This thesis is concerned with an improved two-step methodology based on the nodal equivalence theory for more accurate and consistent CANDU reactor analysis. In addition, the albedo-corrected parameterized equivalence constants (APEC) method is introduced to achieve further improvement of the nodal solution by correcting the burnup-dependent cross sections (XSs) and discontinuity factors (DFs). The APEC algorithm is incorporated into an in-house nodal expansion method (NEM) code in conjunction with the partial-current based CMFD (p-CMFD) acceleration. Color-set calculations are performed to obtain physically meaningful leakage information of the fuel lattice, which is subsequently used for generating the burnup dependent APEC functions to correct the group XSs. Using the color-set solutions, NEM-equivalent DFs are calculated for a coarse-mesh (1×1 mesh per fuel assembly) and they are used for the generation of APEC functions for the DF correction. A separate set of burnup-dependent APEC functions are generated for the fuel lattice loaded with a reactivity device. Both position- and burnup-dependent APEC functions for XSs and DFs are applied for accurate CANDU core analysis. A 2-D CANDU whole core nodal analysis is performed to show the performance of the APEC-assisted nodal analysis of CANDU core. Moreover, various core configurations are also analyzed with the same APEC functions to show the generality of the APEC functions. In addition, nodal calculation of a realistic CANDU core with reactivity device is performed with the APEC method to obtain the nodal equivalence. The nodal analyses showed that the APEC-based two-step nodal methodology can provide an accurate and consistent CANDU analysis.
본 연구에서는 CANDU 노심에 대해 균질화된 단면적과 불연속인자를 이용한 노달 등가이론 기반 2단계 노심 분석방법을 제안하고 있으며, 알베도(albedo) 기반 군정수 보정을 위한 APEC 방법론을 도입하여 추가적으로 CANDU 노심 노달 분석의 정확도를 개선하였다. 단면적 및 불연속인자 보정을 위한 APEC 알고리즘은 p-CMFD 가속이 적용된 노달전개법 (NEM) 전산코드에 구현되었다. CANDU 연료 다발의 연소도에 따른 APEC 함수 결정을 위해 여러 조건의 컬러셋 (Color-set) 계산들이 수행되었다. 또한, 컬러셋에서 계산된 1×1 NEM 등가 불연속인자들을 이용하여 불연속인자를 보정하는 APEC 함수가 결정되었다. 반응도 조절 기구의 하나인 Liquid Zone Controller (LZC)가 고려된 연료 격자에 대해서는 별도의 APEC 함수가 고려되었다. 보다 정확한 CANDU 노심 분석을 위해, 연료 격자의 위치 및 연소도에 따른 APEC 함수들이 고려되었다. APEC 함수의 CANDU 노심 성능평가를 위해 2차원 표준노심 문제를 대상으로 다양한 분석이 수행되었으며, 추가적으로 APEC 함수의 일반적인 적용 가능성을 검증하기 위해 표준노심의 여러 변형 노심들에 대해서도 동일한 APEC 함수를 이용한 분석이 수행되었다. 또한 반응도 조절 기구가 고려된 보다 현실적인 CANDU 노심의 노달계산에 대해서도 APEC 함수를 통한 향상된 노달 등가성을 확인하였다. 본 연구는 APEC에 기초한 군정수 보정을 수행함으로써 표준적인 노달 등가이론이 CANDU 노심에서도 정확하게 적용될 수 있음을 확인하였다.
