감속재온도계수(MTC)의 변화에 영향을 주는 인자 정리

[냥냥_e]

감속재 온도계수의 변화

가. 연료 온도 변화의 영향

연료 온도가 올라가면 감속재 온도도 올라간다. 감속재 온도가 올라가면 감속능력이 작아지게 되어 노심에 존재하는 열외중성자 수가 많아진다. 따라서 공명 흡수되는 중성자 수가 많아지고 공명 이탈 확율(P)을 작게 하여Keff에 부(-)의 영향을 미친다.

즉 연료 온도가 높을 때의 감속재 온도 계수는 낮을 때의 감속재 온도 계수(αMT)보다 그 값이 더 크다.(More Negative)

나. 감속재 밀도의 영향

경수로의 감속재는 물(H2O)이다. 단위 온도 변화에 대한 물의 밀도 변화는 일반적으로 고온일수록 크고 저온일수록 작다.

바꾸어 말하면 높은 밀도에서는 온도가 단위 온도 만큼 변하여도 밀도는 작게변하는 반면 낮은 밀도에서는 같은 온도 차이 만큼 변하면 밀도는 크게 변한다. 밀도의 변화는 바로 감속 능력과 직결되고 유효 증배 계수(Keff)에 영향을 미친다.

따라서 밀도가 높은 경우의 감속재 온도 계수(αMT)는 낮은 경우의 감속재 온도계수(αMT)보다 크기가 작다.(Less Negative)

압력의 변화나 감속재 온도의 변화가 감속재 온도 계수(αMT)에 미치는 영향은 감속재의 밀도 변화가 감속재 온도 계수(αMT)에 미치는 영향과 관련지어 생각하면 간단하다. 예를 들어 감속재 온도가 올라가면 밀도는 작아지고 따라서 감속재 온도계수(αMT)의 크기는 커진다.(More Negative)

다. 독물질의 영향

독물질이 노심에 많이 있는 경우와 적게 있는 경우 각각의 감속재 온도 계수(αMT)를 비교하여 보자.

여기서 말하는 독물질이란 제어봉(Control Rod)이나 수용성 붕소(B)처럼 제어목적으로 사용하는 독물질이 아니고 핵분열 생성물 중 큰 흡수 단면적을 가진 핵종을일컫는다. 이 독물질들 중에는 열외중성자에 대해 큰 공명 흡수 단면적을 갖는 것들

이 있다.

독물질이 많은 상태에서 감속재 온도가 올라가면 열외중성자가 많아지고 그 만큼 독물질에 의한 공명 흡수도 많아지게 된다. 그 결과로 유효 증배 계수(Keff)에 부(-)의 영향을 미친다.

즉 독물질이 많은 상태의 감속재 온도계수(αMT)는 적은 상태의 감속재 온도계수(αMT)보다 그 값이 크다.(More Negative)

비슷한 이유로 제어봉이 노심에 깊이 들어가 있는 경우에도 감속재 온도 계수(αMT)는 커진다.

라. 노심 수명의 영향

노심 말기(EOL)에는 노심 초기(BOL)에 비하여 붕소 농도가 매우 낮다. 때문에 온도 상승으로 감속재 밀도가 낮아질 때 줄어드는 수용성 독물질의 밀도는 작아지는 율이 농도가 낮을 때가 높을 때보다 상대적으로 작다는 의미가 된다.

즉 붕소 밀도의 감소로 야기되는 정(+) 반응도의 영향(핵분열의 촉진)은 노심 말기가 노심 초기보다 더 작다는 말이 된다. 덧붙여 노심 말기에는 Pu-240 등의 영향으로 공명흡수가 더 많아진다.

이런 이유들로 인하여 노심 말기의 감속재 온도 계수(αMT)는 노심 초기의 감속재 온도 계수보다 크다.(More Negative)

마. 반응도 계수 요약

운전인자	TF↑	Nm↑(TM↓,V↓,P↑)	NP↑(CR, FP)	Core Age↑
α MT	More -	Less -	More -	More -

[냥냥_e]

네.. 현직입니다.
저도 답변 달아드리면서 학부나 대학원 때 배운 내용들 정리도 되고..
겸사겸사 좋은 듯 하네요 ^^;
도움 되셨다니 다행이네요.

[wva235zz]

감사합니다...지금 이쪽 공부하고있는데 도움많이되네요~^^

[좋인성]

가. 연료온도에 대한 영향 의 이유가 조금 이상한것 같습니다. 감속재온도계수라 함은 온도 상승분에대한 반응도 변화를 말하는건데 설명하신 내용은 감속재온도계수가 작아지는(more negative) 이유를 설명한게 아니라 온도상승시 Keff가 작아지는 이유에 대하여 설명하셨네요. 가령 온도가 증가함에 따라 감속재온도계수가 변화함을 설명하기 위해서는 300도에서 301도로 온도가 증가할 때의 Keff변화에 대해 설명하는게 아니라 250도에서 251도로 증가했을때의 반응도 변화량과 300도에서 301도로 증가했을때의 반응도 변화량을 비교하는 식으로 근거가 설명되어야 할 것 같습니다.

[냥냥_e]

게시글의 전체적인 성격과 맥락을 먼저 이해 하시는게 필요하실듯 합니다.
"감속재온도계수"란 님께서 말씀하시는 바와 같이 감속재온도변화에 따른 반응도 변화량이 그 정의입니다.
하지만, 위 게시글의 가.항은 연료온도 상승하는 경우 감속재온도계수에 미치는 영향을 설명드린 것 입니다.
또한 "즉 연료 온도가 높을 때의 감속재 온도 계수는 낮을 때의 감속재 온도 계수(αMT)보다 그 값이 더 크다.(More Negative)"라는 부분은 동일한 감속재온도변화에 대해서 연료온도가 높은경우와 낮은경우 어느쪽이 More Negative한지를 이야기하고, 그에 대한 근거가 가.항의 내용이라고 보시는게 맞을 듯 합니다.

[sky27512]

늦게나마 잘 읽고 갑니다. 하루종일 매달렸다가 혹시나해서 찾아봤는데, 궁금증이 많이 풀렸습니다. 감사합니다 ^^