몬테칼로 모사에 의한 원자로 압력용기의 중성자 플루언스 평가

국문 초록 (Abstract)

원자로 압력용기의 수명을 결정하는 중성자 조사량을 평가하기 위하여 MCNP4A코드에 의해 선원항부터 중성자 플루언스까지 몬테칼로모사로 계산하는 계산 체계를 구축하였다. 고리 1 호기 원자로에 대한 정밀한 3 차원 MCNP 모델을 구축하고 임계도 계산을 수행한 결과, 유효증배계수는 1.00039±0.00084이었고 상대적 핵연료집합체 출력분포는 핵설계보고서와 비교할 때 2.165%의 상대적 차이를 보였다. 임계도 계산에서 도출된 핵연료봉 출력분포를 선원항으로 하여 감시캪슐 및 원자로 압력용기 내벽에서의 이론적 중성자 플루언스를 계산하였다.
몬테칼로모사에 의해 계산된 감시캪슐에서의 이론적 중성자 플루언스와 기존의 실험에서 계측된 선량계의 포화방사능으로부터 유도된 감시캪슐에서의 실험적 중성자 플루언스를 비교한 결과, 이론과 실험간의 최대 상대 편차는 238U 선량계의 경우 10%이었고 63Cu 선량계의 경우 20% 이었다.
핵연료집합체의 모델에 따라 압력용기 내벽의 중성자 플루언스를 계산한 결과, 비균질모델에서 계산된 중성자 플루언스는 균질모델에서 계산된 것에 비해 약 20~30% 정도 낮다는 새로운 사실을 발견하였다. 이는 기존의 계산 모델인 균질모델에 대한 새로운 불확실성이다.
따라서 원자로 압력용기에서의 정확한 중성자 플루언스를 계산하기 위해서는, 핵연료봉까지 포함한 비균질 3차원 원자로 모델을 구축하고 이로부터 핵연료봉 출력분포를 계산하여 선원항으로 사용한 후 중성자 플루언스를 계산하는 체계를 도입하여 완전한 몬테칼로모사를 수행해야 할 것을 권고한다.
이 연구를 통한 몬테칼로모사에 의한 중성자 플루언스 계산 체계의 확립은 원자로 압력용기 수명연장을 위한 중성자 플루언스 평가에서 매우 유용하게 활용되리라 기대된다.