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문 21) 다음 중 모든 소내·외 교류전원 상실 시 안전관련 모션에 자동으로 전력을 공급하는 설비는? ➀ 축전지 ➁ 비안전 디젤발전기 ➂ 대체 교류 디젤발전기 ➃ 비상 디젤발전기
★ 키워드: 소내외 전원 상실 사고
비상디젤발전기(EDG, Emergency Diesel Generator)는 소내외 전원 상실사고(SBO)시 원자로를 안전하게 정지시키고, 냉각재 상실사고에서도 방사능의 소외 방출량을 10CFR100 기준치 이하로 유지시키기 위해 안전등급 필수부하에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 각 호기마다 100% 용량 2대의 EDG가 설치된다.
전원 상실시 안전등급 모선 저전압 계전기 동작에 의해 EDG가 기동되고 정상전원 차단기가 차단된다. EDG 전압 및 주파수가 정상에 도달하면, 출력차단기가 투입되고 부하재투입(Load Sequence) 순서에 따라 필수부하가 자동 기동된다. 공학적 안전설비 작동신호 발생시 EDG는 자동 기동되지만 정상교류 전원이 이용가능하다면(LOOP 없을 시), 안전모선에 연결되지 않고 단지 무부하 운전된다. EDG 비상운전모드 운전 시 대부분의 정지신호는 우회되고, 단지 수동비상정지, 엔진과속도, 발전기 차동계전기, 정지레버(Stop Lever)에 의해서만 EDG가 정지된다.
정답: ④
문 22) 노심에 잉여반응도를 준 이유로 맞는 것은? ➀ 출력변화에 따른 Xe와 Sm의 연소를 보상하기 위해 ➁ 부(-)의 감속재 온도계수를 보상하기 위해 ➂ 출력증발 동안 출력결손에 의해 첨가되는 부반응도를 보상하기 위해 ➃ 노심수명 동안 U-238의 Pu-239로 전환을 보상하기 위해
★ 키워드: 잉여반응도
핵연료가 연소됨에 따라 노심에서는 핵분열생성물이 축적되고, 핵연료물질이 감소(연소)되며, 출력 결손 및 가열 등에 의해 노내 부반응도가 삽입된다. 부반응도를 보상하고, 한 주기동안 임계상태를 유지하기 위해 주기 초 임계량 이상의 연료를 장전함으로써 추가적으로 반응도를 얻을 수 있는데 이를 잉여반응도라고 한다.
① 출력변화에 따른 Xe와 Sm의 연소를 보상하기 위해 - (X) Xe과 Sm은 핵분열생성 독물질로 노내 부반응도를 삽입하는 물질이다. 따라서 이러한 독물질의 연소, 다시말해 독물질이 중성자를 흡수(연소)하여 그 양이 줄어드는 경우, 정반응도가 삽입된다. ② 부(-)의 감속재 온도계수를 보상하기 위해 - (X) 원자로의 안전한 운전을 위해 감속재 온도계수(MTC)는 항상 음이 되도록 설계해야 한다. 주기 초 핵연료와 함께 가연성독물질을 사용하는 이유가 바로 MTC 부(-)로 유지(MTC<0)하기 위함이다. 잉여반응도를 준 이유에 해당되지 않는다. ③ 출력증발 동안 출력결손에 의해 첨가되는 부반응도를 보상하기 위해 - (O) 출력결손은 FTC, MTC, VC, 재분포 등에 의한 부반응도를 의미한다. 출력증가에 따른 출력결손에 의해 부반응도가 인가되면, 이를 보상하기 위해 주기 초 잉여반응도가 필요하다. ④ 노심수명 동안 U-238의 Pu-239로 전환을 보상하기 위해 - (X) 연료에 포함된 U-238의 일부는 핵분열성 물질인 Pu-239로 전환(Conversion)되면서 핵연료량이 증가하는 효과를 나타낸다. 핵분열성물질의 증가는 결국 정반응도를 삽입하는 결과를 나타므로 잉여반응도를 주는 이유가 아니다. Pu 생성에 의한 반응도 증가는 연료 연소(U-235 소모)에 의한 반응도 감소보다 작기 때문에 노심 전체 반응도는 주기 초에서 주기 말로 갈수록 감소한다.
정답: ③
문 23) 최대 선출력밀도(kW/ft)와 관련하여 고온 열수로계수를 제한하는 이유는? ➀ 냉각재 온도를 제한치 내로 유지 ➁ 핵비등 방지 ➂ 핵연료 펠렛 팽창 방지 ➃ 핵연료 용융 방지
★ 키워드: 고온 열수로계수
노심 건전성을 확보하기 위해 출력, 출력분포, 압력, 온도, 유량 등에 대한 제한치를 규정하고 있다.
문 24) 운전 중 핵연료 손상예측에 이용되는 대표적인 핵종은? ➀ 삼중수소(H-3) ➁ 요오드(I-131) ➂ 크립톤(Kr-87) ➃ 사마리움(Sm-149)
★ 키워드: 핵연료 손상 진단
핵연료의 건전성은 운전 중 또는 원자로 정지시 진단할 수 있다. 특히 운전 중에는 핵연료를 직접 육안검사하거나 비파괴검사하는 것이 불가능하므로, 원자로냉각재에 포함된 핵종을 분석함으로써 간접적으로 핵연료 손상을 진단할 수 있다. 손상예측에 이용되는 대표적인 핵종에는 옥소(I), 세슘(Cs), 제논(Xe), 크립톤(Kr) 등 불활성기체 등이 있다.
○ 핵연료 건전성 평가 - I-131/I-133: 반감기 차이 이용 손상량, 손상 증상 및 결함 크기 진단 - 평형 요오드: FSAR과 비교하여 손상 정도 판단 - Cs-137/Cs-135: 손상연료 연소도을 통한 손상 위치 파악 - Xe-133, Xe-138, Kr-87: 손상 연료량 - 전 베타-감마 방사능 측정: 연속적, 정기적 분석 실시, 신속한 분석 가능, 정밀 분석 어려움 - 지발중성자 검출 - Flux Tilting: 출력 감발 중 국부적 첨두 측정
방사성옥소는 U-235의 핵분열반응으로 생성되는 물질로, 생성분율이 높고 동위원소 간 특성이 상이하여 I-131/I-133 비율이나 Iodine Spiking 현상을 통해서 핵연료 손상 유무를 쉽게 판별할 수 있는 대표적인 핵종이다.
정답: ②
문 25) 가연성 독물질을 원자로에 사용하는 이유로 맞는 것은? ➀ A - B - C ➁ A - B - D ➂ A - C - D ➃ B - C - D
노심 반응도 제어에 사용되는 중성자 흡수물질로, 우라늄과 혼합하여 핵연료봉처럼 사용하거나 흡수체를 별개의 봉(rod) 형태로 안내관에 삽입하여 사용하기도 한다. 가연성 흡수체가 포함된 봉 형태의 핵연료 구성품을 가연성독봉 또는 가연성흡수봉이라 한다. 실제로 연소반응이 일어나는 것은 아니지만 노심에 장전되어 인출될 때까지 원자로내에서 중성자와 반응하여 소진되므로 가연성이라고 한다.
○ 가연성 독물질의 기능 - 주기 초 노내 잉여반응도 제어: 초기 노심 고농축연료 제공(잉여반응도)→ C - 연료 연소에 따른 부반응도 보상 - 주기 초 MTC를 부로 유지 - 노심 반경방향 중성자속 분포 유지 → A, D - 중앙 출력 첨두 제어→ D
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