Development of a Statistical Methodology for Nuclear Fuel Rod Internal Pressure Calculation

통계적인 핵연료봉 내압 설계방법론 개발

A statistical methodology is developed for calculating the nuclear fuel pod internal pressure of Korean PWR fuel in order to reduce over-conservatism of the current KAERI deterministic methodology. The developed statistical methodology employs the response surface method and Monte Carlo calculation. The simple regression equation for the rod internal pressure is derived by taking into account the various fuel fabrication-related and fuel performance model-related parameters. The validity of the regression equation is examined by the F-test, $R^2$-method and Cp-test The internal pressure predicted by the regression equation is in good agreement with that calculated by he computer code using the KAERI deterministic methodology. The distribution of the internal pressure from the Monte Carlo calculation is found to be normal. Comparison of the 95/95 rod internal pressure predicted by the developed statistical methodology with the maximum rod internal pressure by the deterministic methodology shows that the developed statistical methodology reduces significantly over-conservatism of the deterministic methodology.

가압경수로용 핵연료붕 내압을 계산하는 데 있어 현재의 결정론적 방법에 의한 과다한 보수성을 줄이기 위하여 통계적 계산 방법론을 개발하였다. 개발된 통계적 방법론은 반응표면 분석 방법과 Monte Carlo 계산 방법을 이용하였다. 반응표면 분석 방법을 이용하여 핵연료 제조관련 변수와 성능관련 변수를 고려하여 회귀식을 유도하였으며, 이 식의 검증은 F-test, $R^2$ 및 $C^{p}$-test 방법을 사용하여 수행하였다. 회귀식으로 부터 예측된 봉내압은 결정론적 방법을 사용하여 계산된 값과 잘 일치하였다. Monte Carlo 계산으로 구한 핵연료봉 내압의 분포는 거의 정상분포로 나타났다. 본 연구에서 개발된 통계적 방법론으로 구한 95/95 봉내압과 현재 사용되고 있는 결정론적 방법론의 봉내압과 비교한 결과 결정론적 방법론의 과다한 보수성을 크게 줄일 수 있었다.다.