This study discusses several problems that S-CO$_2$ direct-cycle Micro Modular Reactor will face in a long-cycle operating environment. The problems addressed are mechanical performance degradation and the exposure dose of maintenance workers. First, the performance degradation mechanisms that components of the S-CO$_2$ system experienced are classified, and models to simulate them are collected. In this process, an additionally required S-CO$_2$ compressor performance degradation model was newly developed. Using the developed degradation models, transient analysis was performed for the S-CO$_2$ direct-cycle Micro Modular Reactor. The effects of the component deterioration of the part-load operation and frequency control performance were confirmed for the first time. A plate-out analysis was conducted to estimate the occupational dose. As a result, it is confirmed that the level of occupational dose of the 10MWe scale S-CO$_2$ direct-cycle micro modular reactor (KAIST-MMR) is acceptable to adopt on-site maintenance strategy.
본 연구는 초임계 이산화탄소 직접 냉각식 초소형 원자로가 장주기 운전 환경에서 마주할 여러 문제점들 대해 논의한다. 연구에서 다룬 문제점들은 기계적 성능 열화와 유지보수 작업자의 피폭선량이다. 우선, 전자를 논의하기 위해 초임계 이산화탄소 시스템의 구성요소가 겪게 될 성능 열화 기작들을 분류하고 이를 모사하기위한 모델을 취합하였다. 이 과정에서 추가적으로 필요한 초임계 이산화탄소 압축기의 성능 열화 모델을 새롭게 개발하였다. 개발된 구성요소 성능 열화 모델을 취합하여 초임계 이산화탄소 직접 냉각식 초소형 원자로에 대한 천이 해석을 수행하였으며, 부분 부하 운전 성능과 주파수 제어 성능의 구성요소 열화에 따른 영향을 처음으로 확인하였다. 유지보수 작업자의 피폭선량 추산을 위해 plate-out 해석이 진행되었으며, 그 결과 10MWe급 초임계 이산화탄소 냉각식 초소형 원자로 KAIST-MMR의 구성기기들은 20년 연속 운전 이후에도 유지보수 작업자가 접근 가능함을 확인하였다.
