[원자력기사 기출풀이] 2021년 2차 원자로안전과 운전 16 ~ 20번

 

76. 가압경수로형 원자력발전소에서 출력운전 중 제어봉 삽입한계 이상 유지하는 목적으로 틀린 것은? 
    ① 제어봉 이탈사고 시 삽입되는 정반응도 제한
    ② 정지여유도 유지
    ③ 목표값 이내로 축방향 중성자속 분포 유지
    ④ 중성자속 분포를 고르게하여 출력분포를 제한치 내로 유지

 

제어봉을 삽입한계 이상으로 유지한다는 얘기는, 제어봉 높이를 어느 기준 이상으로 높게 인출한 상태로 운전을 한다는 얘기이다.

 

제어봉 삽입한계를 두는 이유

1. 제어봉이 의도치않게 인출되는 경우, 인출되는 길이가 짧아 노심에 들어가는 정반응도의 크기가 제한된다.

2. 제어봉이 높은 상태로 있기 때문에, 낙하시 삽입되는 길이가 길어져 정지여유도가 더 커지게 된다.

(*정지여유도 : 가장 큰 제어봉값을 가지는 제어봉을 제외한 모든 제어봉이 임계위치에서 완전삽입상태로 될 때 생기는 부반응도의 크기)

3. 반경방향 중성자속 분포를 고르게하여 첨두계수 줄임.

 

 

처음 발표한 답은 3번이었다가 이의신청이 수용되어 3, 4번 복수정답으로 바뀌었다.

근데 내생각에는 4번도 맞는 선지인 것 같다. 반경방향 중성자속 분포를 조절해서 출력첨두를 줄여주니까 4번도 가능하다.

 

 

정답 : 3 ,4 (복수정답 처리)

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77. 가압경수로형 원자력발전소 노심초기(BOC)에서 노심말기(EOC)로 진행되면서 나타나는 노심 반응도 변화로 맞는 것은?
    ① 연료연소에 따라 제어봉 값은 점점 감소한다.
    ② 감속재 온도계수는 점점 큰 부의 값을 갖는다.
    ③ 전출력계수는 점점 정(+)의 값에 가까워진다.
    ④ 도플러계수는 점점 작은 부(-)의 값을 갖는다.

 

1. 주기말로 갈수록, 가연성독물질과 붕소가 감소하므로 제어봉의 경쟁자들이 적어진다. 따라서 제어봉가는 더 커진다.

 

2. 주기말로갈수록 붕산수의 농도가 낮아진다.

감속재 온도가 오르면 감속재의 밀도가 감소하면서 붕소도 감소하는데, 이것은 정반응도의 영향을 준다

주기말로 갈수록 감속재밀도 변화당 줄어드는 붕소감소량이 작아진다. 즉, 더 붕소가 더 조금 포함되어 있으니까, 밀도 감소 시, 줄어드는 붕소 양도 더 적어진다.

따라서 "감속재밀도 감소, 붕소양 감소, 정반응도 효과" 의 과정이 더 약해진다. 즉 감속재온도계수는 주기말에 더 부의 값을 가지게 된다.

 

3. 전출력계수는 보이드계수, 연료온도계수, 감속재온도계수 등을 모두 종합한 계수이다.

세가지 모두 주기말로 갈수록 더 큰 부의 값을 가지므로, 전출력계수도 더 큰 부의 값을 갖는다.

 

4. 주기말로 갈수록 독물질과 Pu-240 이 더 많이 생기는데 이들의 공명흡수는 크다. 따라서 공명흡수가 증가해서 나타나는 도플러계수는 더 큰 부의 값을 가진다.

 

 

정답 : 2

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78. 원자로 냉각재 상실사고(LOCA) 후 격납건물 내 수소생성 원인이 아닌 것은?
    ① 냉각재 내 용존수소
    ② 피복재 손상 시 지르코늄과 물과의 반응
    ③ 가압기 수위 상실 시 상부 기포영역의 기체
    ④ 냉각재의 방사성 분해

 

1, 2, 4번은 LOCA 사고 시 수소생성원이다.

2번은,

$$Zr + H_2O \rightarrow ZrO_2 + H_2$$ 

으로 생성된다.

 

3번 : 가압기 상부 기포영역의 기체는 수증기를 말하는 듯 하다. 

 

정답 : 3

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79. 열출력이 300 MWth인 원자로에 부(-)반응도를 삽입하여 30초 후 열출력이 200 MWth로 감소되었다. 원자로 주기 및 부(-)반응도 삽입 3분 후 원자로 열출력으로 맞는 것은? (단, ln2/3 = -0.4이다.)
    ① 12초 주기로 감소, 3분 후 2.72 MWth
    ② 75초 주기로 감소, 3분 후 27.2 MWth
    ③ 12초 주기로 감소, 3분 후 27.2 MWth
    ④ 75초 주기로 감소, 3분 후 2.72 MWth

 

원자로 주기 : 원자로 출력이 자연대수(e) 배만큼 변하는데 걸리는 시간.

 

문제에서는 부반응도를 투입하였으므로, 주기는 출력이 1/e 로 되는데 걸리는 시간을 말한다.

 

주기를 $\tau$ 라고 하고 출력을 P(t) 라고 하면,

 

$$P(t) = P_0 * e^{-t / \tau}$$

$$ 200 = 300 * e^{- 30 / \tau}$$

 

이므로, 주기는 75초 이다.

 

같은 식을 이용해 3분 후 원자로 출력은,

 

$$P(180) = 300 *  e^{- 180 / 75} = 27.2 MWth$$

 

정답 : 2

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80. 다중고장사고, 극한재해 또는 중대사고 시 사고관리를 통한 원자력발전소의 제한구역 경계에서의 예상 방사선 피폭선량(유효 선량) 목표값은?
    ① 250 mSv 이하 ② 500 mSv 이하  ③ 750 mSv 이하   ④ 1000 mSv 이하

 

우리나라 법에서 제한구역의 개념은 주거제한구역의 개념이다.

 

주거제한구역 : 최대영향사고(MCA)가 발생한 경우 2시간 이내에 결정론적 영향을 초래할 정도로 높은 피폭을 받을 수 있는 범위에 일반인의 주거를 처음부터 제한함으로서 유사시 주민보호조치 필요성을 없애려는 것.

 

제한구역 설정 기준 : 사고로 누출된 방사능에 의해 외곽 경계에서 2시간동안 전신유효선량 250 mSv, 갑상선량 3000 mSv를 초과할 우려가 있는 지역

 

 

정답 : 1