Development of Radiation Shielding Analysis Program Using Discrete Elements Method in X-Y Geometry

2차원 직각좌표계에서 DEM을 이용한 방사선차폐해석 프로그램개발

A computational program ［TDET］ of the particle transport equation is developed on radiation shielding problem in two-dimensional cartesian geometry based on the discrete element method. Not like the ordinary discrete ordinates method, the quadrature set of angles is not fixed but steered by the spatially dependent angular fluxes. The angular dependence of the scattering source term in the particle transport equation is described by series expansion in spherical harmonics, and the energy dependence of the particles is considered as well. Three different benchmark tests are made for verification of TDET : For the ray effect analysis on a square absorber with a flat isotropic source, the results of TDET calculation are quite well conformed to those of MORSE-CG calculation while TDET ameliorates the ray effect more effectively than S$_{N}$ calculation. In the analysis of the streaming leakage through a narrow vacuum duct in a shield, TDET shows conspicuous and remarkable results of streaming leakage through the duct as well as MORSE-CG does, and quite better than S$_{N}$ calculation. In a realistic reactor shielding situation which treats in two cases of the isotropic scattering and of linearly anisotropic scattering with two groups of energy, TDET calculations show local ray effect between neighboring meshes compared with S$_{N}$ calculations in which the ray effect extends broadly over several meshes.eshes.

입자수송방정식의 각분할해석법에서 입자흐름방향을 묘사하는 각방향에 대한 각분할집합이 고정된 값이 아니고 각입자속으로 조종되는 각요소법에 근거하여 방사선차폐해석 목적의 전산프로그램(TDET)를 2차원직각좌표계에 대해서 개발하였다. 산란선원항의 각의존성은 Spherical Harmonics Series Expansion으로 해석하였고 입자의 에너지 의존성은 다중에너지군으로 처리하였다. 3 종류의 Benchmark 시험을 통해서 TDET 프로그램을 검증하였다. 평판형 등방적 선원을 가진 사방흡수체에 대한 해석에서 TDET 해석결과가 MORSE-CG 해석결과에 잘 일치하고. 각분할법으로 해석할때 나타나는 Ray effect를 DOT 4.3 보다 잘 치 유하고 있다. 차폐체 내에 좁은 Vacuum duct가 있는 문제의 해석에서 TDET는 MORSE-CG와 마찬가지로 duct를 통한 streaming leak-age에 대해서 분명하고 현저한, 그리고 DOT 4.3보다 매우 훌륭한 해석결과를 보여주고 있다. 원자로차폐구조물 규모에 대해, 2 에너지군, 등방적 산란 및 선형 비등방 산란의 경우에 대해서 해석한 결과 각분할법으로 계산하여 제시하고 있는 기준치에서는 여러 mesh들에 걸쳐 넓은 규모의 Ray effect를 나타내고 있는데, TDET에 의한 해석결과에서는 이웃 mesh들 간에 미세한 Ray effect를 나타내고 있다.