6. 기동율(Start up rate)에 대한 설명으로 바른 것은? ① 기동율이 0이면, 원자로 안정주기는 무한대이다. ② 기동율로 배가시간을 구할 수 있다. ③ 기동율의 단위는 DPM이다. ④ 기동율이 3이면, 원자로 출력은 분당 30배로 증가된다.
기동율 : SUR, 원자로의 출력변화율을 10의 승수배로 나타낸 것.
단위인 DPM은 Decade Per Minute. 분당 10배 변화를 의미한다.
P(t)=P0∗10SUR∗t=P0∗et/τ
P(t) : 시간 t분에서의 출력
P0 : 시간 0 에서의 출력
SUR : 기동률 [DPM]
t : 기동 후 시간 [분]
τ : 원자로 주기
주기와의 관계
주기는 원자로 출력이 e 배 변하는데 걸리는 시간이므로 아래와 같은 관계를 가진다.
10SUR∗t=et/τ
로그를 취해 정리를 하면,
SUR=1/τln10
이 된다.
기동률이 0이면, 원자로 주기는 무한대가 됨을 알 수 있다.
배가시간 : 원자로의 출력이 2배되는데 걸리는 시간으로,
2P0=P0∗10SUR∗t
에서 배가시간은 ln2/SUR 이 된다.
기동률이 3이면, 분당 출력은 30배 1000배 증가한다.
정답 : 4번
7. 반응도를 나타내는 단위가 아닌 것은? ① dps ② cent ③ △k/k ④ pcm
원자로의 반응도(ρ)는 두 상태의 증배계수 차이를 표현하기 위해 정의된 무차원수로서, 다음과 같이 정의된다.
ρ=1k1−1k2=k2−k1k1k2=k2−1k2[Δk/k]
우리가 관심있는 것은 주로, 임계(k=1)와의 차이이므로, k1=1을 대입하여 최종적으로 위와 같이 된다.
이 값이 양수이면 초임계, 0이면 임계, 음수이면 미임계가 된다.
기본단위는 [Δk/k] 인데, 이 값이 너무 작아 직관적이지가 않다.
여기에 10^5를 곱한 것이 pcm 이다.
또 즉발임계와 쉽게 비교하기 위해 유효지발중성자분율($\beta_{eff})로 나눈 것이 dollar 이고, dollar에 100을 곱한 것이 cent 이다. 즉,
xΔ[k/k]=x∗105[pcm]=1βeff[dollar]=100βeff[cent]
이다.
dps는 초당 붕괴수를 의미하는 방사능의 단위이다. 1 dps = 1 Bq 이다.
dps : Disintergration Per Second = Bq
정답 : 1번
8. 아래 제시된 원자로 정보를 사용할 때, 유효증배계수는? (여기서, τ는 페르미연령, L2th: 열중성자 확산면적, B2은 버클링, KINF은 무한증배계수이다.) ① 1.33 ② 1.36 ③ 1.39 ④ 1.42
무한증배계수는 누설이 없는 무한크기의 원자로에서의 증배계수이고,
여기에 누설을 고려해주면 유한증배계수를 구할 수 있다.
속중성자가 열중성자까지 갈 때 비누설확률 PNLF과
열중성자가 핵물질에 흡수될 때까지의 비누설확률 PNLth을 각각
PNLF=11+τB2
PNLth=11+L2B2
로 나타내면,
유효증배계수는
keff=kinf∗PNLF∗PNLth=kinf∗11+τB2∗11+L2B2
로 구할 수 있다.
정답 : 1번
9. 12050Sn의 원자질량이 120 amu일 때, 핵자 당 결합에너지는? (단, 양성자 질량은 1.007 amu, 중성자 질량은 1.009 amu, 1 amu의 등가에너지는 931 MeV이다.) ① 7.30 MeV ② 7.40 MeV ③ 7.50 MeV ④ 7.60 MeV
결합에너지 : 원자핵의 핵자들(양성자와 중성자들)을 모두 따로따로 떼어낼 때 필요한 에너지. 원자핵의 핵자들이 서로 붙어있으려고 하는 힘. 핵자들이 결합하면서 방출하는 에너지
핵자당 결합에너지 : 결합에너지를 총 핵자수 ( 120개)로 나눈 것.
원자핵의 질량은 개별핵자의 질량의 총합보다 작다. 이를 질량결손이라고 하는데, 에너지-질량 등가법칙에 따라, 손실된 질량은 에너지가 된다. 이 핵자들을 따로따로 떨어뜨리기 위해서는 이만큼의 에너지를 추가해줘서 손실된 질량을 제공해줘야 한다.
10. 순수 U-235을 핵연료로 사용하는 원자로에서 유효증배계수가 1.001에서 1.008로 변하였다면, 반응도와 원자로의 상태로 올바른 것은? (단, 지발중성자 분율은 0.0065이다.) ① 0.00694, 즉발임계 ② 0.00793, 즉발임계 ③ 0.00694, 초즉발임계 ④ 0.00793, 초즉발임계