Small Modular Reactors (SMRs) can be utilized as small-scale distributed power sources at a lower cost than large-scale commercial nuclear power plants, thus various types of SMR development are underway worldwide. Among them, the SMR with natural circulation cooling even at full power has the advantage of improving the compactness and safety, but it requires an additional heat source at the initial start-up because the coolant pump cannot be used for heating and pressurizing the system. It was previously identified that flow instability can occur due to unbalanced heating between the heated flow channels under natural circulation. Therefore, if the natural circulation flow is formed and pressurized using only the core power the investigation of the flow instability becomes imperative. This is because the flow instability can cause mechanical vibrations, disturb the control system and cause instability of system operation. In this thesis, the instability occurring as a flow reversal phenomenon, which can occur at the initial start-up using only the core power, was studied. After examining the flow instability that can occur in the existing simple multiple parallel-channel system, the conditions that can induce instability in the multiple parallel-channel under the similar environment as the SMR operating conditions were evaluated.
소형모듈원전(SMR)은 대규모 상용 원전보다 저렴한 비용으로 소규모 분산 전원으로 활용할 수 있으므로 다양한 유형의 SMR 개발이 전 세계적으로 진행되고 있다. 그 중에서 전출력에서도 자연 순환 냉각이 가능한 SMR은 소형화 및 안전성을 향상시키는 이점이 있지만 초기 기동 시 냉각재 펌프를 시스템의 가열 및 가압에 사용할 수 없기 때문에 추가적인 열원이 필요로 한다. 자연 순환에서 가열 된 유동 채널 사이의 불균형 가열로 인해 유동 불안정성이 발생할 수 있음이 이전에 확인되었다. 이러한 유동 불안정성은 기계적 진동을 유발하고 제어 시스템을 교란시키며 시스템 작동의 불안정성을 유발할 수 있기 때문에, 노심 열 만을 이용하여 자연 순환 유동이 형성되고 가압 되면, 유동 불안정성의 연구가 필수적이다. 이 연구에서는 초기 시동 기 노심 열 만을 사용하였을 때 발생할 수 있는, 유동 역전 현상으로 인한 불안정성을 연구 하였다. 기존의 단순 다중 병렬 채널 시스템에서 발생할 수 있는 유동 불안정성을 검토 한 후 SMR 운영 조건과 유사한 환경에서 다중 병렬 채널의 불안정성을 유발할 수 있는 조건을 평가하였다.
