[원자력기사 기출풀이] 2016년 발전로계통공학 16 ~ 20번

 

 

 

56. 다음 중 PWR형 냉각재계통의 기능이 아닌 것은?
    ① 핵분열 생성물의 수용 및 붕괴열 제거
    ② 감속재, 반사체 및 붕소의 운반체 역할
    ③ 열충격 방지 및 노심의 반응도 변화 억제
    ④ 연료에서 발생한 열에너지를 증기발생기로 전달

 

 

1, 2, 4번은 냉각재계통의 기능이 맞다.

 

1 : 냉각재계통은 압력경계를 형성한다. 핵분열생성물과 다른 방사성물질이 외부로 새어나가지 않도록 격리하고, 붕괴열을 수용한다.

 

2 : PWR의 1차 냉각재는 감속재와 냉각재의 역할을 겸한다. 냉각재에 붕소가 녹아있어 반응도를 제어한다.

PWR에는 반사체가 따로 없다. 문제에서는 경수 자체가 반사체역할을 해준 것으로 보는 것 같다.

 

4 : 노심에서의 열을 전달받아 증기발생기에서 2차측 급수로 넘겨준다.

 

 

3 : 열충격 방지는 열차폐체를 얘기하는 것 같고, 노심 반응도 변화 억제는 제어봉이나 가연성 독봉을 얘기하는 것 같다.

 

 

 

 

 

 

정답 : 3

 

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57. 다음 가압경수로형 원자력발전소의 가압기에 관한 설명 중 틀린 것은?
    ① 정상운전 중 냉각재계통의 압력을 일정하게 유지한다.
    ② 정상운전 중 가압기 상부에 설치된 안전밸브를 개방하여 가압기 압력을 일정하게 유지한다.
    ③ 냉각재계통 압력 과도상태에서 압력변동을 최소화한다.
    ④ 가압기 상부에 설치된 분무밸브가 열리면 가압기 압력이 감소한다.

 

 

가압기는 고온관에 연결되어 1차냉각재계통을 운전압력으로 유지시켜주는 설비이다.

정상운전 시 가압기 상부 절반 정도는 수증기가, 하부 절반정도는 냉각재가 차지하고 있다.

증기가 냉각재를 아래로 밀어내는 힘에 의해 1차계통에 압력이 생기는 것이다.

 

1차계통의 압력을 낮추고 싶으면, 가압기 상부에 설치된 분무밸브에서 냉각재를 분사한다.

그럼 증기가 물로 변하고, 증기가 줄어들어 증기가 냉각재로 아래로 밀어내는 힘이 약해져 압력이 낮아진다.

 

1차계통의 압력을 높이고 싶으면, 가압기 하부에 설치된 가열기(히터)로 물을 끓인다. 그럼 증기가 더 많아지고, 증기가 냉각재를 아래로 밀어내는 힘이 강해져 압력이 높아진다.

 

가압기는 압력변화를 완충시켜주는 역할을 한다.

예를들어

1. 냉각재의 온도가 낮아지는 경우

2. 냉각재의 부피는 감소한다.

3. 증기영역의 공간이 넓어져 압력은 감소한다.

4. 압력이 감소하였으므로, 냉각재 일부가 증발하면서 압력감소를 제한함.

5. 약간 낮은 온도에서 온도와 압력은 평형 상태를 이룸

 

1, 3, 4 번은 맞는 설명이다.

 

2번은 틀리다. 가압기가 압력을 낮춰야할 때에는 안전밸브를 개방하는 것이 아니라 분무밸브에서 살수를 한다.

가압기 상부에 있는 안전밸브는 정상운전 시가 아니라 비정상상태에서 1차계통에 너무 과도한 압력이 걸릴 때, 신속히 감압하기 위해 열린다. 안전밸브가 열리면 증기가 빠르게 빠져나가 급격히 감압된다. 정상운전 중에는 열리지 않는다.

 

 

 

 

정답 : 2

 

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58. 다음 중 APR-1400형 원자력발전소의 설계특징이 아닌 것은?
    ① 저압 안전주입 펌프 설치
    ② 안전주입탱크 유량조절기 설치
    ③ 원자로건물 내 재장전수 저장탱크 설치
    ④ 원자로용기 직접 주입방법 도입

 

 

 

 

1번 : 저압안전주입펌프는 OPR노형에 있는 개념이다. 안전주입 신호가 발생하면, 저압안전주입펌프, 고압안전주입펌프가 동시에 작동한다.

고압안전주입펌프는 유량은 적지만 펌프수두가 큰 펌프이고, 저압안전주입펌프는 유량은 많지만 펌프수두가 작은 펌프이다. 고압안전주입펌프와 저압안전주입펌프는 각각 2대 씩 설치되어 있다.

OPR에서 정지냉각펌프(잔열제거펌프)가 저압안전주입펌프의 역할을 겸하고 있다. 즉, 운전 중에는 저압안전주입펌프 역할을 하고, 원자로가 정지냉각되어야 할 때에는 정지냉각펌프의 역할을 한다.

APR에서는 이런 개념을 없앴다. 안전주입탱크를 개량하여 저압안전주입 펌프를 없애고 고압안전주입펌프만 4대 설치하여 안전주입개념을 단순화하였다.

 

2, 3, 4번은 맞다.

 

 

 

2번 : APR에서는 안전주입탱크에 유량조절기를 설치하였다.

안전주입탱크는 610 psig 질소로 가압되어 있는 붕산수 탱크이다. OPR에서는 저온관에 연결되어, 저온관 압력이 질소로 가압된 것보다 낮아지면, 피동적으로 붕산수가 저온관에 주입되는 탱크이다. 이런 탱크가 4대가 설치되어 있다.

 

APR 에서는 저온관이 아니라 노심에 직접 주입되는 안전주입 유로에 설치되었고, 유량조절기가 설치되었다. 유량조절기는 와류저항을 이용한 장치로, 탱크의 수위가 높을 때에는 와류저항이 없어 빠르게 주입된다. 탱크의 수위가 낮아지면 와류저항이 생겨 느리게 주입된다. 이를 통해 안전주입탱크가 장기간 붕산수를 주입할 수 있게 되었다.

 

3번 : 안전주입펌프는 재장전수탱크에서 붕산수를 취출하여 1차계통에 주입한다. OPR은 이 재장전수탱크가 격납건물 밖에 있었다. 

APR은 재장전수탱크를 격납건물 안쪽으로 옮겼다. 격납건물 안에 고리모양으로 빙 둘러 설치되고, 재순환모드로의 전환이 필요없어졌다. (재순환모드 : 재장전수탱크의 수위가 감소되면, 취출수원을 재순환집수조(sump)로 전환시키는 것)

 

4번 : OPR에서는 안전주입유량을 저온관 배관에 주입했다. APR에서는 직접적인 방법으로 별도의 배관을 통해 노심에 직접 주입한다.

 

 

 

정답 : 1

 

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59. 정상운전 중 핵종분석을 통해 핵연료의 손상을 진단할 때 손상된 핵연료의 연소도를 알 수 있는 가장 효과적인 방법은?
    ① Xe-133 및 Kr-87의 측정    
    ② Cs-134, Cs-137의 비율 측정
    ③ I-131, I-133의 비율 측정    
    ④ Sr-89 측정

 

Cs-134와 Cs-137의 비율을 측정하면 손상핵연료의 연소도를 알 수 있다.

Cs-134는 핵분열로 직접생기기 보다는 Cs-133이 중성자를 흡수하여 생기고, Cs-137은 주로 직접 핵분열로 인해 생긴다.

 

따라서 손상된 핵연료의 연소도가 크다면, Cs-134의 비율이 더 높아진다.

 

정답 : 2

 

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60. 다음 중 원자로 용기(Reactor Vessel)의 기능이 아닌 것은?
    ① 출력 생산영역 제공    ② 냉각재계통 압력경계 형성   ③ 물리적 방벽 형성     ④ 냉각재 하중 전달

 

원자로용기(압력용기)는 핵연료나 제어봉집합체 같은 노심구조물들을 담고 있는 용기이다.

1. 노심을 포함하고 있고 핵분열이 발생하는 영역이다. 출력을 생산하는 영역을 제공한다.

 

2. 원자로용기는 냉각재압력경계를 형성하고 있는 일부이다. 압력경계는 압력용기, 압력을 직접적으로 받는 배관, 밸브, 펌프 등이 형성한다.

 

3. 원자로용기는 냉각재압력경계를 형성하므로써 방사성물질이 외부로 누출되지 못하게 하는 물리적 방벽 역할을 한다. 

핵연료 소결체, 핵연료 피복재, 격납건물도 물리적 방벽의 일부이다. 이 모든 방벽이 뚫려야 방사능물질이 외부환경으로 누출된다.

 

4. 냉각재 하중 전달이란 말이 좀 애매하다. 냉각재의 하중을 받아서 다른데로 넘겨주지는 않는다. 냉각재압력경계는 냉각재의 하중을 받고 버틴다.

 

 

정답 : 4