[기출문제] 2009 원자력발전기술사 기출문제 -4교시

4교시: 다음 문제 중 4문제를 선택하여 기술하시오. (각 25점)

 

1. 자발적 핵분열에 대해 설명하고 다음과 같은 발전소의 자료가 주어졌을때 선원중성자 사용여부를 식을 사용하여 설명하시오. 단, 238U은 1㎏일때 6.9fission/sec, 235U은 1㎏일때 0.3fission/sec로 자발적인 분열을 한다.

※ 중수로(월성1호기 기준) : 380개 연료채널과 채널당 12다발의 연료다발이 있고 각각의 무게는 23㎏ 장전되었고 원자로 100% 출력은 약 2,000MWth이다.
※ 경수로(울진1호기 기준) : 장전연료량은 82.2톤, 농축도는 3%이고 원자로 100% 출력은 2,775MWth 이다.

 

2. 가압경수로의 반응도제어는 제어봉과 화학제어재(Chemical Shim)에 의해 이루어진다. 기동상태인 Clean and Cold에서 열중성자 이용률( f)이 0.93이고 이때의 원자로의 잉여반응도(Excess Reactivity)는 20.3%Δk/k 이다. 단, 제어봉의 제어능은 8.3%Δk/k 이다. 다음 사항을 답하시오.

가. 경수로에서 화학제어재(Chemical Shim)의 역할과 중수로에서 Reactivity Shim Operation에 대해서 설명하시오.
나. 1군 확산이론을 사용하여 붕소의 Worth를 구하시오. 붕소의 원자질량은 10.8g이고 물의 원자질량은 18g일때 붕소 1ppm이 갖는 Shim Worth를, 열중성자 이용률의 함수로 표시하시오.
다. 이 경우 원자로를 임계상태로 유지하기 위한 최소의 H3BO3 농도는 물 1 liter당 몇 g 인가? 

 

3. 다음 사항을 설명하시오.

 

가. 정상운전중 가압기 고수위시 전열기 자동 켜짐에 대한 설계배경
나. 안전주입탱크의 운전제한조건중 압력과 수위의 상한치 및 하한치에 대한 설정배경

 

4. 감속재로 중수가 충전되어 있는 무반사체 원자로인 원통형용기(Cylindrical Vessel)내 핏치(Pitch)가 152㎜로 4각형격자(Square Lattice)로 배열되었고, 직경이 25.4㎜인 천연우라늄 금속의 긴 연료봉으로 구성되어 있다. 노심의 직경에 대한 높이의 비(the ratio of the height to the diameter of the core)는 1.2이고 원자로에서 물질버클링(B^2m )은 8.6 m^-2  이다. 이 원자로가 막 임계가 되었을 때 천연우라늄의 질량을 계산하시오. 단, 우라늄 밀도는 19g/㎤이다.

 

5. 원자력발전소의 수명 후 일반적 폐로방안 3가지에 대하여 기술하시오.

 

6. 다음 사항을 답하시오. 

가. 원자로가 1일 동안 안정출력(Constant Power) Po로 운전되다가 갑자기 정지되었다. 정지 0.1초후 출력 P에서 분열생성물의 붕괴열은 얼마인가? 그림을 참조하여 계산하시오. 

나. 300MWth 열출력 원자로를 200일 동안 100% 출력으로 운전한 후 연료교체를 위해 정지하였다. 정지 10일후 핵분열생성물의 재고량(Inventory)을 계산하시오