The objective of this thesis is to develop an accurate and systematic method for the prediction of criticality and spatial power distributions throughout reactors-especially in those regions where strong material discontinuity occurs. For this purpose, a new method for the transverse leakage treatment such that the neutron's directional behavior between adjacent nodes to be spatially coupled as the cross terms in evaluating the vertex fluxes of a node is developed. The new transverse leakage model is characterized by the space-dependent neutron flux expanded into the spatially nonseparable polynomial. This new model is then introduced into the diffusion equations based on nodal expansion theory to derive the nodal balance equations.
This new method is first numerically benchmarked against to the numerical reference solutions and proven its accuracy and wide applicability. The results of the practical application to the KNU-1, BOC-1 core show that the new method greatly improves the spatial power distributions of the conventional methods in the regions of the significant material discontinuity such as in the assemblies adjacent to the core baffle and water reflector. Furthermore, with regards to the overall accuracy in predicting the spatial power distributions, the new method improves the results of the conventional methods.
본 논문은 원자로 심의 임계상태 및 출력의 공간분포를 정확하고 체계적으로 예측할 수 있는 방법을 개발하는 데 목적이 있으며 특히 핵특성이 급격히 변화하는 두 물질 경계근처에서 출력분포를 보다 정확하게 예측하기 위한 방법을 개발하는 데 중점을 두었다. 이에 따라 중성자의 공간거동이 종속적으로 연계되는 현상을 적절히 묘사하기 위해 비분리성 교차항을 고려한 새로운 중성자 횡누설 근사법을 개발하고 이를 노달 확장법에 적용하므로서 노달 평형 방정식을 확립하였다.
새로이 개발된 방법을 IAEA 및 EPRI 검증문제등에 적용한 결과 재래의 횡누설 근사법을 사용한 방법과 비교하여 노심의 임계상태 및 출력분포를 정확히 예측하는 것으로 평가 되었다. 또한 이 새로이 개발된 방법을 보다 실제적인 문제인 원자력 1호기 제1주기의 주기초 노심 분석에 적용한 결과, 원자로 배플과 반사체에 접한 핵연료 집합체와 같은 핵특성이 급격이 변화하는 영역에 대한 출력분포 예측의 정확도를 재래적인 방법들 보다 크게 개선 시켰음을 보였다. 또한 이 새로운 방법은 재래의 방법들에 비해 전반적으로 노심 출력분포 예측의 정확도를 개선 시켰다.
