[원자력기사 기출풀이] 2019년 발전로계통공학 1 ~ 5번

 

 

 

41. 국내 표준형 원전의 노심운전제한치감시계통(COLSS) 및 노심보호용연산기(CPC)에 대한 설명에서 옳은 것은?
    ① COLSS는 핵비등이탈률(Departure from Nucleate Boiling Ratio)을 감시하며 원자로를 직접 정지시키도록 설계되어 있다.
    ② 중성자속 물리량 계측을 위해 COLSS는 노내중성자계측 신호를 이용하며, CPC는 노외중성자계측 신호를 이용한다.
    ③ CPC는 2차측 열출력을 계산하여 실시간으로 감시할 수 있도록 운전원에게 제공한다.
    ④ 핵비등이탈 감시를 위하여 COLSS는 제어봉 위치 신호를 활용한다.

 

 

노심보호연산기, CPC : 핵비등이탈률과 선출력밀도를 계산하여 정지설정치를 초과할 경우, 원자로정지신호를 발전소보호계통에 전달하는 계통이다.

노심보호연산기는 노심 저온관 및 고온관 온도, 가압기 압력, RCP 펌프속도, 노외중성자속출력, 선정된 제어봉집합체의 위치를 입력받고 다음을 출력해준다.

 - 저 핵비등이탈률 트립 및 예비트립

 - 핵비등이탈율 여유도 

 - 고 국부출력밀도 트립 및 예비트립

 - 국부출력밀도 여유도 

 - 보정 중성자속 출력

 - 제어봉집합체 인출금지 신호

 - 터빈런백 요구신호

 

노심운전제한치감시계통, COLSS : 선출력밀도, 핵비등이탈률, 노심출력분포 등을 계속하여 계산하여 운전제한치와 비교하는 계통. 다음을 감시함.

 - 선출력밀도 여유도

 - 핵비등이탈률 여유도

 - 노심전출력

 - 사분출력경사비 (azimuthal tilt)

 - 축방향 출력편차 ( axial shape index)

 

1.

노심보호연산기는 과도상태에서 원자로의 정지신호를 발생시키는 계통이지만, 노심운전제한치감시계통은 정지신호를 발생시키지 않는다. 

COLSS는 정지신호를 발생하지 않기 때문에, 시간적 여유를 가지고 더 정확히 변수들을 계산한다. 이렇게 계산된 값은 노심보호연산기와 비교되어 보정해준다.

 

2.

더 정확한 출력분포 측정을 위해 COLSS는 노내계측기의 중성자속 신호를 사용한다. 반면 CPC는 노외계측기의 중성자속 신호를 이용한다.

 

3. 

2차측 열출력을 계산하는 기능은 COLSS의 기능이다. COLSS는 1차측 열출력, 2차측 열출력, 터빈출력을 계산한다. 

 

4. 

DNBR 계산을 위해서는 3차원 출력분포를 알 필요가 있다. COLSS는 노내계측기의 신호로부터 축방향 출력분포를 얻고, 현재 제어봉의 위치 상태 정보를 이용하여 반경방향 출력분포를 알아낸 다음, 둘을 합성하여 3차원 출력분포를 계산한다.

 

 

정답 : 2

 

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42. 가압경수로(PWR)와 비등경수로(BWR)에 대한 설명에서 옳지 않은 것은?
    ① 원자로정지 신호가 발생되면 PWR은 제어봉이 원자로 하부에서 상부로 삽입되고 BWR은 원자로 상부에서 하부로 자유낙하되도록 설계되어 있다.
    ② BWR은 터빈을 구동시킬 증기를 핵분열이 일어나고 있는 원자로 내부에서 생산한다.
    ③ PWR은 정상운전 중 노심 내에서 포화 핵비등(Saturated nucleate boiling)을 허용하지 않는다.
    ④ PWR은 격납건물이 있기 때문에 사고 시 방사성 기체를 수용할 공간이 BWR의 강재 격납용기에 비해 훨씬 크다.

 

 

 

1. 설명이 반대로 되어 있다.

PWR의 경우 : 정지신호 발생 시 제어봉이 위에서 아래로 중력에 의해 낙하함

BWR의 경우 : 정지신호 발생시 제어봉이 아래에서 위로 스프링의 탄성력에 의해 삽입됨.

 

2. PWR과 BWR은 증기생산방식에 따라 구분된다.

PWR : 노심이 있는 1차측에서 증기가 생성되지 않음. 1차측에서 생성된 열을 이용하여  2차측의 물을 증기로 끓임.

BWR : 1차측과 2차측의 구분이 없음. 노심에서 열이 냉각재를 바로 끓이고 터빈을 돌림

 

3. 

PWR은 1차측의 물이 끓으면 안된다. 정상운전범위는 과냉핵비등이다.

핵비등 : 발포점에서 핵을 중심으로 기포가 발생하면서 비등하는 것. 기포의 교란효과에 의해 열전달이 현저히 증대하며, 근소한 전열면 온도상승으로 전열면의 열유속은 급증한다.

 

과냉핵비등 : 유체 온도가 포화온도 미만일 때, 핵비등으로 발생된 기포가 유체에 혼합되면서 응축됨.

포화핵비등 : 기체가 응축되어 사라지지 않고, 유체와 기체가 혼합하여 존재함.

 

4.

우리나라는 120 cm의 철근콘크리트 격납건물이 최후방벽 역할을 해준다. 후쿠시마 원전의 경우, 위 그림에서 reactor building 이라고 하는 것은 방벽개념이 아니고 단지 일반 건물 수준이다. 방벽역할은 그 안쪽의 primary containment라고 되어 있는 플라스크 모양의 격납용기가 해준다. 우리나라 격납건물과 후쿠시마의 격납용기의 체적차이는 5 : 1 정도가 된다. BWR은 격납용기의 체적이 작으므로 수소의 농도가 더 쉽게 상승하고 수소폭발이 훨씬 쉽다.

 

 

정답 : 1

 

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43. 원자로냉각계통으로부터 안전주입계통으로 원자로냉각재의 역류를 방지하기 위해 설치되어 있는 기기는?
    ① 오리피스(Orifice)
    ② 벤트리(Venturi)
    ③ 피톳튜브(Pitot tube)
    ④ 역지밸브(Check valve)

 

 

역지밸브 : 유체의 역류를 방지하기 위한 밸브

 

오리피스와 벤츄리는 배관에 설치되어 압력과 유량을 조절하고, 유량을 측정할 수 있게 해주는 부품이다.

피토튜브도 유량을 측정해주는 부품이다.

 

 

 

정답 : 4

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44. 가압경수로의 원자로냉각재계통 압력제어에 사용되지 않는 기기는?
    ① 파일럿구동안전방출밸브(Pilot operated safety relief valve)
    ② 가압기살수밸브(Pressurizer spray valve)
    ③ 가압기전열기(Pressurizer heater)
    ④ 제어봉집합체(Control element assembly)

 

 

파일럿구동안전방출밸브 : APR-1400에 설치되어 있음. 1차계통 과압보호를 위해, 가압기 압력이 설정치 이상으로 높아지는 경우 피동적으로 개방되어 증기를 방출하고 압력을 급속히 낮춤

가압기 살수밸브 : 가압기 상부에 설치되어 있어, 냉각재를 살수해 증기를 액체로 응축시켜 압력을 낮춤

가압기 전열기 : 가압기 바닥에 설치되어 있어, 액체를 증기로 바꾸어 압력을 높임

 

제어봉은 압력제어와 무관하다

 

 

정답 : 4

 

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45. 원자로냉각재계통 내 자연순환을 형성시키기 위한 조건이 아닌 것은?
    ① 열원 및 열제거원 존재
    ② 시스템 내부 유체의 밀도 차이 존재
    ③ 밀폐형 시스템(Closed system)
    ④ 열제거원이 열원보다 낮은 곳에 위치

 

1차계통의 유량 상실 시, 즉, 1차냉각펌프가 작동 불능일 경우, 원자로의 잔열은 자연순환으로 냉각해야 한다.

자연순환이란, 물이 온도가 오르면 밀도가 낮아지고 위로 상승하는 성질을 이용하여, 자연대류로 냉각시키는 것이다.

물론 증기발생기가 건전해서 위로 올라온 뜨거운 물의 열을 제거해 다시 차갑고 무겁게하여 밑으로(노심으로) 보내주어야 한다.

자연순환이 성립하기 위한 조건은 다음과 같다.

  - 열원 및 열제거원이 있어야함.

  - 열원보다 열제거원이 높은 위치에 있어야함

  - 뜨거운 액체와 차가운 액체사이에 밀도차이가 있어야 함. (열구동력)

 

열제거원(증기발생기)가 열원보다 높은 곳에 있어야 뜨거워진 물을 식혀주고 차가워진 물이 무거워져 다시 노심으로 내려갈 것이다.

 

정답 : 4