경수로심의 제논진동 해석

PWR Core Stability Against Xenon-Induced Spatial Power Oscillation

한국에너지연구소에서 개발한 1차원적 제논과도현상해석 코드 DD1D를 사용하여 가압경수로심의 축방향 제논진동에 대한 안정성을 조사하였다. 노심의 출력준위, 감속재온도계수, 노심 입구온도, 도플러출력 계수 그리고 연소도의 변화가 노심의 축방향 안정성에 미치는 효과를 조사하기 위하여 고리1호기의 설계 및 운전자료를 이용하였으며 본 민감도 분석을 통하여 고리 1호기의 노심은 주기 초에는 축방향 제논진동에 대하여 안정하나 연소도가 증가함에 따라 안정도가 차츰 감소하여 주기 말에는 불안정해진다는 것을 알았다. 이같이 연소도가 증가함에 따라 노심의 안정도가 감소하는 이유는 연소도 변화에 따라 축방향의 출력분포, 감속재온도 계수 및 도플러출력계수가 변하기 때문이다. 본 연구를 통하여 출력밀도가 높은 대형 가압 경수로의 경우 전 주기동안 축방향제논진동에 대하여 안정된 노심을 설계하기 힘들다는 결론에 도달하였다.

Stability of a PWR core against xenon-induced axial power oscillation is studied using one-dimensional xenon trausient analysis code, DD1D, that has been developed and verified at KAERI. Analyzed by DD1D utilizing the Kori Unit 1 design and operating data is the sensitivity of axial stability in a PWR core to the changes in core physical parameters including core power level, moderator temperature coefficient, core inlet temperature, doppler power coefficient and core average turnup. Through the sensitivity study the Kori Unit 1 core is found to be stable against axial xenon oscillation at the beginning of cycle 1. But, it becomes less stable as turnup progresses, and unstable at the end of the cycle. Such a decrease in stability is mainly due to combined effect of changes in axial power distribution, moderator temperature coefficient and doppler power coefficient as core turnup progresses. It is concluded from the stability analysis of the Kori Unit 1 core that design of a large PWR with high power density and increased dimension can not avoid xenon-induced axial power instabilities to some extents, especially at the end of cycle.