[원자력기사 기출풀이] 2017년 원자로 안전과 운전 6 ~ 10번

 

66. 원자로 노심으로 제어봉이 삽입되어 원자로 출력이 감소되었다. 이는 유효증배계수 감소로 인한 것이다. 다음 중 제어봉이 유효증배계수 인자 중 가장 많이 영향을 주는 인자는?
    ① 공명이탈확률    ② 열중성자 이용률    ③ 속분열인자   ④ 재생계수

 

 

열중성자 이용률 = 핵연료에 흡수된 중성자 / 노심 전체 구조물에 흡수된 중성자 

 

제어봉 삽입은 노심의 유효증배계수를 떨어뜨리는 요인이다.

제어봉은 중성자를 강하게 흡수하면서 유효증배계수의 6가지 인자 중에, 열중성자 이용률을 크게 떨어뜨린다.

 

 

정답 : 2

 

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67. 다음 중 중대사고 현상 중 용융된 연료가 저온상태의 냉각수와 접촉함으로서 급격한 열전달이 일어나 증기팽창에 의한 고온 및 고압이 발생하는 것은?
    ① 고압 용융물 분출(HPME : HIgh Pressure Mel Ejection)
    ② 격납건물 직접 가열(DCH : Direct Containment Heating)
    ③ 노심용융물과 콘크리트 상호작용(MCCI : Molten Core Concrete Interaction)
    ④ 연료(노심 용융물)와 냉각재 상호작용(FCI : Fuel Coolant Interaction)

 

 

1. 고압 노심용융물 방출(HPME) : 노심 용융물이 원자로압력용기 하부로 흘러내려 고압인 상태에서 압력용기가 파손되면 용융물이 원자로공동을 통해 격납건물 대기로 분사되어 격납건물 내 온도와 압력을 상승시킴.

 

2.격납건물직접가열(DCH) : 격납건물로 방출된 고온고압 노심용융물이 격납건물 대기와 접촉하여 급격한 열전달을 일으켜 격납건물을 가압함.

 

3. 용융물-콘크리트 상호작용 :  저압사고시, 노심용융물이 원자로용기를 뚫고 콘크리트바닥에 쌓여 반응하는 것. 콘크리트가 열에 의해 빠르게 녹고 분해된다. 용융물과 콘크리트는 반응하여 격납건물 내 압력을 증가시키고, 여러 종류의 기체와 에어로졸을 방출함.

 

4. 용융물-냉각재 상호작용 :   노심용융물이 원자로공동으로 흘러내릴 때 냉각수와 급격히 반응하여 증기폭발을 유발하는 것

 

정답 : 4

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68. 다음 중 가압경수로 노심의 반경방향 중성자속 분포에 가장 적게 영향을 미치는 것은?
    ① 제어봉 위치
    ② 노심으로 유입되는 냉각재 붕소농도의 변화
    ③ 노심 연소도 증가
    ④ 연료 농축도 변화

 

 

 

1. 제어봉 위치 : 제어봉이 삽입된 곳 부근에는 중성자속이 낮아지고 그 반대쪽은 중성자속이 약간 증가한다.

제어봉 삽입은 반경방향 중성자속 분포를 찌그러 뜨린다.

 

3. 보통 노심의 반경방향 중성자속은 cosine 모양으로, 가운데가 볼록하게 높고 양 외곽으로 갈수록 점점 낮아지는 형태이다.  이 말은, 중심부분에서는 핵분열이 더 많이 일어난다는 뜻이다. 시간이 지날수록 가운데 부분의 핵연료가 집중적으로 연소된다. 따라서 주기말로 갈수록 이 볼록한 모양은 점점 완만해져 평평해진다. 즉, 노심의 연소도가 증가하면, 반경방향 중성자속은 변한다. - 평평해진다.

 

4. 연료의 농축도가 변화하면, 농축도가 높은 부분은 중성자속이 높을 것이고, 낮은 곳은 중성자속이 낮을 것이다. 농축도 분포는 반경방향 중성자속에 영향을 준다.

 

2. 냉각재의 붕소는 중성자속 분포의 모양을 변화시키지 않는다. 붕소는 냉각재에 고르게 분산되어 있다. 냉각재는 노심 전체를 아우르므로, 노심 전체적으로 중성자를 흡수해간다. 따라서 전체적인 중성자속의 크기는 감소하겠으나 중성자속 분포의 모양은 변하지 않는다.

 

정답 : 2

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69. 다음 중 원자로 반응도의 부(-)의 궤환효과 중 하나로 도플러계수와 밀접한 관계가 있는 것은?
    ① 감속재 온도계수   ② 기포계수   ③ 지발중성자 분율   ④ 핵연료 온도계수

 

 

도플러효과 : 핵연료온도가 오를수록 공명흡수 단면적의 피크가 낮아지고 옆으로 넓게 퍼지는 현상

위 그림에서 검은색 선은 핵연료의 온도가 낮을 때 공명흡수 단면적이고, 빨간 점선은 핵연료의 온도가 높아졌을 때 공명흡수 단면적을 보여준다.

결과적으로는 핵연료 온도가 오르면 공명흡수가 많아져서 유효증배계수가 낮아지게되는 부 반응도 궤환효과를 준다.

 

원자로의 핵연료 온도계수는 본질적으로 음(-) 인데, 바로 이 도플러효과 때문이다.

 

정답 : 4

 

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70. 가압경수로형 원전에서 냉각재상실사고(LOCA)가 발생하면 연료의 손상을 방지하고 적절하게 냉각재 재고량을 유지하여야 한다. 이런 기능과 가장 관련이 있는 공학적 안전설비 작동신호(ESFAS)는?
    ① 격납건물 격리 작동신호(CIAS)
    ② 격납건물 살수 작동신호(CSAS)
    ③ 안전주입 작동신호(SIAS)
    ④ 보조급수 공급 작동신호(AFAS)

 

LOCA 시, 냉각재를 보충해주는 계통은 안전주입계통 ( 비상노심냉각계통)이다.

안전주입계통은 가압기 저압력, 격납건물 고압력 시 안전주입작동신호에 의해 작동한다.

 

정답 : 3