[원자력기사 기출풀이] 2017년 발전로계통공학 11 ~ 15번

 

 

51. 원자로를 $P_o$ 출력으로 $t_0$ 시간동안 가동 후 정지시켰을 때, 정지된 때로부터 $t_s$ 시간 경과 후 분열생성물 붕괴에 의한 열출력 $P(t_o, t_s)$ 는 다음과 같다.

$$P(t_0,t_s) = 0.095 P_0t_s^{-0.26} [1-(1+\frac{t_0}{t_s})^{-0.2}]$$

(시간단위는 초.)

원자로를 1,000 MWt로 100일 연속 운전하다가 정지시킨 후 10분이 지났을 때 분열생성물의 붕괴에 의한 열출력은?
    ① 9.9MWt     ② 15.4MWt      ③ 20.2MWt     ④ 25.7MWt

 

 

주어진 값들을 잘 대입하면 정답은 15.4 MWth

 

정답 : 2

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52. 가압경수로의 냉각재계통에 있는 기기에 대한 설명으로 틀린 것은?
    ① 증기발생기의 급수예열기는 냉각재계통에 충분한 강제순환 유량을 제공하고 발전소 기동 중에는 냉각재계통을 가열시킨다.
    ② 가압기는 냉각재 운전압력을 일정하게 유지시키고 과도상태 시 발생하는 냉각재의 체적변화를 수용한다.
    ③ 원자로 압력용기는 방사선의 영향과 고온 및 고압의 상태에서 견디도록 설계되어 있으며 연료집합체, 제어봉집합체 및 내부구조물을 내장한다.
    ④ 냉각재 펌프의 진동기는 유도전동기로서 플라이휠이 장착되어 펌프정지 시 냉각재 유량을 점진적으로 감소하도록 한다.

 

1. 급수예열기는 급수를 증기발생기 순환유량과 혼합하여 급수를 예열하는 역할을 한다. 냉각재계통은 1차계통 냉각재를 의미하는데, 이는 증기발생기의 급수예열기와 무관하다.  냉각재계통의 강제순환 유량을 제공하고 기동 중 냉각재계통을 가열하는 것은 원자로냉각펌프( RCP)의 역할이다.

 

2, 3, 4 번은 맞는 설명이다.

 

2번 : 가압기는 절반은 물, 절반은 증기로 되어 있다. 냉각재의 부피가 증가하면 가압기의 증기영역이 조밀해지면서 부피 증가를 수용할 것이다.

만약 가압기가 물로 꽉차있다면, 조금의 부피 증가 (냉각재 온도 증가로 인한) 만 있어도 계통은 큰 충격을 받을 것이다.

 

 

4번 : 플라이휠 = 관성바퀴, 펌프가 정지되어도 관성에 의해 유량이 서서히 감소하도록 해주는 장치

 

 

정답 : 1

 

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53. 원자력발전소의 효율은 약 35%이다. 다음 중 어느 기기에서 가장 큰 효율의 손실이 발생되는가?
    ① 증기발생기    ② 터빈    ③ 주급수 펌프   ④ 복수기

 

 

원자력발전소의 효율은 투입된 에너지를 얼마나 많은 전기에너지로 변환시킬 수 있냐이다.

 

노심에서 생성되는 열은 대부분 증기발생기를 통해 2차측 급수로 전달된다.

2차측 급수의 열에너지는 터빈으로 전달되어 터빈을 돌려 전기를 생산한다.

터빈에서는 에너지가 손실되는 것이 아니라 에너지를 사용하는 부분이다. 즉, 터빈이 좋으면 효율이 증가한다.

 

터빈을 지나친 습증기의 열은 복수기에서 제거되어 액체가 된다. 이 부분에서 에너지 손실이 크다.

 

주급수펌프는 에너지를 공급해주는 부분이지, 에너지가 손실되는 부분이 아니다.

 

 

정답 : 4

 

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54. 베르누이 법칙이 적용될 수 있는 선행조건에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?
    ① 유체흐름 내의 임의의 두 점은 같은 직선상에 있다.
    ② 마찰이 없는 흐름이다.
    ③ 압력수두, 위치수두와 속도수두의 총합은 언제나 일정하다.
    ④ 비압축성 유체의 흐름이다.

 

 

베르누이 법칙 : 유체의 압력수두, 위치수두, 속도수두의 총합은 보존된다

베르누이 법칙의 조건

1. 비압축성 유체여야 함

2. 정상상태여야 함

3. 같은 유선을 흘러야 함

4. 점성이 없어야 함.

 

1번 : 유선을 얘기하는 보기인데, 유선은 직선이아니고 곡선이어도 된다.

 

3번이 좀 애매한데, 3번은 선행조건이 아니라 베르누이 정리의 결과이다.

베르누이 정리는 압력수두, 위치수두, 속도수두의 합이 보존된다는 애기를 하려는 정리인데, 이 것은 전제가 아니다.

다른 전제들을 만족하면, 압력수두, 위치수두, 속도수두의 합이 보존된다는 얘기를 베르누이 정리가 하고 있다.

 

 

정답 : 1

 

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55. 원자력발전소 계통에서 이루어지는 열전달에 대한 설명으로 틀린 것은?
    ① SG의 급수유량을 급격히 감소시키면 전열면의 열제거가 잘 이루어지지 않는다.
    ② 연료표면의 온도가 포화온도에 도달하면 핵비등이 발생한다.
    ③ 증기발생기 압력을 급격히 감소시키면 막비등을 일으킬 수 있다.
    ④ 냉각재 압력이 급격히 상승할 때 핵비등 상태로 계속 유지하기 위해서 열원의 온도저하가 필요하다.

 

 

1. 증기발생기의 급수유량 감소 → 증기발생기 내부 온도가 증가하여 기포(증기)가 증가함 → 관다발 지역(U-튜브 지역)에 물보다 기포가 더 많아짐 → 열전달 면적이 줄어들어 열제거가 잘 안됨.

 

2. 핵비등 : 전열면의 온도가 유체의 포화온도보다 약간 더 큰 경우 생기는 현상이다. 

전열면의 온도, 즉, 핵연료 표면의 온도가 냉각재 온도보다 크다면, 핵연료 표면에서 냉각재는 증발하여 기포가 된다. 하지만 냉각재 전체적인 온도는 포화온도보다 낮기 때문에, 기포는 유지되지 못하고 액체로 응축된다. 이것이 핵비등이다.

(포화온도 = 끓는점)

 

3. 막비등은 전열면의 온도가 유체의 포화온도보다 많이 큰 경우, 즉 과열도가 높을 때 발생한다. 

증기발생기의 압력을 감소 시키면, 유체의 포화온도는 감소한다. 전열면의 온도가 일정할 때, 유체의 포화온도가 감소하면  과열도가 커져 막비등 쪽으로 간다.

 

4. 핵비등은 전열면의 온도가 유체의 포화온도보다 약간 더 큰 경우이다. 즉, 과열도가 조금 양수인 경우이다.

냉각재 압력이 상승하면 포화온도가 증가하고 과열도는 감소한다. 그러다가 과열도가 음수가되면 핵비등은 발생하지 않는다.

이 때 핵비등을 유지시키려면 포화온도가 증가하는 만큼 전열면의 온도가 증가해야 하므로, 열원의 온도가 증가해야 한다.

 

 

 

 

정답 : 4