1. 개인이 작성한 풀이이므로 해설에 오류가 있을 수 있습니다. 2. 해설에 대한 저작권은 '플레이그라운드 포 뉴커스'에 있습니다. 다른 곳에 무단으로 전재하거나 재배포는 금지합니다. 3. 피드백은 환영입니다. 학습에 참고용으로 봐 주시되 설명에 오류가 있거나 미흡한 부분을 찾으셨다면, 언제든지 댓글 또는 이메일(pohongcha@naver.com)로알려주세요
문 21) 다음에서 설명하는 부식의 종류는?
➀ 피팅 ➁ 입계부식 ➂ 응력부식균열 ➃ 마모부식
★ 키워드: 점식
부식은 외부 환경으로부터 화학반응에 의해 금속재료가 약화되거나 파괴되는 현상이다. 핵연료를 비롯한 원전 계통 및 기기 재료 파손의 주요 원인으로 작용하는 부식은 전면부식과 국소부식으로 분류할 수 있다. 국소부식은 부식 특성에 따라 전지부식, 틈새부식, 점식, 마모부식, 입계부식, 응력부식 및 수소취화 등으로 분류한다.
① 피팅 - (O) 금속 표면의 좁은 부위에 집중적으로 부식이 발생하여, 매우 빠르게 진행되고, 단시간 내 금속 내부로 깊이 진행하는 부식은 피팅(Pitting)이다. 문제나 선택지에서 '좁은 부위' 나 '부분적 파괴 부위', 또는 '화학적 활성이 큰 부위'라는 설명이 있는 경우 높은 확률로 피팅(점식, 공식)이다. ② 입계부식 - (X) 입계부식은 액체금속의 응고 결과 생성된 결정의 경계면인 결정입계에서 화학적 활성으로 발생하는 부식이다. ③ 응력부식균열 - (X) 응력부식균열(SCC)은 고온 고압 조건에서 인장응력과 부식성 매질로 인한 균열을 의미한다. ④ 마모부식 - (X) 마모부식은 부식성 유체와 금속 사이의 상대적 움직임 및 충격(마찰, 마모 등)으로 발생하는 부식이다.
정답: ①
문 22) 가압경수로 1차계통 선량율을 저감하고 구조재료의 균열 발생을 억제할 목적으로 냉각수 내에 주입하는 것은? ➀ 리튬(Li) ➁ 아연(Zn) ➂ 붕소(B) ➃ 철(Fe)
★ 키워드: 원자로 수화학관리
원전 계통의 수질관리는 1차 계통과 2차 계통을 나누어 정리할 필요가 있다. 1차 계통 수화학관리 항목에는 용존산소, 용존수소, 염소염, 황산염, 불소염, 리튬, 유기물, 아연, pH 등이 있다.
① 리튬(Li) - (X) Li은 운전농도범위에서 PWSCC(Primary Water Stress Corrosion Cracking)에 미치는 영향은 상대적으로 매우 작다. 다시 말해, 무붕산 조건에서는 저농도(7 ppm)에서 부식을 일으키지만, 가동 중인 원자로냉각재는 반응도 제어를 위해 고농도의 붕소를 사용하므로 수질관리 측면에서 Li은 주요 관리 핵종이 아니다. ② 아연(Zn) - (O) Zn은 강한 보호피막을 형성하여 방사성 부식생성물(ex. Co-58)의 결합을 감소시키고, 부식률을 낮추어 선량률을 저감하는 효과가 있다. 또한 오스테나이트 스테인리스강 및 니켈 주성분의 합금강의 전면부식 및 PWSCC를 억제하는 효과가 있어 1차 계통의 냉각수에 주입한다. ③ 붕소(B) - (X) B는 붕산수의 형태로 반응도 제어를 위해 투입되는 중성자 독물질이다. ④ 철(Fe) - (X) Fe은 1차 계통보다는 2차 계통 수화학관리 측면에서 중요한 물질이다.
정답: ②
문 23) U-235(원자번호 92)가 최종적으로 Pb-207(원자번호 82)로 붕괴할 때까지 일어나는 α/β- 붕괴수의 짝으로 맞는 것은? (단, 이 계열은 4n+3 계열이다.) ➀ 7회 / 3회 ➁ 7회 / 4회 ➂ 8회 / 3회 ➃ 8회 / 4회
★ 키워드: 방사성붕괴
알파(α)붕괴 1회 발생 시 질량수는 4 감소(A → A - 4), 원자번호는 2 감소(Z → Z - 2)한다. 베타-(β-)붕괴 1회 발생 시 질량수는 불변(A → A), 원자번호는 1 증가(Z → Z + 1)한다.
U-235가 붕괴하여 Pb-207이 되는 경우, 질량수는 28(235 – 207 = 28) 감소하므로, 알파붕괴는 7회 발생(28 ÷ 4 = 7)했다는 것을 알 수 있다. 이때 원자번호는 14(7 × 2 = 14) 감소하여 92에서 78이 되어야 하는데 Pb의 원자번호는 82이므로, 베타-붕괴가 4회 발생(82 – 78 = 4)했다는 것을 알 수 있다.
정답: ②
문 24) 핵연료주기가 순서대로 나열된 것은? ➀ 채광 - 성형 - 농축 - 변환 - 정련 ➁ 정련 - 변환 - 채광 - 성형 - 농축 ➂ 채광 - 정련 - 변환 - 농축 - 성형 ➃ 변환 - 농축 - 채광 - 성형 - 정련
★ 키워드: 선행핵주기
농축 공정이 포함된 경수로 선행핵주기 순서는 ‘채광 → 정련 → 변환 → 농축 → (재변환) → 성형가공 → (연소)’ 이다.
○ 경수로 선행핵주기 - 채광: 우라늄 광산에서 저품위의 우라늄 원광을 채굴하는 공정 - 정련: 우라늄 원광에 포함된 우라늄의 비율을 높이기 위해 물리·화학적 방법으로 처리하여 고품위의 우라늄 정광(Yellow cake)으로 만드는 공정 - 변환: 정광에 포함된 불순물을 제거하고 순도를 높이며, 우라늄 농축을 위해 UF6로 변환하는 공정 - 농축: 천연우라늄에서 핵분열단면적이 큰 U-235의 비율을 높이는(0.71 → 3~5%) 공정 - 재변환: 소결체 제조를 위해 기체상태의 UF6를 고체상태의 우라늄 산화물 분말로 만드는 공정 - 성형가공: 원자로 연료로 사용하기 적합한 형태(펠렛, 연료봉, 연료다발)로 만드는 공정
정답: ③
문 25) 경수로 사용후핵연료와 비교하여 동일 질량의 중수로 사용후핵연료가 가지는 특성을 바르게 설명한 것은? ➀ 붕괴열이 크다. ➁ U-235의 질량이 더 많다. ➂ Pu의 질량이 더 적다. ➃ 연소도가 높다.
★ 키워드: 사용후핵연료 특성
한 가지만 기억하면 된다. U-238을 제외하고 모든 항목에서 경수로 사용후연료가 중수로 사용후연료보다 크다.
① 붕괴열이 크다. - (X) 붕괴열은 핵분열생성물(Fission product; FP)과 마이너액티나이드(Minor actinide; MA)의 양이 많은 쪽이 크다. 다량의 붕괴열을 발생하는 FP와 MA의 비율이 중수로보다 경수로가 크기 때문에, 붕괴열 역시 경수로가 더 크다. ② U-235의 질량이 더 많다. (X) - 천연우라늄(U-235 0.71%)을 사용하는 중수로보다 농축우라늄(U-235 3~5%)을 사용하는 경수로의 사용후연료에서 U-235의 질량이 더 크다. ③ Pu의 질량이 더 적다. - (O) 플루토늄은 경수로 사용후연료에서 더 많이 발생한다. ④ 연소도가 높다. - (X) 일반적으로 경수로는 약 35,000 MWD/MTU, 중수로는 약 7,500 MWD/MTU으로. 중수로의 연소도가 더 작다.
댓글