[원자력기사 기출풀이] 2021년 2차 원자로안전과 운전 11 ~ 15번

 

 

 

71. 가압경수로형 원자력발전소에서 발생 가능한 사고의 발생빈도 및 주민에 영향을 주는 방사능 준위의 정도에 따라 사고 분류를 하는데, 다음 중 Condition III에 해당하지 않는 사고는?

    ① 증기발생기 튜브 파열
    ② 중요하지 않은 증기배관 상실
    ③ 원자로냉각재 강제 순환 유량의 완전상실
    ④ 전출력 운전 시 제어봉 제어군 인출

 

 

 

ANSI N18. 2의 사고 발생 빈도에 따른 분류는 다음과 같다.

1. 정상운전(Condition I)

   - 발전소가 규정된 운전 제한치와 조건에서 사전에 설정한 계획대로 운전되고 있는 상태

   - 발전소 출력운전, 원자로 기동과 정지, 보수, 시험, 핵연료 장전 등을 포함.

 

2. 보통빈도사건(Condition II)

   - 비교적 자주 발생하는 경미한 사건, 발전소의 수명기간 동안 여러 번 일어날 수 있는 사건, 발생율 1회/년

   - 터빈 트립, 주급수 유량 상실, 원자로냉각재 유량 감소. 의도치않은 제어봉 인출, 붕산수 희석, 복수기 냉각 상실, 원자로와 터빈 출력 불일치, 제어봉 낙하, 외부 부하 상실, 원자로 냉각재계통의 우발적인 감압, 발전기 보조기기에 대한 외부전원 상실.

 

3. 희귀빈도사건(Condition III)

   - 발전소의 수명기간 동안 한번 일어날 수 있는 사건, 공학적안전설비의 동작으로 충분히 수습할 수 있는 정도 (발생율 : 1회 / 수명)

   - 소형 원자로냉각재 상실사고(냉각재계통의 가장 큰 배관에서 약간의 파열로 누설이 발생해 비상노심냉각계통이 작동하는 사고), 소량의 2차측 배관 파열 사고(주증기관 또는 주급수관) ,핵연료집합체의 부적절한 장전과 운전, 원자로냉각재 강제유량 완전상실(회전자고착은 IV), 기체폐기물 저장탱크 파열, 전출력 상태에서 1개 제어봉 인출

 

4. 제한사고(Condition IV)

   - 발전소 수명기간 동안 발생하지 않을 것으로 예상되나 방사성물질의 심각한 유출 가능성 때문에 고려하는 가상적인 사건

   - 주급수관 파단사고, 주증기관 파단사고, 대형 원자로냉각재 상실사고(주 배관 양단 파열), 증기발생기 튜브파열(SGTR), 핵연료취급사고, 제어봉구동장치 보호관 파열 사고, 원자로냉각재펌프 회전자 고착사고 등

 

 

정답 : 1

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72. 가압경수로형 원자력발전소에서 수평방향 중성자속 분포에 영향을 미치는 인자는?
    ① 출력    ② 제논    ③ 제어봉    ④ 연료연소

 

 

중성자속은 출력에 직접적으로 비례한다. 출력 분포는 노심 전체에 걸친 분포를 나타내기 때문에, 출력이 변한다고 수평방향의 중성자속 분포는 변하지 않는다.

 

제논과 연료연소도 마찬가지다.

핵분열로 생기는 제논은 노심 전체에 걸쳐 출력에 비례하여 생긴다.

핵연료 연소도 국부적인 출력에 비례하여 연소되므로 수평방향 중성자속에만 영향을 주지 않고 골고루 영향을 준다.

 

제어봉이 수평방향으로 골고루, 수직방향으로 완전히 삽입된다고 하면, 제어봉도 수평방향 영향이 아니라 노심 전체에 골고루 영향을 줄 것이다.

 

하지만 실제로는 제어봉은 수평방향으로 골고루 삽입되지 않고, 또 수직방향으로도 부분삽입될 수도 있다. 수평방향으로 불균형하게 삽입된 제어봉은 수평방향의 중성자속 분포를 찌그러트릴 것이고, 수직방향으로 부분삽입된 제어봉은 수직방향 중성자속을 찌그러트릴 것이다.

 

제논, 출력, 연료연소는 노심 전체적으로 중성자속 분포에 영향을 주고,

제어봉은 수평, 수직 방향으로 개별적인 영향을 줄 수 있다.

 

 

정답 : 3

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73. 정지여유도(SDM)에 관한 설명으로 틀린 것은?
    ① 원자로 정지 시 독물질인 제논에 대한 영향을 고려하지 않는다.
    ② 원자로가 임계상태로부터 가장 큰 제어봉 제어값을 갖는 제어봉 인출 고착된 상태에서 모든 제어봉이 삽입될 경우 순간적으로 부가되어야 하는 반응도의 양이다.
    ③ 정지여유도 점검 시 가장 최근의 B-10 동위원소 비 측정값을 적용해야 한다.
    ④ 출력운전 중이던 원자로가 정지하면 정지 여유도는 증가 후 감소한다.

 

정지여유도 정의

   - 출력운전 중 : 임계상태인 원자로에서 가장 큰 흡수능력을 가지는 제어봉 1개를 제외한 나머지 모든 제어봉이 완전삽입될 경우 생기는 부반응도 (가장 큰 제어봉을 제외하는 것은 보수적으로 평가하기 위함)

   - 정지 중 : 정지 중인 노심의 미임계도의 크기

 

정지 한 후에 정지여유도는 미임계도의 크기를 나타내므로, 제논에 영향을 받는다.

원자로가 정지하는 순간에 제논-135 농도는 평형농도 상태이다. 정지 직후에 제논-135는 급증했다가 최대값에 도달 한 뒤 점차 소멸하여 0이 된다. 제논-135는 흡수단면적이 큰 독물질이기 때문에, 정지 직후에는 정지여유도가 커졌다가, 다시 작아지게 된다.

 

 

정답 : 1

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74. 심층방어 이행수단으로 해당되지 않는 것은?
    ① 안전성 평가 및 심층방어 유효성 평가
    ② 사고관리계획서(AMP) 관리
    ③ 소내외 방사선 비상계획
    ④ 확률론적 안전성 평가 및 개선

 

심층방어란,

1. 먼저 이상상태의 발생을 가능한 방지하되,

2. 이상 상태가 발생하였을 때에는 확대를 최대한 억제하며,

3. 만일 이상상태가 확대되어 큰 사고로 진전되었을 때에는 그 영향을 최소화하고, 주민을 보호하도록 사고의 진전 단계마다 적절한 방어체계를 갖추는 것

 

원자력 안전의 핵심이다. 심층방어는 물리적 다중방벽과 다단계 방호체계로 구성된다.

다단계 방호체계는 앞의 단계가 실패하였을 경우, 다음 단계가 방호기능을 수행해주는 체계로 다음과 같이 5 단계로 되어 있다.

 

심층방어를 통해 결정론적 안전성평가가 이루어지기 때문에 내 생각에는 답이 4번인 것 같은데..

일단 복원사이트에서는 2번이라고 한다. 

 

정답 : 2

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75. 중대사고 진행과정 중 노외사고의 진행 현상으로 틀린 것은?
    ① 노외 냉각수와 용융물의 반응(FCI)
    ② 수소 연소
    ③ 노심 용융물과 콘크리트의 반응(MCCI)
    ④ 원자로 압력용기의 파손(Reactor Vessel Failure)

 

중대사고 진행과정은 크게 노내 사고, 노외 사고 진행으로 나뉜다.

 

노내 사고

  - 노심 노출과 가열

  - 피복재 산화 및 수소생성

  - 노심물질의 용융

  - 용융물의 이송(하부로 재배치), 냉각

  - 원자로용기의 파손

 

노외사고

  - 격납건물 직접가열

  - 증기폭발

  - 수소연소

  - 용융물과 콘크리트 상호작용

  - 냉각수와 용융물 반응

 

원자로용기의 파손은 노내 사고에 해당한다.

 

정답 : 4