Comparison of WABA and Gd Burnable Absorbers Nuclear Characteristics and Optimal Allocation of Gd Rods in Fuel Assembly

WABA및 가도리니움 독봉 집합체에 대한 핵특성 비교 및 집합체내 가도리니아봉 위치 최적 선정

Recent popular trends in pressurized water reactor(PWR) fuel management are to extend the cycle length and to employ the low-leakage core designs for the optimal utilization of the uranium resources. In control strategy incorporated with the fuel management, turnable absorbers are required to control the power peaking and to ensure a negative moderator temperature coefficient during reactor operation. In this study, the nuclear characteristics and the optimal allocation of gadolinium-poisoned rods within the fuel assembly are considered using KWU SAV 79 A Code Package. First, analyses are carried out to compare the nuclear characteristics of the fuel assemblies contain-ing WABA(Wet Annular Burnable Absorber) and Gadolinium burnable absorbers respectively. The analyses show that the gadolinium-bearing fuel assembly has peculiar depletion characteristics ensuing from the very large thermal neutron absorption cross section. Peculiar characteristics of gadolinium provide basis for the optimal allocation of Gd rods in fuel assembly. Second, the methodology of an optimal allocation of gadolinium-poisoned rods within the fuel assembly is developed and applied to some nuclear designs.

가압 경수로의 노심 설계에 있어서 제한된 우라늄 자원의 효율적인 이용을 위한 다양한 방안으로 장주기 운전, 고연소도 및 저누출 장전 모형 통을 강구하고 있는 추세이다. 이러한 노심들은 원자로 운전 주기 전반에 걸친 공간적 출력 분포 제어와 잉여 반응도 제어를 위해 가연성 독물질을 사용하고 있다. 이와 관련하여 가연성 독물질 관리의 최적화 연구가 다각도로 진행되고 있다. 본 연구에서는 1990년도부터 국내 가압 경수로에 국산 핵연료가 장전되기 시작하면서 가도리니아 독봉을 사용하고 있으며 장차 주된 가연성 독물질로 쓰일 예정이므로 이에 대해서 분석을 수행하였다. 분석 결과 가도리니아 독봉은 열중성자 흡수 단면적이 매우 큰데서 기인한 특이한 연소 특성을 보이고 있다. 특히 집합체 내에서의 가도리니아 독봉의 위치에 따라 매우 다양한 출력 분포를 보이고 있다. 이러한 다양한 출력 분포 중에서 노심의 반경 방향 첨두 출력을 가능한 낮게하는 집합체 내에서의 가도리니아봉 위치 최적 선정을 위한 방법론을 제시하였다.