[원자력기사 기출풀이] 2016년 원자력기초 16 ~ 20번

 

16. 감속재가 갖추어야 할 조건으로 맞는 것은?
    ① 중성자에 대한 평균 대수에너지 감쇄가 작아야 한다.
    ② 중성자 흡수단면적이 커야 한다.
    ③ 중성자 산란단면적이 커야 한다.
    ④ 비중이 높아야 한다.

 

감속재 : 속중성자를 산란시켜 열중성자까지 감속시켜주는 물질. 물처럼 감속능력이 좋아야 함.

 

1. 중성자와 1회 충돌당 대수적으로(log) 감쇠되는 비율을 대수에너지 감쇠라고 한다. 이 것이 커야 산란 시마다 더 크게 감속되기 때문에 커야 좋다.

 

2. 중성자 흡수가 많으면 핵연료에 흡수되어야할 중성자가 감속재에 흡수되어 좋지 않다.

 

3. 산란단면적이 커야 감속이 더 잘된다.

 

4. 비중은 관계없다.

 

 

 

정답 : 3

 

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17. 가연성 독물질을 장전하는 주요 목적과 거리가 먼 것은?
    ① 초기노심 장전 시 잉여반응도 보상
    ② 원자로 정지여유도 확보
    ③ 반경방향 중성자속 분포 조정
    ④ 감속재 온도계수를 부(-)로 유지

 

가연성독물질 : 중성자를 잘 흡수하는 물질로, 노심이 연소되면 같이 연소되며 중성자흡수능력이 같이 감소한다.

가연성 독물질을 사용하는 이유는 1, 3, 4번이다.

 

1번 : 주기초 임계량보다 많이 연료를 장전하는데, 이를 잉여반응도라고 한다. 이 잉여반응도를 가연성독물질로 억제해준다. 주기가 진행되면 잉여반응도가 감소하고, 같이 가연성독물질의 부반응도효과도 감소하여 균형이 맞는다.

 

3번 : 노심의 중심부분이 중성자속이 높다. 중심부분에 가연성독물질을 많이 위치시키면 이 분포를 평탄하게하여 출력첨두계수를 낮출 수 있다.

 

4번 : 가연성독물질을 사용하지 않고, 잉여반응도를 붕산수로만 억제하려고 하면, 감속재온도계수가 정이될 수 있다. 따라서 가연성독물질을 적당히 사용해 붕산수의 농도를 낮추어 감속재 온도계수를 음이되도록 해야 한다.

 

 

2번 : 정지여유도를 확보하기 위해 가연성독물질을 사용하지 않는다. 물론 정지여유도 값에는 영향을 미치겠지만.  

 

 

 

정답 : 2

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18. 균질 탄소 매질 내에서 중성자 산란 평균 자유행정($\lambda_s$)는 얼마인가?
(단, 탄소의 미시적 산란단면적($\sigma_s$)는 4.8 b, 밀도는 $1.6 g/cm^3$이다.)
    ① 0.3 cm    ② 1.5 cm    ③ 2.6 cm   ④ 3 cm

 

평균자유행정 : 중성자가 매질 속에서 충돌할 때까지 진행하는 평균 거리로 거시적단면적의 역수이다.

 

거시적단면적은 원자밀도와 미시적단면적의 곱으로 구할 수 있다.

 

$$\Sigma = N\sigma = \frac{\rho}{A}N_A * \sigma$$

 

$A$ : 원자량. 탄소의 경우 12

$\Sigma$ : 거시적단면적, 1 b = 10^(-24) cm^2

$\sigma$ : 미시적단면적

$\rho$ : 매질 질량 밀도

$N_A$ : 아보가드로 수

 

거시적 단면적은 0.385 / cm 이고,

그 역수인 평균자유행정은 2.6 cm 이다.

 

 

정답 : 3

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19. 증식이득이 0.15인 고속증식로에 U-238, Pu-239을 장전하여 전출력으로 운전할 때, Pu-239는 매일 2 kg씩 소모된다. Pu-239의 장전량이 500 kg이라고 할 때, Pu-239의 생성률은?

    ① 0.15 kg/day   ② 0.3 kg/day    ③ 5 kg/day  ④ 75 kg/day

 

변환율 C : 생성되는 핵분열성물질 원자수 / 소모되는 핵분열성물질 원자수

 

증식이득 G = C - 1, 핵분열성물질의 순 증가율

 

하루에 2kg가 소모되고, 순 증가율은 0.15 이므로, 하루에 Pu-239는 0.3 kg이 생성된다.

 

근데 생성되는 핵종은 Pu-239가 맞지만,

소모되는 핵종은 Pu-239와 U-238이다. U-238의 소모량도 같이 알려줘야 풀 수 있다.

위 풀이는 U_238의 소모량이 0 이라고 하고 푼 것이다.

 

정답 : 2

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20. 가압경수로(PWR)와 가압중수로(PHWR)의 특성에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?
    ① 두 원자로 모두 열중성자로이다.
    ② 두 원자로 모두 우라늄을 연료로 사용한다.
    ③ 두 원자로 모두 비균질로이다.
    ④ 냉각재로 경수(H2O)와 중수(D2O)를 노심특성에 맞게 혼합하여 사용한다.

 

1,2,3 번 모두 맞다.

 

비균질로 : 감속재와 핵연료가 따로 구분되어 있는 원자로.

균질로는 감속재와 핵연료가 균질하게 혼합되어 있는 원자로이다.

 

4번 : 경수와 중수를 혼합하여 사용하지 않는다.

경수로는 감속재, 냉각재로 모두 경수를 쓰고

중수로는 감속재, 냉각재로 모두 중수를 쓴다. 물론 중수의 순도가 100 %는 아니긴 하다.

 

 

 

 

정답 : 4