[원자력기사 기출 풀이] 2023년 발전로계통공학 11 ~ 15번

51. 이상적인 랭킨 사이클로 운전되는 원자력발전소의 1차계통을 통과하는 유량률이 $0.64×10^8$ kg/h이다. 원자로 입구와 출구의 온도는 각각 293 ℃와 315 ℃이며 비열은 5.9 J/g-℃이다. 그리고 복수기를 통과하는 유량률은 $1.0×10^8$ kg/h이며 복수기 입구와 출구의 온도는 각각 18 ℃와 30 ℃이며 비열은 4.2 J/g-℃이다. 발전소 2차계통의 열효율은?
    ① 33.3 %    ② 35.3 %   ③ 37.3 %    ④ 39.3 %

 

열효율 = 일에너지 / 공급된 열에너지

 

노심 입구로 들어온 물이 출구로 나갈 때 상승한 온도만큼이 이 원자로에서 공급된 열에너지 입니다.

 

(어차피 단위는 상쇄되므로 단위변환은 생략하겠습니다. )

 

공급된 열에너지 $Q_{in} = 0.64 * 10^8 * 5.9 * (315-293)$

 

일에너지는 투입된 열량 - 방출된 열량이므로, 

 

일에너지 $W = Q_{in} - Q_{out} = 0.64 * 10^8 * 5.9 * (315-293) - 1.0*10^8 * 4.2 * (30-12)$

 

따라서 열효율은 39.3 %입니다.

 

답 : 4

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52. 열전달 상관식인 Dittus-Boelter correlation에서 나타나지 않는 무차원 수는?
    ① 레이놀즈 수(Reynolds number)
    ② 너셀 수(Nusselt number)
    ③ 그라쇼프 수(Grashof number)
    ④ 프란틀 수(Prandtl number)

 

Dittus - Boelter 식은 관내 유동에서 너셀 수를 구하기 위한 식입니다.

방정식은 다음과 같습니다.

$$ Nu = 0.023 Re^{0.8} Pr^{0.4}$$

 

너셀 수를 레이놀즈 수와 프란튼 수와의 관계로 나타냅니다.

 

답 : 3

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53. 가압중수로(CANDU)형 원전의 특징이 아닌 것은?
    ① 천연우라늄을 연료로 사용한다.
    ② 감속재 및 냉각재로 중수를 사용한다.
    ③ 운전 중 연료를 교체한다.
    ④ 원자로는 수직 압력관으로 구성되어 있다.

 

우리나라 월성 2 ~ 4호기는 가압중수로, CANDU형 입니다. (월성 1호기는 폐쇄)

CANDU는 냉각재와 감속재를 중수로 사용하고, 수평으로 된 노심에 천연우라늄 핵연료를 장전합니다.

 

답 : 4번

 

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54. 정격 열출력이 2,815 MWth인 원자로의 연료봉 평균 선출력밀도는? (단, 원자로에는 177개 연료집합체가 장전되어 있고, 연료 집합체당 236개 핵연료봉이 있으며, 연료봉 1개당 유효 연료길이는 3.81m이다.)
    ① 176.88 W/cm    ② 186.88 W/cm    ③ 196.88 W/cm    ④ 206.88 W/cm

 

선출력밀도는 핵연료봉 단위길이당 발생시키는 출력입니다.

이 원자로에서는 2815 MW의 출력이 총 길이 177 * 236 * 381 = 15,915,132 cm 에서 발생하고 있습니다.

따라서 평균선출력 밀도는 $ 2815* 10^6 / 15,915,132 = 176.88 W/cm$ 입니다.

 

답 : 1번

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   55. 정상운전 중인 가압경수로형 원자력발전소에서 가압기의 압력을 조절하기 위한 설비가 아닌 것은?
    ① 가압기 비례전열기   ② 안전감압밸브    ③ 가압기 보조전열기   ④  가압기 살수밸브

 

가압기는 1차냉각재계통의 압력을 유지하고, 냉각재의 체적 변화를 보상해줍니다.

가압기 상부에 있는 3개의 안전밸브는 계통의 압력이 과잉이 될 때 방출하여 압력을 낮춥니다

바닥에있는 전열기가 설치되어 가압기의 압력을 올려줍니다.

상부의 살수관은 압력을 낮춰줍니다.

 

가압기 상부에 있는 안전감압밸브는 비정상 시 계통의 압력을 신속하게 하강시켜줍니다.

 

답 : 2번