46. 온도가 107 ℃이고 압력이 500 kPa인 물이 주급수펌프로 유입될 때 펌프 입구에서 유효흡입수두(NPSH)는 얼마인가? (단, 유입되는 물의 밀도는 953.1 kg/m^3, 107 ℃에서 물의 포화압력은 129.4 kPa이다.) ① 12.1 m ② 39.7 m ③ 53.5 m ④ 88.8 m
유효흡입수두 : NPSH, 모든 수두손실을 고려한 뒤, 펌프로 물을 흡입할 수 있는 높이.
문제에서 제시되지 않은 다른 마찰손실들은 고려하지 않는다.
포화증기압이란, 물과 증기가 평형상태에 있을 때의 증기압이다. 물의 현재압력에서 포화증기압을 빼주면 남은 압력만큼 물기둥이 올라갈 수 있다.
즉,
물의 현재 압력 = 포화증기로 인한 압력 + 물기둥의 높이로 인한 압력
이 되어야 한다.
물의 압력에서 포화증기압을 빼주면 370.6 kPa 이고, 이에 해당하는 수두는
$$370600 Pa = \rho gH$$
에서, 단위를 통일시킨 뒤 계산한 H = 39.7 m
정답 : 2
47. 원자력발전소 핵연료봉의 열전달 특성에 대한 설명 중 틀린 것은? ① 펠렛(Pellet)에서 온도 구배보다 피복재에서 온도 구배가 더 크다 ② 핵연료봉 표면에서 열전달 유형은 핵비등이다. ③ 펠렛 내부에서 열전달 유형은 열전도이다. ④ 연소가 진행됨에 따라 펠렛에서 열전도는 감소한다.
1.
온도구배란, 온도변화의 기울기를 의미한다. 이 온도구배는 단순히 생각하면 안과 밖의 온도차이가 크면 크다.
핵연료펠렛 부분에서 중심과 외곽의 온도차이가 피복재 안과 밖의 온도차이보다 더 크다. 따라서 펠렛에서의 온도구배가 더 크다.
아래 그림에서 펠렛 영역의 기울기가 가장 큼을 알 수 있다.
2. 핵연료 표면의 열전달은 과냉핵비등을 통해 이루어진다. 과냉핵비등이란, 전열면(핵연료 표면)에서 기포가 생성되고, 기포가 유체(냉각재) 내에서 응축하여 소멸하면서 열을 전달하는 것을 말한다.
3. 펠렛 내부에서 열전달 유형은 전도열전달이다.
전도란, 접촉한 두 물체 사이에서 분자의 운동에 의해 간접적으로 열을 전달하는 것으로. 펠렛, 피복재 같은 움직이지 않는 고체에서는 전도열전달을 따른다.
이에 반해 움직이는 유체(기체, 액체), 즉, 냉각재나 갭의 헬륨 영역에서의 열전달은 대류열전달이다. 대류는 액체나 기체분자가 직접 움직이면서 열을 전달하는 방식이다.
4. 전도열전달은 온도구배가 클수록 더 커진다. 연소가 진행될수록, 핵분열이 더 적어지고, 펠렛 중심과 외곽의 온도차이는 더 적어진다. 그러면서 전도열전달은 감소하게 된다.
정답 : 1
48. 다음은 증기 사이클에 대한 이상적인 TS 선도를 나타낸 것이다. 각 위치에서 상태로 옳지 않은 것은?
① 위치 1 : 포화증기 ② 위치 2 : 습증기 ③ 위치 3 : 과열증기 ④ 위치 4 : 물
1 - 2 : 고압터빈
2 - 3 : 습분분리, 재열기
3 - 4 : 저압터빈
4 - 5 : 복수기
5 - 6 : 복수펌프
6 - 7 : 저압급수가열기
7 - 8 : 급수펌프
8 - 9 : 고압급수가열기
9 - 1 : 증기발생기
가운데 볼록한 언덕모양의 곡선이 포화증기선이다.
포화증기선 안에서는 수증기와 물이 공존하는 습증기 영역이다.
포화증기선 왼쪽은, 물 영역이고
포화증기선에 정확히 있으면 포화증기이다.
포화증기선 오른쪽은 증기영역이고, 과열증기(건증기)라고 부른다.
우리 문제에서 위치 4 는 습증기 영역이다.
위치 4는 터빈을 통과한 뒤의 위치이다.
터빈을 통과한 뒤, 증기와 물이 혼합되어 있는 상태다.
이 때 복수기를 통과하면 증기가 모두 물로 응축이 된다.
이렇게 응축된 물이 다시 펌프를 통해 증기발생기로 들어가고 증기가 되는 사이클이다.
정답 : 4번
49. 한국표준형 원자력발전소의 공학적안전설비가 아닌 것은? ① 원자로격납건물 ② 원자로보호계통 ③ 보조급수계통 ④ 비상노심냉각계통
공학적안전설비 : 설계기준사고 발생 시, 방사능물질의 방출을 억제하고 종사자들과 공중의 안전을 확보해주는 설비로 다음과 같은 계통들이 있다.
- 비상노심냉각계통 : 안전주입계통, 비상노심냉각수를 노심에 주입함
- 격납건물 : 방사성물질이 환경으로 방출되는 것을 막음
- 격납건물 살수계통 : 격납건물의 과압을 억제해줌
- 보조급수계통 : 증기발생기로의 주급수 공급이 안될 때 2차 냉각수를 급수 해줌
원자로보호계통은 감시변수가 정지설정치에 도달하면 원자로 비상정지 신호를 발생시키는 계통으로 공학적안전설비가 아니다.
정답 : 2
50. 원자로냉각재압력경계에서 배관파단에 의한 냉각재상실사고의 징후가 아닌 것은? ① 주급수유량의 증가 ② 원자로냉각재 온도의 포화온도 접근 ③ 원자로격납건물 재순환집수조 수위 증가 ④ 가압기 압력 감소
1차계통의 배관이 파단되어 1차냉각재가 빠져나가는 사고를 냉각재상실사고라고 한다.
2번 : 냉각재압력경계가 무너졌으므로 1차계통의 압력은 낮아진다. 압력이 낮아지면 물의 비등점(포화온도)가 낮아져, 냉각재는 포화온도에 더 접근한다. 즉, 과냉각여유도가 감소한다.
3번 : 파손배관을 통해 빠져나간 물은 원자로격납건물의 재순환집수조로 모이게 된다. 재순환집수조의 수위는 증가한다.
4번 : 압력경계가 무너졌으므로, 가압기의 압력이 감소한다.
이외에도, 격납건물 온도와 압력이 증가, CVCS CVT 수위 감소 등이 냉각재상실사고의 증상이다.
