원자로 출력제어 설계를 위한 컴퓨터 기반 모의기 개발

Abstract

국내 연구용 원자로 하나로를 대상으로 컴퓨터 기반 모의기를 개발하였고, 이를 이용하여 원자로 출력제어 알 고리즘을 완성하였다. 하나로의 거동을 모사하는 모의기를 개발하기 위해 원자로를 계통별로 노드화하고 각 노 드에 대해 수학적 모형화를 수행하였다. 이러한 동적 모형은 중성자 점운동학, 1, 2차 냉각계통의 열전달과 이들 에 의한 반응도 궤환, 출력제어 알고리즘을 포함한다. 연립 미분방정식과 일부 대수방정식으로 표현되는 이러한 수학적 모형들은 전산 프로그램화되어 연립 미분방정식의 해를 구하는 범용 서브루틴에 의해 시간 단위별로 중 성자 출력, 열출력, 온도 등 여러 가지 상태변수값을 생산하는 모의기 엔진을 구성한다. 출력제어 알고리즘은 이 러한 상태변수값을 이용하여 현재출력과 목표출력을 비교하여 적절한 제어봉을 선택하여 구동시킴으로 원자로 에 반응도를 삽입 또는 인출한다. 이러한 과정에서 핵연료 및 냉각재의 온도 변화, xenon 농도 변화에 의한 반응 도 궤환이 발생한다. 모의기의 구동 및 사용자 입출력을 위해 DELPHI를 이용하여 사용자 인터페이스를 구성하 였다. 개발된 모의기를 사용하여 출력제어 알고리즘을 완성하였고 이를 통하여 운전제한조건을 만족하는 범위에 서 원자로 출력이 적절히 제어됨을 보였다.