이터베이스(250)에 저장(S325)될 수 있는 다수의 연료봉 변경을 선택할 수 있다. 사용자에 의해 원하는 다발 성능 메트릭이 평가되었을 때(S326의 출력이 YES), 연료봉 변경 세트가 완성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라서 주어진 프레쉬 연료 다발 후보에 대한 바람직한 연료봉 타입을 결정하는 최적화 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 상술한 바와 같이, 도 4의 S330 - S350의 기능은 최적화 루틴을 이용하여 수행될 수 있다. 여기서, 최적화 루틴(S600)의 일부로서 도 6을 참조하면, 사용자는 설정된 연료봉 타입 세트로부터 프레쉬 연료 다발 후보에서의 교환을 위해서, 지배적인 연료봉 타입을 선택할 수 있다(S610). 지배적인 연료봉 타입은, 예를 들어, 특정 발전소 설계 제약값에 관련된 하나 이상의 사용자 입력 제한값, 노심 성능 기준, 동작 및/또는 제한값, 노심 안전 제한값 및 동작 파라미터와 노심 안전 제한값에 대한 마진에 대해 지배적인 영향을 주는 연료봉일 수 있다. 이는 사용자에 의해 수동으로 선택될 수 있거나, 예를 들어, 연료봉 타입 세트로부터 지배적인 연료봉 타입을 선택하기 위한 적합한 기준에 의해 결정될 수 있다.

지배적인 연료봉 타입은, 수정된 프레쉬 연료 다발 설계 후보를 생성하기 위해서, 프레쉬 연료 다발 설계에서의 기존의 연료봉 타입과 교환될 수 있다(S620). 수정된 프레쉬 연료 다발 후보 내에서의 특정 연료봉의 교체는, 다발 성능 메트릭을 만족할 때까지(S640), 최적화를 이용하여 결정될 수 있다(S630). 연료봉 교체의 최적화에 기초하여, 모든 다발 성능 메트릭을 만족하는, 평가될 임의의 주어진 프레쉬 연료 다발 설계 후보는, 예를 들어, 프레쉬 연료 다발 설계 데이터베이스(252)를 모집단화하기 위해서, 저장될 수 있다. 그렇지 않으면(단계(S640)의 출력이 "NO"인 경우), 프레쉬 연료 다발을 수정하는 세트로부터 다른 연료봉 타입 변경이 선택될 수 있으며(S650), 기능(S620 - S640)이 반복될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라서 도 6의 연료 교체의 최적화를 보다 상세히 나타내는 흐름도이다. 도 7는 연료봉 교체 최적화(S630) 프로세싱을 보다 상세히 도시한다.

도 7를 참조하면, 평가될 프레쉬 연료 다발 설계 후보에서의 하나 이상의 제한된 연료봉이 식별될 수 있다(S631). 그 다음, 무제한 연료봉(들)은 저장된 무제한 연료봉 리스트(최적화 이전에 관련 데이터베이스(250)에 저장되거나 사용자에 의해 입력될 수 있음)로부터 선택될 수 있으며, 프레쉬 연료 다발 설계 내에서의 제한된 연료봉의 위치에서 제한 연료봉(들)으로 교환될 수 있다(S632).

교체된 무제한 연료봉을 가진 수정된 프레쉬 연료 다발 설계는 적합한 연료 사이클 노심 설계 또는 "가상 노심" 내에 '로딩'될 수 있다. 사용자는 사용자의 사용자 입력 제계값과 가장 일치하는 저장된 연료 사이클 설계 데이터베이스(254)로부터 연료 사이클 설계를 선택할 수 있다. 환언하면, 사용자는 사용자 입력 제한값의 대다수 및/또는 사용자 입력 제한값에 대한 수용가능 마진을 가장 만족하는 가상 노심의 전체 노심 설계를 선택한다.

연료 사이클 설계가 선택되면, 사용자는, 입력 다발 메트릭에 기초하여, 개선 목표의 가상 노심에 대한 선택된 설계에서 프레쉬 연료 다발 위치를 식별할 수 있다(S634). 예를 들어, 사용자는 시뮬레이션되는 가상 노심의 상부 단면과, 수정된 프레쉬 연료 다발 설계로부터의 하나 이상의 프레쉬 연료 다발의 삽입을 위해 노심 내의 목표 지정 다발 위치를 표시할 수 있다. 그 다음, 목표 위치에서의 연료 다발은 교환될 수 있으며(S635), 수정된 프레쉬 연료 다발 설계와 교체될 수 있다.

그 다음, 수정된 프레쉬 연료 다발 설계에 따라서 로딩된 가상 노심은, 시뮬레이션 결과(다발 성능 출력)를 생성하기 위해서, 적합한 시뮬레이션 소프트웨어 기반의 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 시뮬레이션될 수 있다(S636). 프레쉬 연료 다발 설계 후보에 대한 다발 성능 메트릭을 만족하거나 수용가능 마진 내에서 만족하는지(도 6의 S640를 참조)를 결정하기 위해 다발 성능 출력에 대응하는 목적 함수값을 계산(S637)하는데 목적 함수가 사용될 수 있다. 따라서, 목적 함수값은 다발 성능 메트릭에 대항하여 임의의 주어진 프레쉬 연료 다발 설계의 다발 성능 출력을 랭킹하는데 사용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라서 도 4의 시뮬레이션을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다. 도 8은 예를 들어, 도 4의 S340에서의 시뮬레이션과 도 7의 S636에서의 시뮬레이션을 기술한다.

사용자가 시뮬레이션을 개시하면, 여러 자동 단계가 이어진다. 초기에, 노심 설계의 문제점에 대한 모든 한정이 3D 원자로 노심 시뮬레이터의 3D 명령어 세트(예를 들어, 컴퓨터 작업)로 변환된다(S342). 이로써, 사용자는 상술한 시뮬레이터와 같은 몇몇 타입의 시뮬레이터를 선택할 수 있다. 특정 시뮬레이터의 선택은 사용자에 의해 입력되는 플랜트 기준(예를 들어, 제한값)에 의존할 수 있다. 컴퓨터 작업은 각각의 관련 데이터베이스 서버(250)의 큐 데이터베이스(253)에서의 큐잉(queuing)용으로 마련된다(S344). 특정 시뮬레이션에 대한 데이터의 저장에 의해, 잠재적인 시뮬레이션 반복이 최종 반복 또는 이전 반복으로부터 개시할 수 있다. 이러한 데이터를 저장하고 검색함으로써, 노심 설계에 대한 미래의 시뮬레이션 반복은 실행하는데 단지 수 분 또는 수 초가 걸린다.

동시에, 이용가능 계산 서버(400) 각각 상에서 동작하는 프로그램은 수 초마다 스캔하여 동작하는 이용가능 작업을 찾는다(S346). 작업이 동작할 준비가 되어 있으면, 하나 이상의 계산 서버(400)는 큐 데이터베이스(253)로부터 데이터를 획득하고 적합한 3D 시뮬레이터를 작동시킨다. 상술한 바와 같이, 하나 이상의 상태 메시지가 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 시뮬레이션의 완성 즉시, 관심있는 모든 결과가 관련 데이터베이스 서버(250)(예를 들어, 시뮬레이션 결과 데이터베이스(255)) 내의 하나 이상의 하위 데이터베이스에 저장될 수 있다(S348). 따라서, 관련 데이터베이스 서버(250)는 테스트 노심 설계에 대한 목적 함수를 계산하기 위해서 액세스될 수 있다.

도 9는 도 4의 랭킹 단계를 보다 상세히 나타내는 흐름도이다. 다발 성능 출력을 랭킹할 때, 시뮬레이션 노심 설계가 임의의 주어진 프레쉬 연료 다발 설계 후보와 얼마나 근접하게 사용자 입력 제한값(또한, "제약값"이라 함)을 만족하는지를 비교하기 위해서, 목적 함수가 계산될 수 있다(예를 들어, 도 7의 S637를 참조). 목적 함수는 제약값 또는 제한값을 포함하고 제한값에 대한 노심 설계의 고정값을 정량화하는 수학 방정식이다. 예를 들어, 시뮬레이션 결과와 계산된 목적 함수값에 기초하여, 예를 들어, 노심 설계자, 엔지니어 또는 발전소 감독자일 수 있는 사용자가, 특정 노심 설계가 사용자 제한값 조건을 만족(즉, 최대 사이클 에너지 조건을 만족)하는지를 판단할 수 있다.

목적 함수는 계산 서버(400)에 의한 액세스를 위해서 관련 데이터베이스 서버(250)에 저장될 수 있다. 목적 함수값을 제공하는 목적 함수 계산은, 하위 목적 함수값 데이터베이스(257)에서와 같이, 관련 데이터베이스 서버(250)에 또한 저장될 수 있다. 도 9을 참조하면, 목적 함수 계산에 대한 입력은 제한값 데이터베이스(251)로부터의 사용자 입력 제한값과 시뮬레이터 결과 데이터베이스(255)로부터의 시뮬레이션 결과(다발 성능 출력)를 포함할 수 있다. 따라서, 하나 이상의 게산 서버(400)는 관련 데이터베이스 서버(250)로부터의 이러한 데이터에 액세스할 수 있다(S352).

본 발명의 방법 및 장치가 사용될 수 있는 다수의 목적 함수 형태를 고려하기는 했지만, 이 실시예는 "CONS"라고 표시되는, 특정 제한 파라미터(예컨대, 원자력 플랜트 파라미터의 설계 제한)에 대한 사용자 입력 제한값과, "RESULT"라고 표시되는, 그 특정 제한 파라미터에 대한 3D 시뮬레이터로부터의 시뮬레이션 결과와, "MULT"라고 표시되는, 이 제한 파라미터에 대한 승수(multiplier)의 3개의 요소를 가진 목적 함수를 포함한다. 미리 정해진 MULT의 세트는 예컨대, 대규모 원자력 플랜트(BWR 플랜트의 집합, PWR 플랜트의 집합 등의 형태와 같은)의 구성에서 실험적으로(empirically) 결정될 수 있다. 이러한 승수는 원자로 에너지, 반응도 한계 및 온도 제한이 적절한 단위로 결정될 수 있게 하는 값으로 설정될 수 있다.

따라서, 바람직한 실시예에 따라서 실험적으로 결정된 전체 승수 세트가 사용될 수 있으며, 이는 N개의 다른 노심(core) 설계에 적용될 수 있다. 그러나, GUI(230)를 사용해서 승수를 수동 변화시킬 수도 있으며, 이는 미리 설정된 디폴트로 표시되는 승수보다 더 큰 승수를 갖는 경우에 사용자의 기호가 특정 제한이 "해제될 것을" 요구할 수도 있기 때문이다.

목적 함수값은 각각의 개별 제한 파라미터에 대해서 그리고 전체적으로 모든 제한 파라미터에 대해서 계산될 수 있으며, 여기서 모든 제한 파라미터는 어느 것의 엔티티가 특정 노심에서 구해지고 있는지 나타낸다. 목적 함수의 개개의 제한 요소는 식 (1)에 표시된 바와 같이 계산될 수 있으며,

여기서, "par"은 임의의 사용자 입력 한계가 될 수 있다. 이들 파라미터는 값을 구하기 위한 가능한 후보(candidate)가 될 수 있는 유일한 파라미터가 아니라 적절한 원자로 노심의 구성을 결정하는데 공동으로 사용되는 파라미터라는 것을 이해할 것이다. 전체 목적 함수는 모든 억제 파라미터의 합 또는

가 될 수도 있다.

식 1을 참조하면, RESULT가 CONS보다 작은 경우에(예컨대, 제한을 위반하지 않는다면), 편차는 0으로 리셋되고, 목적 함수는 0이 될 것이다. 따라서, 목적 함수값이 0이라는 것은 특정 제한(즉, 사용자 입력 한계)가 시뮬레이션 결과(즉, 성능 출력의 묶음)에 의해 위반되지 않는다는 것을 의미한다. 목적 함수의 값이 양의 값이라는 것은 위반을 의미하며 수정을 필요로 한다. 또한, 시뮬레이션 결과는 공간 좌표(i, j, k) 및 시간 좌표(노출 단계)(예컨대, 노심 에너지 사이클 중 특정 시간)의 형태로 제공될 수 있다. 따라서, 사용자는 어느 시간 좌표(예컨대, 노출 시간)에 문제가 나타났는지 알 수 있다. 따라서, 식별된 노출 단계를 타겟으로 한 노심에 대한 수정이 있을 수 있다.

또한, 각각의 노출 단계의 함수로서 목적 함수값이 계산되고 전체 설계 문제에 대해서 합산될 수 있다(S354). 각각의 제한에 대해 계산된 목적 함수값 및 노출 단계 마다 계산된 목적 함수값은 각각의 목적 함수값의 평균을 구해서 전체 목적 함수값에 대한 주어진 제한의 분배 비율을 제공함으로써 더 시험될 수 있다(S356). 목적 함수 계산의 각각의 결과 및 값은 예컨대, 관련 데이터베이스 서버(250) 내의 하위 목적 함수값 데이터베이스(257)에 저장될 수 있다(S358).

목적 함수값은 노심 개발의 수동 측정에 사용될 수 있다. 예컨대, 목적 함수 계산은 제한을 위반하는 파라미터를 결정하기 위해서 사용자가 도식적으로 볼 수 있다. 또한, 노심 설계를 연속해서 반복하는 동안에 목적 함수값의 어떤 변화는 이들 제안된 설계가 개선되었는지 저하되었는지 평가하는 기준을 사용자에게 제공한다.

수회 반복하는 동안 목적 함수값이 증가하면 사용자의 변화가 원하는 솔루션으로부터 멀어지는 노심 설계를 만들고 있다는 것을 의미하며, 반면에 더 적어지는 목적 함수값의 연속 반복(예컨대, 목적 함수값이 양의 값에서 0으로 감소하는 경우)은 반복 핵심 설계의 개선을 의미한다. 연속해서 반복하는 동안의 목적 함수값, 한계 및 시뮬레이션 결과는 관련된 데이터베이스 서버(250) 내의 다양한 하위 데이터베이스로 저장될 수 있다. 따라서, 지나간 반복으로부터 설계가 빠르게 회복될 수 있으며, 이는 이후의 수정이 아무 도움이 안 된다는 것을 입증한다.

바람직한 방법의 구현이 위의 도 1 및 도 2의 하드웨어 구성을 참조로 주로 설명되지만, 이 바람직한 방법은 컴퓨터 프로그램과 같은 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 프로그램은 컴퓨터로 하여금 하나 이상의 핵 원자로에 이용가능한 선태가능한 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하도록 야기하는 컴퓨터 프로그램 제품이 될 수 있다.

컴퓨터 프로그램 제품은, 하나 이상의 핵 원자로에 이용가능한 선택가능 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하도록 장치의 프로세서를 인에이블링하는, 그 상에 구현된 컴퓨터 프로그램 로직 또는 코드 부분을 가진 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 컴퓨터 본체 내에 장착된 내장형 매체가 될 수도 있고, 컴퓨터 본체로부터 분리될 수 있게 장착된 착탈 가능 매체가 될 수도 있다. 내장형 매체의 예로는 RAM, ROM, 플래시 메모리 및 하드 디스크와 같은 재기록 가능 비휘발성 메모리를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 착탈 가능 매체의 예로는 CD-ROM 및 DVD와 같은 광학 저장 매체, MO와 같은 자기 광학 저장 매체, 플로피 디스크(등록 상표)와 같은 자기 저장 매체, 카세트 테이프 및 착탈 가능 하드 디스크, 메모리 카드와 같은 재기록 가능 비휘발성 메모리를 구비한 매체 및 ROM 카세트와 같은 내장형 ROM을 구비한 매체를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

이들 프로그램은 외부 공급되는 전송 신호 및/또는 반송파에 포함되는 컴퓨터 데이터 신호의 형태로 제공될 수 있다. 바람직한 방법의 하나 이상의 명령어 또는 함수를 포함하는 컴퓨터 데이터 신호는 예시적인 방법의 함수 또는 명령어를 수행하는 개체에 의해서 송신 및/또는 수신용 반송파에 실려 전송될 수 있다. 예컨대 예시적인 방법의 함수 또는 인스트럭션은 도 1의 바람직한 장치의 구성 요소 중 하나 이상을 제어하는 컴퓨터에서 반송파의 하나 이상의 코드 세그먼트를 처리함으로써 구현될 수 있으며, 여기서 인스트럭션 또는 함수는 여기 설명된 바람직한 방법에 따라서 하나 이상의 핵 원자로에 이용가능한 선택가능 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하기 위해 수행될 수 있다.

또한, 이러한 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에서 기록되는 경우에 용이하게 저장 및 분배될 수 있다. 컴퓨터에 의해 용이하게 판독될 수 있기 때문에 저장 매체는 여기 설명된 바람직한 방법에 따라서 프레쉬 연료 다발 데이터베이스의 생성을 인에이블링할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 여러가지 이점을 제공한다. 프레쉬 연료 데이터베이스를 생성하는 예시적인 방법은 핵 원자로 노심 설계의 프레쉬 연료 다발의 표준화된 연료봉 타입의 수 및 위치 변동을 측정할 수 있게 하며, 이는 다수의 상이한 원자로에 대한 다양한 노심 제약 및/또는 다발 성능 기준을 만족시킨다.

특정 원자력 발전소의 특정 노심에 대해서 연료 다발 또는 연료봉 패턴의 설계를 개선하는 데 비용 또는 성능에 무관하게 임의의 수의 다른 타입의 연료봉을 사용할 수 있는 현재 노심 설계와는 달리, 특정된 표준화된 연료봉 타입 세트가 측정될 수 있다. 따라서 적은 수의 서로 다른 연료봉 타입을 사용해서 잠재적으로는 무한한 서로 다른 연료 다발을 제조할 수 있다. 이는 노심 설계의 효율 및 융통성을 더 크게 하고, 제조 비용을 감소시키며, 잠재적으로는 노심의 열적인 한계에 대한 개선된 안정성의 여유를 가능하게 한다.

다발 성능 메트릭의 범위에 걸쳐 생성된 프레쉬 다발 설계의 데이터베이스는 일반적으로 부딪치게 되는 노심 로딩 및 동작 설계 문제와 곧 이 문제를 해결하도록 그 특성이 구체적으로 맞추어진 프레쉬 다발 설계 사이에 "매핑"을 허용할 수 있다. 이를 통해, 설계 싸이클 시간을 줄일 수 있는 한편 그와 동시에 설계 결과를 개선할 수 있는 유선형의 노심 로딩 및 동작 설계 프로세스가 가능하게 된다. 예를 들어, 프레쉬 다발 설계의 데이터베이스의 사용은 동작 제한값에 대한 개선된 마진과 같은 전역 노심 변경으로 전환될 수 있고, 싸이클 에너지, 및 원자로 동작의 개선된 가요성을 증가시킬 수 있다. 또한, 프레쉬 다발 데이터베이스는 고속 노심 재구성을 용이하게 할 수 있는데, 이는 발전시 가동 바로 직전에 발전소 에너지 활용의 변경에 의해 요구될 수 있고, 또는 예를 들어 장비 문제로 인한 예상치 못한 중간 싸이클 운전정지에 필요할 수 있다.

프레쉬 연료 다발 데이터베이스는 사소한 동작 변경으로 인한, 예상 및 실제 발전소 동작의 차이를 허용하며, 이는 다가오는 리로드 설계시에 쉽게 처리될 것이다. 이러한 차이는 다가오는 리로드 설계시에 로컬 문제를 야기할 수 있는데, 이는 시뮬레이션 모델 부정확성, 장비 유지보수로 인한 발전소 용량 팩터 감소, 또는 계절적 변동 등으로부터 야기될 수 있다. 데이터베이스로부터 로컬 문제를 처리하기 위해 특성이 약간 변경되고, 이전의 리로드 설계의 프레쉬 다발과 "유사한" 프레쉬 다발의 교체를 통해, 설계 해결은 쉽게 달성된다. 이러한 방식으로, "새롭게" 설계된 노심은 이전의 설계의 것과 유사한 전역 동작을 유지한다.

또한, 바람직한 실시예는 컴퓨팅 환경을 사용해서 다른 원자로에서 사용되는 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하는데 필요한 시간의 양을 실질적으로 줄일 수 있다. 이 방법은 특정 원자로 노심 설계에 대해서 사용자의 입력 제한 또는 설계 한계를 완벽하게 따르고 있으며, 종래의 수동 반복 과정에 비해서 더 적은 수의 연료봉 타입을 사용해서 노심 설계를 빠르게 변화시키고 변경된 설계를 시뮬레이션하는 더 큰 운영의 융통성을 제공할 수 있다. 또한, 수동 반복 과정에 대해 설명되는 바와 같이, 시뮬레이터 입력 파일을 생성하려 할 때의 에러는 더 이상 발생하지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었지만, 이것은 다양한 방식으로 변화될 수 있다는 것이 자명할 것이다. 예컨대, 바람직한 장치 및/또는 방법을 도시하는 도 1-9의 기능 블록은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 하드웨어/소프트웨어 구현은 제조 과정과 물품의 조합을 포함한다. 제조 물품은 저장 매체 및 실행 가능한 컴퓨터 프로그램을 더 포함할 수 있다.

실행가능한 컴퓨터 프로그램은 설명되는 기능의 동작을 수행하는 인스트럭션을 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 프로그램은 외부 공급 전파 신호의 일부로서 제공될 수도 있다. 이러한 수정은 본 발명의 바람직한 실시예의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으며, 당업자에게는 자명한 이러한 수정은 모두 이하 청구 범위 내에 포함되는 것이다.

본 발명에 따르면, 광범위한 핵 원자로에 걸쳐 유용한 연료 다발을 효과적으로 설계할 수 있고, 또한 다수의 노심 제약 또는 상이한 원자로 각각에 대한 설계 파라미터를 만족시키는 프로세스를 제공하며, 또한, 다수의 상이한 핵 원자력 발전소에 대한 노심 설계에 적용될 수 있는 선택가능한 새로운 연료 다발 설계의 데이터베이스를 자동으로 생성하는 프로세스는 제공한다.

Claims (10)

1. 하나 이상의 핵 원자로에서 이용가능한 선택가능한 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하는 방법에 있어서,

   저장된 이력의 프레쉬 연료 다발 설계로부터 가상 노심에서 평가될 후보 프레쉬 연료 다발 설계의 초기 모집단을 생성하는 단계와,

   수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 생성하도록 상기 초기 모집단의 주어진 후보에 대해 수행할 봉 타입 변경 세트를 설정하는 단계와,

   상기 세트로부터 적어도 하나의 봉 타입 변경을 수행함으로써 상기 주어진 후보 프레쉬 연료 다발을 수정하는 단계와,

   다수의 시뮬레이션 결과를 생성하도록 상기 수정된 다발 설계가 로딩된 가상 노심의 원자로 동작을 시뮬레이팅하되, 상기 시뮬레이션 결과는 상기 수정된 다발 설계를 나타내는 다발 성능 출력을 포함하는 단계와,

   다수의 사용자 입력 제한값에 기초하여 상기 다발 성능 출력을 랭킹하는 단계와,

   상기 다발 성능 출력이 상기 사용자 입력 제한값을 만족시키거나 또는 그에 대한 수용 마진 내에 존재하는 경우 상기 수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 저장하여 데이터베이스를 생성하는 단계

   를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 초기 모집단의 각 후보 다발 설계에 대해,

   부가적인 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 이용하여 상기 데이터베이스를 모집단화하도록 상기 수정, 시뮬레이팅, 랭킹 및 저장 단계를 반복하는 단계를 더 포함하되,

   상기 수정, 시뮬레이팅, 랭킹 및 저장 단계는 상기 초기 모집단의 일부 또는 모든 상기 프레쉬 연료 다발 설계에 대해 수행되는

   방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계는 주어진 노심 내에서 평가될, 단일 프레쉬 연료 다발, 다수의 프레쉬 연료 다발 및 프레쉬 연료 다발의 다수의 그룹 중 하나에 대한 설계를 나타내는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 사용자 입력 제한값은 하나 이상의 클라이언트 입력 발전소 특정 설계 제약, 노심 성능 기준, 원자로 동작에 사용되는 동작 파라미터 제한값, 노심 안전 제한값 및 이들 동작 및 안전 제한값에 대한 마진을 포함하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   봉 타입 변경 세트를 설정하는 단계는 평가되는 주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 대해 적용가능한 다수의 다발 성능 메트릭을 결정하는 단계를 포함하되, 각 다발 성능 메트릭에 대해, 설정 단계는,

   상기 주어진 다발 성능 메트릭에 영향을 미치는 하나 이상의 연료봉 타입(들)을 선택하는 단계와,

   상기 선택된 봉 타입(들)에 기초하여, 상기 주어진 다발 성능 메트릭의 수용 범위를 만족시키는 연료봉 타입(들)을 제공하도록 수행될 연료봉 변경을 결정하는 단계와,

   상기 선택된 연료봉 타입(들)에 대응하도록 이루어지는 상기 연료봉 변경을 저장하여 수행할 상기 연료봉 변경 세트를 모집단화하는 단계

   를 포함하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   다발 성능 메트릭 세트를 결정하는 단계는,

   상기 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 적용가능한 핵 성능 메트릭 및 기계적 성능 메트릭와, 각 핵 및/또는 기계적 성능 메트릭에 대한 최대 및 최소 수용가능 범위를 설정하는 단계를 포함하되,

   상기 핵 성능 메트릭은 상기 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 대한 반응성 소산 값(reactivity burnout value), 냉각 운전중지 마진 및 로컬 피폭 누적 값 중 적어도 하나를 포함하고,

   상기 기계적 성능 메트릭은 상기 후보 프레쉬 연료 다발 설계에 대한 로컬 KW/ft 값에서의 방사 전력 프로파일, 축 전력 프로파일 중 적어도 하나를 포하하는

   방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 수정, 시뮬레이팅 및 랭킹 단계는 상기 주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계에서 연료봉 타입을 최적화하는 최적화 프로세싱 부분으로서 포함되는 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 최적화 프로세싱은,

   상기 후보 프레쉬 연료 다발 설계에서 교환하는 경우 상기 봉 타입 변경 세트로부터 지배적인 봉을 선택하는 단계와,

   상기 후보 프레쉬 연료 다발 설계에서 상기 지배적인 봉 타입을 기존의 봉 타입(들)과 교환하여 소정된 설계를 생성하는 단계와,

   상기 수정된 후보 설계에서 제한 봉 위치(a limiting rod location)를 식별하는 단계와,

   상기 수정된 후보 설계의 상기 제한 위치의 봉과 비 제한 봉을 스와핑하는 단계와,

   상기 사용자 제한값과 가장 일치하는 연료 싸이클을 선택하되, 가상 노심에 사용될 상기 선택된 연료 싸이클 설계는 상기 수정된 후보 설계를 포함하는 단계와,

   다발 성능 메트릭에 기초하여 개선 목표치에 대한 상기 선택된 연료 싸이클 설계에서의 프레쉬 연료 다발 위치를 식별하는 단계와,

   상기 수정된 후보 설계의 하나 이상의 프레쉬 연료 다발과 상기 식별된 위치의 프레쉬 연료 다발을 스와핑하는 단계와,

   상기 수정된 후보 설계의 하나 이상의 프레쉬 연료 다발 설계가 로딩된 상기 가상 노심의 원자로 동작을 시뮬레이팅하여 다발 성능 출력을 생성하는 단계와,

   상기 다발 성능 메트릭에 대하여 상기 주어진 후보 프레쉬 연료 다발 설계의 상기 다발 성능 출력을 랭킹하는데 사용될 상기 다발 성능 출력에 기초하여 목적함수 값을 계산하는 단계

   를 포함하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 핵 원자력 발전소는 비등수 원자로, 가압수형 원자로, 가스 냉각 원자로, 액체 금속 원자로 또는 중수 원자로를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 핵 원자로를 포함하는 방법.
10. 하나 이상의 핵 원자로에서 이용가능한 선택가능한 프레쉬 연료 다발 설계의 데이터베이스를 생성하는 장치(arrangement)에 있어서,

    상기 구조체에 대한 사용자 액세스를 제공하여 데이터를 입력 및 수신하는 인터페이스와,

    저장된 이력의 프레쉬 연료 다발 설계로부터 가상 노심에서 평가될 후보 프레쉬 연료 다발 설계의 초기 모집단을 생성하는 단계와,

    수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 생성하도록 모집단화하는 단계와,

    상기 세트로부터 적어도 하나의 봉 타입 변경을 수행함으로써 상기 주어진 후보 프레쉬 연료 다발을 수정하는 단계와,

    다수의 시뮬레이션 결과를 생성하도록 상기 수정된 다발 설계가 로딩된 가상 노심의 원자로 동작을 시뮬레이팅하되, 상기 시뮬레이션 결과는 상기 수정된 다발 설계를 나타내는 다발 성능 출력을 포함하는 단계와,

    주어진 사용자 입력 제한값에 기초하여 상기 다발 성능 출력을 랭킹하는 단 계

    를 수행하도록 구성된 프로세서 구조체와,

    상기 다발 성능 출력이 상기 사용자 입력 제한값을 만족시키거나 또는 그에 대한 수용 마진 내에 존재하는 경우 상기 수정된 후보 프레쉬 연료 다발 설계를 저장하여 데이터베이스를 메모리

    를 포함하는 장치.

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