In this research, we have implemented the Improved Deterministic Truncation of Monte Carlo (iDTMC) philosophy within the Predictor-Corrector Quasi-Static Monte Carlo (PCQS-MC) method using the iMC code for efficient time-dependent neutron transport simulation. The iMC code is a continuous energy Monte Carlo (MC) code developed at KAIST. Originally proposed for steady-state neutron transport simulation, the iDTMC method strategically couples partial-current-based coarse-mesh finite difference (pCMFD) and partial-current-based fine-mesh finite difference (pFMFD) methods with MC simulation. Instead of tallying reactor parameters after fission source convergence, the iDTMC method formulates the MC equivalent FMFD equation, allowing for a readily obtained Monte Carlo equivalent solution. For time-dependent neutron transport simulation, both PCQS-MC and Dynamic Monte Carlo (DMC) methods are implemented in the iMC. The PCQS-MC method solves the Transient Fixed Source Problem (TFSP) to tally point kinetics (PK) parameters using an iterative measure similar to that of steady-state MC simulation. A novel scheme to assess the uncertainty of conventional PCQS-MC and an analysis on the impact of different approaches for tallying PK parameters are presented. Analogous to the steady-state iDTMC calculation, the solution to the TFSP can be obtained by formulating an equivalent FMFD equation. In lieu of a tallying procedure, the FMFD solution can be achieved after the convergence of TFSP source term and directly employed for assessing PK parameters. To verify the implementation of the iDTMC method within the PCQS-MC framework, 2D and 3D problems of the C5G7-TD benchmark are solved, and uncertainty is evaluated using the correlated sampling scheme. The calculated power evolution and pin power distribution during transient simulation are compared with the results from conventional PCQS-MC and DMC calculations, demonstrating the effectiveness of the newly proposed method.
본 논문에서는 한국과학기술원에서 개발된 몬테카를로 노심 분석 코드 iMC를 사용하여 효율적인 시간종속 몬테카를로 중성자 수송 시뮬레이션을 위하여 결정론적 근사 방법론 (iDTMC)이 고려된 예측자-수정자 몬테카를로 준정상 상태 방법론 (PCQS-MC)에 대한 연구를 수행하였다. 정상상태 몬테카를로 중성자 수송 시뮬레이션을 위하여 제안되었던 iDTMC 방법론은 몬테카를로 시뮬레이션에 pCMFD와 pFMFD 두 종류의 소격격자가속기법들을 전략적으로 결합한다. 상기 방법론은 몬테카를로에 상응하는 FMFD 수식을 활용하여 선원항의 수렴이후 바로 몬테카를로에 준하는 결과를 얻을 수 있다. 시간종속 중성자 수송 시뮬레이션을 위하여 iMC는 PCQS-MC와 동적 몬테카를로법 (DMC)를 모두 사용할 수 있으며, PCQS-MC의 경우 고정선원 문제를 풀어 점근사 동특성 방정식 (Point Kinetics; PK) 인자를 탤리하는 방식을 취한다. 본 연구에서는 추가적으로 PCQS-MC에 대하여 불확실도 평가 및 PK 인자를 평가하는 방식에 따른 차이를 논한다. 결정론적 근사를 PCQS-MC에 적용하기 위하여, 정상상태 iDTMC 방법론과 유사하게 고정선원문제에 상응하는 FMFD 수식을 풀어서 PK 인자를 계산하는 방식을 제안하며, C5G7-TD 2차원 그리고 3차원 벤치마크들을 풀어 검증을 수행하였다. 계산된 시간에 따른 출력변화 및 구배를 기존의 PCQS-MC 그리고 DMC 계산으로부터 얻어지는 결과들과 비교하여 결정론적 근사가 고려된 PCQS-MC의 효율성을 확인하였다.
