원자로물리 및 계산과학 연구부회


⦁ 연구부회의 설립과 운영 목적
- 국내 원자로 물리 및 해석 분야의 지식 창출과 정보 교류 지원을 통해 원자로의 핵특성과 거동에 대한 회원의 이해를 증진하여 안전하고 경제적인 원자로의 설계와 운용에 기여함.

⦁ 연구부회 활동 중점
- 원자로 물리 및 해석 분야 지식 교류 및 확산과 인력양성 지원
- 가동 원자로 핵특성과 거동 현안에 대한 공동 대처
- 신형 원자로 개발과 핵연료 주기 문제 해결을 위한 장기적 발전안 제시

⦁ 부회장 : 김용희 (한국과학기술대 )
⦁ 전문분과 및 위원장
1) 노물리 / 시험검증 전문분과 : 우승웅 (KINS)
2) 노심관리 및 핵연료주기 전문분과 : 이은기 (KHNP-CRI)
3) 계산과학 및 전산시뮬레이션 전문분과 : 조진영 (KAERI)
4) 핵자료 전문분과 : 이영욱 (KAERI)
5) 신형원자로 핵설계 전문분과 : 김용희 (KAIST)


⦁ 운영진
1) 총무 : 이덕중 (UNIST)
2) 감사 : 송재승 (KAERI)

⦁ PHYSOR2002 장학금 운영위원 : 조남진 (KAIST), 우승웅 (KINS), 장종화 (KAERI), 지성균 (KAERI), 황해룡 (KOPEC)

⦁ 전문분과 및 부회 활동

A. 노물리 / 시험검증 전문분과

원자로의 안전한 운전을 위하여 필요한 임계붕산농도 , 제어봉 반응도 , 반응도계수 및 출력분포 등 노심설계변수가 정확히 예측되었는지를 확인하여야 한다 . 이를 확인하기 위해 핵연료 재장전 직후 영출력부터 전출력까지 노심제어봉과 노내외 중성자계측기를 이용한 노물리 시험을 하게 된다 . 실측시 존재하는 잡음과 계측의 부정확성은 설계예측의 부정확성과 혼합되므로 이를 극복하고 신뢰성있는 결과를 얻기 위해서는 정확한 계산 기법이 개발되고 개선되어야 한다 . 신속하고 정확한 노물리시험은 발전소의 경제성과도 직결되므로 노물리 시험절차의 개발도 본 전문분과의 관심분야이다.

B. 노심관리 및 핵연료주기 전문분과

원자로를 운전하기 위해서는 매주기마다 핵연료를 교체하고 , 사용된 연료를 재장전하여야 한다 . 가상사고시에도 노심손상을 최소화 할 수 있는 안전한 노심을 구성하기 위해서는 여러 가지 제한조건을 만족하는 최적의 핵연료배치를 찾아야 하며 안전하고 경제적인 최적연료배치를 찾기 위해서는 최적화 목표설정과 신속하고 정확한 해석이 필수적이다 . 우리나라에는 20 개의 원자력발전소가 가동중이고 각 원자로는 매년 핵연료를 재장전하므로 최적의 핵연료장전모형을 찾기 위해서는 많은 노력이 필요하다 .

C. 계산과학 및 전산시뮬레이션 전문분과

다양한 형태의 원자로에 대한 정확한 임계도예측 , 출력분포 및 연소해석을 위해서는 정밀하고 신속한 중성자 수송해석도구가 필요하다 . 이를 위해 몬테칼로방법 , 충돌확률법 , 각분할법 , 확산법 등 다양한 방법이 개발되고 있다 . 수송해석방법은 원자로뿐아니라 , 고에너지 입자가속기의 차폐해석 등에도 활용되고 있다 . 최근에는 중성자거동과 열수력 , 핵연료 및 피복관 재료와의 연계해석을 다루는 multi-scale, multi-physics 분야의 활동이 중요해지고 있다 .

D. 핵자료 전문분과

핵자료는 중성자와 핵이 핵반응을 확률 , 충돌후 핵의 거동을 예측하고 검증하는 전문분야로 핵물리 이론에 의한 반응 단면적계산 , 단면적 실측자료와의 비교를 통한 표준 단면적 생산 , 각종 임계 / 미임계 실험과의 비교를 통한 검증이 이루어 지고 있다 . 또한 , 중성자 수송해석에 사용할 단면적라이브러리도 개발하여 배표하고 있다 . 경수로 뿐아니라 제 4 세대 원자로 , 핵융합로 , 가속기구동시스템 등 원자력시스템에서 사용할 핵자료뿐아니라 , 광자 , 전자 , 양성자 , 중입자 등과의 반응 단면적은 가속기 시스템 , 우주개발에 필수적인 자료이다 . 본 분과의 활동은 IAEA, 미국 , 유럽 , 러시아 , 일본 등 외국과의 긴밀한 네트워크를 통해 이루어지며 , 우리나라에서 생산한 평가핵자료는 실질적으로 국제표준인 미국의 ENDF 라이브러리에 기여하고 있다 .

E. 신형원자로 핵설계 전문분과

현재 제 4 세대원자로로 납냉각고속로 (LFR), 소디움고속로 (SFR), 초고온가스로 (VHTR) 등 신형원자로 개발이 진행되고 있으며 , 각 원자로는 기하구조 , 에너지 스펙트럼분포가 다르므로 각 시스템에 적합한 단면적 처리 방법 , 수송해석방법의 개발이 필요하다 . 고속로분야에서는 초우란원소의 반응단면적이 충분히 정확하지 못하므로, 공분산 불확실도 정량화와 이를 이용한 해석결과의 불확실도 평가가 주요한 분야로 부상되고 있다. 초고온가스로의 해석에서는 기하구조의 복잡성으로 야기되는 다중비균질성의 처리가 주요한 분야로 취급되고 있다.

F. 부회 활동

본 부회에서는 국제적 활동이 활발하다. 많은 회원들이 국제적인 인정을 받고 있어, 미국 등 선진국에서도 핵심적인 역할을 하고 있다. 2002년에는 핵설계분야의 가장 중요한 학술회의인 PHYSOR를 유치하여 국내 노물리 및 계산과학분야의 위상을 진작하였으며, 2010년에는 핵자료분야에서 가장 중요한 학술회의인 국제핵자료학술대회를 유치하여 기초 원천기술 분야의 저변을 확산하였다. 이와 같은 활동에 힘입어 근년에는 정확성이 뛰어나고, 세계적으로 인정을 받는 전산해석 방법론과 여러 가지 전산코드가 개발되어 연구개발에 적극적으로 활용되고 있으며 보다 많은 실험결과에 대한 검증계산, 자세한 매뉴얼 작성 등 품질보증, 다양한 사용자 확보 노력이 수반된다면 원자로심 관리, 신형 원자로 설계와 운전에도 적용할 수 있을 것으로 전망된다.