[원자력기사 기출풀이] 2018년 발전로계통공학 11 ~ 15번

 

51. 정지된 액체 속에 잠겨있는 가열면에서 풀 비등(Pool Boiling)이 발생할 때 가장 효율적인 열전달 영역은?
    ① 자연대류 영역    ② 핵비등 영역    ③ 천이비등 영역    ④ 막비등 영역

 

 

 

위 그래프에서

 

I : 자연대류 영역

II : 과냉핵비등

III : 포화핵비등

IV : 천이영역

V : 막비등

VI : 복사열전달

 

 

핵비등 영역에서는 전열면에서 핵을 중심으로 기포가 발생하면서 비등한다. 기포의 교란효과에 의해 열전달이 현저히 증대하며, 근소한 전열면 온도상승으로 전열면의 열유속은 급증한다.

 

천이영역 : 기포발생점이 많아져, 기포가 합체하여 국소적으로 전열면을 덮는 증기막이 형성된다. 형성되기 직전에 최대 열전달을 보이다가 증기막의 열저항이 크기 때문에 열전달은 급감한다.

 

막비등 : 이후 막이 전열면을 전체적으로 덮어 전도, 복사에 의해 열전달이 이루어진다.

 

열전달률은 핵비등영역이 가장 큼을 알 수 있다.

 

정답 : 2

 

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52. 핵연료봉 표면에서 임계열유속을 Qc라 하고 핵연료봉 표면에서 실제 열유속을 Qa라 할 때, 핵비등이탈률(Departure from Nuclear Boiling Ratio, DNBR)의 정의식으로 바른 것은?
    ① DNBR = Qc/Qa 
    ② DNBR = Qa/Qc
    ③ DNBR = 1 - Qc/Qa 
    ④ DNBR = 1 - Qa/Qc

 

 

DNBR = 임계열유속 / 국부최대열유속

 

51번의 그래프에서 점 a가 임계열유속이다. a를 넘어서면 핵비등에서 천이영역으로 넘어가게 된다. 이는 급격하게 막비등으로 전환되 전열면의 온도가 급상승할 우려가 있어서 매우 위험한 상태이다. 즉, 임계점 a를 넘지 않도록 왼쪽 영역에서 운전해야한다.

DNBR = 1 이라면, a점에 도달한 상태라는 뜻이므로 DNBR을 더 크게 운전해야한다.

 

정답 : 1

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53. 가압경수로형 원자력발전소 증기발생기에 대한 설명으로 틀린 것은?
    ① 주증기파단사고시 증기유량을 억제하기 위해 증기발생기 출구 노즐에 증기유량 제한장치를 설치한다.
    ② 증기발생기 내 진동을 방지하기 위해 유량 순환비는 가능한 작게 설계한다
    ③ 터빈으로 방출되는 습분을 제거하기 위해 상부에 습분분리기를 설치한다.
    ④ 불순물 농축에 의한 부식을 방지하기 위해 유체가 정체되는 지역이 최소화 되도록 설계한다.

 

 

1. 출구노즐에 벤츄리 노즐 형태의 유량제한기가 있다. 주증기관 파단사고 발생 시 증기의 방출을 제한하여 격납건물의 온도와 압력상승을 제한해준다.

 

 

2. 증기발생기 상부 습증기에서 습분을 제거하여 건도높은 증기만 터빈으로 보낸다. 제거된 습분은 다시 하향유로를 통하여 증기발생기 하부로 내려와 급수와 혼합되어 다시 증기발생기를 타고 올라간다. 이렇게 생성되는 증기 대비 증기발생기 내부 전체의 유량을 순환비라고 한다.

순환비가 너무 작으면, 내부에 충분한 물이 없어 유체의 흐름이 불안정해지고, 이는 튜브의 진동을 초래할 수 있다. 즉, 튜브의 진동을 방지하기 위해 어느정도 충분한 순환비가 확보되어야 한다.

 

3.상부에 습분분리기와 증기건조기가 설치되어 있어 출구의 습분함유량을 0.25 % 이하로 제한해준다. 터빈입구 증기조건인 건도 99.75 % 이상이 되도록 습분분리가 되도록 해주는 것이다.

 

4번 : 불순물이 농축되지 않도록 유체 정체가 최소화되어야 한다.

 

 

 

 

정답 : 2

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54. 우리나라 원자력발전소에 대한 설명 중 틀린 것은?
    ① 가압중수로형에서 냉각재의 중수농도는 감속재의 중수농도보다 높다
    ② 가압중수로형은 사고 시 원자로 건물 상부의 다우징 탱크에서 냉각수를 원자로에 공급한다.
    ③ 가압경수로형은 감속재와 냉각재로 경수를 사용한다.
    ④ 가압경수로형의 원자로격납건물 안쪽에 설치된 철판은 방사성물질의 누설을 방지한다.

 

1번

중수의 순도는 감속재에서 약간 더 높다.

중수를 사용하는 이유는 중성자를 더 효과적으로 감속시키기 위해서이므로, 감속재에서 더 중요하다.

 

2번

CANDU 형의 비상노심냉각계통은 다음과 같이 작동함.

고압단계 : 원자로건물 외부에 설치된 비상노심냉각 탱크로부터 고압기체를 이용하여 노심 내로 냉각수를 주입

중압단계 : 원자로건물 내 살수탱크(다우징탱크) 로부터 비상노심냉각수 펌프를 이용하여 노심 내로 물을 주입시킴.

저압단계 : 원자로건물 집수조에 고인 물을 회수하여 비상노심냉각 열교환기를 거쳐 노심 내로 장시간 주입시킴

 

3번, 4번은 옳은 내용

 

정답 : 1

 

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55. 한국표준형 원자력발전소 화학 및 체적제어계통의 기능에 대한 설명 중 틀린 것은?
    ① 원자로냉각재펌프의 밀봉수 공급
    ② 원자로냉각재의 붕산농도 조절
    ③ 원자로냉각재계통의 수압시험 수단 제공
    ④ 안전주입계통 동작시 고압안전주입 유량 제공

 

 

CVCS의 기능 

 

 - 1차냉각재 재고량 유지 :  붕산수를 RCS에 공급하여 재고량을 유지시켜 줌

 - 냉각재 붕산농도 조절 : 붕산농도를 조절하여 임계를 유지시킴

 - 가압기 분무 유량을 제공하여 압력 조절을 보조함

 - 1차냉각재펌프 (RCP)의 축밀봉수를 제공함.  축 연결부위에서 냉각수가 누설되지 않도록 더 큰 압력을 가진 밀봉수를 밖에서 안쪽으로 주입해주는 것을 말한다.

 - 1차냉각재 수질 관리 ( 하이드라진, 수소, 리튬 농도 조절 등과 여과기, 이온교환기 운전)

  - RCS 누설시험 : CVCS 충전펌프로 RCS 설계압력까지 가압하면서 가압기, 원자로배수탱크, 집수조, VCT 수위를 감시함으로서 RCS 냉각재 누설여부 파악 가능.

 

 

고압안전주입 수원은 재장전수탱크, 유량은 고압안전주입펌프에서 제공된다.

 

 

 

 

정답 : 4