46. 외부온도가 10 ℃일 때, 어떤 사무실의 온도를 25 ℃로 유지하기 위하여 5×10^8 J/day의 열이 사무실에 공급되어야 한다. 열펌프가 에너지를 공급하기 위하여 사용될 때 하루 동안 열펌프에서 공급해야할 최소 일은? (단, 열펌프 내 저장되는 에너지의 엔트로피에는 아무 변화가 없고 대기와 사무실은 열펌프에 비하여 크기 때문에 열에너지 저장소라고 한다.)
① 2.5×10^7 J/day ② 2.5×10^9 J/day ③ 5.0×10^8 J/day ④ 5.0×10^10 J/day
열펌프는 차가운 곳에 있는 열을 뜨거운 곳으로 옮기는 역할을 한다.
펌프가 낮은 곳의 물을 높은 곳으로 옮기는 것처럼 펌프 역할을 한다고 해서 열펌프라고 한다.
원래 열은 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 이동하는게 정상이다. 반대로 이동시키려면 그만큼의 일이 필요하다.
47. 풀비등에서 열유속은 과열도의 변화에 따라 비등곡선을 가진다. 과열도가 증가함에 따라 1기압의 물에 대한 비등의 순서로 맞는 것은? ① 핵비등 → 천이비등 → 막비등 → 자유대류비등 ② 자유대류비등 → 핵비등 → 천이비등 → 막비등 ③ 막비등 → 자유대류비등 → 핵비등 → 천이비등 ④ 천이비등 → 막비등 → 자유대류비등 → 핵비등
위 그림에서 x축은 "전열면 온도 - 포화온도" , 즉 과열도 이다.
전열면이란, 피복재표면 같이, 열이 발생하는 곳 표면을 말한다.
즉, x축은 "피복재표면온도 - 냉각재의 끓는점" 을 나타내고 있다.
과열도란, 유체의 온도가 끓는점을 초과해서 과열된 정도를 말한다.
과열도가 증가할수록 비등의 방식이 바뀌는데,
위 그림에서 순서대로 " 자유 대류 - 막비등 - 천이비등(부분막비등) - 막비등 " 순으로 변화된다.
정답 : 2
48. 원자로 노심에서의 열발생에 대한 설명으로 틀린 것은? ① 노심 내에서 열발생은 핵연료의 핵분열에 비례한다. ② 핵연료에서 발생된 열은 핵연료 주변을 통과하는 유체에 의하여 제거되고 이 열은 핵연료 입구 측으로 들어온 냉각재를 출구 측 온도까지 높이는데 사용된다. ③ 핵분열률은 중성자속에 비례하는데 고속 중성자속이 핵분열률을 좌우하는 주된 요인으로 작용한다. ④ 노심 열발생은 핵연료 부피, 핵분열 당 에너지, 핵분열 단면적, 단위 부피 당 핵분열 가능핵종 수에 비례한다.
1. 노심 내의 열발생의 대부분은 핵분열 시 발생하는 에너지이다. 이는, 핵분열 횟수에 정비례한다.
2. 핵연료에서 발생하는 열, 즉, 핵분열 시 방출되는 에너지는 대부분 핵분열생성물의 운동에너지 형태이다. 이 에너지는 바로 인근의 핵연료를 이루는 분자를 진동시켜 핵연료의 온도를 증가시킨다. 이 온도는 갭의 헬륨, 피복재를 가열시키고, 결국 냉각재로 전달된다.
3. 핵분열율은 열중성자속과 핵분열거시적단면적의 곱에 비례한다. 속중성자속이 아니라 열중성자속이 좌우한다.
4. 노심의 열발생은 핵분열율*핵분열당에너지 에 비례한다. 핵분열율은 핵분열단면적*핵분열가능핵종의 원자밀도에 비례한다.
즉,
노심의 열 P는
$$P \propto Q*\Sigma_f*N$$
Q : 분열당 에너지
$\Sigma_f $ : 핵분열 미시적 단면적
N : 핵분열물질의 원자밀도
정답 : 3
49. 한국 표준형 원전의 증기발생기 수위제어에 대한 설명으로 틀린 것은? ① 저온의 급수량이 증가하면 물속의 증기방울이 응축되어 증기발생기 수위가 감소하는 수축현상이 일어난다. ② 저출력 상태에서는 급수 및 증기유량이 작아 상대오차가 감소하여 급수와 증기 유량의 차이에 의한 보상이 쉽다. ③ 급수 공급량이 감소하면 증기발생기 내 물속의 증기방울이 증가하여 증기발생기 수위가 증가한다. ④ 일반적으로 증기발생기 수위는 급수조절밸브의 개도와 주급수펌프의 회전수를 조절하여 제어된다.
증기발생기의 수위는 하향유로(다운커머)에서 측정된다.
하향유로의 물은, 증기발생기 상부 습분분리기에서 제거된 물과 급수가 합쳐진 것이다.
이 하향유로의 물이 상향유로(riser, 관다발 지역)로 넘어가면, 가열되어서 밀도가 낮아지고 상부로 이동하면서 습증기가 된다. 습증기 중에 증기는 터빈으로 빠져나가고, 물은 분리되어 하향유로로 되돌아오면서 순환된다.
1. 급수 유량이 증가하면, 차가운 급수가 유입되는 것이므로, 관다발지역의 기포가 응축되어 붕괴된다. 기포가 붕괴되면 다운커머의 물이 더 쉽게 관다발지역으로 넘어오므로 다운커머의 수위는 감소(수축)한다.
2. 급수와 증기유량이 클수록 제어가 쉽다. 급수와 증기유량이 작을수록, 조금만 변해도 큰 과도가 올 것이고, 제어가 어려워진다.
3. 급수 유량이 감소하면, 증기발생기의 온도는 상승해 더 많은 기포가 생기고, 관다발지역의 기포와 물 혼합물의 체적은 증가한다. 이는 다운커머에서 넘어오는 물의 유동을 억제하므로 다운커머의 수위는 증가(팽창)한다.
4. 증기발생기의 수위는 주급수제어계통에 의해 조절된다. 이 계통은 증기유량, 급수유량, 증기발생기 수위를 전달 받아, 급수조절밸브, 주급수펌프의 회전속도를 조절하여 수위를 조절한다.
50. 냉각재 유체가 냉각재계통의 증기발생기 튜브를 따라 흐를 때 발생하는 압력손실에 대한 설명으로 틀린 것은? ① 튜브의 길이에 비례 ② 수력학적 지름에 반비례 ③ 유속에 비례 ④ 마찰계수에 비례
