To achieve a long-life core, prevent severe accidents, and implement a passive safety system through a natural circulation approach in a fast spectrum Molten Salt Reactor, the concept of a Passively-Cooled Molten Salt Fast Reactor (PMFR) has been proposed and thoroughly examined. This innovative concept involves assessing novel installations of moderators, burnable absorbers, and control drums to attain an optimal reactor design configuration. The resulting configuration underwent detailed neutronic analysis aimed at minimizing reactivity swings while ensuring the long-life operation and safety system. The neutronic analysis consists of evaluation of depletion result, neutron flux distribution, power distribution, temperature coefficient, control drum worth, shut down margin, fission product build-up, neutron fluence, and evaluation of kinetic parameters. This investigation utilized the Monte Carlo Serpent2 code version 2.1.31, employing the ENDF/B-VII.1 nuclear library. The final design attains a prolonged reactor lifespan of 35.9 years, surpassing the non-moderated initial design by 18.57 years. This is achieved through the utilization of a control drum worth that ranges between 2,125 pcm to 11,032 pcm from BOL to EOL conditions.
본 연구에서는 고속 스펙트럼을 갖는 용융염 원자로에서 노심 수명 극대화, 중대사고 예방 및자연 순환 방식을 통한 피동 안전 시스템 구현을 위한 PMFR (Passively-Cooled Molten Salt Fast Reactor) 의 개념이 제안되었고 그 특성 및 성능이 검토되었다. 최적의 PMFR 원자로 설계를 달성하기 위한 감속재, 가연성 흡수체 및 반응도 제어 드럼의 새로운 배치가 제안되었다. 최종 설계안은 반응도 변화를 최소화하는 동시에 장수명 운전과 안전 시스템을 보장하기 위해 노물리적 관점에서 상세한 분석을 수행하였다. 핵설계 및 해석 결과는 연소 계산 평가, 중성자속 분포, 출력 분포, 온도궤환계수, 제어 드럼 반응도가, 정지 여유도, 핵분열 생성물의 축적, 중성자 조사량 및 동특성 인자의 평가로 구성된다. 해당 분석에서는 ENDF/B-VII.1 단면적 라이브러리를 사용하는 몬테카를로 전산코드, Serpent2 Ver. 2.1.31 가 사용되었다. 최종 설계에선 수명초(BOL)에서 수명말(EOL) 조건까지 2,125 pcm 에서 11,032 pcm 에 이르는 제어 드럼 반응도를 활용함으로써 감속재가 사용되지 않는 초기 설계보다 18.57 년 연장된 35.9 년의 긴 원자로 수명을 보여주었다.
