핵융합로 중성자 해석을 위한 CAD 기반 몬테칼로 입자수송해석체계 개발

Abstract

CAD 기반 몬테칼로 입자 수송해석 코드 McCARD/CAD에 핵융합로 중성자 해석에 필요한 기능모듈인 진공영역 처리 모듈과 격자 탤리 모듈을 새로이 구축하였다. 진공영역 처리 모듈은 모사하려는 입자가 진공영역에 위치하거나 단위 셀에서 진공영역으로 이동할 때, 입자가 진공영역을 통과하여 도달할 다음 셀을 검색하는 역할을 수행한다. 격자 탤리 모듈은 격자영역의 평균 중성자속 및 출력 계산을 충돌 예측법(Collision estimator)을 이용하여 계산하는 역할을 수행한다. McCARD/CAD의 격자 탤리 계산에 필요한 격자 정보는 Gmsh 격자 생성 프로그램으로 작성된 격자 정보를 이용하였으며, 격자 탤리 계산 결과의 가시화를 위해 McCARD/CAD VisIt 가시화 프로그램의 입력파일을 작성하도록 구현하였다. 새로이 구축된 McCARD/CAD의 정확도와 속도 측면에서의 성능을 검증하기 위해 KSTAR 연구용 핵융합로 문제를 해석하고 기존 몬태칼로 입자 수송해석 코드인 McCARD와 비교하였다. KSTAR 내부의 PFC, VV, TFC 영역에 대한 1군 중성자속 계산을 수행한 결과 새로 구축한 수송해석체계와 McCARD의 계산 결과가 신뢰구간 내에서 일치하였음을 확인하였다. 진공영역 처리 모듈을 사용하였을 때 소모된 전산시간은 사용하지 않았을 때 소모된 전산시간에 비해 약 57% 정도 더 소요되었다. 하지만 KSTAR 내부의 진공영역을 입력으로 모사하기 위해 일주일 이상의 시간이 소요된 것을 감안하면 진공영역 처리 모듈을 사용하는 것이 더 효율적임을 확인할 수 있다.