26. 다음에서 설명하는 재처리 방법은?
① 원심분리법 ② 퓨렉스 ③ 용매추출법 ④ 파이로프로세스
마그네슘과 알루미늄 정련과정은 모르겠으나,
금속물질로 전환시키고, 플루토늄과 우라늄을 공회수하는 방법은 파이로프로세싱이다.
원심분리법 : 원심력을 이용하여 우라늄을 농축하는 방법이다.
퓨렉스, PUREX : TBP를 이용하여 우라늄과 플루토늄을 용매추출하는 습식재처리방법. 유일하게 상용화된 재처리 방법이지만, 플루토늄을 단독회수할 수 있기 때문에 핵확산우려가 있어 극히 제한된 일부국가만 사용하고 있다.
용매추출법 : 서로 섞이지 않는 두 액상 ( 수용상, 유기상)을 이용하여 두 물질을 분리해내는 것으로, 핵주기에서는 정련, 변환, 재처리 등 다양한 곳에서 사용되고 있다. 퓨렉스가 용매추출을 이용한 재처리 방법이다.
파이로프로세싱 : 핵연료를 금속으로 전환시킨 뒤, 용융염 속에서 이중음극을 통해 우라늄과 플루토늄을 분리해내는 방법.
우라늄과 플루토늄, 기타 초우라늄핵종들이 같이 회수되어 핵확산 저항성이 우수한 기술이다.
정답 : 4
27. 사용후연료 중간 저장방식에 대한 설명 중 틀린 것은? ① 습식저장은 사용후연료를 임시저장조에 저장하는 원리와 같다. ② 습식저장은 2차 폐기물이 발생하지 않는다는 장점이 있다. ③ 건식저장은 물 대신 기체 또는 공기를 냉각재로 사용한다. ④ 건식저장은 안전과 비용측면에서 습식저장방식에 비해 유리하다.
습식저장 : 물 속에 사용후핵연료를 저장. 물을 이용해 붕괴열을 냉각하고 방사선을 차폐한다.
건식저장 : 불활성기체나 공기로 붕괴열을 냉각시켜 저장하는 것
각 방식은 장단점이 있다.
습식저장 장점
1. 건설 및 운영 경험이 풍부함
2. 냉각기간이 짧아도 저장 가능 - 인출 즉시 습식저장 가능
3. 저장 중 연료검사 용이
습식저장 단점
1. 운영비가 고가 - 냉각수를 사용해야하고, 강제순환을 시켜야 함
2. 폐기물 다량 발생 - 냉각수가 액체폐기물이 됨
3. 용량 확장이 어려움 - 수조형태이므로 용량확장이 어렵다
4. 부지선정 제한적
5. 냉각수를 강제순환시켜 주어야 함. 누설의 우려가 있음.
건식저장 장점
1. 운영비가 적음
2. 폐기물이 거의 없음
3. 용량확장에 용이
4. 부지선정 용이
건식저장 단점
1. 저장 중 연료검사가 어려움
2. 일정기간 습식저장 필요
3. 금속용기를 사용하는 경우 제작비가 비쌈
4. 수실, 유량상실의 우려가 없음
정답 : 2
28. 피복재를 포함하여 연료가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은? ① 제조비용이 저렴해야 한다. ② 운전 및 정지에 따른 반복적인 열하중을 견디어야 한다. ③ 냉각재에 대한 부식 저항성이 높아야 한다. ④ 중성자 흡수 단면적이 높은 물질이어야 한다.
나머지는 다 맞는 설명인데, 4번은 틀렸다. 흡수단면적이 작아야 핵연료가 더 많은 중성자와 핵분열을 할 수 있다.
정답 : 4
29. 초기에 Cs-137만 1 Ci 존재하였다면 60.14년 뒤 Ba-137m의 방사능은? (단, Cs-137(반감기 : 30.07년)은 Ba-137m(반감기 2.55분)으로 붕괴한다.) ① 0.125 Ci ② 0.25 Ci ③ 0.5 Ci ④ 1 Ci
Cs-137은 Ba-137m으로 베타붕괴하고, Ba-137m은 Ba-137로 붕괴한다.
이렇게 연속 붕괴하면서, 모핵종(A, Cs-137)의 반감기가 자핵종(B, Ba-137m)의 반감기보다 휠씬 긴 경우 영속평형 관계에 있다.
영속평형이란, 평형에 도달한 뒤에 모핵종과 자핵종의 방사능이 같아지는 것을 의미한다.
아래 그림에서 모핵종 A와 자핵종 B의 방사능은 같아진다.
모핵종의 반감기가 더 길지만, 그 차이가 크지 않은 경우는 과도평형이다.
과도평형 시에는 자핵종의 방사능이 조금 더 높은 상태로 유지된다.
만약 자핵종의 반감기가 더 길다면, 평형은 성립하지 않는다.
60년 후에는 영속평형에 도달할 것이고, Cs-137은 2반감기가 지났으므로 ,
Cs-137 1 Ci는 0.25 Ci가 된다. 따라서 Ba-137m 도 0.25 Ci가 있다.
정답 : 2
30. 정격출력 1,400MWe, 열효율 35%, 가동율 97%, 운전시간 12개월, 총 우라늄 장전량 120톤인 원자로 핵연료의 평균 연소도(MWD/MTU)는? ① 약 10,400 MWD/MTU ② 약 11,800 MWD/MTU ③ 약 12,400 MWD/MTU ④ 약 14,800 MWD/MTU
전기출력이 1400 MWe 이고 열효율이 35 % 이면,
열출력은 1400 / 0.35 = 4000 MWth.
가동률 : 1년 중 원자로를 가동한 시간 비율.
문제에선 가동률을 제공했는데, 이용률을 주어야 더 정확하다. 가동률만으로는 전출력으로 운전했는지 안했는지 알 수 없다.
