원자력기사 기출문제 풀이/2021년 1회차

[원자력기사 기출풀이] 2021년 1차 핵재료공학 및 핵연료관리 6 ~ 10번

꽃게탕~~ 2024. 11. 18. 18:07

 

 

 

26. 금속우라늄과 이산화우라늄에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
    ① 금속우라늄은 융점 2,850 ℃, 밀도 19.05 g/cm3의 중금속이다.
    ② 금속우라늄은 미세분말은 대기 중 자연산화 연소하므로 기름 속에 보관한다.
    ③ 이산화우라늄은 형석형 입방정이며 밀도는 10.96 g/cm3이다.
    ④ 이산화우라늄은 실온에서 깨지기 쉽고 파괴강도는 기공도와 결정립이 적을수록 크다.

 

 

 

1.

금속우라늄의 융점은 1132 도로 낮고, 이산화우라늄은 융점이 높다.

이산화우라늄의 융점이 훨씬 높지만 열전도도 또한 낮기 때문에 핵연료중심부온도 관점에서는 큰 차이가 없다.

그런데 금속우라늄의 베타상변화 온도는 668도인데, 결정의 이방성이 있어 상변화 시 체적이 변화하므로 이 온도 이하로 제한해야 한다.

 

2.

금속우라늄분말은 대기 중 자연산화하여 연소하므로 기름에 보관해야 한다. 또 물과 반응하여 수소를 내므로 수소폭발의 위험성이 있다. 

 

4.

이산화우라늄은 실온에서 과잉산소를 고용하여 실온에서 깨지기 쉽다.

 

 

정답 : 1번


27. 국내 경수로 원전의 소내 사용후핵연료저장조에 대한 유효증배계수 제한치는?
    ① 0.90 미만   ② 0.95 미만   ③ 0.98 미만    ④ 1.00 미만

 

 

사용후핵연료를 저장하는 경우 미임계를 유지하는 것이 중요한데,

Keff ( 유효증배계수) 의 제한치는 0.95 미만이다.

 

정답 : 2번


 

28. 가압경수로형 원전의 핵연료 소결체 제작공정과 출력운전 중 1차 냉각재의 화학적인 조건을 각각 나열한 것은?

 

 

소결체(펠렛)은 UO2 분말을 압분하고 소결, 연삭하여 제조한다.

이 때 소결은 H2 분위기(환원분위기)에서 진행해야 UO2의 과잉산소를 억제할 수 있다.

 

1차냉각재는 수소를 주입해 환원상태로 유지해 계통의 부식 상태를 최소화한다. 산화상태는 부식생성물의 생성과 이동이 증가하고 방사선준위가 증가, 핵연료표면에 크러드 축적 등의 안좋은 점이 있다.

 

 

정답 : 4번


29. 원자력발전소 정상운전 중 핵연료 펠렛-피복재 상호작용(PCI)에 의한 핵연료 손상을 억제하는 방안 중 옳지 않은 것은?
    ① 피복재 내부 도포  ② 출력 상승률 제한     ③ 선출력 밀도 증가  ④ 펠렛밀도 개선

 

핵연료-피복재 상호작용이란,

팽윤된 핵연료와 피복재가 물리적으로 접촉하여 피복재를 파손시키거나 (기계적 상호작용, PCMI),

기체핵분열생성물 분위기 하에서 피복재에 응력부식균열이 발생하는 것. (화학적 상호작용, PCCI)

화학적 상호작용의 경우 항복강도 이하에서도 파손이 발생할 수 있다.

 

이를 방지하기 위한 방안은 다음과 같다.

1. 피복재 내부를 흑연으로 도포함

2. 출력상승률을 제한시키고 선출력밀도를 감소시켜 팽윤과 기체 핵분열생성물의 발생을 줄인다.

3. 피복재의 모양을 개선시킨다.

   - 가운데가 뻥뚫린 annular 펠렛, 모서리를 모깍은 chamfering 펠렛 등.

4. 펠렛의 밀도를 이론밀도보다 작게하여 팽윤을 수용함.

 

 

 

정답 : 3번


30. 가압경수로 사용 후 핵연료를 화학적으로 재처리하여 플루토늄(Pu)과 우라늄(U)으로 분류 후 혼합하여 제작한 개량형 연료는?
    ① CANFLEX 연료   ② DUPIC 연료   ③ TANDEM 연료   ④ MOX 연료

 

CANFLEX 연료 : 중수로용 개량 핵연료. 재처리와 무관함.

 

TANDEM 핵연료 : 경수로 사용후핵연료에서 Pu와 U를 분리하지 않고 함께 공회수하여 중수로 연료를 제작하는 것

 

DUPIC 핵연료 : 경수로의 사용후핵연료를 재처리하지 않고, 재가공만 하여 중수로의 핵연료로 사용하는 것

 

MOX 핵연료 : 혼합산화물 핵연료. 사용후핵연료를 재처리하여 플루토늄을 분리해내고, 플루토늄산화물을 이산화우라늄과 혼합하여 고속로, 경수로, 중수로에 사용하는 것

 

 

 

정답 : 4번