[원자력기사 기출풀이] 2019년 핵재료공학 및 핵연료관리 6 ~ 10번

 

26. 가압경수로 운전 중 핵연료 건전성 진단방법 중 틀린 것은?
    ① 지발(Delayed) 중성자 검출
    ② 옥소(Iodine) 방사능 분석
    ③ 세슘(Cs) 방사능 분석
    ④ 초음파 탐상검사

 

 

지발중성자 측정, 옥소 와 세슘 방사능 분석은 모두 정상운전 중 핵연료 건전성 진단 방법이다.

 

 

초음파 탐상검사는 운전 중 불가능하다. 대상핵연료를 초음파 탐촉자로 측정해야하기 때문이다.

 

 

정상운전 중 핵연료 건전성 진단 방법

1. 지발중성자 측정

2. 옥소 동위원소 방사능 분석

3. 세슘 동위원소 방사능 분석

4. 냉각재 중 전방사능 측정

5. 중성자속 측정

 

1~4번은 모두 핵분열생성물들인데, 원래 피복재 안에 격리되있어야할 것들이 피복재 밖으로 누출되었다는 뜻이므로 핵연료 손상 여부를 진단할 수 있다.

5번은 손상핵연료가 있는 경우 제어봉을 삽입할 때, 중성자속이 감소하지 않고 오히려 국부적으로 증가하는 것을 감시하는 방법이다.

 

원자로 정지 중 핵연료 건전성 진단방법

1. 습식, 건식누설검사

2. 초음파 탐상검사

3. 육안검사

4. 와류탐상검사

 

모두 핵연료를 따로 꺼내서 별도의 장비를 사용하여 검사하여야 한다.

누설검사는 물 또는 불활성기체 속에 핵연료를 두고, 누설되는 방사능을 측정하는 것이다.

초음파탐상검사는, 손상된 핵연료가 있다면 수분이 안에 들어갈 것이고, 수분에 의해 초음파가 교란되는 것을 측정하는 것이다.

와류탐상검사는 일정 주파수를 가지는 전류를 검사대상에 전달하고, 전자기장을 검출하여 파손 종류를 판별한다.

육안검사는 수중에서 수중카메라로 확인하며 파손부위를 육안으로 확인한다.

 

정답 : 4

 

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27. 원자로 냉각재 삼중수소(H-3)에 대한 장해 대책 중 틀린 것은?
    ① 핵연료 피복재로 지르칼로이(Zircaloy) 사용
    ② PH 제어재 수산화리튬(LiOH) 중 Li-6향량 최대화
    ③ 삼중수소가 함유된 물이나 공기의 방출 억제
    ④ 삼중수소 구역 출입 시 공기-호스 마스크 착용

 

 

1. 지르칼로이는 삼중수소와 결합을 잘한다. 삼중수소와 결합되어, 피복재 밖으로 빠져나가지 못하도록 한다.

2. Li-6가 많으면, Li-6 ( n, 알파) T 반응으로 삼중수소가 많이 생성된다. Li-6을 최소화 해야한다.

 

 

정답 : 2

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28. 원자로냉각재가 갖추어야 할 조건으로 옳지 않은 것은?
    ① 낮은 중성자 흡수 단면적
    ② 낮은 유도 방사능
    ③ 높은 용융온도
    ④ 높은 비등점

 

1. 중성자 흡수단면적이 작아야 핵연료에 중성자가 더 많이 들어간다.

 

2. 유도방사능이란, 냉각재가 중성자를 맞았을 때, 방사화되어 방사성동위원소로 변하는 정도라는 뜻이다. 피폭관리를 위해서 유도방사능이 낮을수록 좋다.

 

3. 용융온도라는 것은, 고체가 액체가 되는 온도를 말하는데, 냉각재는 액체를 사용하므로 용융온도가 낮아야 된다.

 

4. 비등점이 높아야한다. 비등점이 낮아 쉽게 기화되버리면 열제거를 못하기 때문이다.

 

 

정답 : 3

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29. 가압경수로형 원전 핵연료의 핵분열 과정에서 발생하는 핵분열 생성물 중 손상핵연료의 연소도 예측에 이용되는 핵종은?
    ① Co-58, Co-60 ② Kr-87, Kr-88      ③ I-131, I-133    ④ Cs-134, Cs-137

 

냉각재 중 Cs-134와 Cs-137의 비율을 검사하면 손상된 핵연료의 연소도를 예측할 수 있다. Cs-134는 핵분열로 직접 생성되기보다는 Cs-133이 중성자를 흡수하여 생기고, Cs-137은 핵분열로 생긴다. 따라서 연소도가 클수록 134의 비율이 커진다.

 

I-131과 I-133의 비율로는 파손부위의 크기를 알 수 있다.

 

 

정답 : 4

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30. 가압경수로형 원자력발전소에서 발생하는 부식반응에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
    ① 1차계통 냉각재에서는 부식반응을 통해 Fe3O4가 생성된다.
    ② 2차계통 냉각재에서는 부식반응을 통해 Fe2O3가 생성된다.
    ③ 고온부식에서는 중간생성물인 Fe(OH)2는 용해도가 높아 후속 부식반응을 촉진한다.
    ④ 저온부식에서는 중간생성물인 Fe(OH)3로부터 Fe2O3가 생성된다.

 

1, 2, 4는 맞다.

 

1차계통은 고온고압환경이고, 고온부식에서 철이 산화되어 Fe3O4 가 생긴다.

2차계통은 이보다는 온도와 압력이 낮고, 저온부식에서 Fe(OH)3를 거쳐 Fe2O3 가 생성된다.

 

고온부식에서 Fe(OH)2가 생기긴하는데, 수산화이온농도가 낮은 물에서는 오히려 안정하여 침전물이되거나 표면을 보호하게 된다.

 

 

 

정답 : 3번