Analysis of Burnable Poison Effect on Power Distribution using Power Sensitivity Coefficient Concept

출력민감도 계수개념을 이용한 가연성 독붕봉이 출력분포에 미치는 영 향의 분석

The low leakage leading pattern has features as the placement of some fresh fuel assemblies in the core interior to reduce the neutron fluence on the pressure vessel and to enhance the neutron economics. But as fresh fuel assemblies are loaded in the core interior, the local power tends to exceed safety limit due to the high reactivity of the fresh assemblies. Therefore, a large number of burnable poisons must be utilized in a low leakage scheme to suppress the high assembly power as well as the excess reactivity. In this study the effects of burnable poisons are treated as a perturbation on the power distribution, and the 'Power Sensitivity Coefficient' concept is adopted. An application study is performed for cycle 1 of the Korea Nuclear Unit-7 (KNU-7) to justify the usefulness of the reverse depletion method coupled with the above concept. To obtain the optimal burnable poision distribution at the given burnup step, the linear programming technique is adopted. The result shows maximum 4.5% error in the amount of burnable poisons between the calculated and the reference values. It is concluded that the design methodology which consists of the reverse depletion, the power sensitivity coefficient concept, and the linear programming technique can be used to find the optimal turnable poison distribution.

저누출 장전 모형은 새 연료를 안에서부터 넣는 in-out 형태를 취하여 격납 용기의 fluence를 줄이고 중성자 경제성을 높이고자 하는 것으로, 이 경우에는 노심내의 전체적인 중성자 경제성은 좋아지지만 노심 중앙부에서의 새연료의 과다 반응도 때문에 안전성 여유를 줄이게 되므로 많은 수의 가연성 독붕봉을 사용하여 첨두 인자를 조절해야만 한다. 본 논문에서는 가연성 독붕봉 연소에 따른 출력 변화를 섭동으로 취급하며, 이를 출력감도 계수(Power Sensitivity Coefficient)로 표시한다. 최적화된 가연성 독붕봉의 분포를 구하기 인하여 알고 있는 주기말상태로부터, 노심 내의 출력과 과다 반응도를 제어하면서 주기초로 추적해 나가는 역연소법(Reverse Depletion Method)의 도입에 대한 타당성을 출력 민감도 계수개념과 선형 계획법을 이용하여 원자력 7호기 제1주기에 응용하여 검증했으며, 가연성 독붕봉의 추정량과 실제량과의 차이는 최대 4.5%의 오차를 보였다.