[원자력기사 기출풀이] 2017년 원자로 안전과 운전 11 ~ 15번

 

71. 다음 중 ANSI/ANS N18.2(1973)에서 분류한 발전소 설계 시 고려된 사건분류를 따를 때 냉각재계통(RCS) 강제순환 유량의 완전상실에 해당하는 등급은?
    ① Condition I    ② Condition II    ③ Condition III    ④ Condition IV

 

 

 ANSI N18.2, 발생빈도별 상태분류

1. 정상운전(Condition I) : 발전소가 규정된 운전 제한치와 조건에서 사전에 설정한 계획대로 운전되고 있는 상태로서, 발전소 출력운전, 원자로 기동과 정지, 보수, 시험, 핵연료 장전 등을 포함.

 

2.  보통빈도사건(Condition II) : 비교적 자주 발생하는 경미한 사건, 발전소의 수명기간 동안 여러 번 일어날 수 있는 사건, 발생율은 1회/년

  - 터빈 트립, 주급수 유량 상실, 원자로냉각재 유량 감소. 의도치않은 제어봉 인출, 붕산수 희석, 복수기 냉각 상실, 원자로와 터빈 출력 불일치, 제어봉 낙하, 외부 부하 상실, 원자로 냉각재계통의 우발적인 감압, 발전기 보조기기에 대한 외부전원 상실.

 

3. 희귀빈도사건(Condition III) : 발전소의 수명기간 동안 한번 일어날 수 있는 사건, 공학적안전설비의 동작으로 충분히 수습할 수 있는 정도, 발생율 : 1회 / 수명

 - 소형 원자로냉각재 상실사고(냉각재계통의 가장 큰 배관에서 약간의 파열로 누설이 발생해 비상노심냉각계통이 작동하는 사고), 소량의 2차측 배관 파열 사고(주증기관 또는 주급수관) ,핵연료집합체의 부적절한 장전과 운전, 원자로냉각재 강제유량 완전상실(회전자고착은 IV), 기체폐기물 저장탱크 파열, 전출력 상태에서 1개 제어봉 인출

 

4. 제한사고(Condition IV) : 발전소 수명기간 동안 발생하지 않을 것으로 예상되나 방사성물질의 심각한 유출 가능성 때문에 고려하는 가상적인 사건

 - 주급수관 파단사고, 주증기관 파단사고, 대형 원자로냉각재 상실사고(주 배관 양단 파열), 증기발생기 튜브파열(SGTR), 핵연료취급사고, 제어봉구동장치 보호관 파열 사고, 원자로냉각재펌프 회전자 고착사고 등

 

 

정답 : 3

 

 

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72. 가압경수로형 원자력발전소에서 주증기관 파단사고(MSLB), 원자로냉각재상실사고(LOCA), 증기발생기튜브파단사고(SGTR)의 공동적인 특징에 해당하는 것은?
    ① 안전주입 발생     ② 건물 내 방사선준위 증가   ③ 가압기 고압력    ④ 냉각재 과냉각 여유도 감소

 

안전주입 발생 

  - 주증기관 파단 시, 증기유량이 크게 상승하고, 1차측의 열을 더 많이 제거해간다. 따라서 1차냉각재의 온도는 낮아지고, 밀도가 커져 체적이 수축하고 압력이 낮아진다. 가압기 저압력 신호에 의해  안전주입이 발생해 냉각재를 보충한다.

  - LOCA 시, 냉각재 재고량이 상실되고, 압력이 낮아진다. 안전주입계통이 작동하여 냉각재를 보충해준다.

  - SGTR 시, 1차측의 물이 2차측으로 넘어간다. 1차측 물의 재고량과 압력이 감소하고 안전주입이 작동한다.

 

 

건물 내 방사선 준위 증가 : LOCA 시에는 1차냉각재가 격납건물로 빠져나가서 방사선준위는 증가한다.

주증기관 파단과 SGTR의 경우 방사성물질이 격납건물로 빠져나가는 것이 아니므로 방사선준위는 증가하지 않는다.

 

가압기 고압력 : 세 사고 모두 가압기의 압력은 낮아진다.

 

냉각재 과냉각 여유 감소 : 과냉각여유는 현재 물의 온도가 끓는점까지 얼마나 여유가 있느냐이다. 과냉각여유가 감소하는 상황은, 냉각재 온도가 상승하거나, 냉각재 압력이 낮아져 끓는점이 낮아지는 경우이다.

LOCA와 SGTR의 경우 냉각재 압력이 낮아져 과냉각여유도는 감소한다.

주증기관 파단시 냉각재의 압력이 낮아지지만 동시에 냉각재의 온도는 낮아지므로 과냉각여유는 감소하지 않는다.

 

 

 

정답 : 1

 

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73. 다음 중 제어봉 삽입한계의 설정배경이 아닌 것은?
    ① 제어봉 인출사고 시 노심에 인가될 수 있는 정(+)반응도 최소화
    ② 증기관 파단사고 시 필요한 정지여유도 확보하기 위한 충분한 부반응도 제공
    ③ 첨두계수를 최소화하기 위하여 충분한 부반응도 제공
    ④ 냉각재계통의 충분한 과냉각여유도

 

제어봉 삽입한계란, 노심에 삽입되는 깊이를 제한해주는 제한치이다.

삽입한계의 설정 배경은 다음과 같다.

 - 정지여유도 확보

 - 제어봉인출사고 시 정반응도 제한

 - 첨두계수를 최소화하여 허용할만한 반경방향 중성자속 분포를 제공

 

과냉각 여유도란, 냉각재 포화온도(끓는점) - 냉각재 현재 온도를 말한다.

즉, 끓는점까지 얼마나 여유가 있냐를 말하는 것인데, 제어봉 삽입한계와는 무관하다.

 

 

정답 : 4

 

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74. 다음 중 노심말기에 감속재 온도계수는 어떤 값을 갖는가?
    ① 더 큰 부반응도   ② 더 큰 정반응도   ③ 더 작은 부반응도  ④ 더 작은 정반응도

 

 

감속재온도가 오르면, 다음과 같은 현상이 발생한다.

  - 감속재(물)의 밀도가 낮아져 감속효과가 낮아짐. 부 반응도 효과

  - 붕산밀도가 낮아져 흡수효과가 낮아짐. 정 반응도 효과

 

원자로는 위 두가지 효과 중 부반응도 효과가 더 크도록 설계가 된다.

두번째 효과, 정반응도 효과는 붕산수의 붕소농도가 짙을수록 효과가 크다.

노심말기에는 잉여반응도가 작아져 임계붕소농도가 작아진다.

즉, 노심초기에는 진했던 붕산수농도가 노심말기로갈수록 점점 묽어진다.

그렇게되면 감속재온도계수에서 두번째(정반응도)효과가 감소하여, 감속재온도계수는 더 큰 부반응도를 가지게 된다.

 

 

정답 : 1

 

 

 

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75. 원자력 시설의 고장 및 손괴 시 일반인에게 방사선 장해를 직접 또는 간접적으로 미칠 우려가 있는 설비를 안전설비라고 한다. 다음 중 안전설비에 해당되지 않는 것은?
    ① 원자로 격납용기
    ② 비상설비 및 그 부속설비
    ③ 1차 RCS 설비와 그 부속설비
    ④ 2차 계통 설비와 그 부속설비

 

방사성물질의 안전한 제어를 위해 사고방지와 사고완화를 위해 설치되는 것이 안전설비이다.

경수로의 대표적인 안전설비는 원자로보호계통과 공학적안전설비들이다.

  - 원자로 보호계통, 안전주입계통, 정지냉각계통, 격납건물, 격납건물 살수계통 등

 

2번의 비상설비가 무엇인지 애매하다.

 

정답 : 4