[원자력기사 기출풀이] 2017년 핵재료공학 및 핵연료관리 1 ~ 5번

 

21. 냉각재 계통에서 일어나는 전면부식에 대한 설명 중 일반적인 부식 형태가 아닌 것은?
    ① 금속표면이 일반적으로 고르게 용해되는 부식이다.
    ② 부식의 진행속도가 빠르게 일어난다.
    ③ 금속표면에 균일하게 피막을 형성한다.
    ④ 양극부와 음극부가 서로 근접한 피막을 형성한다.

 

전면부식 : 물과 접하는 재료의 표면 전체가 균일하게 부식되는 것을 말한다. 균일하게 부식되면서 산화피막을 형성하는데, 이 피막을 잘 유지한다면 부식율은 감소된다. 일부 피막은 피복재에 침적되고 방사화부식생성물로 전환되어 냉각재의 방사선준위를 증가시키는 원인이 된다.

 

2번 : 전면부식은 진행속도가 느리다.

 

정답 : 2

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22. 원자로에 한 번 연소된 연료를 노심 최외각에 장전하여 노심 외각으로 누설되는 중성자를 최소화하여 원자로 압력용기 피로현상을 감소시키는 핵연료 장전모형은?
    ① 산란 재장전 
    ② 아웃-인 재장전
    ③ 저-누설 장전모형 
    ④ 수정된 산란 재장전

 

저누설장전모형은, 새 핵연료를 노심 중앙부에 장전하고, 한번 연소된 연료를 외곽쪽으로 밀어내며 장전하는 것을 말한다.

이렇게하면 반경방향 중성자속 분포는 중앙부가 더 볼록해지지만, 최외곽에는 연소도가 높은 핵연료가 장전되기 때문에 중성자속이 낮고, 누설이 적다는 장점이 있다.

 

 

 

 

정답 : 3

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23. 가압경수로의 CRUD에 대한 설명 중 틀린 것은?
    ① 원자로에서 방사성 크러드는 CVCS에서 정화시킨다.
    ② 금속산화물의 크러드 스테인레스강은 주로 철 산화물이다.
    ③ 전하를 띄고 있어 금속표면에 침적하려는 경향이 있다.
    ④ 운전정지 후에 저 방사능준위 요인이 된다.

 

크러드( CRUD) :  금속구조물의 부식, 마모에 의해 생성되는 현탁상의 금속산화물 ( 0.1 ~ 0.5 μm)로서, 주 성분은 헤마타이트, 마그네타이트형의 철 산화물. 전하를 띄고 있어 금속 표면에 침적하려는 성향이 있다.

 

금속의 부식생성물이 피복재나 계통 표면에 침적한 것이다.

 

크러드의 영향

 - 핵연료 피복재에 침적하여 열전달 감소, 피복재 손상 유발

 - SG 튜브에 침적하여 열전달 감소, 검사 및 정비 지장 초래

 - 제어봉 구동장치와 밸브에 침적하여 기계적 고장 유발

 - 방사화되어 냉각재의 방사능 준위를 높임

 

4번 : 크러드는 고 방사능 준위의 원인이 된다.

 

 

정답 : 4

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24. 중수로 원전의 연료교체원칙이 아닌 것은?
    ① 최소 연소도를 갖는 채널을 최우선적으로 교체한다.
    ② 출력이 낮은 부분 채널은 출력이 높은 부분의 채널에 비해 자주 교체한다.
    ③ 대칭적인 출력분포가 되도록 교체채널을 선택한다.
    ④ 노심반응도를 되도록 크게 증가시킬 수 있는 채널을 선택한다.

 

1. 연소도가 높은 채널을 우선적으로 교체해야 한다. 연소도가 낮다는 것은 아직 핵연료가 많이 남아있다는 뜻이고 더 연소시킨 다음에 인출해야 한다.

 

2. 출력이 낮은 부분은 연소도가 높아 핵연료가 얼마 남지 않은 부분이다. 이 부분을 새 연료로 교체해준다.

 

3. 축방향, 반경방향 대칭을 유지하도록 교체해야 한다.

 

4. 연소로 인한 반응도 손실을 보상할 정도의 반응도가 추가되어야 한다. 이 보기가 좀 애매한데, 반응도를 되도록 크게 증가시키기보다는, 손실분을 고려하여 적절히 증가시키는 것이 더 알맞아보인다.

 

정답 : 1

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25. 연료봉의 피복재로 사용되는 지르코늄(Zr)이나 원자로 제어봉의 하프늄(Hf)을 얻기 위한 처리 방법은?
    ① 기체확산법 
    ② 원심분리법
    ③ 용매추출법 
    ④ 화학교환법

 

지르코늄과 하프늄은 같은 4족원소이고 화학적 성질이 비슷하다. 지르코늄과 하프늄은 같이 존재하는데, 용매추출법으로 분리한다.

 

용매추출법 : 서로 섞이지 않는 두 액상에서 용질을 한 액상으로 이동시켜 분리하는 방법

 

 

나머지 3가지 방법은 하프늄 분리기술이 아니라 우라늄을 농축하는 방법이다.

 

정답 : 3