In this thesis, a new leakage correction method called GET plus SPH (GPS) method has been introduced to correct the pin-wise homogenized two-group cross-sections by taking into account the neutron leakage information. In order to improve the accuracy in the conventional two-step core analysis, the pin-wise cross-section (XS)-dependent SPH factors are introduced and functionalized in terms of the integrated pin-wise albedo information, i.e., current-to-flux ratio (CFR), via the GPS method. To acquire the relationship between the CFR information and the corresponding XS-dependent SPH factors, small color-set models were considered. These color-set problems are comprised of several fuel assemblies (FAs) to obtain physically meaningful pin-wise CFR values for various lattice environments. The proposed GPS method was implemented to an in-house pin-by-pin nodal expansion method (NEM)-based solver with the pin-wise CMFD acceleration. To evaluate the performance of the GPS method, various benchmark problems based on an SMR initial core and a large PWR core were analyzed. In order to demonstrate the general applicability of the GPS functions, several modified core configurations were also solved by using the same GPS functions. In addition, fully rodded benchmark problems were examined to test the GPS method in the extremely abnormal core configurations. Finally, the GPS method was applied to various partially MOX-loaded PWR cores to demonstrate its applicability to extremely difficult reactor problems. The comprehensive results of this research illustrate that the GPS method can substantially enhance the accuracy of the pin-wise reactor analyses with a reasonably small additional computational costs.
본 학위논문은 가압경수로에서 표준방식으로 균질화된 2군 핀 단면적을 중성자 누설을 고려하여 보정하는 ‘일반등가이론(GET)과 SPH 방법론을 결합한’ GPS라 불리는 방법론에 대한 것이다. 기존의 2단계 노심 분석의 한계를 극복하기 위해 제안된 GPS 방법론에서는 핀 단위 단면적 의존 SPH 인자 개념이 도입되었으며, 해당 SPH 인자를 각 핀의 알베도(albedo) 정보를 담고 있는 중성자류와 중성자속 비율(CFR)을 이용하여 함수화 하였다. GPS 함수화를 위해서 작은 컬러셋 (color-set) 모델들이 고려되었으며, 이러한 컬러셋 모델들은 기존의 단일집합체 계산에서 얻어진 CFR에 비해 물리적으로 보다 의미 있는 CFR 정보를 얻기 위해 다양한 집합체들로 구성되었다. GPS 알고리즘은 CMFD 가속이 적용된 격자계산 노달전개법 (NEM) 전산코드에 구현되었으며, 소형 및 대형 PWR 노심 등 다양한 2차원 벤치마크 문제들이 GPS 방법의 성능평가를 위해 분석되었다. 또한, GPS 함수의 일반적인 적용성을 검증하기 위해서 다양한 변형 노심에 대해서도 동일 방식의 GPS 보정이 적용되었다. 추가적으로 제어봉이 삽입된 노심과 MOX 핵연료집합체가 부분 장전된 노심에 대해서도 GPS 보정 방법론이 적용되어 평가되었으며, 분석결과들을 통해 GPS 방법론이 기존 방법론에 비해 훨씬 정확한 격자단위 노심 분석 결과를 제공함을 확인하였다.
