An improved deterministic truncation of Monte Carlo (iDTMC) solution method has been developed for acceleration and variance reduction of the Monte Carlo (MC) neutronic analysis. For the iDTMC method, an original DTMC method was modified to eliminate numerical instability and potential bias and to guarantee stable and consistent solutions. A new calculation strategy has been applied by taking advantage of the partial-current-based coarse mesh finite difference (p-CMFD) and partial-current-based fine mesh finite difference (p-FMFD) methods in a combined way. In inactive MC cycles, fast convergence of source distribution and stable deterministic calculation are attained by the p-CMFD method, and both neutron multiplication factor and detailed pin-resolved power distribution are obtained by the p-FMFD method in active MC cycles. In addition, some assistant methods have been also devised to enhance the efficiency and robustness of the iDTMC method: a one-node p-CMFD method for fast deterministic p-FMFD calculation, strategies for CMFD-accelerated inactive cycles for stable and efficient calculation, and a real variance estimation method based on a sampling scheme with the FMDF parameters for reliable and acceptable stochastic error evaluation. Theoretical backgrounds of the auxiliary methods are also discussed in detail. The iDTMC method is tested and evaluated in a small modular reactor and a big commercial PWR, i.e. the APR1400 reactor. The essential principles of the iDTMC method are investigated and demonstrated in detail by analyzing characteristics of the FMFD parameters for the two benchmarks. The iDTMC solution is compared with that of the conventional CMFD method and a reference solution. Moreover, numerical performance is evaluated in terms of computing time and figure-of-merit.
매우 정확하지만 수치적으로 부담이 큰 원자로 해석용 몬테칼로 방법론의 가속과 분산 감소를 위해서 개선된 결정론적 근사 방법론 (iDTMC; improved deterministic truncation of Monte Carlo solution)이 개발되었다. 기존 방법론(DTMC)을 크게 개선하고 강화하여 수치적 불안정성과 수치해의 편향성을 완전히 없애고, 안정적이고 일관성 있는 해를 계산해낼 수 있게 되었다. p-CMFD와 p-FMFD 각각의 장점을 극대화하는 방향으로 전략적인 결합을 통해 새로운 계산 방식이 도입되었다. 비활성주기에서는 p-CMFD가속을 통해 핵분열선원이 매우 빠르게 수렴하며, 활성주기에서는 p-FMFD 분석을 통해서 증배계수 및 봉단위 출력 분포가 얻어진다. iDTMC 방법론의 효율과 강점을 강화하기 위해서 몇 가지 보조 방법론이 추가로 개발되었다. 여기에는 p-FMFD시스템 분석의 계산 속도를 높이기 위한 단일노드 p-CMFD 가속법, 안정적이고 효율적인 비활성 주기 계산을 위한 전략, iDTMC 방법의 실분산 예측을 위한 샘플링 방법론이 있다. 먼저 iDTMC 방법론의 동기와 원리가 구체적으로 소개되고, 보조 방법론들에 대한 이론적인 설명이 있을 것이다. 개발된 iDTMC 방법의 성능 확인 및 평가를 위해 소형모듈원자로와 대형 상용 가압경수로 두 문제를 분석하였다. 핵분열 선원의 수렴성과 FMFD 인자들의 특성을 면밀하게 분석하고, 증배계수와 3차원 봉단위 출력 분포를 기존 CMFD 방법론 및 기준해와 비교하였다. 추가적으로 계산 시간과 불확실도를 동시에 고려하는 성능지수를 통해서 현 방법론의 효용성을 평가하였다.
