This dissertation presents the methodologies and performances of the HCMFD (Hybrid Coarse-Mesh Finite Difference) algorithm for steady-state and transient pin-wise analyses of 3-D PWR problems. The time-dependent neutron diffusion equations and their applications in two steps of the HCMFD algorithm, i.e., local and global iterations, were introduced in detail. Taking into account the characteristics of the local/global non-linear HCMFD iterations, a strategy to optimize the algorithm in terms of the computing time and accuracy of the steady-state and transient HCMFD calculation is established by focusing on the iterations scheme between the local and global calculations. In this work, the actual computational performances of the parallel HCMFD algorithm in view of both computing time and accuracy are evaluated for a big-size conventional PWR core on a parallel computer. To demonstrate effectiveness of the optimal iteration strategy, various slow and fast transients including a rod ejection transient are simulated by the transient HCMFD algorithm. It is clearly shown that the 3-D pin-resolved steady-state and transient solutions for a whole-core big PWR can be obtained accurately in a reasonably short computing time by the HCMFD algorithm.
이 학위논문은 가압경수로의 정상상태 및 과도상태 연료봉 단위 3차원 전노심해석을 위한 1노드 소격격자가속기법 기반 HCMFD (Hybrid CMFD) 알고리즘의 이론과 그 성능에 대한 것이다. HCMFD 알고리즘 내에서 시간의존적 중성자 확산방정식은 국소영역-전영역 2단계에 걸쳐 해석되며, 국소영역-전영역 해석의 비선형적 반복을 통해 최종적으로 연료봉 단위 3차원 중성자 해를 얻게 된다. 본 논문에서는 이러한 알고리즘의 특성을 고려하여 HCMFD 알고리즘의 정상상태 및 과도상태 노심해석 중 정확도 및 계산시간 측면에서의 최적화 전략을 국소영역, 전영역 계산 주기에 초점을 맞춰 도출하였다. 다양한 정상상태와 제어봉 인출을 포함한 과도상태 노심 조건을 가정하여 최적화 전략의 실효성을 확인하였고, 도출된 최적화 전략에 기반하여 HCMFD 알고리즘의 일반적인 가압경수로 3차원 연료봉 단위 전노심해석 성능을 계산 시간 및 정확도 관점에서 평가하였다. 최종적으로 HCMFD 알고리즘을 통하여 전노심 연료봉 단위 정상상태 및 과도상태 노심해석이 충분히 짧은 시간 안에 정확히 수행될 수 있음을 확인하였다.
