2019년도 원자력기사 필기 기출 해설(원자로운전과 안전 21~25)

2019년도 원자력기사 필기 기출 해설(원자로운전과 안전 21~25)

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문 21) 계획예방정비(OH) 후 발전소 재기동을 위해서는 상온의 원자로냉각재를 무부하 운전온도까지 가열하여야 한다. 원자로냉각재 가열을 위해 사용하는 기기는?
➀ 가압기 전열기
➁ 원자로냉각재펌프
➂ 제어봉
➃ 정지냉각계통

★ 키워드: 원자로냉각재펌프(RCP)

 

설비이상 등 특별한 이유가 있지 않은 한 계획된 주기길이 동안 핵연료를 연소시켜 노심에 잉여반응도가 거의 남지 않는 시점에서 원자로를 정지시키고 정비를 수행하는 것을 계획예방정비라고 한다. 주요 계통과 설비들을 점검 및 정비 후 핵연료를 교체하면 원자력안전위원회의 승인을 받아 발전소를 기동하게 되는데, 상온의 원자로냉각재를 300℃ 이상의 무부하 운전온도까지 가열하기 위해 원자로냉각재펌프(Reactor Coolant Pump; RCP)를 이용한다. RCP에 의해 배관을 흐르는 냉각재(물)과 배관 사이에 발생하는 마찰열로 냉각재를 가열한다.

① 가압기 전열기 - (X) 가압기는 원자로냉각재계통(Reactor Coolant System; RCS)의 압력을 일정하게 유지하고 과도상태에서 압력변동을 억제하는 설비이다. 가압기 상부의 살수 노즐(Spray nozzle)과 하부 전열기(Heater)를 통해 가압기 수위 및 압력을 조절한다.
② 원자로냉각재펌프 - (O) RCP는 운전 중 원자로냉각재를 강제 순환시켜 노심의 열을 제거하고 증기발생기에 열을 전달한다. 또한 발전소 기동 시 배관과의 마찰열로 냉각재를 가열시칸다.
③ 제어봉 - (X) 제어봉은 인출 또는 삽입을 통해 노심에 즉각적인 반응도를 삽입한다.
④ 정지냉각계통 - (X) 정지냉각계통(WH 노형의 경우 잔열제거계통)은 원자로 정지 후 붕괴열을 포함한 RCS의 잔열을 제거하는 계통이다.

정답: ②

 

문 22) 다음 중 후쿠시마 원전사고(2011년) 이후 대두된 후속조치 및 개선 항목이 아닌 것은?
➀ 중대사고 대처설비 및 대응강화
➁ 가동호기 Stress Test 수행
➂ 확률론적 안전성 평가(PSA), 주기적 안정성 평가(PSR) 등 종합감시체계 수립
➃ 다수호기 동시피해에 대한 대응방안 모색

★ 키워드: 후쿠시마 원전사고

 

2011년 발생한 일본 후쿠시마 원전사고 이후 국내 원전 전체에 대한 특별점검이 이루어졌고, 더불어 원자력안전위원회가 출범하는 계기가 되었다. 후쿠시마 사고 후속조치로 50건 이상의 안전 관련 개선사항이 도출되었다.

 

① 중대사고 대처설비 및 대응강화 - (O) 중대사고 관리를 포함한 사고관리계획서를 제출하도록 원자력안전법 및 하위법이 개정되었습니다. 사고관리계획서에는 발생 가능한 사고 목록, 사고 대응 설비, 노심·격납건물 손상 확률 등 사고관리 능력에 대한 평가 결과와 지진 등 극한 재해 완화 지침서, 중대사고 지침서를 포함한 사고관리 전략과 조직체계를 포괄하는 종합적인 내용을 반영하고 이를 수행함으로써 중대사고에 대한 대응을 강화하도록 요구합니다.

② 가동호기 Stress Test 수행 - (O) 스트레스 테스트는 지진, 해일 등 설계기준을 초과하는 극한의 자연재해가 발생할 경우 원전 구조물 및 계통의 건전성을 확인하고 사업자의 대응능력을 확인하는 시험으로 후쿠시마 후속조치에 해당합니다.

③ 확률론적 안전성 평가(PSA), 주기적 안정성 평가(PSR) 등 종합감시체계 수립 - (X) PSR 제도의 국내도입은 가동연수 증가에 따른 노후화 및 안전기준 변화등에 따라 종합적인 안전성 재평가가 요구되어 2001년 원자력안전법이 개정된 것을 근거로 추진되었다.

④ 다수호기 동시피해에 대한 대응방안 모색 - (O) 다수호기 원전사고를 가정하고 동시피해 발생에 대한 비상대응능력을 강화하고 대응 방안을 모색하도록 요구합니다.

 

정답: ③

 

문 23) 원자로 내 핵연료 장전량이 72MTU 이고, 80% 출력으로 300일 운전하였을 때 연소도(Core burn up)는 얼마인가? (단, 100% 열출력 : 2,825MWth, GEN 출력 : 1,040MWe)
➀ 약 8,825MWD/MTU
➁ 약 9,018MWD/MTU
➂ 약 9,237MWD/MTU
➃ 약 9,417MWD/MTU

★ 키워드: 연소도 계산

 

핵연료에 포함된 핵분열성물질이 핵분열반응으로 단위질량 당 생성하는 에너지의 양을 연소도(burn-up)이다. 통상 단위 우라늄 중량 당 발생한 열출력의 총량으로 표시하고, 그 단위로 MWD/MTU(Mega Watt Day per Metric Ton Uranium)또는 GWD/KgU을 사용한다.

정답: ④

 

문 24) 노심 반응도에 영향을 미치는 것은 여러 인자가 있다. 그중 수 초 혹은 수 분에 걸쳐 노심 반응도에 미치는 것은?
➀ 핵분열생성 독물질(Xe-135, Sm-149)의 농도 변화
➁ 가연성 독물질(Burnable poison)의 연소
➂ 플루토늄의 축적
➃ 등온계수(ITC)의 변화

★ 키워드: 반응도 영향 인자

 

제어봉, 냉각재 내 붕소, 핵연료 및 감속재 온도, 연료 연소, 독물질 등 노심의 반응도에 영향을 미치는 인자들은 그 효과가 나타나는 시간에 따라 단기 인자 및 장기 인자로 분류할 수 있다.

① 핵분열생성 독물질(Xe-135, Sm-149)의 농도 변화 - (X) Xe과 Sm과 같은 핵분열생성 독물질 농도에 의한 반응도 변화는 노심 전 주기길이에 걸쳐 반응도에 영향을 미치는 장기 인자에 속한다.
② 가연성 독물질(Burnable poison)의 연소 - (X) 주기 초 핵연료와 함께 노심에 장전된 가연성 독물질은 중성자를 흡수하여 다른 물질로 변환하면서 노심에 정반응도를 삽입한다. 일반적으로 주기 중반까지 영향을 미치고 그 이후로는 모두 소진되어 가연성독물질의 영향은 사라진다. 가연성 독물질은 장기 인자로 분류한다.
③ 플루토늄의 축적 - (X) Pu은 U-238의 중성자 흡수 반응으로 생성되며 전 주기에 걸쳐 반응도에 영향을 미치는 장기 인자이다.
④ 등온계수(ITC)의 변화 - (O) ITC는 핵연료 및 감속재 온도 변화에 따라 삽입되는 반응도의 양이다. 핵연료와 감속재의 온도 변화는 다른 인자에 비해 짧은 시간 내 효과가 나타나는 단기 인자이다.

정답: ④

 

문 25) 다음 원자력발전소 안전설비 중 심층방어개념에서 그 목적이 다른 것은?
➀ 원자로격납건물 살수계통
➁ 원자로보호계통
➂ 원자로정지계통
➃ 비상노심냉각계통

★ 키워드: 심층방어 안전설비

 

심층방어개념은 이상상태의 발생을 가능한 방지하고, 이상상태가 발생한 경우 확대를 최대한 억제하며, 만일 이상상태의 확대로 인해 사고가 진행되면, 그 영향을 최소화하여 주민을 보호할 수 있도록 적절한 방어체계를 갖추는 것을 의미한다. 심층방어 측면에서 원자력발전소의 안전설비는 크게 사고예방설비와 사고완화설비 두 가지로 구분할 수 있습니다. 4개 선지 중 종류가 다른 하나의 계통을 찾는 것이 문제입니다.

① 원자로격납건물 살수계통 - (O) 원자로건물 살수계통은 사고 시 격납건물 대기의 압력과 온도 상승을 제한하고, 대기 중 요오드 등의 방사성물질을 제거하는 사고완화설비이다.
② 원자로보호계통 - (X) 원자로보호계통은 원자로의 이상을 감지하여 경보, 원자로정지신호 발생 및 공학적 안전설비 작동 기능을 하는 사고예방설비이다.
③ 원자로정지계통 - (X) 원자로정지계통은 원자로정지에 필요한 부반응도를 삽입하는 계통으로 정지신호에 의한 제어봉삽입 및 붕산주입계통을 포함하는 사고예방설비이다.
④ 비상노심냉각계통 - (X) 비상노심냉각계통은 냉각재상실사고(LOCA) 시 냉각재 유량 차단에 의한 핵연료 피복재 손상을 방지하기 위해 붕산수를 공급하여 노심냉각 및 미임계유지 기능을 하는 사고예방설비이다.

정답: ①

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1. 최초작성(2020. 6. 5.)
2. 1차수정(2021. 9.28.)