21. 100% 출력으로 운전 중인 원자로가 갑자기 정지되엇을 때, 핵연료의 손상 여부를 확인하는 인자는?
① 붕소농도 변화 값 ② 출력분포 측정 값 ③ 옥소방사능 첨두 값 ④ 축방향 출력편차 값
핵연료 손상 여부를 판단하는 방법은 몇가지가 있다.
출력분포나 축방향 출력편차 값이 평소와 다르다면 핵연료 손상을 유추할 수 있겠으나, 이들은 원자로가 운전 중에 사용할 수 있는 방법이다.
원자로가 갑자기 정지되었을 경우에는 옥소(아이오딘)의 방사능 농도 변화를 통해 핵연료 손상여부를 확인할 수 있다.
옥소첨두 현상, Iodine Spike 현상 : 파손핵연료가 존재할 때, 출력이 변동하거나, 압력이 감소하면 냉각재 내 옥소 방사능 농도가 급증함. 파손부위로 침투한 냉각재가 피복재 내벽의 옥소를 씻어내어 발생함.
정답 : 3
22. 가압경수로 노냉각재계통 구조물의 부식 생성물 생성률을 억제하기 위해 노냉각재에 주입하는 첨가제가 아닌 것은?
① H2 ② LiOH ③ N2H4 ④ H3BO3
용존산소는 응력부식균열을 유발하기 때문에 관리되어야 한다. 물의 방사분해로 산소가 생성되는데 이를 수소와 하이드라진으로 관리한다.
1. 수소 : 출력 운전 중 냉각재 속의 용존산소를 제거하기 위해 주입된다.
3. 하이드라진 : N2H4, 원자로 정지와 기동 시에 냉각재에 주입해 용존산소를 제거하여 부식을 억제한다. 하이드라진은 방사선에 의해 암모니아를 생성하므로 미임계에서만 사용해야 한다.
2. 수산화리튬 : 출력운전 중 냉각재의 pH를 조절해준다.
4. 붕산은 반응도를 조절하기 위해 첨가하는 것으로 부식을 억제하기 위한 것이 아니다.
정답 : 4
23. 핵연료 제조 공정에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?
① 용매추출법, 이온교환법을 이용하여 우라늄 용해액 내의 우라늄을 추출한다.
② 우라늄 정광(Yellow Cake)을 정제하는 건식법으로 ADU법, AUC법 등이 있다.
③ 변환(Conversion) 공정에서 생산된 육불화우라늄(UF6)은 우라늄 농축에 사용한다.
④ 재변환(Re-Conversion)은 가압중수로 연료제조에는 필요하지 않은 공정이다.
1.
우라늄 원광을 황산이나 탄산나트륨 등에 용해시켜 침출한다.
이 용해액을 정제하여 정광을 얻는데, 용매추출이나 이온교환방법을 사용한다.
2.
정광을 UF6로 변환하는 방법에는 습식법과 건식법이 있다.
이 중 AUC와 ADU는 습식법이다.
정광을 질산에 용해시킨 다음 TBP로 용매추출하고, ADU 또는 AUC를 침전시켜 UO2로 변환시킨다.
건식방법은 수소가스로 정광을 환원시켜 UO2로 변환시킨다.
이렇게 만든 UO2를 HF와 F2 가스로 불화시켜 UF6로 만든다.
AUC와 ADU방법은 농축된 UF6를 다시 UO2로 재변환시키는 공정에서도 사용된다.
3, 4.
가압경수로에서 연료로 사용하기 위해서는 우라늄을 농축시켜야 한다.
몇가지 이유에서 UF6가 농축하는데 유리하기 때문에,
우선 우라늄 정광 ( U3O8, 옐로우케이크)를 UF6로 변환한다.
UF6를 농축한 다음, 다시 핵연료에 사용되는 UO2로 변환시켜야 하는데, 이를 재변환이라고 한다.
우리나라 중수로의 경우 농축을 하지 않은 천연우라늄을 연료로 사용하기 때문에 농축과 재변환 공정은 필요 없다.
정광을 변환하는 단계에서 바로 UO2를 생산한다.
즉, 경수로의 경우
1. 우라늄 원광을 채광
2. 원광을 우라늄 정광으로 정련 (U3O8)
3. 우라늄 정광을 변환 (UF6)
4. UF6 농축
5. UF6를 UO2로 재변환
6. 핵연료 집합체 제조
중수로의 경우
1. 우라늄 원광을 채광
2. 원광을 우라늄 정광으로 정련 (U3O8)
3. 우라늄 정광을 변환 (UO2)
4. 핵연료 집합체 제조
정답 : 2
24. 국내 운영 중인 가압경수로 핵연료집합체에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 핵연료봉은 8~13단의 지지격자에 형성된 스프링의 힘으로 지지된다.
② 최상단과 최하단의 지지격자에만 냉각재 유동 시 혼합을 돕는 혼합날개가 있다.
③ 상하단 고정체와 지지격자에 접합된 안내관이 핵연료집합체의 골격을 구성한다.
④ 상하단 고정체와 연료봉 사이에 틈을 두어 조사성장, 열팽창을 수용하게 된다.
핵연료집합체의 구조
1.
지지격자 : 그리드( grid ), 핵연료봉들의 배열을 유지해주는 구멍이 뚫려있는 판이라고 보면 된다.
가압경수로 핵연료집합체의 길이는 약 4 m에 달하므로, 상부와 하부뿐만아니라 중간중간에 지지격자들을 일정간격으로 배열하여 핵연료집합체의 형상을 유지시켜 준다.
지지격자의 갯수는 집합체 종류에 따라 다른데, OPR과 APR에 사용되는 PLUS 7의 경우는 12개, 웨스팅하우스형에 쓰이는 ACE7의 경우는 11 ~ 13개이다.
지지격자에는 스프링과 딤플이 있어 핵연료봉의 움직임을 제한한다.
2.
혼합날개는 지지격자에 부착되어 유체의 난류유동을 증가시켜 열전달 성능을 향상시키기 위한 것이다.
혼합날개는 중간지지격자에 부착된다.
3.
안내관은 제어봉과 중성자계측기가 장전되는 공간이고, 상하단고정체와 함께 핵연료집합체의 골격을 구성해준다.
4.
핵연료봉은 연소가 진행됨에 따라 축방향으로 길이가 증가하는 조사성장과 열팽창을 겪는다.
이렇게 늘어나는 부분을 수용해주기 위해 상하단고정체와 핵연료봉 사이에는 약간의 틈을 둔다.
정답 : 2
25. 방사성 붕괴계열 중 토륨계열은 $ ^{232}_{90}Th $ 에서 안정한 최종 핵종인 $ ^{208}_{82}Pb $ 로 될 때까지 발생한 알파붕괴와 베타붕괴 횟수는?
① 6, 4 ② 7, 4 ③ 8, 4 ④ 8, 6
알파붕괴 1회마다 원자량은 -4, 원자번호(양성자수)는 -2가 된다.
베타붕괴 1회마다 원자번호는 +1, 원자량은 변화없다.
원자량이 232 - 208 = 24가 감소했으므로,
알파붕괴는 6번을 겪었을 것이다.
알파붕괴 6번을 하면 원자번호는 12가 감소해야 한다.
실제로는 90 - 82 = 8이 감소했으므로,
4번의 베타붕괴를 거쳐 원자번호가 4가 증가했을 것이다.
즉, $ ^{232}_{90}Th $ 는 알파붕괴 6번, 베타붕괴 4번을 거쳐 $ ^{208}_{82}Pb $가 된다.
정답 : 1
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