[원자력기사 기출 풀이] 2022년 원자력기초 11 ~ 15번

 

 

11. U-235 핵분열 과정에서 방출되는 에너지가 가장 높은 것과 가장 낮은 것을 올바르게 나열한 것은?
    ① 핵분열 파편, 핵분열 중성자   ② 핵분열파편, 감마선
    ③ 핵분열 중성자, 중성미자    ④ 핵분열 중성자, 베타선

 

U-235 원자 1개가 핵분열하면 대략 200 MeV 정도의 에너지가 발생한다.

이 에너지는 다음과 같이 분포한다.

즉 핵분열 파편의 운동에너지가 가장 크고, 핵분열중성자의 에너지가 가장 작다.

종류	에너지 [MeV]
핵분열생성물 운동에너지	165
즉발 감마선	7
즉발 중성자	5
핵분열생성물의 베타붕괴	7
핵분열생성물의 감마선	6
중성미자	10
Total	200

 

정답 : 1번

---

12. 다음 중 원자핵에 대한 설명으로 올바르지 않은 것은?
    ① 동일한 양자수를 가지더라도 중성자 수가 달라 질량수가 서로 다른 핵종을 동위원소라고 한다.
    ② 동위원소는 전자 수와 양자 수가 동일하므로 화학적 특성과 핵적 특성이 동일하다.
    ③ C-14, N-15, O-16 등과 같이 양자 수는 다르지만, 중성자수가 같은 핵종을 동중성자핵이라고 한다.
    ④ C-14, N-14처럼 양자수와 중성자 수가 서로 다르지만 질량 수가 같은 핵종을 동중원소라고 한다.

 

동위원소 : 원자번호는 같은데, 질량수가 다른 핵종. 즉 양성자 갯수는 같고 중성자 갯수는 다르다. 예를들어, 수소와 중수소, 삼중수소는 동위원소 관계에 있다.

화학적특성은  전자수에 따라 결정되므로, 동위원소는 화학적 특성이 같다. 하지만 핵적특성은 같지 않다. 핵적특성은 주로 핵자수(양성자 수 + 중성자 수 = 질량수)에 따르는데, 동위원소는 핵자수가 다르므로 핵적특성은 다르다.

 

동중성자핵 : 양성자 수가 다르고 중성자 수가 같은 경우

동중핵 : 총 질량수가 같은 경우

 

정답 : 2번

---

13. 다음 중 핵융합로의 연료 물질이 아닌 것은?
    ① 중수소      ② 삼중수소    ③ 헬륨     ④ 리튬

 

가벼운 원자핵 두개가 합쳐져 큰 핵이 되고 에너지를 방출하는 것을 핵융합이라고 한다.

다음은 핵융합로에서 이용할 수 있는 대표적인 핵반응이다.

https://m.blog.naver.com/nfripr/220964671082

 

핵융합로에 리튬이 쓰이긴하는데 연료로 쓰이는 것은 아니다. 블랭킷이라고하며, 누설되는 중성자를 흡수하여 반응로에 삼중수소를 공급해주는 역할을 한다.

 

정답 : 4

---

14. 어떤 원자로의 정지여유도 운전제한치는 5.5% Δk/k이다. 이것을 $ 단위로 표시하면 대략 얼마인가? (단, 유효 지발중성자 분율은 0.007054이다.)
    ① 0.87       ② 3.25      ③ 5.63      ④ 7.80

 

반응도를 나타내는 단위 중 $1 dollar = \beta \Delta k/k $ 를 의미한다.

즉 $\rho = 0.055 \Delta k/k / 0.007054 = 7.80 dollar$ 이다.

 

정답 : 4번

 

---

15. 어떤 원자로의 운전 중 계수율이 10,000 cps이고 이 때 유효증배계수 값이 0.95이었다. 이 원자로의 계수율이 20,000 cps로 되었을 때, 노심에 첨가된 반응도 pcm는 대략 얼마인가?
    ① 2,699     ② 4,415     ③ 7,482     ④ 9,838

 

미임계증배에 대한 설명이다.

임계에 도달하지 않았더라도, 노심에 존재하는 중성자선원에 의해 일정한 중성자속이 유지된다. 즉 선원세기를 S라고 하면

중성자 계수치

$$N = S + Sk + Sk^2 + Sk^3 + ...... = \frac{S}{1-k}$$

이다.

 

문제에서

$$10,000 = \frac{S}{1-0.95} = \frac{S}{0.05}$$

 

반응도를 첨가한 후에, 계수율이 20,000가 되었으므로,

$$20,000 = \frac{S}{1-k}$$

에서 k = 0.975 이다.

 

$\rho = \frac{0.975-1}{0.975} * 10^5 = -2564 pcm $

 

원래 반응도는

$\rho = \frac{0.95-1}{0.95} * 10^5 = -5263 pcm$

이었으므로

추가된 반응도는 2699 pcm 이다.

 

정답 : 1