하이퍼

Aug 08, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12711(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

PBR(페블 베드 원자로)의 HxF(Hyper-Fidelity) 고갈은 코어를 통한 움직임을 고려하면서 모든 자갈에 대한 고갈을 모델링하는 기능입니다. 이전 HxF 작업에서는 합리적인 기간 내에 수십만 개의 고정 자갈을 동시에 고갈시킬 수 있는 가능성이 입증되었습니다. 이 작업은 고갈을 이산 모션 방식과 결합하여 HxF를 향한 두 번째 단계를 보여줍니다. 모델은 자갈이 고정된 위치를 차지하는 정돈된 침대를 가정합니다. 자갈이 한 설정 위치에서 다른 설정 위치로 직선으로 이동하기 때문에 모션은 이산적으로 단순화됩니다. 이 방법론은 전송 및 고갈 기능과 결합되어 Serpent 2에서 구현되었습니다. 방전 기준 및 새로운 페블 삽입을 기반으로 각 통과 후 도메인 분해 및 페블 재순환과의 호환성을 보장하는 임시 루틴이 개발되었습니다. 이산 운동을 포함하는 HxF의 기능은 전체 크기의 고온 가스 냉각 원자로 모델을 사용하여 시연됩니다. 특히 평형에 대한 접근 방식이 수행되고 코어 내부 및 버려진 자갈에 대한 예제 결과가 표시됩니다. 데이터는 HxF가 PBR 연료에 대한 고유한 통찰력을 제공하여 고갈을 위해 스펙트럼 구역화에 의존하는 기존 방법으로 얻은 평균 값이 아닌 통계 분포에 대한 정보를 생성하는 방법을 보여줍니다. 이러한 분포에 대한 지식은 PBR의 분석 및 평가를 크게 향상시킬 수 있습니다.

페블 베드 원자로(PBR)의 초충실도(HxF) 고갈은 코어를 통한 운동을 설명하는 동시에 모든 개별 자갈에 대한 고갈을 모델링하는 기능으로 정의됩니다. 이는 자갈층 고갈과 관련된 문제를 해결하는 패러다임의 변화를 나타냅니다. 이러한 문제에 대한 긴 설명과 이전에 처리된 방식은 HxF1,2의 계산 타당성을 보여주는 이전 논문에서 제공됩니다. 완전성을 위해 여기에 간략한 요약이 제공됩니다. 흑연 감속재의 긴 중성자 확산 길이에 비해 자갈의 크기가 작기 때문에 각 자갈의 중성자 스펙트럼은 스스로 결정되지 않고 오히려 인접한 자갈의 함량에 따라 크게 달라집니다. 지속적인 자갈 재순환 및 연료 보급으로 인해 인접한 자갈의 연료 함량은 연소율이 매우 다르고 선험적으로 알려지지 않았기 때문에 크게 다를 수 있습니다. 일반적인 PBR 코어에는 수십만 개의 자갈이 포함되어 있으므로 간단한 반복 프로세스는 실행 가능하지 않습니다. 따라서 과거 도구는 코어를 매크로 영역(각각 수만 개의 자갈 포함)으로 나누어 이 문제를 해결했으며, 그 안에서 균일한 연료 구성, 즉 중성자 스펙트럼이 가정됩니다3,4,5,6. 이러한 접근 방식은 평균적인 조약돌 동작만 제공할 수 있으며 도입된 단순화에 대한 검증이 부족합니다. 대신 HxF는 각 조약돌을 독립적으로 해결합니다. 즉, 연소도, 전력, 온도와 같은 관심 수량의 상세한 분포를 제공할 수 있습니다. 원자로 시스템의 한계는 평균값(예: 연료 입자당 최대 출력, 최대 연료 온도 등)이 아닌 극단값을 기반으로 평가되는 경우가 많으므로 HxF를 통해 생성된 데이터는 평가 능력을 크게 향상시킬 것으로 기대됩니다. PBR의 안전한 운영 또한 이 고해상도 방법은 기존 스펙트럼 영역 방법에 대한 검증 역할을 할 수 있습니다.

HxF의 궁극적인 목표는 현실적인 조약돌 운동을 위한 이산 요소 모델링(DEM), 각 조약돌에 대한 전력 분배 및 연료 연소 계산을 위한 Monte Carlo 중성자 수송, 온도 분포를 결정하기 위한 열수력 모델을 통합하는 것입니다. 이 야심찬 목표를 달성하기 위해 모든 부분을 단일 시도로 구현하기보다는 진보적인 접근 방식을 채택했습니다. 첫 번째 단계는 슈퍼컴퓨팅에 의존하지 않고 합리적인 시간 내에 많은 양의 자료를 고갈시킬 수 있는 가능성을 입증하는 것이었습니다. 상대적으로 제한된 계산 리소스를 사용하여 5~10일 이내에 최대 50만 개의 자갈을 동시에 고갈시키는 것이 가능하다는 것이 입증되었습니다1,2. 더 중요한 점은 HxF가 출력 피크 및 방전 시 연소도 분포와 같은 연료 및 원자로 거동에 대한 귀중한 통찰력을 제공함으로써 PBR에 대한 이해를 높이는 강력한 도구라는 것이 입증되었으며, 그렇지 않으면 기존 도구로는 사용할 수 없다는 것입니다. 마지막으로 HxF는 신속한 범위 지정 분석에 적합하지 않더라도 충실도가 낮은 도구에 대한 검증 도구를 제공합니다.

0\), Serpent reads the current ID order \({I}^{\left(k-1\right)}\) in which compositions are and the new ID order \({I}^{\left(k\right)}\) in which compositions should be, and calculates a transition operator \({T}^{\left(k\right)}\) with the following equation:/p> 0.1 MeV) neutrons in the equilibrium core. As expected, the thermal flux peaks near the radial reflector and toward the top of the core. Indeed, neutrons are thermalized by the reflector, and once they re-enter the core, they do not travel long distances before being absorbed. In addition, the hollow-cylindrical nature of the core leads to a geometrical peak around the axial and radial centers of the bed while leading to neutrons leakage around the corners. However, since pebbles are inserted from the top and discharged at the bottom and due to the large accumulated burnup per pass, pebbles experience a more significant flux, both thermal and fast, towards the top of the core./p> 0.1 MeV) flux in each pebble in the core at a representative equilibrium state./p> 0.1 MeV) flux profiles at equilibrium./p>

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