In this thesis, the Molten Salt Metal Reactor (MSMR) designed for space applications is introduced. Utilizing a uranium alloy liquid metal as fuel, this reactor incorporates the advantages of Molten Salt Reactors (MSRs) while achieving criticality in a compact size and enabling a long operational lifespan without the need for refueling. To adapt the existing MSMR for space use, high-assay low-enriched uranium (HALEU) and heat pipes were employed, and comprehensive optimizations were conducted to realize a compact reactor that encompasses both high output and longevity. Compared to other space reactors, the MSMR offers significant advantages in terms of lifespan and structural simplicity. Additionally, factors contributing to the reactor's safety, such as shutdown margin and reactivity coefficient, were evaluated. For neutronics and shielding analysis, the Monte Carlo code Serpent 2 was used, and the integrity of materials under a 300kWth condition was assessed using the finite element method-based computational fluid dynamics code COMSOL 6.1 for thermal-hydraulics analysis.
본 논문에서는 우주 응용을 위한 용융염 액체금속 원자로(MSMR)에 대해 소개한다. 우라늄 합금의 액체 금속을 연료로 사용하는 이 원자로는 MSR의 장점을 갖추면서도 소형의 크기로도 임계가 가능하고, 연료의 재충전 없이 장수명의 운용을 가능케 한다. 기존 MSMR에서 우주용 원자로로 설계하기 위해 고순도 저농축 우라늄(HALEU)와 히트파이프를 이용하고, 복합적인 측면에서 최적화를 진행하여 고출력 및 장수명을 겸비한 초소형 원자로를 구현하였다. 다른 우주용 원자로와 비교할 때, MSMR은 수명과 구조적 단순함에서 중요한 이점을 가진다. 추가적으로, 정지 여유도 및 반응도 계수와 같은 원자로의 안전성에 기여하는 인자에 대해 평가하였다. 노물리 및 차폐 분석에는 몬테카를로 코드인 Serpent 2를 사용하였으며, 300kWth 조건에서 재료의 건전성을 확보하는지 확인하기 위해 유한요소법 기반 전산유체해석 코드인 COMSOL 6.1을 이용하여 열유체 분석을 수행하였다.
