Convergence of the fission source spatial distribution in the fission source is one of the important criteria in the Monte Carlo calculation for the fission reactor criticality calculation to get unbiased value in the estimated multiplication factor (keff). The closer the initial source approximates the shape of the fundamental mode, the fewer cycles need to skip and this reduces the time required in a computer calculation.
To study the influence of the initial source distribution on convergence of keff in Monte Carlo calculation, 10 different cases were conducted with five different initial point source positions with and without including inactive cycle in the MCNP5 code. Then, the Shannon entropy analysis and keff analysis with a reference keff value as a comparison were performed. From the concept, if the Monte Carlo calculation begins with more initial point sources, the numerical result will converge to a better final value rather than if insufficient or bad location initial point source was used and this concept was applied to get the reference keff value with 1 pcm standard deviation value.
From this study, different locations of initial point source give different influence on the convergence of average keff value in Monte Carlo calculation. As a conclusion as shown in the results of case B and case C, the closer the initial point source to the center of the fission reactor core, the keff value converged to a better final average value. In the meantime, the Shannon entropy analysis could not show a clear indication on convergence rate of fission source spatial distribution for different locations of initial point sources and needs a better source convergence diagnostic tool for the convergence analysis particularly for convergence rate study.
몬테카를로 방법론을 이용한 전노심 계산에서 inactive cycle 동안 정확한 중성자원 분포를 얻는 것은 bias 되지 않은 유효증배계수를 계산하기 위해 매우 중요하다. 하지만 정확한 중성자원 분포를 위해 긴 inactive cycle 을 사용한다면 그만큼 많은 계산시간이 소요된다. 초기 중성자 분포를 정확한 중성자원 분포에 가깝게 놓음으로써 inactive cycle 을 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 초기 중성자원 분포가 수렴 속도에 미치는 영향을 분석하였다.
본 연구를 위해, 다섯 경우의 서로 다른 초기 중성자원 분포를 사용하여 MOX 연료가 장전된 작은 PWR 노심 문제에 대해 몬테카를로 계산을 수행하였다. 이때 각 중성자원 분포에 대해서 i) inactive cycle을 0으로 둔 경우와, ii) inactive cycle을 충분히 사용한 두 가지 계산조건을 사용하였다. 각 계산 조건의 수렴 속도 차이를 보기 위해 cycle이 진행됨에 따른 Shannon entropy 를 서로 비교하였고, 유효증배계수와 reference 계산을 통해 얻은 유효증배계수를 비교하였다.
그 결과, 초기 점 중성자원이 노심 중심에 가까울수록 reference 유효증배계수에 가까운 것을 확인 하였다. 이는 중성자원 분포가 더 빨리 수렴하였음을 의미한다. 반면 Shannon entropy 를 통해서는 수렴 속도를 명확히 비교할 수 없었다. 따라서 Shannon entropy 보다 더 명확하게 중성자원 분포의 수렴도 판단 척도가 개발 되어야 한다.
