[원자력기사 기출풀이] 2021년 1차 원자로 안전과 운전 6 ~ 10번

 

 

66. 원자력발전소 기동 시 전출력 도달 후 약 40~50시간 동안 노심의 반응도가 급격히 감소하는 가장 큰 이유는 무엇인가?
    ① 핵연료 연소의 증가    ② 냉각재의 온도변화    ③ Xe의 증가    ④ Sm의 증가

 

 

기동 직후 노심의 반응도는 급격히 감소한다. 이는 기동 초기에 독물질인 Xe의 농도가 급격히 증가하기 때문이다. 반응도가 급격히 감소하기 때문에 임계를 유지해주기 위해서 제어봉이 급격히 인출되거나  붕소농도가 급격히 감소한다.

수십시간 후  Xe이 평형농도에 도달한 뒤에는 연료의 연소에 따라 반응도는 천천히 감소하게 된다.

 

핵연료 연소의 증가는 중장기적인 요소이므로 수십시간의 단시간만에 영향을 미치지는 않는다.

냉각재의 온도변화는 단기적인 변화는 맞지만, 노심의 반응도를 제논만큼 크게 변화시키지는 않는다.

사마륨(Sm-149)은 제논과 다르게, 기동시점에도 존재한다. Xe-135는 방사성동위원소이므로 정지기간동안 모두 붕괴되고, 기동시점에서는 존재하지 않는다. 그래서 기동이 시작되면, Xe-135의 양이 증가하는 것이다.

 

하지만 Sm-149는 안정핵종이라서 정지기간동안 사라지지 않고, 다음 기동시점까지 남아있게 된다.

이 상태로 원자로가 기동되면 Sm-149의 농도는 초기에 감소하다가 다시 증가하여 평형점을 찾아가게 된다.

따라서 Sm-149는 기동 초기에 감소하므로, 4번은 틀리다. 그리고 Sm-149의 변화에 의한 반응도 영향은 Xe보다는 작다.

 

 

정답 : 3번

 

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67. 원자력발전소의 심층방어에서 효과적인 이행을 위한 전제조건으로 옳지 않은 것은?
    ① 보수적 가정 및 접근    ② 결정론적 안전성 평가    ③ 품질보증    ④ 안전문화

 

심층방어란, 다단계로 안전성을 확보하는 방법으로,

1. 이상상태의 발생을 방지하고, 

2. 이상상태가 발생하면 확대를 억제하고,

3. 이상상태가 확대되면 그 영향을 최소화하고 주민을 보호하도록

 

각 단계마다 적절한 방어체계를 갖추는 개념이다.

 

이상상태의 발생을 방지하기 위한 수단으로는

보수적인 설계, 품질보증, 공학적 관행, 안전문화가 있다.

 

정답은 2번으로 되어 있는데,

앞뒤가 거꾸로 되어있다는 뜻으로 2번을 답으로 한 것 같다.

 

결정론적안전성평가는 여러가지 보수적인 시나리오를 가정해서, 사고가 진행되었을 경우 발전소가 안전기준을 충족하는지 확인하는 평가방법이다.

 

심층방어의 개념에 입각해서 원전을 설계하고, 그 설계가 제대로 되었는지 확인하기 위한 수단으로 결정론적 안전성 평가가 사용된다.

즉, 심층방어가 먼저고 결정론적 안전성평가가 나중이기 때문에 2번이 정답인듯 하다.

 

정답 : 2번

 

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68. 가압경수로형 원전에서 출력운전 중 원자로가 긴급정지되었다. 다음 중 원자로 정지를 확인하기 위한 방법이 아닌 것은?
    ① 모든 제어봉 삽입 확인
    ② 원자로 정지 차단기 개방 확인
    ③ 터빈정지밸브 닫힘 확인
    ④ 출력영역 중성자속 준위 급속 감소 확인

 

 

원자로가 긴급정지되면,

원자로 정지차단기가 개방되고, 그로인해 제어봉집합체는 삽입이 된다. 그 즉시 출력준위는 급격히 감소한다.

 

터빈정지밸브는 터빈트립이 발생하면 터빈으로 유입되는 증기를 긴급차단하여 터빈을 정지시키는 밸브인데, 터빈정지밸브가 닫혔다는 것은 터빈이 정지되었다는 소리이지, 원자로가 정지되었다는 소리는 아니다.

 

정답 : 3

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69. 어떤 원자로 노심에서 핵비등이탈율(DNBR)이 1.4에서 1.6으로 증가할 경우에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
    ① 열전달계수는 감소한다.
    ② 핵비등(Nucleate Boiling)이 감소한다.
    ③ 피복재 온도에 관해서는 안전하다.
    ④ 막비등(Film Boiling)이 발생한다.

 

 

 

 

위의 열전달 곡선에서 a점이 임계열유속이다. 정상운전 중에는 a 점보다 왼쪽 영역에서 운전되고 있다.

 

DNBR = a / 국부최대열유속

 

이므로, DNBR이 증가했다는 것은 국부최대열유속이 감소한 것이다.

그래프에서 a 의 왼쪽에 있던 상태에서 더욱 왼쪽으로 이동했다는 의미이다.

세로축이 의미하는 열전달계수는 감소하고, 핵비등은 감소한다. 피복재의 온도도 안전해지는 쪽으로 간다.

a를 지나쳐 오른쪽으로 가야 막비등이되는 것이므로, 막비등과는 더욱 멀어지게 된다.

 

 

4번

 

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70. 발전소 최대 가상사고 시 원자로를 보호하고 방사능으로부터 종사자 및 공중보호를 우한 공학적안전설비의 기능으로 옳지 않은 것은?
    ① 사고 시 에너지 방출 최대화로 사고 완화
    ② 비상노심냉각으로 핵연료 피복재 보호
    ③ 극심한 냉각재 유출 사고 시 핵분열 생성물 제거
    ④ 격납건물 차단 및 냉각으로 격납건물 건전성 유지

 

 

 

1번 : 사고 시 에너지 방출을 최소화 해야한다.

 

 

정답 : 1번