[원자력기사 기출풀이] 2016년 원자로 안전과 운전 16 ~ 20번

 

76. 다음 중 가압경수로형 원자력발전소의 증기발생기 튜브 손상 원인으로 가장 거리가 먼 것은?
    ① 결정입계부식    ② 튜브 감육     ③ 무연성 온도    ④ 마모

 

증기발생기 튜브 손상 원인

1. 응력부식균열 : 불순물로 인한 부식과 구부러진 U 부위에서 잔류응력에 의해 균열이 발생함. 

 

2. 덴팅 : 부식 시 용해된 금속이온이 튜브 틈새에서 금속산화물 슬러지 형태로 누적되어 튜브 지지판 틈새에서 튜브를 안 쪽으로 찌그러들게 함.

 

3. 감육(Thinning) : 덴팅 후 작아진 내경으로 1차측 냉각재 유속이 증가하여 튜브 내벽의 보호피막이 손상되여 튜브가 얇아짐. 튜브의 2차측 표면은 침전된 슬러지에 의해 부식되어 얇아짐.

 

4. 점식 : 산화성 분위기와 염소이온에 의해 튜브표면에 작은 구멍으로 부식이 패여들어감. 

 

5. 마모손상 : 튜브들이 서로 진동하면서 부딪히면서 손상이 발생

 

6. 입계부식 : 금속 결정립계를 따라 부식이 진행되는 국부부식으로 튜브누설을 경험한 증기발생기 튜브 지지판, 튜브지지대 상부에서 많이 발생함.

 

 

무연성 온도는 재료의 취성파괴와 관련이 있다. 재료가 속중성자에 조사되면 무연성천이온도가 증가하고, 더 쉽게 연성을 잃는다. (무연성 천이온도 : 연성에서 취성으로 바뀌는 온도)

증기발생기는 중성자에 직접 조사되지 않으므로 이런 무연성천이온도 증가로 인한 취성파괴와는 무관하다.

 

 

 

 

정답 : 3

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77. 다음 중 가압경수로형 원자력발전소 비상노심냉각계통에 대해 노심 손상완화 측면의 설계기준으로 적절치 않은 것은?
    ① RPV 내외부 온도차 : 100 ℉ 이하
    ② 핵연료 피복재 표면 최대온도 : 2,200 ℉ 이하
    ③ 핵연료 피복재 산화율 : 피복재 두께의 17% 이하
    ④ 수소 생성율 : 노심 내 전체 피복재의 Zr이 물과 반응하여 생성되는 가상적인 수소 생성량의 1% 이하

 

비상노심냉각계통의 설계기준은 다음과 같다.

 

1. 핵연료 피복재 보호 : 핵연료봉 중심선 온도 2593 'C 이하, 핵연료 피복재 표면온도 1204 'C 이하.

2. 노심의 기하학적인 위치 변형이 일어나지 않도록. 즉, 노심의 용융을 방지.

3. 원자로 노심에서 수소 생성률을 발생가능한 가상 전체량의  1 % 이내로 제한

4. 핵연료 피복재 산화율을 피복재 두께의 17 % 이내로 제한

5. 장기간에 걸쳐 노심이 계속적으로 냉각되어야 함.

 

정답 : 1

 

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78. 다음 중 정지여유도를 감소시키는 원인이 아닌 것은?
    ① 냉각재 가열    ② 붕산 희석   ③ 제논 붕괴    ④ 제어봉 삽입

 

 

정지여유도 : 가장 큰 제어능을 가진 제어봉집합체를 제외한 나머지 모든 제어봉집합체가 완전삽입되어을 때 줄 수 있는 순간적인 부반응도 크기

즉, 지금 당장 원자로에 투입할 수 있는 부반응도의 크기이다.

 

2번 : 붕산이 희석되면 제어봉의 위치는 임계를 유지하기 위해 낮아질 것이다.

그럼 비상시 제어봉이 삽입되는 길이가 짧아져 정지여유도가 작아진다.

 

3번 : 제논이 붕괴되는 것은 정반응도 효과를 준다. 그걸 막기 위해 제어봉의 위치는 낮아져 임계상태를 유지할 것이다.

그럼 비상시 제어봉이 삽입되는 길이가 짧아져 정지여유도가 작아진다.

 

4번 : 제어봉이 삽입되어 있으면, 비상 시 제어봉이 삽입되는 길이가 짧아져 정지여유도는 작아진다.

 

 

 

1번 : 냉각재가 가열되면 음의 냉각재온도계수로 인해 반응도는 감소한다. 그럼 제어봉은 임계를 유지하기 위해 좀 더 높은 은 곳에 위치할 것이다. 그럼 비상 시 제어봉이 삽입되는 길이가 길어져 정지여유도는 증가한다.

 

 

 

정답 : 1

 

 

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79. 정격열출력이 3,983 MWt인 원자로가 70% 출력으로 운전 중인 경우 평균 선출력밀도(W/cm)는 얼마인가?
(단, 원자로에는 241개의 연료집합체가 장전되어 있고 집합체 당 연료봉은 236개가 배치되어 있다. 각 연료봉의 유효 핵연료 길이는 3.81 m이다.)
    ① 128.7 W/cm    ② 157.6 W/cm     ③ 183.8 W/cm    ④ 200 W/cm

 

 

정답 : 1

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80. 가압열충격(PTS)에 대한 설명으로 틀린 것은?
    ① PTS방지를 위해 최대 냉각률 제한치를 준수해야 한다.
    ② PWR에서 냉각재 상실사고는 PTS 유발 가능사고 중 하나이다.
    ③ 기준무연성천이온도는 취성파괴에서 연성파괴 천이되는 온도와 관련된 값이다.
    ④ PTS는 원자로용기 내 높은 압력이 가해진 상태에서 과도한 가열로 열충격이 발생하는 것이다.

 

 

가압열충격 : 재료의 온도가 무연성천이온도보다 낮으면, 재료는 연성을 잃고 취성을 띈다. 이 때 충격을 받으면 취성파괴된다. 가압열충격은, 압력이 걸려있는 상태에서 재료가 냉각되어 무연성천이온도보다 낮아지고, 이 때 온도구배에 의한 열응력과 압력에 의해 재료가 취성파괴 되는 것을 말한다.

 

이 현상은 원자로압력용기에서 중요하다. 재료가 속중성자에 조사를 받으면 무연성천이온도가 증가한다. 더 높은 온도에서도 취성파괴가 될 수 있다. 압력용기는 중성자를 직접적으로 조사받으므로 이런 가압열충격의 위험에 노출되어 있다.

 

1번 : 가압열충격을 방지하기 위해 냉각률을 제한해야 한다.

 

2번 : 냉각재상실사고, 특히 소형 LOCA 시에는, 압력이 감소하긴 하지만, 그렇게 크게 감소하지는 않을 수도 있다. 이 때 안전주입계통이 작동되면 차가운 비상냉각수가 갑자기 주입된다. 그럼 원자로용기는 갑자기 냉각되고 PTS가 발생할 수 도 있다.

 

3번 : 무연성천이온도는 재료의 연성이 급격히 감소하는 온도를 말한다. 세로축이 재료가 파괴될 때까지 흡수할 수 있는 에너지이다. 중성자 조사 후 ( 점선) 이 온도가 증가하는 것을 볼 수 있다.

 

 

4번 : 가압열충격은 재료에 압력이 걸린 상태에서 온도가 무연성천이온도 아래로 갑자기 냉각되었을 때 발생한다.

 

정답 : 4