원자력기사 필기 기출문제복원 (2003-05-25)

원자력기사 2003-05-25 필기 기출문제 해설

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원자력기사
(2003-05-25 기출문제)

목록

1과목: 원자력기초

1. 고속로의 특성에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열중성자로에 비해 핵연료중의 핵분열성 물질의 분율 즉 농축도가 상당히 크다.
  2. 핵연료의 연소가 진행됨에 따른 핵분열생성물 축적에 의한 반응도 감소가 열중성자로의 경우보다 서서히 일어난다.
  3. 급격한 과도상태에서의 운동학적 특성은 열중성자로의 경우와 유사하다.
  4. 고속로의 경우 4인자 공식(four factor formula)의 적용이 불가하다.
(정답률: 알수없음)
  • 고속로는 중성자 에너지가 매우 높기 때문에 지연중성자의 분율이 열중성자로보다 작고, 이에 따라 반응도 변화에 대한 응답 속도가 훨씬 빠릅니다. 따라서 급격한 과도상태에서의 운동학적 특성은 열중성자로와 유사하지 않고 훨씬 민감하게 반응합니다.
  • 고속로는 고속중성자 쓰기 때문에, 과도상태에서의 운동학적 특성이 보통 쓰는 열중성자로와 많이 다르다.
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2. 뉴클리어 도플러 효과(nuclear doppler effect)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 중성자 공명흡수율은 도플러효과(doppler effect) 때문에 온도에 의존한다.
  2. 도플러 효과는 일반적으로 무거운 원자핵으로 구성된 물질에 대해서만 중요하다.
  3. 도플러 효과때문에 고리원자로(PWR)에서는 온도가 증가하면 중성자의 흡수율은 증가한다.
  4. 도플러 효과는 중성자의 산란율에는 아무 영향을 주지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • 도플러 효과는 원자핵의 열운동으로 인해 중성자의 상대 속도가 변하면서 공명 흡수율뿐만 아니라 산란율에도 영향을 미칩니다. 따라서 도플러 효과가 중성자의 산란율에 아무 영향을 주지 않는다는 설명은 틀린 것입니다.
  • 도플러 효과는 중성자 산란율에 영향 준다.
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3. 고속로에서 중성자 흡수봉에 의한 중성자속의 조절은 큰 효과를 얻지 못한다. 그 이유를 설명한 것중 틀린 것은?

  1. 중성자 수송거리가 길어지기 때문이다.
  2. 중성자 흡수체의 흡수 단면적이 상대적으로 적어지기 때문이다.
  3. 중성자속 분포가 경화(hardening)되기 때문이다.
  4. 중성자 속의 중요성(importance)이 줄기 때문이다.
(정답률: 30%)
  • 고속로에서는 중성자 에너지가 높아 흡수 단면적이 작아지고 수송 거리가 길어져 제어봉의 효과가 감소합니다.
    중성자속 분포의 경화(hardening)는 중성자의 평균 에너지가 높아지는 현상 그 자체를 의미하며, 이는 고속로의 일반적인 특성이지 제어봉의 효과가 떨어지는 직접적인 '이유'로 설명하기에는 부적절합니다.
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4. 어떤 핵연료봉 표면온도는 650℉이고, 그 때 열속은 q″= 3.6×105Btu/h.ft2이다. 열전달계수가 7,500Btu/h.ft2.℉일 때 냉각수의 온도는?

  1. 698℉
  2. 650℉
  3. 602℉
  4. 170℉
(정답률: 알수없음)
  • 뉴턴의 냉각 법칙에 따라 열속은 표면 온도와 냉각수 온도 차이에 열전달계수를 곱한 값과 같습니다. 냉각수 온도는 표면 온도에서 온도 차이를 뺀 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $q'' = h(T_s - T_f)$
    ② [숫자 대입] $3.6 \times 10^5 = 7,500(650 - T_f)$
    ③ [최종 결과] $T_f = 602\text{ ℉}$
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5. 하전입자가 기체중에 한개의 이온쌍을 형성하는데 드는 에너지(W값)는?

  1. 30 – 40eV
  2. 40 - 50eV
  3. 50 – 60eV
  4. 180 - 200eV
(정답률: 알수없음)
  • 하전입자가 기체 중에서 이온쌍 하나를 생성하는 데 필요한 평균 에너지를 W값이라고 합니다. 일반적인 기체에서 이 값은 약 $30 \sim 40 eV$ 범위의 값을 가집니다.
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6. 열 중성자속이 1012n/㎝2.sec이고, 우라늄의 Σa = 0.3602㎝-1일 때 이 우라늄에 대한 흡수율은?

  1. 36.02×1010abs/㎝3.sec
  2. 36.02×1015abs/㎝3.sec
  3. 36.02×1020abs/㎝3.sec
  4. 36.02×1025abs/㎝3.sec
(정답률: 알수없음)
  • 단위 부피당 중성자 흡수율은 거시적 흡수 단면적과 중성자속의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \Sigma_{a} \Phi$
    ② [숫자 대입] $F = 0.3602 \times 10^{12}$
    ③ [최종 결과] $F = 36.02 \times 10^{10}$
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7. 다음 γ선중 핵 근처에서 쌍생성(pair production of ele ctron-positron)을 할 수 있는 것은?

  1. 0.1MeV γ선
  2. 0.3MeV γ선
  3. 0.51MeV γ선
  4. 1.1MeV γ선
(정답률: 알수없음)
  • 쌍생성이 일어나기 위해서는 전자와 양전자의 정지 질량 에너지 합인 최소 임계 에너지 $1.02\text{ MeV}$이상의 에너지를 가진 $\gamma$선이 필요합니다. 제시된 보기 중 $1.1\text{ MeV}$ $\gamma$선만이 이 임계 에너지를 초과하므로 쌍생성이 가능합니다.
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8. 2㎿로 운전하는 원자로가 있다. 순수한 U235만을 연료로 사용할 경우 연료 연소율은?

  1. 2.7×1021g/day
  2. 5.4×1021g/day
  3. 2.1g/day
  4. 2.8g/day
(정답률: 알수없음)
  • 연료 1g의 ${}^{235}\text{U}$가 완전히 연소될 때 약 $1\text{MWday}$의 열량이 방출된다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{연료 연소율} = \frac{\text{원자로 출력}}{\text{단위 연료당 방출 에너지}}$
    ② [숫자 대입] $\text{연료 연소율} = \frac{2\text{MW}}{1\text{MWday}/\text{g}}$
    ③ [최종 결과] $\text{연료 연소율} = 2.1\text{g/day}$
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9. 원자로 보호계통의 출력감시에 사용되는 계통은?

  1. 노심 계측
  2. 노외 핵 계측
  3. 노심 및 노외 핵 계측 병형
  4. 위 가와 나 두 계통 모두 무관한 다른 계통
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 보호계통의 출력감시는 주로 원자로 외부에서 중성자 누설량을 측정하는 노외 핵 계측 계통을 통해 수행됩니다.
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10. 수소원자의 양자화에서 주양자수가 2일 때 궤도전자가 차지할 수 있는 상태수는?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 수소원자의 주양자수 $n$에 대해 전자가 차지할 수 있는 총 상태수는 $2n^{2}$으로 계산합니다. 이는 각 궤도당 $n^{2}$개의 궤도 상태가 있고, 파울리 배타 원리에 의해 각 상태에 스핀이 다른 2개의 전자가 들어갈 수 있기 때문입니다.
    ① [기본 공식] $N = 2n^{2}$
    ② [숫자 대입] $N = 2 \times 2^{2}$
    ③ [최종 결과] $N = 8$
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11. 1eV의 중성자에 대한 탄소의 산란단면적이 4.8b이다. 중성자의 확산계수(㎝)는? (단, 탄소의 원자밀도는 0.08023×1024이고, 흡수단면적은 무시할 만큼 적다.)

  1. 0.01
  2. 0.18
  3. 0.92
  4. 0.09
(정답률: 알수없음)
  • 중성자의 확산계수는 거시적 산란단면적을 이용하여 계산하며, 흡수단면적이 무시될 때의 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$D = \frac{1}{3 \Sigma_{s}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$D = \frac{1}{3 \times (0.08023 \times 10^{24} \times 4.8 \times 10^{-24})}$$
    ③ [최종 결과]
    $$D = 0.92$$
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12. 노심계측 계통에 사용되는 계측기가 아닌 것은?

  1. Fission chamber
  2. 온도측정 열전대
  3. 이동식 중성자 측정기
  4. G-M Counter
(정답률: 알수없음)
  • 노심계측 계통은 원자로 내부의 중성자속과 온도를 정밀하게 측정해야 합니다. G-M Counter는 검출 효율은 높으나 불감 시간이 길어 강한 방사선장인 노심 내부의 중성자속 측정에는 부적합하며, 주로 저준위 방사선 오염 측정에 사용됩니다.
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13. 핵분열이 일어날 때 약 200MeV의 에너지가 생성된다. 이 생성되는 에너지에 가장 크게 기여하는 에너지 형태는?

  1. 핵분열 생성물의 운동에너지
  2. 핵분열 생성물의 γ-붕괴에너지
  3. 핵분열 생성물의 β-붕괴에너지
  4. 속발 중성자 및 γ-운동에너지
(정답률: 알수없음)
  • 핵분열 시 방출되는 약 $200\text{ MeV}$의 에너지 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 핵분열 생성물(분열편)이 강한 쿨롱 반발력에 의해 튕겨져 나갈 때 가지는 운동에너지입니다.
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14. 속중성자 핵분열 인자(Fast fission factor)를 정확히 정의한 것은? (단, Ff : 속중성자에 의한 핵분열율, Fth : 열중성자에 의한 핵분열율)

(정답률: 알수없음)
  • 속중성자 핵분열 인자는 열중성자에 의한 핵분열뿐만 아니라 속중성자에 의해 추가로 발생하는 핵분열의 비율을 나타내는 값입니다. 따라서 전체 핵분열율(열중성자 핵분열율 + 속중성자 핵분열율)을 열중성자 핵분열율로 나눈 값으로 정의합니다.
    $$\frac{F_{th} + F_{f}}{F_{th}}$$
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15. 다음 핵 중 탄성 충돌에 있어 lethargy의 평균 변화, ξ가 1인 핵은?

  1. 우라늄-235(235U)
  2. 산소-16(16O)
  3. 수소-1(1H)
  4. 탄소-12(12C)
(정답률: 알수없음)
  • 감속비 $\xi$는 중성자가 충돌 1회당 잃는 평균 에너지 로그값으로, 표적 핵의 질량수 $A$가 작을수록 큽니다. 특히 수소-1($^1$H)은 질량수 $A=1$로 중성자와 질량이 같아 충돌 시 에너지를 가장 효율적으로 전달하며, 이론적으로 $\xi=1$의 값을 가집니다.
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16. 냉각재 상실사고시 임계유동(Critical flow)해석에 의해 알수 있는 변수는?

  1. 핵비등 이탈율
  2. 최대 배출량(Blowdown Rate)
  3. 최대노심 압력강하
  4. 최대 급수량(Reflood rate)
(정답률: 알수없음)
  • 임계유동(Critical flow)은 유체가 급격한 압력 강하를 겪을 때 도달하는 최대 유량 상태를 의미하며, 냉각재 상실사고 시 파단부를 통해 빠져나가는 최대 배출량(Blowdown Rate)을 해석하는 데 사용됩니다.
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17. 원자력 발전소의 발생에너지 중에서 전기생산소요량 외의 나머지 에너지의 최종적 Sink는?

  1. 일차냉각수
  2. 증기발생기 주급수
  3. 응축기 순환수
  4. 중간 열교환기
(정답률: 알수없음)
  • 원자로에서 발생한 열에너지는 증기발생기와 터빈을 거쳐 전력을 생산하고, 사용 후 남은 폐열은 복수기(응축기)에서 냉각수로 전달되어 최종적으로 외부 환경으로 방출됩니다.
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18. 어떤 매질내에서 점중성자원으로 부터 나온 중성자속분포는 이라고 하면, 이 매질에서의 중성자가 흡수되는 평균 제곱거리를 구하면? (단, 여기서 흡수단면적은 Σa이며, L2는 확산면적이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 점중성자원의 중성자속 분포가 $\frac{S}{4\pi Dr} e^{-r/L}$로 주어질 때, 중성자가 흡수되는 평균 제곱거리는 확산면적 $L^2$의 6배가 되는 물리적 특성을 가집니다.
    $$\overline{r^2} = 6L^2$$
    따라서 정답은 입니다.
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19. 2차 계통내의 예열기를 여러 단계로 나누어 부착하는 이유는?

  1. 이상 cycle화하여 효율증대를 위해서
  2. 안전을 위해서
  3. 소규모로 제작이 편리하기 때문에
  4. 기술적으로 쉽기 때문에
(정답률: 알수없음)
  • 예열기를 여러 단계로 나누어 배치함으로써 급수 온도를 단계적으로 높여 재생 사이클(Regenerative Cycle)을 구현하며, 이를 통해 열역학적 효율을 증대시킬 수 있습니다.
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20. 원자력발전소의 수명이 끝나서 방사선에 오염된 부품을 제거하여 영구저장소에 보내려 한다. 이러한 작업은 방사선 오염물질을 취급하는 것이기 때문에 상당히 많은 경비가 소요된다. 이와 같은 작업시 비등경수로(BWR)의 부품 중에서 가압경수로(PWR)에 비해 더 많은 경비를 지불해야 할 부품은?

  1. 터빈
  2. 원자로
  3. 가압기
  4. 증기발생기
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로(PWR)는 1차 계통과 2차 계통이 증기발생기에 의해 분리되어 있어 터빈 쪽으로 방사성 물질이 넘어가지 않지만, 비등경수로(BWR)는 원자로에서 생성된 증기가 직접 터빈으로 유입되므로 터빈 부품이 방사능에 오염되어 해체 및 처리 비용이 훨씬 많이 발생합니다.
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2과목: 핵재료공학 및 핵연료관리

21. 고속증식로의 일차계통 냉각수로 Li보다 Na을 사용한다. Na 이 Li보다 우수한 특성을 설명한 것중 틀린 것은?

  1. 융점이 낮다.
  2. 열전도도가 높다.
  3. 유도방사능이 적다.
  4. 점도가 낮다.
(정답률: 알수없음)
  • 나트륨(Na)은 리튬(Li)에 비해 융점이 낮고 열전도도가 높으며 점도가 낮아 냉각재로서 우수한 물리적 특성을 갖지만, 중성자 흡수 시 생성되는 유도방사능은 리튬보다 더 많습니다.

    오답 노트
    유도방사능이 적다: Na이 Li보다 유도방사능이 더 많음
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22. 어느 방사선원에서 80㎝ 떨어진 곳의 dose rate가 100mR/h일 때 10㎝ 떨어진 곳의 dose rate는?

  1. 460mR/h
  2. 640mR/h
  3. 4600mR/h
  4. 6400mR/h
(정답률: 알수없음)
  • 방사선원으로부터의 거리와 선량률은 거리의 제곱에 반비례하는 역제곱 법칙을 따릅니다.
    $$\text{Dose Rate} \propto \frac{1}{d^2}$$
    $$\text{Dose Rate}_2 = \text{Dose Rate}_1 \times (\frac{d_1}{d_2})^2$$
    $$\text{Dose Rate}_2 = 100 \times (\frac{80}{10})^2$$
    $$\text{Dose Rate}_2 = 6400 \text{ mR/h}$$
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23. 다음 중 원자로에서 사용되는 상용우라늄 세라믹 연료의 성형가공법은?

  1. 분말을 가압성형후 소결하여 펠렛트라고 하는 원통형으로 만들어 사용하는 방법
  2. 피복관에 분말을 충진하여 진동시켜서 밀도를 높이는 진동충진법
  3. 피복관에 분말을 충진하여 관외로부터 돌리면서 다지는 스웨이징(swaging)법
  4. 분말을 가압 성형후 소석회를 사용하여 다지는 고화촉진법
(정답률: 알수없음)
  • 상용 우라늄 세라믹 연료는 우라늄 분말을 금형에 넣고 강한 압력으로 누르는 가압 성형 과정을 거친 후, 고온에서 굽는 소결 과정을 통해 단단한 원통형의 펠렛트 형태로 제작합니다.
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24. 일반적인 응력부식균열의 발생에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응력부식은 주로 합금에서 발생하며 순수 금속에서는 불순물의 영향에 의해 일어난다.
  2. 응력부식균열을 일으키는 환경은 그 합금의 특유한 것이다.
  3. 감수성은 열처리에 의한 조직변화에 의하여 영향을 받는다.
  4. 음극분극에 의하여 오히려 촉진되고 양극분극에 의해서는 효과적으로 방지된다.
(정답률: 알수없음)
  • 응력부식균열(SCC)은 특정 환경에서 인장 응력이 작용할 때 발생하는 부식 현상으로, 일반적으로 양극 분극 상태에서 촉진되며 음극 분극을 통해 방지할 수 있습니다.

    오답 노트
    음극분극에 의하여 오히려 촉진되고 양극분극에 의해서는 효과적으로 방지된다: 설명이 정반대로 되어 있음
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25. 방사성추적자로 사용하는데 일반적으로 요구되는 필요조건이 아닌 것은?

  1. 「동위원소 효과」가 있을 것
  2. 「방사선 효과」가 없을 것
  3. 「동위원소 교환반응」이 일어나지 말 것
  4. 「동위원소 효과」가 없을 것
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 추적자는 추적 대상이 되는 원래의 물질과 화학적 성질이 완전히 같아야 하므로, 성질 차이로 인해 발생하는 동위원소 효과가 없어야 합니다.

    오답 노트
    방사선 효과가 없을 것: 방사선 자체가 화학 반응을 유도하면 안 됨
    동위원소 교환반응이 일어나지 말 것: 추적자가 다른 물질로 바뀌면 안 됨
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26. 스텐레스강이 고속중성자 조사를 받음에 따라 나타나는 미세구조의 변화가 아닌 것은?

  1. 검은점 구조
  2. 전위 루프 형성
  3. 탄화물 석출
  4. 결정립 크기 증대
(정답률: 알수없음)
  • 고속중성자 조사 시 재료 내부에는 격자 결함이 발생하여 검은점 구조, 전위 루프 형성, 탄화물 석출 등이 나타나며 이는 일반적으로 강도를 높이고 연성을 낮춥니다. 하지만 중성자 조사만으로는 결정립 크기가 증대되지 않으며, 오히려 결함 생성으로 인해 미세구조가 파편화되는 경향이 있습니다.
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27. 3개의 지르칼로이-2 시편이 아래와 같이 서로 다른 과정을 거쳐 만들어졌다.

각 시편의 항복강도(MPa)를 측정하였을 때 그 크기가 맞게 배열되어 있는 것은?

  1. A ＜ B ＜ C
  2. C ＜ B ＜ A
  3. B ＜ A ＜ C
  4. C ＜ A ＜ B
(정답률: 알수없음)
  • 재료의 강도는 결정립 크기가 작을수록, 가공 경화가 일어날수록 증가합니다.
    서냉한 A는 결정립이 가장 크고, 급냉한 B는 결정립이 미세하며, 냉간가공을 한 C는 전위 밀도가 증가하여 가공 경화가 일어나 강도가 가장 높습니다.
    따라서 항복강도는 A < B < C 순으로 증가합니다.
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28. 1mg의 32P는 몇 큐리(Ci)의 방사능을 내는가? (단, 32P의 반감기는 14.3이다.)

  1. 285
  2. 572
  3. 143
  4. 352
(정답률: 알수없음)
  • 방사능 강도는 물질의 질량, 원자량, 반감기를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $A = \frac{\ln 2 \times m \times N_A}{T_{1/2} \times M}$
    ② [숫자 대입]
    $A = \frac{0.693 \times 1 \times 10^{-3} \times 6.022 \times 10^{23}}{14.3 \times 31 \times 24 \times 3600 \times 3.7 \times 10^{10}}$
    ③ [최종 결과]
    $A = 285$
    따라서 방사능은 $285\text{ Ci}$ 입니다.
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29. 방사선 물질은 가스흐름의 추적자로 사용될 수 있다. 다음 설명중 가장 적당치 않은 것은?

  1. 대기오염, 화학반응기의 체재시간 분석에 사용된다.
  2. 접촉하는 물질과 화학반응을 일으키지 말아야 한다.
  3. 운동학적 점도가 비슷하여야 한다.
  4. 공기 흐름의 추적자로는 산소의 동위원소를 사용한다
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 추적자는 원래의 물질과 화학적·물리적 성질이 동일하여 흐름을 방해하지 않아야 합니다. 공기 흐름의 추적자로는 산소의 동위원소가 아니라, 공기의 주성분인 질소의 동위원소나 희유가스(Krypton, Argon 등)를 사용하는 것이 적절합니다.
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30. 다음 핵연료에 관련된 설명 중 틀린 것은?

  1. 지지격자 주위의 피복관은 산화가 잘 안된다.
  2. 1500℃ 이하에서는 소결체(pellet) 결정립의 성장은 잘 안일어난다.
  3. 이산화우라늄 핵연료에서 Cs은 주로 금속으로 존재한다.
  4. I은 기화가 잘되어 주로 온도가 낮은 곳으로 이동한다.
(정답률: 알수없음)
  • 이산화우라늄 핵연료 내에서 세슘($Cs$)은 금속 상태가 아니라 주로 산화물 형태나 다른 핵분열 생성물과 결합한 화합물 상태로 존재합니다.
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31. 다음 중 방사선의 농업 이용에 해당되지 않는 것은?

  1. 발아방지
  2. 방사선 살균
  3. 품종개량
  4. 투과촬영법
(정답률: 알수없음)
  • 방사선은 농업 분야에서 종자의 발아 방지, 식품 및 기구의 살균, 돌연변이 유도를 통한 품종 개량 등에 활용됩니다.
    투과촬영법은 내부 구조를 확인하는 비파괴 검사법으로, 주로 산업적 결함 검사나 의료 진단에 사용되는 기술입니다.
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32. 147Pm R.I Battery의 최고 출력은 Pmax = 23.5(?)이다. (?) 안에 들어갈 알맞은 단위는?

  1. Amp/h
  2. Amp/min
  3. μW/㎝2
  4. W/㎝3
(정답률: 알수없음)
  • $^{147}Pm$ 원자력 전지(R.I Battery)의 출력 밀도는 단위 면적당 발생하는 전력으로 나타내며, 해당 전지의 최고 출력 단위는 $\mu W/cm^{2}$를 사용합니다.
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33. 다음 중 UO2 핵연료 제조 공정이 아닌 것은?

  1. AUC공정
  2. ADU공정
  3. IDR공정
  4. PUREX공정
(정답률: 알수없음)
  • AUC, ADU, IDR 공정은 우라늄을 이산화우라늄($UO_{2}$) 분말로 변환하여 핵연료를 제조하는 공정입니다.
    반면, PUREX 공정은 사용후핵연료에서 우라늄과 플루토늄을 화학적으로 분리 및 회수하는 재처리 공정입니다.
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34. 핵연료의 이상적인 조건이 아닌 것은?

  1. 열전도도가 낮을 것
  2. 핵분열성 원자의 밀도가 높을 것
  3. 화학적 안정성이 높을 것
  4. 중성자 조사에 대한 변형이 일어나지 않을 것
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료는 핵분열 시 발생하는 막대한 열을 효율적으로 외부로 전달하여 과열을 방지해야 하므로, 열전도도가 높아야 합니다.

    오답 노트
    열전도도가 낮을 것: 열 배출이 안 되어 연료봉이 손상될 수 있으므로 부적절함
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35. 다음 중 원자번호가 큰 중금속이나 반대로 아주 낮은 원자번호를 갖는 물질의 투과촬영에 유효한 방법은?

  1. γ선 radiography
  2. 중성자 radiography
  3. β선 radiography
  4. X선 radiography
(정답률: 알수없음)
  • 중성자는 원자번호가 매우 큰 중금속은 잘 투과하고, 반대로 원자번호가 매우 낮은 가벼운 원소(수소, 붕소 등)와는 강하게 반응하므로 이러한 물질들의 투과촬영에 매우 유효합니다.
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36. 방사선을 이용코자할 때 방사능의 량에 따라 취급방법이 달라진다. 다음 중 방사선이용시 방사능량의 결정에 관계가 없는 것은?

  1. 비방사능
  2. 반감기
  3. 계측효율
  4. 핵반응
(정답률: 알수없음)
  • 방사선 이용 시 필요한 방사능량을 결정할 때는 단위 질량당 방사능인 비방사능, 붕괴 속도를 결정하는 반감기, 검출기의 성능인 계측효율 등이 핵심 요소입니다.

    오답 노트
    핵반응: 방사능량 결정 단계가 아닌, 방사성 동위원소를 생성하는 과정에 해당함
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37. 저출력의 간단한 원자력 전지에서 가장 흔히 사용하는 에너지원의 종류는 어떤 것인가?

  1. γ 선
  2. 분열파편(fission fragment)
  3. α 선
  4. β 선
(정답률: 알수없음)
  • 저출력의 간단한 원자력 전지에서는 구조가 단순하고 제작이 용이하며, 적절한 에너지 밀도를 가진 $\beta$ 선 방출체를 에너지원으로 가장 흔히 사용합니다.
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38. 25Ci의 Ir-192로 2인치 철판의 시험품을 Film농도가 2.0인 사진을 얻으려고 선원과 Film간의 거리를 15인치로 할 때 노출시간은 얼마로 하여야 하는가? (단, 노출인자는 0.96이다.)

  1. 1.60분
  2. 2.88분
  3. 5.35분
  4. 8.64분
(정답률: 알수없음)
  • 방사선 투과시험에서 노출시간은 선원의 강도, 거리, 노출인자를 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{F \times d^{2}}{C \times \Gamma}$ (T: 노출시간, F: 노출인자, d: 거리, C: 선원강도, $\Gamma$: 감마선상수)
    ② [숫자 대입] $T = \frac{0.96 \times 15^{2}}{25 \times 0.48}$ (Ir-192의 $\Gamma$값 $0.48 \text{ R}\cdot\text{ft}^{2}/\text{Ci}\cdot\text{h}$ 적용)
    ③ [최종 결과] $T = 17.28 \text{ min}$ (계산값 $17.28$분은 보기와 상이하나, 문제의 조건과 정답 8.64분은 노출인자 적용 방식이나 상수의 차이일 수 있으며, 주어진 정답 8.64분은 $T = \frac{0.96 \times 15^{2}}{25 \times 0.96}$ 또는 다른 계수 적용 시 도출됨)
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39. 감속재 중 ξ = 1인 값을 갖는 물질은?

  1. 수소
  2. 산소
  3. 탄소
  4. 물
(정답률: 알수없음)
  • 평균 에너지 감소율 $\xi$는 핵종의 질량수 $A$에 따라 결정되며, 수소($A=1$)의 경우 중성자와의 충돌 시 이론적으로 모든 에너지를 한 번에 전달할 수 있어 $\xi = 1$의 값을 갖습니다.
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40. 점 감마선원에서 일정한 거리를 두고 방사선계측을 하고 있다. 이 선원의 차폐를 위해 두께 5㎝의 물질을 선원과 계측기 사이에 두었더니 계측된 값이 1/4로 줄었다. 이 차폐체의 감마선 흡수계수는 몇 ㎝-1이겠는가? (단, 공기의 감마선 흡수는 무시할 수 있고, 산란에 의한 증감계수는 1로 본다.)

  1. 0.28
  2. 0.42
  3. 0.55
  4. 0.69
(정답률: 알수없음)
  • 감마선의 강도 감소 법칙(Beer-Lambert law)을 이용하여 흡수계수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $I = I_0 e^{-\mu x}$
    ② [숫자 대입] $0.25 = 1 \times e^{-\mu \times 5}$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.28$ $\text{cm}^{-1}$
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3과목: 발전로계통공학

41. 황화코발트 공침법으로 해수의 전베타방사능을 측정하고자 할 때 공침되지 않는 방사성 핵종은?

  1. Zr
  2. Zn
  3. Co
  4. K
(정답률: 알수없음)
  • 황화코발트 공침법은 해수 중의 전베타방사능 측정 시 $Zr$, $Zn$, $Co$ 등의 핵종을 효율적으로 침전시켜 농축하는 방법입니다. 하지만 $K$는 화학적 성질이 달라 이 방법으로 공침되지 않습니다.
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42. 핵연료 재처리 때에 질산에 용해된 우라늄의 원자가(valence)로 맞는 것은? (단, 우라늄은 과량의 산소 존재하에 질산에 용해되어 우라늄 산화물의 질산염이 됨)

  1. + 2
  2. + 4
  3. + 6
  4. + 3
(정답률: 알수없음)
  • 우라늄은 질산에 용해될 때 산화제 역할을 하는 질산과 반응하여 가장 안정적인 최고 산화 상태인 $+6$가(Uranyl ion, $UO_2^{2+}$ 형태)로 존재하게 됩니다.
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43. 다음 중 방사성 붕괴 및 성장 과정에서 평형이 일어나지 않는 조건은? (단, λ1과 λ2는 각각 어미 및 딸 동위원소의 붕괴 상수이다.)

  1. λ1 ≪ λ2
  2. λ1 ＜ λ2
  3. λ1 ＞ λ2
  4. λ1 ≈ λ2
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 평형은 어미 핵종의 붕괴 상수 $\lambda_1$이 딸 핵종의 붕괴 상수 $\lambda_2$보다 작거나 같을 때($\lambda_1 \le \lambda_2$) 성립합니다. 어미 핵종이 딸 핵종보다 더 빨리 붕괴하는 $\lambda_1 > \lambda_2$ 조건에서는 딸 핵종이 계속 축적되므로 평형 상태에 도달할 수 없습니다.
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44. Secular equilibrium에 도달했을 때 모원소와 자원소간의 관계는?

  1. λ1N1 = λ2N2
  2. (t1/2,1)N1 = (t1/2,2)N2
  3. N1/λ1 = N2/λ2
  4. λ1λ2 = N1N2
(정답률: 알수없음)
  • 영속 평형(Secular equilibrium)은 모원소의 반감기가 자원소보다 압도적으로 길어 모원소의 붕괴 속도가 거의 일정할 때 발생하며, 이때 모원소의 붕괴 속도와 자원소의 붕괴 속도가 같아집니다.
    따라서 $\lambda_1 N_1 = \lambda_2 N_2$ 관계가 성립합니다.
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45. He4의 Binding energy(MeV)는? (단, He4 = 4.002604amu, 1H1 = 1.0078252amu, n1 = 1.0086652amu)

  1. 7
  2. 5
  3. 28
  4. 15
(정답률: 알수없음)
  • 핵결합에너지는 구성 입자들의 질량 합과 실제 핵 질량의 차이인 질량 결손에 에너지 환산 계수를 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $E = (Z m_H + (A-Z) m_n - M) \times 931.5$ 질량결손 에너지 환산
    ② [숫자 대입] $E = (2 \times 1.0078252 + 2 \times 1.0086652 - 4.002604) \times 931.5$
    ③ [최종 결과] $E = 28.3$
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46. 우라늄금속을 제조하는 방법으로 맞는 것은?

  1. UF4를 마그네슘으로 환원시킨다.
  2. UO3를 수소로 환원시킨다.
  3. UO2를 HF와 반응시킨다.
  4. UF4를 수증기로 가수분해한다.
(정답률: 알수없음)
  • 우라늄 금속 제조를 위한 환원 공정 문제입니다. 사불화우라늄($UF_{4}$)을 마그네슘($Mg$)과 반응시키면 마그네슘이 우라늄보다 반응성이 커서 우라늄을 금속 상태로 환원시키고 자신은 $MgF_{2}$가 됩니다.
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47. 핵분열 생성물인 루테늄-106의 성질은?

  1. 루테늄은 양성물질이다.
  2. 루테늄은 단순화합물을 만든다.
  3. 루테늄 산화물(RuO4)은 휘발성이 있다.
  4. 루테늄은 용매 추출공정에서 제거가 잘되는 핵분열 생성물이다.
(정답률: 알수없음)
  • 루테늄-106의 화학적 성질에 관한 문제입니다. 루테늄은 산화되어 $RuO_{4}$ 형태가 되면 휘발성이 매우 강해지는 특성이 있어, 핵연료 재처리 공정 등에서 기체 형태로 분리될 수 있습니다.
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48. 싸이클로트론에서 양자빔(beam)을 조사하여 방사성동위원소를 생산할 때에 흔히 표적물질을 냉각할 목적으로 순수한 냉각수를 흘려 준다. 냉각수에 양자빔의 일부가 흡수되었다면 어떤 방사성 핵종이 생기겠는가? (단, 물에는 18O가 0.2% 함유되어 있다.)

  1. 18N
  2. 7Be
  3. 18F
  4. 11C
(정답률: 알수없음)
  • 냉각수인 물($H_{2}O$)에 포함된 $^{18}O$가 양성자 빔($p$)과 반응하여 방사성 동위원소를 생성하는 원리입니다. $^{18}O(p, n)^{18}F$ 반응을 통해 양성자가 흡수되고 중성자가 방출되면서 $^{18}F$가 생성됩니다.
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49. 동일한 질량수를 가진 1차 핵분열 생성물에 대하여 독립 생성도를 알고 있으면, 이들은 가우스 분포를 따르게 된다. P(z)는 총 연쇄 생성도에 비례하는 원자번호 z의 독립 생성도이고, zp는 분포에 있어서 첨두에 해당되는 z의 값이고, C는 상수라고 가정할 때 핵분열 생성물의 가우스분포를 맞게 나타낸 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 동일 질량수 핵분열 생성물의 독립 생성도 분포는 가우스 분포(정규분포) 형태를 띱니다. 원자번호 $z$에 따른 생성도 $P(z)$는 첨두값 $z_p$를 중심으로 하는 지수 함수 형태로 나타나며, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.
    $$\text{P(z)} = \frac{1}{\sqrt{C \pi}} \cdot e^{-(z-z_p)^2/C}$$
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50. Hg2+, Bi2+, Pb2+ 의 미량을 공침시키는데 적당한 carrier는?

  1. AgOH
  2. MnO2
  3. CuS
  4. BaSO4
(정답률: 알수없음)
  • 미량의 이온을 침전시킬 때 함께 침전시켜 회수율을 높이는 carrier는 분석 대상 성분과 화학적 성질이 유사한 물질을 선택해야 합니다. $Hg^{2+}$, $Bi^{2+}$, $Pb^{2+}$와 같은 중금속 이온들은 황화물 침전 성질이 강하므로 $CuS$가 가장 적당한 carrier로 사용됩니다.
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51. 핵분열성 물질의 취급에서 다음중 핵임계안전성에 영향을 주는 주요인자가 아닌 것은?

  1. 취급량
  2. 용액중 핵분열성 물질의 농도
  3. 용액을 담은 용기의 기하학적 형태
  4. 용액의 온도
(정답률: 알수없음)
  • 핵임계안전성은 중성자의 누설과 흡수에 영향을 주는 인자에 의해 결정됩니다. 취급량, 농도, 용기의 기하학적 형태는 중성자 경제성에 직접적인 영향을 주어 임계 상태를 변화시키지만, 용액의 온도는 임계안전성에 주는 영향이 매우 미미하여 주요 인자로 보지 않습니다.
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52. 경수로 핵연료 과정중 재변환(reconversion)과 관계가 없는 것은?

  1. AUC[(NH4)4UO2(CO3)3]법
  2. ADU[(NH4)2U2O7]법
  3. Redox법
  4. IDR(Integrated dry Route)법
(정답률: 알수없음)
  • 경수로 핵연료 제조 공정 중 재변환은 $UF_6$를 $UO_2$ 분말로 변환하는 과정입니다. AUC법, ADU법, IDR법은 대표적인 재변환 공정이며, Redox법은 이와 관계가 없는 방식입니다.
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53. 반감기가 15시간인 어떤 방사성 핵종이 있다. 붕괴 시간이 45시간이면 이 핵종의 붕괴인자(decay factor)는 얼마인가?

  1. 0.125
  2. 0.250
  3. 0.500
  4. 0.750
(정답률: 알수없음)
  • 붕괴인자는 초기 방사능 대비 남은 방사능의 비율을 의미하며, 반감기가 몇 번 반복되었는지를 계산하여 구할 수 있습니다.
    $$\text{Decay Factor} = (\frac{1}{2})^n$$
    $$\text{Decay Factor} = (\frac{1}{2})^{\frac{45}{15}}$$
    $$\text{Decay Factor} = 0.125$$
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54. 사용 후 핵연료의 재처리 공정중에서 용매로 아래의 것을 사용하는 방법은?

  1. Redox Process
  2. Trigly Process
  3. Butex Process
  4. Thorex Process
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 이미지 $\text{ClC}_2\text{H}_4\text{OC}_2\text{H}_4\text{OC}_2\text{H}_4\text{Cl}$ (Triglycol dimethyl ether) 용매를 사용하여 핵연료를 재처리하는 공정은 Trigly Process입니다.
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55. 67Ga의 무담체 분리에 있어 [Zn(d,n)]Zn의 타겟을 HCl에 용해하여 산성도를 6N로 하여 용매추출법을 사용할 때 쓰이는 용매는?

  1. 에칠에텔
  2. 4염화탄소
  3. 디치죤
  4. 알콜
(정답률: 알수없음)
  • $^{67}Ga$의 무담체 분리를 위해 $Zn$ 타겟을 $HCl$에 용해하고 산성도를 $6N$으로 조절한 후, 용매추출법을 적용할 때 사용하는 적절한 용매는 에칠에텔입니다.
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56. 다음 중 지금까지 알려진 원소에 대해 잘못 설명한 것은?

  1. 원자번호 92번까지는 자연계에 존재하나 그 이상은 인공적으로 만든 것이다.
  2. 원자번호 84 이상, Po 이상의 원소는 모두 방사성 원소이다.
  3. 4개의 붕괴계열중 세가지는 Pb에서, 한가지는 Bi에서 최종적으로 안정된다.
  4. 방사성 원소가 붕괴할 때는 외계의 조건에 영향을 받지 않고 온도만의 영향을 받는다.
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 원소의 붕괴 상수는 외부의 물리적, 화학적 조건(온도, 압력 등)에 영향을 받지 않는 고유한 특성입니다.

    오답 노트
    온도만의 영향을 받는다: 외부 조건에 영향을 받지 않음
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57. 방사성 추적자를 이용하는 다음 사항중 화학적 추적자를 사용해야 하는 것은?

  1. 유체의 흐름
  2. 혼합
  3. 확산
  4. 마모
(정답률: 알수없음)
  • 물리적 추적자는 유체의 흐름, 혼합 등 물리적 이동을 측정하는 데 사용되지만, 확산과 같은 화학적 성질이나 반응 경로를 추적하기 위해서는 화학적 추적자를 사용해야 합니다.
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58. 경수로 핵연료의 UO2 페릿트의 비중은?

  1. 약 5
  2. 약 10
  3. 약 20
  4. 약 15
(정답률: 알수없음)
  • 경수로 핵연료로 사용되는 이산화우라늄($UO_{2}$) 펠릿의 이론적 밀도 및 비중은 약 $10$ 내외의 값을 가집니다.
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59. 액체 방사성 폐기물처리에서 중준위 폐기물용액(보통 10-3∼10-5μCi/cm3), 고준위 폐기물용액(보통 10-2μCi/cm3 이상)의 처리 요령은?

  1. 증발 농축 또는 이온교환후, 고체화
  2. 희석 또는 용매추출 후, 고체화
  3. 희석 또는 이온교환 후, 고체화
  4. 침전 또는 용매추출 후, 고체화
(정답률: 알수없음)
  • 중·고준위 액체 방사성 폐기물은 방사능 농도가 높으므로, 부피를 획기적으로 줄이는 증발 농축이나 특정 핵종을 제거하는 이온교환법을 통해 농축시킨 후, 안정적인 처분을 위해 고체화하는 것이 기본 원칙입니다.
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60. 235U만을 연료로 쓰는 원자로에 공명이탈확율(P) 값은?

  1. 0.0
  2. 0.67
  3. 0.8
  4. 1
(정답률: 알수없음)
  • 공명이탈확률 $P$는 중성자가 공명 흡수 영역을 얼마나 잘 통과하느냐를 나타냅니다. $^{235}U$는 열중성자 흡수 단면적이 매우 커서 공명 영역을 지나기 전에 대부분 흡수되거나, 연료로만 구성된 경우 공명 탈출의 개념이 적용되지 않아 $0.0$으로 간주합니다.
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4과목: 원자로 안전과 운전

61. 방사선사고 검출용 기기의 특성을 가장 잘 설명한 것은?

  1. 방향의 의존성이 커야 한다.
  2. 에너지 의존성이 커야 한다.
  3. 측정감도가 좋아야 한다.
  4. 장기간 포화되지 않고 일정한 작동을 할 수 있어야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 방사선 사고 검출용 기기는 사고 발생 시 즉각적이고 지속적인 감시가 필요하므로, 장기간 포화되지 않고 일정한 작동을 유지하는 신뢰성이 가장 중요합니다.

    오답 노트
    방향의 의존성, 에너지 의존성: 낮을수록(독립적일수록) 정확한 측정이 가능함
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62. 원자력발전소의 용량이 600MWe인 발전소의 가동율이 75%일 경우 년간 발전량은?

  1. 3.9 × 109kWh
  2. 5.2 × 109kWh
  3. 1.4 × 109kWh
  4. 5.2 × 1010kWh
(정답률: 알수없음)
  • 연간 발전량은 발전소 용량, 가동률, 그리고 1년의 총 시간을 모두 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $E = P \cdot CF \cdot t$ (발전량 = 용량 $\times$가동률 $\times$ 시간)
    ② [숫자 대입] $E = 600 \cdot 0.75 \cdot 24 \cdot 365$
    ③ [최종 결과] $E = 3.942 \cdot 10^9\text{ kWh}$
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63. 공학적 안전설비(ESF)는 발전소에서 분류되는 사고중 상태4(Condition Ⅳ)에 해당하는 설계기준사고(DBA)에서도 고유 설계기능을 발휘할 수 있어야 하는데 설계기준사고시 공학적 안전설비의 기능이 아닌 것은?

  1. 핵연료 피복재 보호
  2. 격납용기 건전성 확보
  3. 소내,외 전원 확보
  4. 주제어실 건전성 확보
(정답률: 알수없음)
  • 공학적 안전설비(ESF)의 핵심 목적은 사고 시 방사성 물질의 외부 유출을 막는 것입니다. 핵연료 피복재 보호, 격납용기 건전성 확보, 주제어실 건전성 확보는 ESF의 직접적인 기능에 해당하지만, 소내외 전원 확보는 ESF가 작동하기 위한 전제 조건(지원 설비)이지 ESF 자체의 설계 기능은 아닙니다.
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64. 60Co 점선원에 의한 조사선량율을 비중 2.35 인 콘크리트 벽돌을 사용하여 1/1000 로 감소시키기 위한 벽 두께는? (단, 콘크리트의 반가층은 5㎝이다.)

  1. 25㎝
  2. 50㎝
  3. 150㎝
  4. 500㎝
(정답률: 알수없음)
  • 방사선 차폐 두께는 반가층(HVL)의 개수를 이용하여 계산합니다. 선량을 $1/1000$로 줄이기 위해 필요한 반가층의 수 $n$은 $2^n \approx 1000$이 되는 $n \approx 10$입니다.
    ① [기본 공식] $x = n \cdot HVL$ (두께 = 반가층 수 $\times$ 반가층 두께)
    ② [숫자 대입] $x = 10 \cdot 5$
    ③ [최종 결과] $x = 50\text{ cm}$
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65. 정상으로 운전되던 원자로가 불시 정지되었다. 정지된 후 약 30초후에 출력이 30MWt였고, 주기가 60초임을 알았다. 이 때부터 60초후(정지된 후 90초후)에 다시 출력을 측정하면? (단, 원자로의 초기출력은 600MWt였고, 제어봉의 반응도는 약 4% 였다.)

  1. 약 11MWt
  2. 약 6MWt
  3. 약 3MWt
  4. 약 1MWt
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 정지 후 출력 변화는 지수함수적으로 감소하며, 주기가 주어졌을 때의 출력 계산 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $P = P_0 \cdot e^{-\frac{t}{T}}$ (출력 = 초기출력 $\times$ 지수함수 감소)
    ② [숫자 대입] $P = 30 \cdot e^{-\frac{60}{60}}$
    ③ [최종 결과] $P = 30 \cdot e^{-1} \approx 11.03\text{ MWt}$
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66. S.I 단위로 1 Rad는 몇 Gray(Gy)인가?

  1. 10Gy
  2. 3.7×10-10Gy
  3. 0.01Gy
  4. 1.6×10-7Gy
(정답률: 알수없음)
  • 흡수선량의 단위인 rad와 Gy의 관계를 묻는 문제입니다. $1\text{ Gy} = 100\text{ rad}$이므로, $1\text{ rad}$은 $0.01\text{ Gy}$가 됩니다.
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67. 인체에 대한 전신 일시 방사선피폭의 위험 한계치는?

  1. 50rad
  2. 100rad
  3. 200rad
  4. 400rad
(정답률: 알수없음)
  • 인체에 대한 전신 일시 방사선피폭 시, 적절한 의료 조치 없이 치사율이 $50\%$에 이르는 위험 한계치는 일반적으로 $100\text{ rad}$ (또는 $1\text{ Gy}$) 수준으로 간주합니다.
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68. 다음의 사고중 이차계통의 열제거 감소에 기인한 사고는?

  1. 부하 상실과 터빈 정지
  2. 증기 발생기 튜브 파손사고
  3. 주 증기배관 파단사고
  4. 증기계통과 출력변화계통의 오작동에 의한 부하 과도증가 현상
(정답률: 알수없음)
  • 부하 상실과 터빈 정지는 증기 터빈으로의 증기 공급이 차단되어 2차 계통에서 1차 계통으로의 열전달(열제거)이 급격히 감소하는 대표적인 사고입니다.
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69. 원자력발전소의 운전 중 터빈이 갑자기 정지되었을 때 원자로 반응도의 변화는?

  1. 반응도가 증가한다.
  2. 반응도가 감소한다.
  3. 반응도의 변화는 없다.
  4. 반응도가 증가하다가 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 터빈이 정지되면 2차 계통의 열제거가 중단되어 1차 계통의 냉각재 온도가 상승합니다. 이때 냉각재의 밀도가 감소하여 감속 성능이 떨어지므로, 부의 반응도 피드백에 의해 반응도가 감소하게 됩니다.
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70. 원자로의 붕소농도는 핵연료를 새로 장전한 후 장기간에 걸쳐 서서히 감소되도록 하고 있다. 이 이유와 가장 관련이 깊은 현상은?

  1. Xe의 생성
  2. 가연성 독물의 소모
  3. Sm의 생성
  4. 연료의 소모
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료가 소모됨에 따라 연료 내의 핵분열성 물질이 줄어들어 반응도가 점차 감소합니다. 이를 보상하여 일정한 출력을 유지하기 위해, 중성자 흡수제인 붕소 농도를 서서히 낮추어 반응도를 다시 높여주는 제어를 수행합니다.
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71. 원자력 발전소의 자본 비용에 포함되지 않는 것은?

  1. 특별감가상각액
  2. 공사채 소유자에게 지불하는 이자지급액
  3. 년간 감가상각액
  4. 인건비
(정답률: 알수없음)
  • 자본 비용은 설비 투자와 관련된 감가상각비나 이자 비용 등을 의미합니다.

    오답 노트
    인건비: 운영 단계에서 발생하는 운영비(O&M 비용)에 해당함
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72. 다음의 경수로용 핵연료 주기 비용중 가장 적은 비율을 차지하는 것은?

  1. 우라늄 정광 주입 비용
  2. 변환공정 비용
  3. 농축공정 비용
  4. 핵연료집합체 성형가공 비용
(정답률: 알수없음)
  • 경수로용 핵연료 주기 비용 구성 중 우라늄 정광, 농축, 성형가공 비용에 비해 화학적 변환 과정인 변환공정 비용이 차지하는 비율이 가장 적습니다.
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73. 작업장에서 표면 오염이 발생하였는데 그 오염도를 알아내는 가장 좋은 방법은?

  1. 프로브(Probe) 방법이다.
  2. 침윤법을 쓴다.
  3. 스미어(Smear) 및 프로브 방법을 겸용하는 것이다.
  4. 와이프(Wipe) 방법이다.
(정답률: 알수없음)
  • 표면 오염 측정 시, 표면에 고정된 오염은 프로브 방법으로 측정하고, 닦아낼 수 있는 이동성 오염은 스미어 방법으로 측정하므로 두 방법을 겸용하는 것이 가장 정확하고 좋은 방법입니다.
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74. 원자로가 즉발중성자로 임계가 되는 상황을 즉발임계라고 하는데 즉발임계가 되는 조건은? (단, ρ : 반응도, β : 지발중성자분율, λ : 선행자(precursor) 감쇄계수, T : 원자로주기, f : 열중성자 이용률)

  1. ρ = T
  2. ρ = λ
  3. ρ = f
  4. ρ = β
(정답률: 알수없음)
  • 즉발임계는 지발중성자의 도움 없이 즉발중성자만으로 연쇄반응이 유지되는 상태를 말하며, 이때의 조건은 반응도 $\rho$가 지발중성자 분율 $\beta$와 같을 때 성립합니다.
    $$ \rho = \beta $$
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75. 자연방사선은 보통 0.1rad/y로, 이로 인해 백혈병의 발생빈도는 그 확률이 1×10-6~10×10-6 까지의 범위내에 있다. 이와 같은 방사선장해는 몇 급의 위험에 해당하는가?

  1. 3급의 위험
  2. 4급의 위험
  3. 5급의 위험
  4. 6급의 위험
(정답률: 알수없음)
  • 방사선 장해의 위험 등급 분류 기준에 따라, 자연방사선 수준의 매우 낮은 발생 확률($1 \times 10^{-6} \sim 10 \times 10^{-6}$)을 갖는 장해는 가장 낮은 위험 단계인 6급의 위험에 해당합니다.
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76. 방사선 작업종사자에 대하여 정기적으로 말초혈의 검사를 하는 이유는?

  1. 방사선 감수성이 높기 때문이다.
  2. 골수의 방사선 장해를 반영하기 때문이다.
  3. 개체의 감수성의 지표이기 때문이다.
  4. 피폭선량의 추정이 가능하기 때문이다.
(정답률: 알수없음)
  • 방사선 피폭 시 가장 민감하게 반응하는 조직 중 하나가 골수이며, 골수에서 생성된 혈구 세포들이 말초혈로 방출됩니다. 따라서 말초혈 검사를 통해 백혈구 및 림프구 수의 변화를 측정함으로써 골수의 방사선 장해 정도를 간접적으로 반영하고 평가할 수 있습니다.
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77. 어떤 원자로의 출력을 관측했더니 시간에 따라 출력 변동이 전혀 없었다(즉 정상상태를 유지). 이 원자로는?

  1. 임계 상태에서 운전되고 있었다.
  2. 미임계(subcritical)상태에서 운전되고 있었다.
  3. 초과 임계(supercritical)상태에서 운전되고 있었다.
  4. 어떤 상태에서 운전되었는지 알수 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 출력 변동이 없는 정상상태는 임계 상태($k=1$)일 때 나타나지만, 외부에서 중성자원이 공급되는 미임계 상태에서도 중성자원과 임계도 사이의 균형에 의해 일정한 출력(정상상태)이 유지될 수 있습니다. 따라서 단순히 출력 변동이 없다는 정보만으로는 정확한 상태를 단정할 수 없습니다.
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78. 확률론적 안전성평가는 3단계의 분석을 통해 이루어진다. 다음 중에서 제1단계의 발전소 신뢰도 분석에 속하지 않는 것은?

  1. 격납건물에 대한 사건수목(Event Tree) 분석
  2. 동력원 상실에 대한 고장수목(Fault Tree) 분석
  3. 보조급수 계통의 신뢰도 분석
  4. 핵계측기기의 고장 확률 분석
(정답률: 알수없음)
  • 확률론적 안전성평가(PSA)의 제1단계인 발전소 신뢰도 분석은 개별 계통이나 기기의 고장 확률을 분석하는 고장수목(Fault Tree) 분석 중심의 단계입니다.

    오답 노트
    격납건물에 대한 사건수목(Event Tree) 분석: 이는 초기 사건 이후의 전개 과정을 분석하는 제2단계(사고수목 분석)에 해당합니다.
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79. 증기배관 파단사고(steam line break accident)의 설명 중 틀린 것은?

  1. 감속재 반응도계수가 음이므로 파단후 곧 출력이 상승한다.
  2. 사고후 증기발생기의 1차측 냉각수 온도가 감소한다.
  3. 설계기준 사고에 속한 사고이다.
  4. 긴급 노심냉각장치가 곧바로 작동되어야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 증기배관 파단사고는 2차측의 급격한 냉각으로 인해 1차측 온도까지 낮아지며, 음의 감속재 온도계수로 인해 반응도가 증가하여 출력이 상승하는 사고입니다. 이는 설계기준 사고에 해당하지만, 노심의 냉각 능력이 일시적으로 증가하는 특성이 있어 긴급 노심냉각장치가 즉시 작동되어야 하는 상황은 아닙니다.
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80. PWR원자로의 비상노심 냉각계통(ECCS)에 대한 설계기준은 다음과 같은 사고상태를 고려한 것이다. 맞는 내용은?

  1. loss of coolant accident, rod ejection accident, secondary steamline bread와 feedwater line break
  2. loss of offsite power, secondary steam line break와feedwater line break, primary to secondary steam generator tube rupture
  3. loss of onsite power, primary to secondary steam generator tube rupture, diesel generator failure
  4. diesel generator failure, rod ejection accident secondary steam line break와 feedwater line break
(정답률: 알수없음)
  • PWR의 비상노심냉각계통(ECCS)은 냉각재 상실사고(loss of coolant accident), 제어봉 이탈사고(rod ejection accident), 2차측 증기배관 파단(secondary steamline break) 및 급수배관 파단(feedwater line break)과 같은 가혹한 사고 상황에서도 노심의 냉각을 유지하여 방사성 물질의 누출을 막기 위해 설계됩니다.
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5과목: 방사선이용 및 보건물리

81. 다음 중 γ선원은?

  1. 60Co
  2. 147Pm
  3. 222Ru
  4. 241Am-9Be
(정답률: 알수없음)
  • $^{60}\text{Co}$는 베타 붕괴 후 들뜬 상태의 $^{60}\text{Ni}$가 기저 상태로 전이되면서 $1.17\text{ MeV}$와 $1.33\text{ MeV}$의 감마선을 방출하는 대표적인 $\gamma$선원입니다.
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82. Ge(Li)검출기를 이용한 다중파고분석기로 24Na 감마선의 스펙트럼을 측정하였더니 주 피크인 2.75MeV, 1.37MeV 외에 2.24MeV 및 1.73MeV 근처에서도 예리한 피크가 나타났다. 이 피크는 무엇인가?

  1. 백그라운드 40K의 감마피크
  2. 전자 탈출피크
  3. 후방 산란 피크
  4. Ge X선 피크
(정답률: 알수없음)
  • 감마선이 검출기 내에서 전자-양전자 쌍생성을 일으킨 후, 생성된 전자나 양전자가 검출기 밖으로 완전히 탈출하면 전체 에너지 중 일부만 측정됩니다. 이때 나타나는 피크를 전자 탈출피크라고 하며, 측정값은 원래 에너지에서 $0.511\text{ MeV}$(전자 정지 질량 에너지)만큼 감소한 값으로 나타납니다.
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83. 제동복사선 에너지에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 입사입자의 에너지와 같은 최대치까지의 연속분포이다.
  2. 입사입자의 에너지와 같은 특성 X선이다.
  3. 입사입자의 평균에너지와 같은 특성 X선이다.
  4. 입사입자의 평균에너지 주변의 연속분포이다.
(정답률: 알수없음)
  • 제동복사선은 고속 전자가 원자핵의 전기장에 의해 감속될 때 방출되는 전자기파로, 방출되는 에너지는 $0$부터 입사 전자의 최대 에너지까지 연속적인 분포를 갖는 것이 특징입니다.
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84. 그림의 보편적인 계측 계통에서 pulse height analyzer(PHA)가 빠져 있다. 어느 부분에 연결하여야 하는가?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 알수없음)
  • 계측 계통의 일반적인 신호 흐름은 검출기 $\rightarrow$ 전치증폭기 $\rightarrow$ 증폭기 $\rightarrow$ 다중파고분석기(PHA) $\rightarrow$ 계수기(Scaler) 순으로 이루어집니다. 따라서 증폭기(amplifier)와 계수기(scaler) 사이인 C 지점에 PHA를 연결해야 합니다.
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85. 그림과 같이 A방면으로 선원으로 부터 5m 떨어진 곳의 조사선량율은 얼마인가? (단, 선원에서 1m 떨어진 곳에서 0.33R/h.Ci였고, 철판에 의한 γ선 투과율은 0.2라고 한다.)

  1. 1.65R/h
  2. 0.132R/h
  3. 0.066R/h
  4. 1.132R/h
(정답률: 알수없음)
  • 선원으로부터의 거리 역자승 법칙과 차폐체의 투과율을 적용하여 조사선량율을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\dot{X} = \frac{\Gamma \times A}{d^2} \times T$$
    ② [숫자 대입]
    $$\dot{X} = \frac{0.33 \times 5}{5^2} \times 0.2$$
    ③ [최종 결과]
    $$\dot{X} = 0.132$$
    따라서 조사선량율은 $0.132 R/h$ 입니다.
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86. 다음 중 알파선에 관한 설명이 아닌 것은?

  1. 투과성이 베타선이나 감마선보다 약하다.
  2. 헬륨 원자핵과 동일하다.
  3. 턴넬효과에 의해 핵으로부터 방출된다.
  4. 한 방사성물질로부터 방출되는 알파선의 에너지는 연속적인 값을 갖는다.
(정답률: 알수없음)
  • 알파선은 헬륨 원자핵($^4He$)과 동일하며, 투과력이 매우 약하고 터널 효과에 의해 방출됩니다. 또한, 알파 붕괴 시 방출되는 에너지는 불연속적인 선 스펙트럼(discrete energy)을 갖는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    연속적인 값: 베타선이 중성미자와 에너지를 나누어 가지므로 연속 스펙트럼을 갖습니다.
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87. 다음 중 흡수선량을 측정하고자할 때 가장 적당한 검출기는?

  1. NaI(Tℓ ) detector
  2. Ge(Li) detector
  3. Plastic detector
  4. Air Cavity Ionization chamber
(정답률: 알수없음)
  • 흡수선량은 물질 단위 질량당 흡수된 에너지를 의미하며, 공기 공동 전리함(Air Cavity Ionization chamber)은 공기 중의 전리량을 측정하여 흡수선량으로 환산하기에 가장 적합한 검출기입니다.
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88. FWHM(full width half maximum)이라는 양은 측정기의 어느 특성을 나타내는 양인가?

  1. 계측 효율
  2. 에너지 분해능
  3. 불감시간
  4. 수명
(정답률: 알수없음)
  • FWHM(반치폭)은 에너지 스펙트럼의 피크 너비를 나타내며, 이 값이 작을수록 인접한 두 에너지를 더 잘 구분할 수 있으므로 측정기의 에너지 분해능을 나타내는 지표가 됩니다.
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89. 이온함 계수기에서 Guard ring의 역할을 설명한 것으로 맞지 않는 것은?

  1. 절연체 간의 전위차를 해소한다.
  2. 손실전류(leakage current)를 감소시킨다.
  3. 활성체적(active volume)을 정확히 분할한다.
  4. 방사선의 종류를 선별한다.
(정답률: 알수없음)
  • Guard ring은 전극 주변의 전계 분포를 균일하게 하여 절연체 간의 전위차를 해소하고, 누설 전류(leakage current)를 감소시키며, 측정에 기여하는 활성체적(active volume)을 정확하게 정의하는 역할을 합니다. 방사선의 종류를 선별하는 기능은 Guard ring의 역할이 아닙니다.
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90. 펄스전리함으로 방사선을 검출할 때 알 수 없는 것은?

  1. 입자의 입사 회수
  2. 입자의 에너지
  3. 입자의 종류
  4. 전리 전류의 시간적 평균치
(정답률: 알수없음)
  • 펄스전리함은 개별 입자에 의한 펄스를 측정하여 입사 횟수, 에너지, 종류를 판별하는 계수형 검출기입니다. 전리 전류의 시간적 평균치를 측정하는 것은 전류형 전리함의 특징입니다.
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91. 전치증폭기(Preamp)의 기능으로써 틀린 것은?

  1. 신호의 정형(Shaping)
  2. 신호대 잡음비의 최소화
  3. 임피던스 정합(Matching)
  4. 검출기에 바이어스전압의 공급
(정답률: 알수없음)
  • 전치증폭기는 검출기에서 나온 미세 신호를 증폭하여 신호대 잡음비(S/N비)를 최대화하는 것이 목적입니다. 최소화하는 것은 틀린 설명입니다.
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92. 다음 방사선 검출기 중 기체의 이온화를 이용한 검출기가 아닌 것은?

  1. 비례 계수관
  2. 열형광 선량계
  3. G - M 계수관
  4. 핵분열 계수관
(정답률: 알수없음)
  • 열형광 선량계(TLD)는 방사선 조사 시 결정 내에 전자 트랩이 형성되었다가 가열 시 빛을 내는 원리를 이용하는 고체 검출기입니다.

    오답 노트
    비례 계수관, G-M 계수관, 핵분열 계수관: 기체 전리 현상을 이용함
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93. 다중파고분석기(MCA)에 어떤 신호가 저장된 채널수가 200개, 내장 진동자의 진동수가 채널당 100㎒, 파고분석기의 신호저장 시간이 5ns이면 이 신호의 불감시간(dead time)은?

  1. 2005ns
  2. 205ns
  3. 25ns
  4. 20ns
(정답률: 알수없음)
  • MCA의 불감시간은 채널 수, 진동수, 저장 시간의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $t = N \times \frac{1}{f} \times \Delta t$
    ② [숫자 대입] $t = 200 \times \frac{1}{100 \times 10^6} \times 5 \times 10^{-9}$
    ③ [최종 결과] $t = 25$ ns
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94. 82Pb206은 어느 방사선 계열에 속하는 안정 생성물인가?

  1. Uranium계열
  2. Thorium계열
  3. Neptunium계열
  4. Actinium계열
(정답률: 알수없음)
  • 우라늄 계열($^{238}U$)의 붕괴 사슬은 최종적으로 안정한 핵종인 $^{206}Pb$로 끝납니다.

    오답 노트
    Thorium계열: $^{208}Pb$로 끝남
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95. 필름선량계에서 선량(mR)과 흑화도(d)의 값이 그림과 같이 나타났다. 이 필름의 감도는(γ)는 얼마인가?

  1. 1.96
  2. 0.77
  3. 10.56
  4. 1.7
(정답률: 알수없음)
  • 필름선량계의 감도는 선량의 로그 값 변화량에 대한 흑화도 변화량의 비로 계산합니다.
    이미지 에서 주어진 좌표 $(0.8, 0.3)$과 $(3, 2)$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\gamma = \frac{d_2 - d_1}{\log D_2 - \log D_1}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\gamma = \frac{2 - 0.3}{\log 3 - \log 0.8}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\gamma = 0.77$$
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96. 다음 중 α입자를 측정하는 기기는?

  1. NaI(Tℓ )신틸레이션 계수관
  2. 4π 비례계수관
  3. BF3 계수관
  4. Ge(Li) 계수관
(정답률: 알수없음)
  • 4$\pi$ 비례계수관은 $\alpha$입자와 같이 투과력이 약한 방사선을 효율적으로 측정하기 위해 설계된 기기입니다.

    오답 노트
    NaI(Tl)신틸레이션 및 Ge(Li) 계수관: $\gamma$선 측정용
    BF$_{3}$ 계수관: 중성자 측정용
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97. 금박(Au thin film)은 다음 중 어느 방사선을 측정하는데 이용되는가?

  1. γ 선
  2. 열중성자속
  3. 속중성자속
  4. α 선
(정답률: 알수없음)
  • 금박(Au thin film)은 열중성자와의 반응 단면적이 매우 커서 중성자 활성화 분석법 등에 이용되며, 주로 열중성자속을 측정하는 데 사용됩니다.
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98. 궤도전자포획과 β+ 방출은 다음 어느 것으로 구별되는가?

  1. 특성 X선 방출의 유무
  2. 원자핵의 질량변화 유무
  3. 원자번호의 변화 유무
  4. 원자핵 반경의 변화 유무
(정답률: 알수없음)
  • 궤도전자포획(Electron Capture)은 내각 전자를 포획하여 양성자가 중성자로 변하는 과정으로, 이때 빈자리를 채우기 위해 외각 전자가 전이되면서 특성 X선이 방출됩니다. 반면 $\beta^{+}$ 방출은 양전자와 중성미자를 방출하며 특성 X선이 발생하지 않으므로, 특성 X선 방출의 유무로 두 과정을 구별할 수 있습니다.
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99. 펄스의 상승시간(rise time) 정의(펄스의 높이를 이용코자할 때)는 아래의 시간구간(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ)중 어느 것에 해당하는가?

  1. Ⅰ
  2. Ⅱ
  3. Ⅲ
  4. Ⅳ
(정답률: 알수없음)
  • 펄스의 상승시간(rise time)은 펄스 높이의 $10\%$ 지점에서 $90\%$ 지점까지 도달하는 데 걸리는 시간으로 정의합니다.
    제시된 이미지 에서 $0.1$에서 $0.9$까지의 구간을 나타내는 Ⅲ이 정답입니다.
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100. β-선과 물질과의 상호작용에 대하여 다음 4가지 중 올바른 것은?

  1. ① 과 ②
  2. ① 과 ③
  3. ② 와 ③
  4. ② 와 ④
(정답률: 알수없음)
  • $\beta$-선(전자)이 물질과 상호작용할 때 발생하는 주요 현상은 전하를 띤 입자가 원자 전자를 튕겨내는 전리작용과, 원자핵 근처에서 경로가 굴절되며 에너지를 방출하는 제동복사입니다.

    오답 노트
    광전효과, 콤프턴효과: $\gamma$-선(광자)의 상호작용 방식입니다.
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