[원자력기사 기출풀이] 2018년 원자로 안전과 운전 11 ~ 15번

 

71. 핵연료 장전 방법의 하나인 저누설 장전방식(Low Leakage Loading Pattern)의 장점이 아닌 것은?
    ① 핵연료의 연소도 증가
    ② 중성자 이용률 증가
    ③ 반경방향 중성자속 평탄화
    ④ 원자로용기의 피로현상 감소

 

 

저누설 장전방식 : 노심 중심부에 새핵연료를, 외곽부에 이미 연소된 연료를 장전하는 장전모형

 

중심부에 새 연료가 있으므로, 중심부의 중성자속이 크다. 따라서 중성자의 누설이 적어 주기길이가 증가하고 더 오래 운전이 가능하므로 연소도가 증가한다.

원자로용기로의 중성자 누설이 적으므로 용기의 중성자 조사량이 감소하여 수명이 증가한다.

 

하지만 반경방향으로 첨두출력이 증가한다. 중심부의 중성자속이 더 크고, 외곽부가 더 낮아저 열적 여유도가 감소한다는 단점이 있다.

 

반경방향 중성자속 평탄화는 저누설장전모형과 정 반대되는 설명이다.

반경방향 중성자속을 평탄하게 하기 위해서는 반대로, 새 핵연료를 외곽에, 이미 연소된 연료를 중심부에 장전해야 한다.

 

 

정답 : 3

 

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72. 원자로에 88톤의 연료를 장전 후 전기출력 1,050 MWe로 400일간 운전하였을 때 평균 연소도로 맞는 것은? (단, 발전소 효율은 40%로 가정한다.)
    ① 약 10,932 MWD/MTU 
    ② 약 11,432 MWD/MTU
    ③ 약 11,932 MWD/MTU 
    ④ 약 12,432 MWD/MTU

 

연소도 : 핵연료 단위질량당 발생시킨 열량

 

전기출력 1050 MWe 이면, 열효율 40 %이므로, 열출력은 2625 MWth 이다.

 

400일간 운전하였다면 총 발전량은 2625 * 400 = 1050,000 MWD 이다.

 

연료 양이 88톤이므로, 연소도는

1050,000 / 88 = 11932 MWD/MTU

 

단위 MTU는 Metric Ton of Uranium 을 의미하고 우라늄 1톤, 1000 kg을 의미한다.

 

 

정답 : 3

 

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73. 다음 중 가압경수로형 원자력발전소의 핵연료봉 내에 헬륨(He) 기체를 가압하여 충전하는 이유로 적합하지 않은 것은?
    ① 피복재의 크리프(Creep) 현상을 방지하기 위해
    ② 피복재가 외압에 의해 찌그러드는 것을 방지하기 위해
    ③ 연료봉 내부의 열전달을 향상시키기 위해
    ④ 정상운전 중 핵연료의 손상을 확인하기 위해

 

핵연료 펠렛과 피복재 사이에 헬륨으로 가압되어 있다.

그 이유는

1. 피복재 안, 밖의 차압으로 인한 응력을 줄여 피복재 손상을 줄임.

2. 펠렛과 피복재 간의 열전도도를 향상시키기 위해 다른 기체에 비해 열전도가 높은 헬륨 사용

3. 노심수명 말기에 설계 첨두 국부출력밀도로 운전 시, 내압 최고치가 외측으로 피복재 크립을 유발하지 않고 정상운전 압력을 초과하지 않도록 하기 위함.

이다.

 

헬륨은 방사능이 없는 불활성기체이므로 핵연료가 손상되어 헬륨이 빠져나온다고 해도 이를 감지하여 핵연료 손상 유무를 파악하기는 힘들다.

 

 

정답 : 4

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74. 다음 중 심층방어(Defense in Depth)의 목표가 아닌 것은?
    ① 발전소의 안정적인 출력 운전 유지
    ② 잠재적인 인적실수 및 기기 고장에 대처
    ③ 물리적 다중방벽의 건전성 유지
    ④ 대중과 환경을 재해로부터 보호

 

심층방어란, 

1. 먼저 이상상태의 발생을 가능한 방지하되,

2. 이상 상태가 발생하였을 때에는 확대를 최대한 억제하며,

3. 만일 이상상태가 확대되어 큰 사고로 진전되었을 때에는 그 영향을 최소화하고, 주민을 보호하도록 사고의 진전 단계마다 적절한 방어체계를 갖추는 것

을 의미한다.

 

잠재적인 인적실수와 기기 고장에 대처하여 이상상태를 미연에 방지한다.

소결체 - 피복재 - 압력경계 - 격납건물로 구성되는 물리적 다중방벽의 건전성을 유지하여 외부환경으로의 방사능 방출을 막는다.

가장 궁극적인 목표는 방사선 위해로부터 인간과 환경을 보호하는 것이다.

 

 

발전소의 안정적인 출력 운전 유지는 심층방어의 목표가 아니다.

 

 

 

 

정답 : 1

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75. 가압경수로형 원자력발전소의 예상임계점 계산 시 고려하는 반응도 인자가 아닌 것은?
    ① 제어봉 반응도 결손
    ② 노심 연소도
    ③ 붕소 농도에 따른 반응도 결손
    ④ Xe 결손

 

예상임계점 : 기동 시, 임계에 해당하는 제어봉 위치나 붕소 농도 등

지난번 운전자료를 바탕으로 기동 시 예상임계점을 계산하는 방법으로 반응도 평형을 이용하는 방법이 있다.

가장 최근 임계 시 자료가 요구된다.

이 자료를 바탕으로 기동 시점에서 반응도에 영향을 주는 요소들이 얼만큼 변했는지, 그 변화가 얼만큼의 반응도 영향을 주는지 계산하는 방법이다.

 

예를들어

지난 주기 정지 직전에 제논, 사마륨 농도와 기동 시점에서 제논, 사마륨 농도 차이

지난 주기 정지 직전에 출력결손가 기동시점에서 출력결손(출력이 없으므로 출력결손은 0) 차이

지난 주기 정지 직전에 붕소농도, 제어봉 위치와 기동시점에서 붕소농도, 제어봉 위치 차이

등을 모두 고려하면 예상임계점을 찾을 수 있다.

 

노심의 연소도는 고려하지 않아도 된다.

왜냐하면 지난주기 정지 직전의 연소도와 기동시점에서 연소도는 같을 것이기 때문이다. 하지만 노심 변경이 었었다면 고려해주어야 한다.

 

 

 

정답 : 2