In this thesis, feasibility of reactivity estimation with a noise analysis for a small pressurized water reactor (PWR) is studied. Estimation of reactivity with noise analysis can be beneficial in terms of nuclear reactor system monitoring by taking advantage of naturally occurring fluctuation. Consequently, safety of nuclear power plant can be improved. First of all, the essential principles of noise analysis is discussed for the reactivity measurement. Among several noise analysis methods, the Feynman-$\alpha$ method is chosen to estimate reactivity of a small PWR in this study. The Monte Carlo code MCNP6 is used to model the PWR core and ex-core detector signals, and Matlab is used for the data processing based on the Feynman-$\alpha$ method. To improve the detector efficiency, special ex-core detectors were considered in addition to the conventional ones. In this work, both BF3 and He-3 gas are used for the neutron absorber material for the detectors.
본 연구에서는 잡음분석법을 이용한 소형 가압경수로 반응도 측정의 타당성 연구를 진행하였다. 반응도는 원자로 노심의 상태와 물리적인 변화를 나타내는 중요한 변수로서 잡음분석법을 활용하여 즉각적으로 반응도 측정이 가능하다면 원자로의 상태를 실시간으로 확인이 가능하고 안전성을 확보할 수 있다. 원자로가 영출력 상태에서 기동을 시작하면 중성자속이 매우 낮기 때문에 중성자 누설이 적어 검출기에 계측되는 신호가 극히 약하다. 본 연구에서는 Feynman-$\alpha$ 잡음 분석 방법을 이용하여 기동 상황에서의 소형가압경수로의 반응도를 측정하였다. 일반적인 노외계측기는 검출 효율이 매우 낮기 때문에 다양한 계측기 모델을 고려하였다. MCNP6를 이용하여 가압경수로 노심과 노외계측기를 설계하고 노외계측기 신호를 모사하였으며, 매트랩(Matlab)을 이용하여 잡음 분석을 시행하였다. 노외계측기 효율 증가를 위해서 기존과 다른 특별한 계측기 개념을 도입하였으며, BF3 및 He-3 가스가 중성자 계측 물질로서 사용되었다.
