[원자력기사 기출 풀이] 2022년 발전로계통공학 6 ~ 10번

46. 다음 중 펌프에서 발생되는 공동현상(Cavitation)에 대한 설명 중 올바르지 않은 것은?
    ① 펌프 진동의 원인이 된다.
    ② 펌프 회전체의 침식을 유발한다.
    ③ 펌프 흡입구 온도가 높을수록 발생가능성이 크다.
    ④ 펌프 흡입구 압력이 높을수록 발생가능성이 크다.

 

펌프 공동현상 : 유체의 증기압보다 펌프를 흐르는 유체의 압력이 낮아져서 기포가 생기는 것.

 

공동현상에 의해 기포가 생기면, 기포와 유체가 임펠러에 주는 힘이 달라서 임펠러가 진동하고 침식이 될 수 있다.

 

이를 방지하려면 유체의 증기압을 펌프의 압력보다 낮게 유지시켜주어야 한다. 증기압은 유체의 온도에 따라 증가한다.

따라서, 펌프 흡입구 온도를 낮게하고, 펌프 흡입구 압력을 높여주면 방지가 된다. 

 

 

정답 : 4

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47. 일정한 열유속으로 가열되고 있는 수직 원통관 하부로부터 물을 주입 시, 관찰되는 이상 유동의 형태를 관 하부로부터 순서대로 바르게 나열한 것은?
    ① 다기포 유동 → 슬러그 유동 → 환상 유동 → 액적 유동
    ② 다기포 유동 → 환상 유동 → 슬러그 유동 → 액적 유동
    ③ 슬러그 유동 → 다기포 유동 → 환상 유동 → 액적 유동
    ④ 슬러그 유동 → 다기포 유동 → 액적 유동 → 환상 유동

 

 

이상유동 : Two-phase Flow. 두가지 상(액체, 증기)가 같이 흐르는 유동

 

수직관에서 이상유동의 형태는 다음과 같다.

 

아래부터 보면,

기포류 : 관벽으로부터 대류열전달에 의해 액체의 온도가 상승하여 비등점에 이르러 벽면부터 기포가 생김

슬러그류 : 계속 가열되어 기포가 증가하고, 기포간 합착에 의해 슬러그 기포가 생성

환상류 : 기체량이 계속 증가하여 기체 속도는 점점 빨라지고 액체슬러그가 파괴되면서 환상류의 형태를 띄게 됨

액적류 : 액막의 지속적인 증발로 인해 액적이 액막으로부터 관 중심부의 기체로 유입되다가 결국 액막이 완전히 증발하고, 액적이 증기와 함께 흐름.

최종적으로는 단상 기체 유동이 된다.

 

수평유동의 경우는 아래와 같다.

 

정답 : 1

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48. 가압경수형 원자력발전소에서 핵연료 피복관 표면에 생성되는 산화막의 축방향 두께분포는 핵연료 피복관 표면의 온도분포와 일치한다. 핵연료 피복관 표면에 생성된 산화막의 두께가 최대인 축방향 위치는?
    ① 핵연료 피복관의 최상단부
    ② 핵연료 피복관의 하부로부터 약 3/4지점
    ③ 핵연료 피복관의 하부로부터 약 1/2지점
    ④ 핵연료 피복관의 하부로부터 약 1/4지점

 

 

냉각재가 아래에서 위로 흐른다고 할 때,

피복재 온도는 중심이 아니라 하부에서 약 3/4 지점이 최대이다.

 

 

정답 : 2

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49. 핵연료봉 표면의 임계열유속 CHF이 30 $W/m^2$이고 핵연료봉 실제표면의 국부 열유속이 24 $W/m^2%일 때, DNBR은?
    ① 0.2      ② 0.25     ③ 0.8      ④ 1.25

 

DNBR = 임계열유속/국부최대 열유속 = 30 / 24 = 1.25

 

정답 : 4

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50. 원자력발전소 핵연료봉의 열전달 특성에 대한 설명으로 올바르지 않은 것은?
    ① 핵연료에서만 열이 발생한다.
    ② 핵연료와 봉입기체 접촉면의 온도가 가장 높다.
    ③ 피복재 내부의 열전달은 전도 열전달이다.
    ④ 연료봉 표면에서 비등 열전달이 발생한다.

 

핵분열을 하는 핵연료 부분(펠렛)에서 열이 발생하고, 그 열이 전도와 대류를 통해 펠렛, Gap, 피복재, 부식막을 거쳐 냉각재까지 전달된다.

 

유체 구역인 Gap(헬륨가스), 냉각재 구역은 대류를 통하여, 유체가 아닌 펠렛, 피복재, 부식막에서는 전도를 통해 열이 전달된다.

온도가 가장 높은 곳은 핵연료 중심부이다.

 

정답 : 2