41. Dittus-Boelter 상관식을 이용하여 원형관 내부에서 가장 가열되는 유체 유동에 대한 열전달 계산 시 필요한 무차원 수를 바르게 연결한 것은? ① 레이놀즈 수 : 프란들 수 ② 레이놀즈 수 : 프라우드 수 ③ 비오트 수 : 프란들 수 ④ 비오트 수 : 프라우드 수
매끄러운 관 내부에서 완전발달한 난류의 경우, 너셀 수는 다음과 같이 계산된다.
$$Nu = 0.023*Re^{0.8}*Pr^{n}$$
Re : 레이놀즈 수
Pr : 프란들 수
유체를 냉각할 경우 n = 0.4, 가열할 경우 n = 0.3 이다.
정답 : 1
42. 벤츄리 튜브를 사용하여 원자력발전소의 주급수 유량을 측정할 때 필요한 인자가 아닌 것은? ① 압력 차 ② 유체점도 ③ 유체 밀도 ④ 유동면적 비
벤츄리 관은 베르누이 정리를 이용하여 유량을 측정한다.
$$\rho gh + \frac{1}{2}\rho v^2 + P = const.$$
즉, 관의 크기가 좁아지면 유속이 빨라지고, 관의 크기가 넓어지면 유속이 느려지는 것을 이용하여 유량을 측정한다.
유체점도는 위 식과 관계 없다.
정답 : 2
43. 핵연료봉 내의 펠렛에 대한 다음 설명 중 틀린 것은? ① 정상운전 중 기체상태의 핵분열 생성물을 잡아두기 위하여 약간의 기공이 존재하도록 제작한다. ② 열전도도를 향상시키기 위하여 펠렛과 피복재 사이의 공간을 헬륨기체로 가압한다. ③ 펠렛 양단면은 중앙부의 열팽창을 수용하기 위하여 접시모양으로 파여있다. ④ 펠렛 상하부에는 열전달율이 높은 스테인레스강 재질의 스페이서 펠렛이 삽입된다.
4번 : 스페이서펠렛은 연료봉 가장 아래와 가장 위에 삽입되는 열전달율이 낮은 $Al_2 O_3$ 펠렛이다.
상부 스페이서 펠렛은 압축스프링과 펠렛이 직접 접촉하는 것을 막아주어 소결체의 이탈이나 균열을 예방해준다.
하부 스페이서 펠렛은 하부 엔드캡으로의 열전달을 감소시켜 용접부위의 열응력을 줄여준다.
1, 2, 3번 보기는 옳은 설명이다.
1. 핵연료 펠렛은 초기에 이론밀도의 95 %로 제작된다. 연소로 생성되는 기체핵분열생성물은 5 %의 기공에 잡힌다.
2. 이 보기는 애매하다. 갭을 두는 이유는 핵연료와 피복재의 접촉을 줄이기 위함이다. 접촉을 줄이기 위해서는 펠렛과 피복재를 떨어뜨려야 한다. 그 사이 빈공간(gap)을, 방사선저항성이 크고 열전도도가 좋은 헬륨으로 채운다. 즉, 열전도도를 향상시키기 위해 갭을 두어 헬륩으로 채우는 것은 아니다. 열전도도를 향상시키려면 그냥 펠렛으로 채우면 된다. 어쩔 수 없이 갭을 두어야 하고, 그 와중에 열전도도가 좋은 헬륨으로 그 갭을 채우는 것이다. 누가 이의제기하면 걸릴 것 같다.
3. 열팽창을 수용하기 위해 중앙부는 디쉬모양으로, 가장자리는 챔퍼링(모따기) 가공을 한다.
정답 : 4
44. 원자력발전소의 2차 계통을 구성하는 랭킨 사이클의 핵심기기들을 유체흐름에 따라 바르게 나열한 것은? ① 증기발생기 → 터빈 → 펌프 → 복수기 ② 펌프 → 증기발생기 → 터빈 → 복수기 ③ 펌프 → 복수기 → 터빈 → 증기발생기 ④ 증기발생기 → 펌프 → 복수기 → 터빈
물 ( 급수, 2차 냉각수)을
1. 증기발생기에서 가열, 증기가 되고,
2. 증기로 터빈을 돌리고
3. 터빈을 돌리고 나온 습증기를 물로 응축하고 ( 복수기)
4. 복수기의 물을 급수펌프로 다시 증기발생기로 보내고,
1. 증기발생기에서 가열, 증기가 되고.....
정답 : 2
45. 원자력발전소의 2차 계통에 대한 T-S선도의 열효율 계산식을 옳게 나타낸 것은? (단, $h_n$은 아래 그림의 (n)에서의 엔탈피이다.)
엔탈피의 변화는
$$\Delta h = Q + V\Delta P$$
인데,
원자력발전소는 등압과정이므로
$$\Delta h = Q$$
즉, 엔탈피 변화는 에너지와 같다.
열효율 = 해준 일 / 받은 열 = (터빈이 한일 - 펌프로부터 받은 일) / 증기발생기에서 받은 열
