41. 30 mm인 원관 속으로 20 ℃ 물이 층류로 흐른다고 가정할 때, 최대 평균 유속은? (단, 임계 레이놀드수는 2,100이고, 20℃ 물의 동점성계수는 $1×10^-6 m^2/s$이다.) ① 0.0007 m/s ② 0.0014 m/s ③ 0.07 m/s ④ 0.14 m/s
유체의 흐름을 분석하기 위한 무차원수인 레이놀즈 수의 물리적인 의미는 관성력/점성력 입니다.
레이놀즈수가 임계 레이놀즈 수보다 작은 경우 유체는 층류로 흐릅니다.
관내 유동의 경우, 레이놀즈 수에 따른 유체 거동
관내 유동에서 레이놀즈 수 Re
$$Re = \frac{\rho D v}{\mu} = \frac{1 g/cm^3 * 3 cm * v}{0.01 cm^2/s} $$
$\rho$ = 밀도, $D$ = 직경, $v$ = 유속, $\mu$ = 점성계수
이 값이 2100보다 작아야 하므로, 유속 v 는 최대 $7 cm/s = 0.07 m/s$ 입니다.
답 : 3번
42. 다음은 풀비등(Pool boiling)에서 열의 이동현상을 나타낸 열전달곡선이다. 영역 Ⅰ~Ⅳ에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 영역 Ⅰ: 대류영역, 유체가 액체상태로 대류 등에 의해 열전달이 이루어진다. ② 영역 Ⅱ: 핵비등영역, 유체 내에서 작은 핵모양의 증기기포가 발생되기 시작하며, 이 증기기포로 인하여 열전달 효율이 떨어지기 시작한다. ③ 영역 Ⅲ: 부분막비등영역, 열전달 표면에 부분적으로 증기가 덮여 있으며, 대류에 의한 열전달이 감소한다. ④ 영역 Ⅳ: 막비등영역, 열전달 표면은 완전히 증기로 덮이게 되고, 대류에 의한 열전달은 거의 이루어지지 않으며 대부분 복사에 의한 열전달이 이루어진다.
풀비등이란 흐르지 않고, 정지해있는 액체의 비등입니다.
가로축의 온도차는 [전열면 온도 - 포화온도]를 의미합니다. 예를들어, 1기압 물이 들어있는 금속용기의 경우, 금속전열면의 온도가 110 °C 일 때, 포화온도는 100 °C 이므로, 온도차는 10 °C 입니다.
1번 영역 : 자연대류 영역, 기포의 발생없이 대류로 열전달이 됨.
2번 영역 : 핵비등 영역, 전열면에서 기포가 생성되고 기포를 통해서 열이 전달됨. 열유속은 임계열유속까지 증가함. 경수로의 정상운전 범위.
3번 영역 : 부분막비등. 기포가 생기는 속도가 빨라, 기포가 부분적으로 전열면에 막을 형성해 열전달을 방해하여 열유속이 급감함. 열전달이 저하되므로 전열면의 온도가 급격히 상승함.
4번 영역 : 막비등. 전열면 표면이 막으로 완전히 덮이고, 복사에 의한 열전달이 이루어짐.
임계열유속을 초과하면 막비등에 진입해 열전달이 저하되어 전열면의 온도가 상승합니다. 이를 방지하기 위해 DNBR에 제한을 둡니다.
DNB : 핵비등이탈, 핵비등에서 막비등으로 전환되는 지점.
DNBR : 핵비등이탈비. 이 값이 정해진 값( 1.3) 보다 큰 상태로 유지되어야 원자로가 안전한 것임.
$DNBR = \frac{임계열유속}{국부최대열유속}$
2번 보기는 틀렸습니다. 열전달 효율은 증가합니다.
답 : 2번
43. 표준형 원자력발전소의 원자로냉각재계통 구성기기에 대한 설멸 중으로 옳지 않은 것은? ① 원자로냉각재펌프에 설치된 관성바퀴는 전동기의 전원이 상실되었을 경우 원자로냉각재펌프의 감속시간을 연장시켜 노심 냉각에 기여한다. ② 증기발생기는 생성된 증기를 증기분리기와 증기건조기를 통해 변환된 건포화증기를 터빈에 공급한다. ③ 원자로용기 상부헤드 플랜지의 홈 속에 설치되어 있는 2개의 오링(O-ring)은 압력식 밀봉장치 역할을 한다. ④ 가압기는 원자로냉각재계통 저온관의 밀림관(Surge line)에 연결되어 있다.
4번 : 가압기는 고온관에 연결되어 있습니다.
관성바퀴 : 플라이휠, 모터에 전기공급이 끊겨도, 큰 회전관성에 의해 펌프가 바로 멈추지 않고, 천천히 멈추게 해줍니다.
습분분리기 : 증기발생기에서 생성된 증기에는 수분이 포함되어 있습니다. 이 습기를 분리하여 건조한 증기를 터빈에 공급해줍니다.
답 : 4번
44. 표준형 원자력발전소의 정지냉각계통에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 다중성을 확보하기 위해 동일한 기능을 하는 2개의 계열로 구성되어 있다. ② 독립성을 확보하기 위해 어느 한 계열의 고장이 다른 계열에 미치는 영향이 없도록 설계하였다. ③ 다양성을 확보하기 위해 계열별로 서로 다른 구동원으로 동작하는 정지냉각펌프를 설치하였다. ④ 시험성을 확보하기 위해 원자로 출력운전 중 타 계통에 미치는 영향이 없이 성능시험을 할 수 있도록 설계되었다.
정지냉각계통 : 원자로 정지 후, 붕괴열(잔열)을 제거해주는 역할을 합니다. 정지하는 중(핵연료 재장전 기간), 일정온도 이하로 냉각재의 온도를 유지해줍니다.
다중성을 위해 2 계열로 되어 있습니다. 각 계열에는 1대의 정지냉각열교환기와 1대의 정지냉각펌프(=저압안전주입펌프)가 1차 냉각재를 순환시켜 열을 제거시킵니다. 열교환기의 열제거원은 기기냉각수계통입니다.
3번은 틀린 설명입니다. 다중성을 위해 두 펌프로 되어있을 뿐, 두 펌프의 구동원은 같습니다.
답 : 3
45. 표준형 원자력발전소의 화학 및 체적제어계통(CVCS) 구성기기 중 붕소농도 제어에 사용되지 않은 기기는? ① 원자로배수탱크 ② 붕산저장탱크 ③ 원자로보충수탱크 ④ 체적제어탱크
CVCS의 기능
1. 냉각재의 수화학 조건 관리
2. 온도/압력 변화에 따른 냉각재의 체적 변화 수용
3. 붕산수의 농도를 조절하여 반응도 제어
4. 이외에도, 가압기에 보조살수 제공, RCP 축밀봉수 제공, 보조기기 원자로보충수 공급, 재장전수탱크에 붕산수 공급 등
붕산저장탱크에 저장된 붕산수는 붕산보충펌프에 의해, 원자로보충수탱크에 저장된 보충수는 원자로보충수펌프에 의하여 체적제어탱크에 유입됩니다.
체적제어탱크는 정화된 유출수를 모으고 붕산저장탱크와 원자로보충수탱크로부터 붕산수를 받아 붕산 농도를 조절합니다. 이후 충전펌프롤 통해 1차냉각계통으로 전달시킵니다.
원자로배수탱크는 여러 기기에서 누설된 붕산수를 한 곳으로 모아주는 탱크로서 화학 및 체적 제어 보조계통에 해당합니다.
