[원자력기사 기출풀이] 2016년 원자로 안전과 운전 6 ~ 10번

 

66. 가압경수로형 원전의 과도상태 중 증기발생기 내에서는 수위의 수축과 팽창이 일어날 수 있다. 이 중 수축의 원인으로 적절한 것은?
    ① 터빈출력의 급격한 증발
    ② 증기발생기 주증기 안전밸브의 개방
    ③ 터빈 정지밸브의 닫힘
    ④ 증기우회밸브(혹은 증기덤프밸브)의 개방

 

 

 

증기발생기 상부에서 습기와 증기는 분리된다. 증기는 터빈으로 넘어가고, 습기는 하향유로에서 급수펌프에서 오는 급수와 합쳐져 다시 증기발생기 하부에서 상향유로(관다발지역)로 유입된다. 

증기발생기 수위는 하향유로(다운커머)에서 잰다.

 

수위 팽창 : 증기발생기 상부 증기 압력이 감소하면, 상향유로의 증기 기포는 더 커진다. 물과 증기 혼합체의 부피는 커지고, 이는 하향유로에서 상향유로로 넘어와야 되는 물에 저항을 주어 잘 못넘어오게 한다. 그래서 하향유로의 물의 수위는 상승하고 이 것이 수위 팽창이다. 주급수 유량이 감소하면, 증기발생기 온도는 높아지고, 상향유로의 증기기포는 더 커진다. 똑같이 수위는 팽창한다.

 

수위 수축 : 반대로, 증기발생기 상부 증기 압력이 증가하면, 상향유로의 증기 기포는 작아지고 붕괴된다. 물과 증기 혼합체의 부피는 작아지고, 하향유로에서 상향유로로 넘어와야 되는 물의 저항을 감소시킨다. 그래서 하향유로의 물이 더 잘 넘어오고, 하향유로의 수위는 감소한다. 주급수 유량이 증가하면, 증기발생기 온도는 감소하고, 기포는 작아진다. 똑같이 수위는 수축한다.

 

즉, 증기발생기 상부 증기의 양을 줄여주거나 주급수유량이 감소하면 수위는 팽창한다.

  - 주증기 유량 증가

  - 터빈출력 증발

  - 주증기 대기 덤프 작동, 주증기 우회밸브 열림

  - 주증기관 안전밸브 열림

  - 주급수 유량 감소

 

증기발생기 상부 공기 양이 증가하거나 주급수유량이 증가하면 수위는 수축한다.

  - 주증기 유량 감소

  - 터빈출력 감발

  - 터빈 정지

  - 터빈 정지밸브 닫힘 

  - 주급수 유량 증가

 

정답 : 3

 

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67. 가압경수로형 원전의 증기발생기 튜브파열사고 발생 시 증상이 아닌 것은?
    ① 격납건물 방사선량 증가
    ② 손상된 증기발생기의 증기유량과 급수유량 불일치
    ③ 복수기 배기 기체 방사선량 증가
    ④ 원자로 냉각재 압력감소

 

증기발생기의 U 튜브가 파열되어, 1차냉각재가 2차측으로 넘어가는 것이 증기발생기 튜브파열 사고이다.

 

1. 1차냉각계통이 2차보다 압력이 높으므로, 1차측의 압력은 감소한다.

2. 1차냉각재가 손실되므로, 1차 냉각재의 재고량이 감소한다.

3. 방사능을 포함한 1차냉각재가 2차측으로 넘어가므로 복수기에서의 방사선량이 증가한다.

4. 1차냉각재가 2차측으로 유입되므로 증기발생기의 증기유량과 급수유량이 불일치한다. 즉, 증기발생기에서 나가는 유량과 들어오는 유량이 일치하지 않는다.

 

 

격납건물로 1차냉각재가 방출되는 것이 아니므로 격납건물의 방사선준위와는 관련이 없다.

 

 

정답 : 1

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68. 초기출력 18 KW에서 7분 후 1.8 MW로 되려면 얼마의 기동율을 주어야 하는가?
    ① 0.18 DPM     ② 0.21 DPM     ③ 0.25 DPM    ④ 0.28 DPM

 

 

기동률, DPM : 출력이 분당 10배가 되는 출력상승 정도로,

 

$$P(t) = P(0) * 10^{S*t}$$

S : 기동률, [DPM]

t : 경과시간, [분]

 

$$ 1800 = 18 * 10^{S * 7}$$

S = 0.285 DPM

 

정답 : 4

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69. 중대사고에 관한 설명으로 틀린 것은?
    ① 설계기준사고를 초과하여 노심손상을 야기하는 사고
    ② 노심용융 사고를 통칭함
    ③ 다중사고에 의해 발생하며 발생확률이 매우 낮음
    ④ 공학적 안전설비의 설계기준으로 설정되는 가상사고

 

중대사고는 설계기준을 초과하여, 노심의 현저한 손상 (노심용융)을 초래할 수 있는 사고를 말한다.

 

1, 2, 3은 중대사고에 대한 설명이다.

 

4번은 설계기준사고의 정의이다.

설계기준사고는 원전 설계시 고려해야하는 사고로, 설계기준사고가 발생해도 노심의 용융이 되지 않도록 안전계통들이 설계된다.

 

 

정답 : 4

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70. 핵비등 이탈률(DNBR)에 영향을 미치는 인자가 아닌 것은?
    ① 냉각재 온도 및 압력     ② 냉각재 유량     ③ 증기발생기 수위 및 압력     ④ 원자로 출력

 

 

 

위 그래프에서 점 a가 임계 열유속이다.

가로축 : 전열면온도 - 유체포화온도 ( 핵연료 표면온도 - 냉각재 포화온도)

세로축 : 열유속

 

 

II 영역에서 원자로는 운전되는데, II에서 오른쪽으로, a 쪽으로 갈수록 원자로는 위험해진다. 따라서 a 보다 왼쪽에 있도록 원자로는 유지되어야 하고, 이를 감시하는 인자가 DNBR 이다.

 

DNBR = 임계열유속 / 국부최대열유속

 

으로 열유속이 더 오른쪽으로 갈수록 DNBR이 감소하고, 위험해진다. 따라서 DNBR이 일정 수치 이상을 유지할 수 있도록 해야한다.

 

1. 냉각재 온도와 압력은 DNBR에 영향을 준다.

냉각재 압력이 변하면 냉각재 포화온도(끓는점)이 변하므로 x 값이 변한다.

냉각재 온도가 변하면 열전달량이 변해 전열면 온도가 변한다

 

2. 냉각재 유량이 변하면 열전달량이 변하고 전열면의 온도가 변해 DNBR에 영향을 준다

 

4. 원자로 출력이 변하면, 전열면의 온도가 변해 DNBR에 영향을 준다.

 

 

증기발생기 수위와 압력은 DNBR과 관계없다.

 

정답 : 3