A Study on the Effect of Gamma Background in Low Power Startup Physics Tests

저출력 노물리 시험에서의 감마 Background의 영향에 관한 연구

Low power physics tests should be peformed for the domestic pressurized light water reactors (PWRs) after refueling. The tests are peformed to ensure that operating characteristics of the core are consistent with predictions and that the core can be operated as designed. But in some low power physics tests, slow but steady reactivity increasing phenomena were noticed after step reactivity insertion by the control rod movement. These reactivity increasing phenomena are due to the low flux level and the gamma background because an uncompensated ion chamber (UIC) is used as the ex-core neutron detector. The gamma background may affect the results or the lour power physics tests. The aims or this paper are to analyze the grounds of such phenomena, to simulate a reference bank worth measurement test and to present a resolution quantitatively. In this study, the gamma background level was estimated by numerically solving the point kinetics equations accounting the gamma background effect. The reactivity computer check test was simulated to verify the model. Also, an appropriate neutron flux level was determined by simulating the reference bank worth measurement test. The determined neutron flux level is approximately 0.3 of the nuclear heating flux. This level is about 3 times as high as the current test upper limit specified in the test procedure. Then, the findings from this work were successfully applied to Kori unit 4 cycle 7 and Yonggwang unit 1 cycle 7 physics tests.

국내 가압 경수로는 핵연료 재장전후 해당 주기 노심핵설계의 타당성 및 안선 제한치의 만족 여부를 확인하기 위하여 저출력에서 노물리 시험을 수행한다. 그러나 고리 3호기 7주기를 포함한 일부 저출력 노물리 시험 중 step 반응도를 삽입한 후에도 반응도가 서서히 증가하는 기이한 현상이 나타났다. 이러한 현상은 시험시 중성자속 준위가 낮고 노외 핵계측기로 비보상형 전리함을 사용하기 때문에 감마 background가 존재하여 생기는 것이다. 이로 인해 노물리 시험 결과는 많은 오차를 포함할 수도 있는 것이다. 본 연구에서는 반응도가 증가하는 현상을 정량적으로 분석하고 기준 제어봉 제어능 측정 시험을 모사함으로써 노물리 시험 결과의 오차를 줄일 수 있는 방법을 제시하고 이후의 노물리 시험에 적용하여 확인하였다. 또한 감마 background 준위를 산정한 후 중성자속 준위를 조정하여 기준 제어봉 제어능 측정 시험을 통해 감마 background의 영향을 받지 않는 중성자속 준위를 결정하였다. 결정된 중성자속 준위는 핵가열이 발생하는 중성자속의 3/10이다. 이것은 기존의 상한치보다 3배 증가된 것이다. 이 결과는 고리 4호기 7주기 및 영광 1호기 7주기 노물리 시험에 성공적으로 적용되었다.