2012년도 원자력기사 필기 기출 해설(핵재료공학 및 핵연료관리 01~05)

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2012년도 원자력기사 필기 기출 해설(핵재료공학 및 핵연료관리 01~05)

 

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문 1) 원자력발전소에서 발생되는 폐기물은 여러 가지 방사성핵종을 함유하고 있다. 다음 중 기체폐기물이 주로 발생되는 곳이 아닌 것은?
➀ 붕산회수계통 배수탱크 배기
➁ 탈염기 재생
➂ 격납용기 퍼지
➃ 체적제어탱크의 배기

★ 키워드: 기체 방사성폐기물

 

원자력발전소의 운전과정에서 각종 방사성폐기물이 부산물로 발생한다. 방사성폐기물은 형태에 따라 기체, 액체 및 고체 폐기물로 구분할 수 있다. 기체 방사성폐기물은 대개 불활성기체(Ar-41, Xe-133, Kr-85 등), 방사성옥소(I-131, I-133 등) 및 입자상 방사성핵종(Co-58, Co-60, Cs-137 등)을 포함한다.

○ 원자력발전소 기체 방사성폐기물 발생원
 - 원자로 냉각재의 탈기  
 - 체적제어탱크의 배기 
 - 붕산회수 계통 배수 탱크 배기 
 - 복수기 공기 배출기 
 - 격납용기 퍼지 
 - 보조건물 및 터빈 건물의 배기 
 - 이차 냉각재 계통의 증기 누출 

① 붕산회수계통 배수탱크 배기 - (O) 기체방사성폐기물 발생원
② 탈염기 재생 - (X) 액체방사성폐기물 발생원
③ 격납용기 퍼지 - (O) 기체방사성폐기물 발생원
④ 체적제어탱크의 배기 - (O) 기체방사성폐기물 발생원

정답: ②

 

※ 참고: 방사성폐기물 발생원(출처: WACID, 방사성폐기물 안전관리 통합정보 시스템)

 

문 2) 다음 방사성폐기물 육지처분계통의 구성 내용 중 틀린 것은?
➀ 폐기물은 고체형태여야 하며, 지하수에 의한 용해도 및 침출성이 작아 방사성핵종의 유출을 최소화할 수 있어야 한다.
➁ 처분부지는 주요 지각운동지역으로부터 멀리 떨어져있어야 한다.
➂ 처분시설은 필요 시 적절하게 감시가 가능하게 설계, 건설되어야 한다.
➃ 폐기물은 비표면적이 높고, 가능한 부피가 최소여야 한다.

★ 키워드: 방사성폐기물 처분 

 

육지처분은 방사성 폐기물을 지하에 격리시키는 방법으로, 천층처분과 심층처분으로 구분한다. 원자력안전법 제70조(방사성폐기물의 처분제한)에 따라 천층처분은 동굴처분을 포함한다.

① 폐기물은 고체형태여야 하며, 지하수에 의한 용해도 및 침출성이 작아 방사성핵종의 유출을 최소화할 수 있어야 한다. - (O) 폐기물은 취급 및 처분 안전성을 확보할 수 있도록 고체 형태이어야 하고, 유출 최소화를 위해 지하수에 의한 용해도와 침출성을 고려해야 한다.
② 처분부지는 주요 지각운동지역으로부터 멀리 떨어져있어야 한다. - (O)
③ 처분시설은 필요 시 적절하게 감시가 가능하게 설계, 건설되어야 한다. - (O)
④ 폐기물은 비표면적이 높고, 가능한 부피가 최소여야 한다. - (X) 폐기물로부터 방출되는 붕괴열의 효과적인 방출을 위해 적절한 표면적과 부피를 갖도록 해야 한다.

정답: ④

 

문 3) 원자력발전소 계통의 신뢰도는 수질에 의존한다. 수질관리를 위하여 행하는 일반적 원자로 수화학의 목적으로 맞는 것은?
➀ 침적물에 의한 중성자 포획
➁ 연료표면의 오염 유지
➂ 노심 내 유기물 유입 최대화
➃ 재료에 대한 물의 공격성 감소

★ 키워드: 원자력발전소 수질관리

 

원자력발전소 수질은 계통 및 기기의 부식 방지, 현탁 고형물 침적 방지 및 산화 피막 형성 및 1차계통 방사화 부식생성물 감소를 위해 관리되어야 한다.

① 침적물에 의한 중성자 포획 - (X) 핵연료의 중성자이용율을 높이기 위해 침적물의 중성자 포획을 방지해야 한다.
② 연료표면의 오염 유지 - (X) 연료건전성 측면에서 핵연료 표면 오염을 방지해야 한다.
③ 노심 내 유기물 유입 최대화 - (X) 노내 유기물 유입 시 유기물 방사화에 따른 선량 증가를 방지하고 연료 건전성을 확보하기 위해 유기물 유입을 최소화해야 한다.
④ 재료에 대한 물의 공격성 감소 - (O) 수분은 금속과 반응하여 부식을 발생시킨다. 아연주입을 통한 계통 및 기기의 산화피막 형성 등 다양한 수질관리를 통해 원전 재료에 대한 물의 공격성을 감소시킨다.

정답: ④

 

문 4) 다음 나열된 핵종 중 사용되는 산업분야가 틀린 것은?
➀ Co-60, Zn-65 : 유리 용융로 내 유동상태
➁ Xe-127, Xe-133 : 용광로 내 가스 통과시간의 측정
➂ Ar-37, Ar-41 : 하천에서의 유동상태
➃ C-14O2, S-35O2 : 가스의 누설검사

★ 키워드: 방사성동위원소 이용

 

방사성동위원소는 산업, 의료 등 다양한 분야에서 활용된다. 주요 방사성핵종의 사용처를 기억하면 좋지만 핵종의 물리적 상태를 고려하여 답을 찾는 방법도 있다.

 

① Co, Zn : 유리 용융로 내 유동상태 - (O) 금속 원소인 Co와 Zn은 고체 또는 액체(용융시) 상이므로 용융로 내 유동상태를 파악할 수 있을 것 같습니다.

② Xe: 용광로 내 가스 통과시간의 측정 - (O) 불활성기체인 Xe은 용광로 내 가스에 혼입되어 사용한다.

③ Ar: 하천에서의 유동상태 - (X) 하천의 유동상태 파악을 위해서는 방사성핵종이 하천수에 포함(액체 또는 이온 등의 상태)되어야 한다.  불활성기체인 Ar은 물에 잘 용해되지 않으므로 하천 유동상태 측정에 적합하다고 보기 어렵다.

④ 이산화탄소, 이산화황: 가스의 누설검사 - (O) 이산화탄소와 이산화황은 기체상 방사성 화합물로 가스 누설검사에 적합하다고 볼 수 있다.

 

정답: ③

 

※ 참고: 방사성동위원소 핵종별 용도(출처: 위키백과)

 

 

문 5) 의료용 가속기에 사용되는 방사성 동위원소로 틀린 것은?
➀ C-11
➁ N-13
➂ F-18
➃ C-14

★ 키워드: 방사성동위원소 이용

 

중입자 가속기는 양성자 및 중이온(헬륨, 탄소, 질소 등)을 전자기력으로 광속에 가까운 속도로 가속하는 장치로, 의료, 분석, 연구, 산업 등 다양한 분야에서 활용되는 설비이다. 의료분야 진단장비인 PET(양전자단층촬영)는 불소 동위원소(F-18) 또는 탄소 동위원소(C-14)를 이용하여 암을 진단할 수 있다. 의료용 동위원소를 생산하기 위해 가속기인 사이클로트론을 이용한다.

① C-11 - (O) 가속기 생산. PET에 양전자 방출체로 사용, 간질, 치매, 정신병 등 뇌 생리학 및 뇌 병리학 연구
② N-13 - (O) 가속기 생산. PET에 양전자 방출체로 사용, 간질, 치매, 정신병 등 뇌 생리학 및 뇌 병리학 연구
③ F-18 - (O) 가속기 생산. 추적자로 사용 : FLT, F-miso, PET에 양전자 방출체로 사용, 간질, 치매, 정신병 등 뇌 생리학 및 뇌 병리학 연구
④ C-14 - (X) 주요 연구 수단. 잠재적 신약 개발에서 위험도가 없는 형태로 인체 투입 연구에 효과적. 생물학 연구, 농학, 대기오염 및 고고학 연구(연물질 농축, 50,000년까지 물의 연대 측정)

정답: ④

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1. 최초작성(2021. 9.17)