Fourth-generation nuclear reactors are being developed as interest in the nuclear industry increases due to the need for carbon neutrality while energy demand continues to rise. The molten salt reactor (MSR) is attracting attention as a reactor expected to have strong safety features and high thermal efficiency. However, until now, there has been little research on MSR safeguards. Unlike conventional reactors with solid nuclear fuel, MSRs predominantly have liquid nuclear fuel. For this reason it is not possible to apply the existing safeguards. This research investigated three potentially effective methods that are not applied at existing reactors as safeguards. First, process modeling was used to analyze the overall flow of nuclear fuel and the amount of fissile material; this defined expected normal MSR operation. Next, burnup monitoring was used to measure neutron emissions in the circulating nuclear fuel, to detect nuclear fuel diversion; this was done by comparing the expected burnup of normal operation with neutron emissions. Finally, gamma ray signature analysis was used to idetify changes in plutonium and uranium yields which can be used to detect nuclear fuel diversion. These methods showed the feasibility to MSR safeguards with some limitations. Therefore addiltional research was suggested for further investigation.
탄소 중립이 필요한 상황에서 에너지 수요의 증가로 인해 원자력 산업에 대한 관심이 높아지면서 4세대 원자로들이 개발되고 있다. 용융염원자로 (molten salt reactor, MSR)는 높은 안전성 및 열효율로 주목받고 있다. 그러나 현재까지 용융염원자로 안전조치 (safeguards)에 대한 연구가 많이 이뤄지지 않았다. 그리고 고체 핵 연료를 사용하는 기존 원자로와 달리 용융염원자로는 주로 액체 핵 연료를 사용하고 있기에 기존의 안전장치를 적용할 수 없다. 따라서, 본 연구에서는 기존 원자로에 적용되지 않은 세 가지의 잠재적이고 효과적인 방법들을 용융염원자로 안전조치로 조사하였다. 첫째, 공정 모델링을 사용하여 핵 연료의 전반적인 흐름과 핵 분열성 물질의 양을 분석하여 정상 운전하는 용융염원자로를 구현하였다. 다음으로, 연소도 감시를 사용하여 순환되는 핵 연료에서의 중성자 방출을 측정하여 핵 연료 전용을 감지했다. 이는 정상 운전 시의 예상 연소량과 중성자 방출을 비교함으로써 확인하였다. 마지막으로 감마선 특성 분석을 사용하여 플루토늄과 우라늄 생산량의 변화를 식별하여 핵 연료 전용을 감지했다. 이러한 방법들은 일부 제한이 있지만 용융염원자로 안전조치로써의 실현 가능성을 보여주었다. 따라서 추가 연구가 필요한 부분도 제안하였다.
