[원자력기사 기출풀이] 2017년 원자력기초 6 ~ 10번

 

6. 다음 중 중성자가 발생할 상황과 거리가 먼 것은?
   ① Cf-252의 자발적 핵분열
   ② 음극관에서 높은 전류의 전자선에 의한 강한 제동복사
   ③ 양자 빔에 의한 양자 치료기 주위물질의 방사화
   ④ 대기로 입사한 우주방사선에 의해 2차 방사선 생성

 

 

 

1. Cf-252는 대부분 알파붕괴하지만 3%는 자발적으로 핵분열을 하여 중성자를 발생시킨다.

 

 2. 제동복사선은 전자기파이다. 중성자와 무관하다. 

 

3. 빔에서 누설된 양성자가 구조물과 핵반응을 하여 (p,n) 반응으로 중성자를 생성할 수 있다. 

예를들어 $ ^18O(p,n) ^18F$

 

4. 우주에서 직접 날아오는 방사선을 1차우주방사선이라고 하고 양성자, 알파선, 전자, 감마 등으로 구성되어 있다.

이 1차우준선이 지구의 대기에서 반응하여 수많은 방사선을 생성하는데 그걸 2차우주방사선이라고 한다.

중성자도 2차우주방사선에 포함된다.

 

정답 : 2

 

 

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7. 원자로 출력이 30초만에 10배 증가하였다. 이 원자로의 주기는?
   ① 약 8초   ② 약 10초  ③ 약 13초   ④ 약 17초

 

원자로 주기 $\tau$ : 출력이 e 배 되는데 걸리는 시간.

 

$$ P(t) = P_0e^{-t/\tau}$$

 

주기는 13초

 

정답 : 3

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8. 핵연료로 사용되는 UO2밀도가 10 g/cm^3이고 U-235이 농축도가 10 w/o일 때, U-235의 원자밀도는?
(단, U는 U-235와 U-238로 구성되어 있다. U-235의 원자량은 235, U-238의 원자량 : 238, O-16의 원자량 : 16)
   ① 약 2.3×10^19개/cm^3   
   ② 약 2.3×10^21개/cm^3
   ③ 약 2.3×10^20개/cm^3   
   ④ 약 2.3×10^22개/cm^3

 

 

우라늄에서 질량분율로 U-235가 10 % 이므로,

우라늄의 유효원자량은

$$\frac{1}{A_{eff}} = \frac{0.1}{235}+\frac{0.9}{238} $$

$$A_{eff} = 237.7$$

 

UO2의 밀도가 10 이면, U의 부분밀도는

 

$$ \rho = \frac{237.7}{237.7+16*2}*10 = 8.8 g/cm^3$$

이 중 1/10이 U-235이므로, U-235의 밀도는 0.88 g/cm^3

 

U-235의 원자밀도는

$$\frac{0.88}{235}*0.602*10^{24} = 2.26 * 10^{21} $$

 

답안지에는 3번이라 되어 있는데 2번이 맞다.

 

 

 

정답 : 2

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9. 다음 핵종들은 원자로에서 주로 발생하는 방사성 동위원소들이다. 이들 중 생성되는 원인이 나머지와 다른 것은?
   ① Co    ② Kr    ③ I    ④ Cs

 

 

Kr, I, Cs은 셋 다 핵분열생성물이다.

 

각 핵종별로 동위원소는 여러가지겠지만, 대표적으로

Kr-85, I-135, Cs-137 정도만 알고 있어도, 이들이 핵분열생성물인 것은 예측할 수 있다.

대충 원자량이 80 ~ 90, 130 ~ 150 정도면 핵분열생성물이다.

 

Co-58, Co-60 등이 있는데, 이는 1차냉각재 구조물, 배관 등이 부식되어 냉각재에 용해되고, 그들이 중성자에 방사화되어 생기는 방사화부식생성물들이다. 

Ni, Cr, Fe, Co 같은 합금성분들이 방사화되는 것이므로, 원자번호가 한 50, 60 정도이면 방사화부식생성물이다. 

 

정답 : 1

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10. 2 MeV 중성자가 중수소(H-2)원자핵과 충돌하여 45°로 탄성산란되었다. 이 때 산란된 중성자의 에너지는?
    ① 약 0.8 MeV   ② 약 1.2 MeV    ③ 약 1.5 MeV   ④ 약 1.8 MeV

 

에너지 E의 중성자가 원자량 A의 핵과 산란된 후 중성자 에너지 E'는 다음과 같다.

 

$$E' = \frac{A^2+2Acos\theta+1}{{(A+1)}^2} E$$

 

산란각 45도, A = 2, E = 2 를 대입하면 1.74 MeV이다.

 

답안 복원이 잘못된 것 같다.

 

정답은 1.74 MeV