71. 출력이 2배로 증가하는데 28초 걸리는 원자로가 있다. 기동률(Start up)으로 맞는 것은? ① 0.32 dpm ② 0.64 dpm ③ 0.72 dpm ④ 0.84 dpm
기동률 : 단위시간당 출력의 10의 승수배 변화
단위 : dpm, decade per minute, 분당 10배 변화
즉, 출력이 1분만에 10배가 되었으면 1 dpm 이고, 1분만에 100배가 되었으면 2 dpm 이다.
기동률을 x [dpm] 이라고 하면, t분 후 원자로 출력 P(t) 는
$$P(t) = P_0 10^{x*t}$$
이다.
$$ 2 = 1 * 10^{x * 28 / 60} $$
따라서 기동률은 0.645 dpm
정답 : 2
72. 원자로를 70% 출력으로 운전하다가 붕소희석으로 100% 출력으로 증가하려고 한다. 100% 출력 도달 시 붕소농도로 맞는 것은? (단, 제어봉은 현위치를 유지하며 Xe의 조건은 무시한다. )
① 768ppm ② 789ppm ③ 831ppm ④ 852ppm
출력계수 : 단위출력 변화당 반응도 변화량.
출력이 30 % 증가하였으므로, 그로인한 반응도 변화량은 -420 pcm 이다.
이를 붕소를 희석시켜 보상해야 한다.
붕소 1ppm 당 10 pcm 의 영향을 주므로, -420 pcm을 모두 보상하려면 붕소농도는 42 ppm 감소해야 한다.
따라서 붕소농도는 42 ppm이 감소된 768 ppm 이어야 한다.
부호가 헷갈리는데, 출력계수가 -14 pcm / % 가 옳지않나 싶다.
정답 : 1
73. 가압경수로형 원자력발전소에서 출력운전 중 정지여유도(Shutdown Margine)의 감소 요인이 아닌 것은? ① 원자로 냉각 ② 제어봉 인출 ③ 붕소희석 ④ 제논(Xe) 붕괴
정지여유도의 구체적인 정의는 발전소마다 약간씩 다르겠지만, 개념은 같다.
지금 당장 노심에 투입할 수 있는 부반응도의 크기이다.
내가 지금 당장 제어봉을 낙하시켜 큰 부반응도를 줄 수 있으면, 정지여유도가 큰 것이고 좋은 것이다.
근데 현재 제어봉이 너무 낮은 상태로 운전되고 있고, 지금 당장 제어봉을 낙하시켜도 조금의 부반응도밖에 못준다면 정지여유도가 작은 것이고 좋지 않은 것이다.
1. 원자로 냉각 : 일반적으로 등온온도계수는 부 이다. 즉, 원자로가 냉각되면 반응도는 증가한다. 그럼 이를 상쇄시켜 임계를 유지시키기 위해서는 제어봉은 약간 삽입되어야할 것이다. 그럼 내가 지금 제어봉을 낙하시켜 줄 수 있는 부반응도의 크기는 그만큼 감소하게 된다. 즉, 정지여유도는 감소한다.
2. 제어봉 인출 : 제어봉을 인출하면 제어봉을 낙하시킬 때, 더 긴 길이가 삽입되므로, 더 큰 부반응도를 줄 수 있다. 제어봉인출은 정지여유도의 증가다.
이것이 발전소에서 제어봉을 모두 인출하고, 붕소농도로만 반응도를 조절하는 이유이다.
제어봉은 항상 모두 인출된 상태로 운전되고 있으면, 정지신호가 들어왔을 때, 제어봉이 많이 낙하하여 큰 부반응도를 줄 수 있어 정지여유도가 크게 된다.
(헷갈릴 수 있는데, 임계상태에서 제어봉을 인출한다는 의미라기보다는, 제어봉을 인출하여도 임계가 유지되는 상태로 봐야한다.)
3. 붕소희석 : 붕소를 희석시키면 정반응도가 주입되고, 그만큼을 상쇄시켜 임계를 유지하기 위해서는 제어봉이 더 삽입되어야 한다. 그럼 정지여유도는 감소한다.
4. 제논의 붕괴 : 제논이 붕괴되면 노심에 정반응도가 주입되고, 그만큼을 상쇄시키기 위해 제어봉은 더 삽입된다. 정지여유도는 감소한다.
정답 : 2
74. 가압경수로형 원자력발전소 원자로의 반응도 조절에 사용하는 화학적 제어제(Chemical Shim)의 장점에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 신속한 반응도 제어로 부하추종 운전에 용이하다. ② Xe, Sm등의 독물질에 따른 반응도를 보상할 수 있다. ③ 원자로 정지 시 충분한 정지여유도를 확보할 수 있다. ④ 정상운전 중 출력 변화에 관계없이 제어봉을 비교적 높게 적절한 위치로 유지하면서 중성자 속 분포를 고르게 유지할 수 있다.
가압경수로의 반응도제어수단은 제어봉과 붕산수가 있다.
문제에서 화학적 제어제는 붕산수를 의미한다.
붕소( B) 는 중성자 흡수단면적이 큰 물질로, 이를 물에 녹인 붕산수를 사용하여 노심의 반응도를 조절한다.
1. 신속한 반응도 제어 : 제어봉이 담당한다. 붕산수는 반응도를 제어하기 위해서는 농도를 변화시켜야하는데, 이 과정은 시간이 걸린다. 반면에 제어봉은 기계적으로 높이만 조절해주면 즉각적으로 반응도가 변해서 신속하게 제어할 수 있다.
2. Xe, Sm같은 독물질은 수십시간에 걸쳐 천천히 노심의 반응도에 영향을 미친다. 이는 붕산수의 농도조절로 감당할 수 있는 시간이다.
3. 원자로 긴급 정지 시 제어봉이 빠르게 낙하한다.
만약에 붕산수를 사용하지 않고 제어봉만 사용한다면, 제어봉이 임계를 유지하기 위해 낮은 위치에 있을 것이다. 이 때는 정지신호가 들어와 제어봉이 낙하해도 노심에 삽입되는 부반응도는 적을 것이다. 이는 정지여유도가 낮음을 의미한다.
반면 붕산수를 사용한다면, 평상시에는 제어봉을 더 높이 인출한 상태에서도 임계를 유지할 수 있고, 정지여유도는 높아진다.
4. 위와같은 이유로 제어봉을 높게 유지시킬 수 있게 되고, 중성자속분포는 균일해진다.
제어봉은 물리적인 형상이 있기 때문에 제어봉 부근과 제어봉이 없는 곳의 중성자속 분포는 달라진다.
붕산수는 냉각재 전체에 균일하게 녹아있기 때문에, 노심 모든 곳에 똑같은 영향을 주어 중성자속 분포를 망가뜨리지 않는다.
정답 : 1
75. 원자로냉각재상실사고(LOCA) 시 증기발생기 U-튜브 상단에 불응축성 가스가 집적되면 자연순환 냉각을 방해하여 노심의 안전성을 저해하게 된다. 다음 중 발생 가능한 불응축성 가스의 생성원이 아닌 것은? ① 냉각재 내 용존수소의 방출 ② 물의 방사선 분해에 의한 수소의 발생 ③ 핵연료 피복재 손상 시 헬륨 및 핵분열 기체 ④ 화학 및 체적제어탱크(VCT)의 수소가스 방출
비응축성가스의 생성원은 다음과 같다
1. 물의 비등으로 인한 용해성 기체 방출 2. 가압기 증기영역에 있던 기체 3. 지르코늄과 물과의 반응으로 부터 생성된 기체 4. 안전주입탱크에서 주입된 기체 6. 냉각재의 방사화로 분해된 기체 7. 냉각재 내 용존기체 방출 8. 핵분열생성물과 피복재 내 헬륨
