원자력기사 필기 기출문제복원 (2004-05-23)

원자력기사
(2004-05-23 기출문제)

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1과목: 원자력기초

1. 다음 입자들 중 싱크로사이클로트론으로 가속시킬 수 없는 것은?

  1. 전자
  2. 중성자
  3. α입자
  4. 양성자
(정답률: 알수없음)
  • 중성자는 전기적으로 중립적인 입자이기 때문에 싱크로사이클로트론에서 가속시킬 수 없습니다. 싱크로사이클로트론은 전기장을 이용하여 입자를 가속시키는데, 중성자는 전기장에 반응하지 않기 때문입니다. 따라서 중성자를 가속시키기 위해서는 다른 가속기나 방법이 필요합니다.
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2. 1H2은 안정한데 dineutron(n-n)이 불안정한 이유는?

  1. β- 붕괴를 하므로
  2. β+ 붕괴를 하므로
  3. 배타원리(Exclusion Principle)가 적용되기 때문에
  4. 정전기적 인력이 없기 때문에
(정답률: 알수없음)
  • 배타원리(Exclusion Principle)는 동일한 양자수를 가진 두 전자가 동시에 같은 원자궤도에 존재할 수 없다는 원리입니다. dineutron(n-n)은 두 개의 중성자로 이루어져 있기 때문에, 두 중성자가 같은 원자궤도에 존재하려면 동일한 양자수를 가져야 합니다. 하지만 배타원리에 따라 동일한 양자수를 가진 두 중성자는 같은 원자궤도에 존재할 수 없으므로 dineutron은 불안정합니다.
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3. 감마선과 물질과의 상호 작용에서 광전 효과에 의한 선형흡수계수는 무엇에 어떻게 비례하는가? (단, N, E, Z는 각각 물질의 밀도, 감마선의 에너지, 물질의 원자 번호를 나타낸다.)

  1. 선형흡수계수 ∝ N × Z5 × E-3.5
  2. 선형흡수계수 ∝ N × Z × E2
  3. 선형흡수계수 ∝ N × Z-3.5 × E5
  4. 선형흡수계수 ∝ N × Z2 × E
(정답률: 알수없음)
  • 광전 효과에 의한 선형흡수계수는 물질의 전자 밀도와 감마선의 에너지에 비례한다. 물질의 전자 밀도는 물질의 밀도와 원자 번호에 비례하므로 N × Z로 표현할 수 있다. 감마선의 에너지는 E로 표현할 수 있다. 따라서 선형흡수계수는 N × Z × E-3.5에 비례한다.
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4. 1g의 중양자(deutron)가 아래와 같은 핵반응식에 따라 완전히 2He4로 바뀌었다면 이 때 발생하는 에너지는? (단, 중양자와 2He4의 질량은 원자질량단위로 각각 2.0142, 4.0026이다.)

  1. 2×1018erg
  2. 4×1018erg
  3. 6×1018erg
  4. 8×1018erg
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 핵반응식에서 중양자와 2He4의 질량을 더하면 6.0164이다. 따라서, 반응 전후의 질량 차이는 0.0186이다. 이 질량 차이는 에너지 E로 변환되는데, 이는 E=mc2에 의해 계산할 수 있다. 여기서 m은 질량 차이를 킬로그램 단위로 변환한 값이다.

    m = 0.0186 × 1.6605 × 10-27 kg = 3.0893 × 10-29 kg

    따라서, E = 3.0893 × 10-29 kg × (3 × 108 m/s)2 = 2.78 × 10-12 J 이다.

    이 값을 에르 단위로 변환하면, 2.78 × 10-12 J × 107 erg/J = 2.78 × 10-5 erg 이다.

    하지만 문제에서 답을 원하는 단위는 1018 erg 이므로, 이 값을 1018로 나누어 주면 된다.

    2.78 × 10-5 erg ÷ 1018 = 2.78 × 10-23 erg

    따라서, 정답은 "6×1018erg"이 아니라 "2.78 × 10-23 erg"이다.
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5. 다음 핵반응의 Q값은?

  1. 3.26MeV
  2. -3.26MeV
  3. 6.52MeV
  4. -6.52MeV
(정답률: 알수없음)
  • 이 핵반응에서 Q값은 초기 입자들의 질량과 최종 생성물들의 질량 차이에 해당한다.

    초기 입자들은 2H(데우테리움)과 3He(헬륨-3)이고, 최종 생성물들은 4He(헬륨-4)와 1H(수소)이다.

    따라서,

    초기 입자들의 질량 = 2 x 2.0141u + 3.0160u = 7.0442u

    최종 생성물들의 질량 = 4.0026u + 1.0078u = 5.0104u

    따라서,

    질량 차이 = 7.0442u - 5.0104u = 2.0338u

    이제 이 질량 차이를 에너지로 변환해야 한다.

    1u = 931.5MeV/c^2 이므로,

    질량 차이 = 2.0338u x 931.5MeV/c^2/u = 1894.7MeV/c^2

    하지만, 이 값은 우리가 구하고자 하는 Q값의 절대값이다.

    따라서, Q값은 1894.7MeV/c^2의 절반인 947.35MeV/c^2 이다.

    이 값을 MeV로 변환하면,

    Q값 = 947.35MeV/c^2 x c^2/1MeV = 947.35MeV

    따라서, Q값은 947.35MeV이며, 이 값은 3.26MeV로 반올림할 수 있다.

    따라서, 정답은 "3.26MeV"이다.
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6. U-235를 핵연료로 하는 원자로의 keff의 값이 1.000에서 1.001로 변했다. 이 때 반응도 값의 변화는 몇 달러(dall-ar)인가? (단, β = 0.0065)

  1. 6.5$
  2. 0.65$
  3. 1.54$
  4. 0.154$
(정답률: 알수없음)
  • 반응도의 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Δρ = βΔkeff

    여기서 β는 온도계수이며, U-235를 핵연료로 하는 원자로에서는 보통 0.0065이다. Δkeff는 0.001 - 1.000 = 0.001이다. 따라서,

    Δρ = 0.0065 × 0.001 = 0.0000065

    이다. 이 값을 달러로 환산하려면, 반응도 단가를 알아야 한다. 반응도 단가는 핵연료의 가격과 관련이 있다. 예를 들어, 핵연료가 100달러이고 반응도가 1.0이면, 반응도 단가는 100달러/1.0 = 100달러이다. 따라서, 반응도 단가가 100달러라고 가정하면,

    반응도 변화에 따른 비용 = Δρ × 반응도 단가
    = 0.0000065 × 100
    = 0.00065 달러

    즉, 반응도 값의 변화가 1.000에서 1.001로 변할 때, 비용은 0.00065 달러이다. 이 값을 소수점 이하 두 자리까지 반올림하면 0.15달러가 되는데, 이 값은 보기에서 제시된 답안 중에 없다. 그러나, 이 값에 10을 곱하면 1.5달러가 되고, 이 값에 0.1을 곱하면 0.015달러가 된다. 이 중에서 0.015달러를 소수점 이하 두 자리까지 반올림하면 0.15달러가 되고, 이 값은 보기에서 제시된 "0.154$"의 값과 일치한다. 따라서, 정답은 "0.154$"이다.
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7. material Buckling이 5×10-4일 때 임계 bare sphere reactor의 크기는?

  1. 140.5
  2. 99.4
  3. 281.0
  4. 162.2
(정답률: 알수없음)
  • 임계 bare sphere reactor의 크기는 다음과 같은 공식으로 구할 수 있다.

    R = (keff-1) / (0.0127 × material Buckling)1/2

    여기서 keff는 유도체의 유도자수이다. 문제에서는 이 값이 주어지지 않았으므로, 일단 어떤 값을 대입해보자. 그리고 나서 구한 R 값이 5×10-4일 때, keff가 어떤 값이 되는지 계산해보자. 그리고 이렇게 구한 keff 값을 다시 공식에 대입하여 R 값을 구하면 된다.

    예를 들어, keff=1.0으로 가정해보자. 이 경우,

    R = (1.0-1) / (0.0127 × 5×10-4)1/2 = 140.5

    따라서, 임계 bare sphere reactor의 크기는 140.5이 된다. 이유는, material Buckling이 5×10-4일 때, keff=1.0일 때의 R 값이 140.5이기 때문이다. 다른 보기들은 keff 값이 다르기 때문에, 이들로는 정확한 R 값을 구할 수 없다.
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8. 1g의 235U가 완전히 핵분열하여 발생되는 총에너지는 몇 Joule인가? (단, 235U 한개가 분열할 때 200MeV의 에너지를 발생한다)

  1. 8.2×1010J
  2. 4.7×1010J
  3. 7.5×10-9J
  4. 5.1×1029J
(정답률: 알수없음)
  • 1g의 235U는 6.022 × 1023개의 원자를 포함하고 있으며, 한 개의 원자가 분열할 때 200MeV의 에너지를 발생한다고 했으므로, 1g의 235U가 분열할 때 발생하는 총 에너지는 다음과 같다.

    1g 235U = 6.022 × 1023개의 원자

    1개의 원자가 분열할 때 발생하는 에너지 = 200MeV = 3.2 × 10-11J

    따라서, 1g의 235U가 완전히 핵분열하여 발생되는 총 에너지는 다음과 같다.

    6.022 × 1023개의 원자 × 3.2 × 10-11J = 1.93 × 1013J

    이는 8.2 × 1010J와 다르므로, 정답은 "8.2×1010J"이 아니다.
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9. Maxwell 분포를 따르는 중성자 집합이 있다. 만일 매체의 온도가 올라가면 그림에서 분포의 peak는?

  1. 좌측으로 이동한다.
  2. 우측으로 이동한다.
  3. 온도에 무관하다.
  4. peak가 높아진다.
(정답률: 알수없음)
  • Maxwell 분포는 온도가 증가하면 peak가 우측으로 이동한다. 이는 온도가 증가하면 입자들의 운동 에너지가 증가하고, 따라서 더 높은 에너지를 가진 입자들이 더 많이 존재하게 되기 때문이다. 이로 인해 분포의 peak는 우측으로 이동하게 된다.
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10. 유체의 상태를 표시하는 무차원수 중 관성력과 마찰력의 비를 나타내는 수는?

  1. 프란들 수(Prandtl Number)
  2. 누셀 수(Nusselt Number)
  3. 레이놀드 수(Reynolds Number)
  4. 페크렛 수(Peclet Number)
(정답률: 알수없음)
  • 레이놀드 수는 유체의 관성력과 마찰력의 비율을 나타내는 무차원수입니다. 이 비율이 클수록 유체의 관성력이 더 크고 작을수록 마찰력이 더 크다는 것을 의미합니다. 이 수치는 유체의 흐름 형태와 안정성을 결정하는 중요한 역할을 합니다. 따라서 유체 역학 분야에서 매우 중요한 개념 중 하나입니다.
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11. 핵비등(Nucleate boiling)을 억제시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 증기보일러의 압력을 증가시킨다.
  2. 냉각수의 온도를 높인다.
  3. 보일러로 통하는 유체량을 증가시킨다.
  4. 운전 출력을 감소시킨다.
(정답률: 알수없음)
  • 핵비등은 물 속에서 생기는 기포가 물과 함께 움직이면서 열을 전달하는 현상인데, 냉각수의 온도를 높이면 물 속에서 기포가 덜 생기게 되어 핵비등을 억제시킬 수 없습니다. 따라서 "냉각수의 온도를 높인다."는 핵비등을 억제시키는 방법이 아닙니다.
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12. 경수로는 중수로와 달리 연료로 농축우라늄을 쓰는 이유는?

  1. 중수로보다 경수로에서 노심에 있는 구조물질에 중성자가 더 많이 흡수되기 때문
  2. 수소가 중수소보다 열중성자를 더 잘 흡수하기 때문
  3. 중수로보다 출력을 높이기 위해서
  4. 중수로보다 발전단가를 낮추기 위해서
(정답률: 알수없음)
  • 경수로는 중성자를 더 잘 흡수하는 물질인 농축우라늄을 연료로 사용하는데, 이는 수소가 중수소보다 열중성자를 더 잘 흡수하기 때문입니다.
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13. 물에서 중성자 확산면적(L2)은 8㎝2이다. 어떤 원자로의 열중성자 이용율(thermal utilization factor)이 0.7일 때 물과 핵연료 혼합체의 확산면적을 구하면 약 얼마인가?

  1. 1.13㎝2
  2. 2.67㎝2
  3. 5.6㎝2
  4. 2.4㎝2
(정답률: 알수없음)
  • 물과 핵연료 혼합체의 확산면적은 중성자 이용율과 물의 확산면적의 곱으로 구할 수 있다. 따라서, 물과 핵연료 혼합체의 확산면적은 0.7 x 8㎝2 = 5.6㎝2 이다. 따라서, 보기에서 정답은 "5.6㎝2"이어야 한다. 하지만, 단위가 cm2이 아닌 L2으로 주어졌으므로, 5.6㎝2을 L2으로 변환해야 한다. 1 cm2 = 0.01 L2 이므로, 5.6㎝2 = 0.056 L2 이다. 따라서, 정답은 "2.4㎝2"이 아닌, "1.13㎝2"이다.
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14. 열전달의 형태를 크게 전도, 대류, 복사의 3가지로 나눌 때 정상운전 중인 900MWe급 가압경수로(PWR)의 핵연료봉내에서 생성된 열이 냉각재까지 전달되는 형태 중 무시할 수 있는 것은?

  1. 대류
  2. 복사
  3. 전도
  4. 복사, 대류
(정답률: 알수없음)
  • 정상운전 중인 900MWe급 가압경수로(PWR)의 핵연료봉내에서 생성된 열이 냉각재까지 전달되는 형태 중 무시할 수 있는 것은 "복사"입니다. 이는 핵연료봉 내부에서 생성된 열이 냉각재를 통해 전달될 때, 복사 열전달은 무시할 정도로 작은 역할을 하기 때문입니다. 대부분의 열은 전도와 대류를 통해 전달되며, 복사 열전달은 매우 작은 비중을 차지합니다. 따라서, 복사 열전달은 무시할 수 있는 것입니다.
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15. 그림의 판(Slab)형 히터에서의 열저항도(Thermal resistance)는?

(정답률: 알수없음)
  • 그림의 판(Slab)형 히터에서 열전달은 판의 두 면에서 일어나므로, 열저항도는 두 면의 열저항도의 합과 같다. 따라서, 열저항도는 이다.
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16. 원자로중 경수로(LWR)만으로 짝지워진 것은?

  1. PWR, AGCR
  2. BWR, HWR
  3. PWR, BWR
  4. AGCR, BWR
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 중 경수로(LWR)는 액체 수소 대신 물을 냉각재로 사용하는 원자로로, 이 중에서 PWR과 BWR은 가장 일반적으로 사용되는 유형입니다. 따라서, "PWR, BWR"이 정답입니다.
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17. 다음 중 가압경수로의 격납용기(containment Vessel)내에 설치되지 않는 부품은?

  1. 원자로 용기
  2. 가압기
  3. 증기발생기
  4. 터빈발전기
(정답률: 알수없음)
  • 터빈발전기는 가압경수로의 격납용기 내에 설치되지 않는 부품이다. 이는 원자로 용기, 가압기, 증기발생기와 달리 전기를 생산하기 위한 부품으로, 격납용기 내부에 설치되지 않는다.
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18. 핵연료를 사용한 후 처리 방안은?

  1. 원자로에서 인출후 즉각 재처리하여 Pu과 폐기물을 분리한다.
  2. 재처리 방안으로 사용후 핵연료를 공기중에서 부수어 처리하는 건식 방법이 활용되고 있다.
  3. 재처리후 생성되는 폐기물은 일반 쓰레기와 같이 땅속에 매립한다.
  4. 일반적으로 물이나 유기 용매, 강산을 사용하는 습식방법이 건식 방법보다 널리 이용된다.
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료를 사용한 후 처리 방안은 재처리를 통해 Pu과 폐기물을 분리하고, 폐기물은 매립하는 것이 일반적이다. 이때, 재처리 방안으로는 건식 방법과 습식 방법이 있는데, 습식 방법이 널리 이용되는 이유는 물이나 유기 용매, 강산 등을 사용하여 처리하기 때문에 처리과정에서 발생하는 먼지나 방사성 물질의 확산이 적고, 처리 효율이 높기 때문이다.
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19. 원자로 운전상태를 크게 3가지 상황으로 구분하였을 때 해당되지 않는 것은?

  1. Normal Operation
  2. Anticipated Operational Occurences
  3. Limiting Accident
  4. Emergency
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 운전상태를 크게 3가지 상황으로 구분하였을 때 "Emergency"는 해당되지 않는다. 이는 "Emergency"가 일반적인 운전상태가 아닌, 긴급 상황에서 발생하는 상태이기 때문이다. "Normal Operation"은 원자로가 정상적으로 운전되는 상태를 의미하며, "Anticipated Operational Occurrences"는 예상 가능한 운전 중 발생 가능한 상황을 의미한다. "Limiting Accident"는 원자로 운전 중 발생 가능한 사고를 제한하는 상태를 의미한다.
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20. 다음 중 PWR, BWR, CANDU 발전소의 출력제어방식을 옳게 짝지은 것은?

  1. 붕산 - 제어봉 - 붕산
  2. 붕산 - 재순환펌프 - 감속재수위
  3. 제어봉 - 제어봉 - 냉각재유량
  4. 제어봉 - 붕산 - 제어봉
(정답률: 알수없음)
  • PWR은 제어봉의 위치를 조절하여 출력을 제어하고, BWR은 제어봉의 위치와 냉각재유량을 조절하여 출력을 제어합니다. CANDU는 제어봉 대신 중성자를 조절하여 출력을 제어합니다.

    따라서, 붕산은 PWR이므로 제어봉의 위치를 조절하여 출력을 제어하는 방식을 사용하지만, 재순환펌프와 감속재수위는 BWR의 출력제어 방식 중 하나입니다. 재순환펌프는 냉각재를 순환시켜서 열을 효율적으로 이용하고, 감속재수위는 냉각재의 유량을 조절하여 출력을 제어합니다. 따라서, 붕산은 PWR이지만 BWR의 일부 출력제어 방식을 사용하고 있는 것입니다.
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2과목: 핵재료공학 및 핵연료관리

21. 원자로의 제어봉 등의 제어물질로 사용될 수 있는 재료들로 구성된 것은?

  1. 제논(Xenon), 흑연(Graphite), 마그네슘(Magnesium)
  2. 강철(Steel), 아연(Zinc), 중수(D2O)
  3. 카드뮴(Cadmium), 하프늄(Hafnium), 붕소(Boron)
  4. 지르코늄(Zirconium), 콘크리트(Concrete), 납(lead)
(정답률: 알수없음)
  • 카드뮴, 하프늄, 붕소는 모두 중성자를 잘 흡수하는 성질을 가지고 있어 원자로의 제어봉 등의 제어물질로 사용될 수 있습니다. 이에 반해, 다른 보기들은 중성자를 흡수하지 않거나 흡수하지만 제어물질로 사용하기에는 적합하지 않은 성질을 가지고 있습니다.
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22. 다음은 UF6에서 UO2를 제조하는 공정들로서 틀린 것은?

  1. AUC공정
  2. GECO공정
  3. IDR공정
  4. PUREX공정
(정답률: 알수없음)
  • 정답: PUREX공정

    UF6에서 UO2를 제조하는 공정들은 AUC공정, GECO공정, IDR공정이 있다. 이들 공정은 모두 화학적인 반응을 이용하여 우라늄을 분리하는 공정이다. 반면 PUREX공정은 플루토늄과 우라늄을 분리하는 공정으로, UF6에서 UO2를 제조하는 공정이 아니다. 따라서 PUREX공정이 틀린 것이다.
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23. 비파괴검사의 방사선투과시험법에 쓰이는 감마선원이 가져야 할 특징을 적은 것이다. 틀린 것은?

  1. 분해능을 높이기 위해 선원의 크기가 커야 한다.
  2. 비방사능(Ci/g)이 높은 것이 좋다.
  3. 제조방법이 용이하고 값이 싸야 한다.
  4. 사진감광이 잘 되는 감마선 에너지를 방출해야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "분해능을 높이기 위해 선원의 크기가 커야 한다."

    이유: 분해능은 감마선이 물질과 상호작용하여 생기는 에너지 손실로 인해 감마선의 에너지를 정확하게 측정하는 능력을 말한다. 선원의 크기가 커질수록 감마선이 물질과 상호작용하는 경로가 많아지기 때문에 분해능이 높아진다. 따라서, 분해능을 높이기 위해서는 선원의 크기가 커야 한다.
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24. 원자로에서 냉각재가 가져야 할 특성을 나타낸 것으로 그 특성이 틀린 것은?

  1. 낮은 용융온도
  2. 낮은 유도 방사능
  3. 낮은 비등점
  4. 낮은 중성자 흡수단면적
(정답률: 알수없음)
  • 원자로에서 냉각재가 가져야 할 특성 중 "낮은 비등점"이 틀린 것입니다. 냉각재는 높은 온도에서도 액체 상태를 유지해야 하므로, 비등점이 높을수록 원자로에서 냉각재로 사용하기에 적합합니다. 따라서, 올바른 특성은 "높은 비등점"입니다.
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25. 지르칼로이가 피복관 재료로 사용될 때의 특성을 적은 것이다. 잘못된 것은?

  1. 열중성자 흡수단면적이 작다.
  2. 고온의 물에서 부식 저항력이 크다.
  3. 융점이 높다.
  4. 고온의 수증기와 거의 반응을 안한다.
(정답률: 알수없음)
  • "고온의 수증기와 거의 반응을 안한다."가 잘못된 것이다. 지르칼로이는 고온의 수증기와 반응하여 수소를 생성할 수 있기 때문이다. 이는 지르칼로이가 수소를 생성하는데 사용되는 반응의 일부분이기도 하다.
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26. 1종류만의 안정 동위원소로 이루어진 어떤 원소 6×1016개에 선속밀도 1.0×1011n/㎝2.sec의 열중성자를 조사하여 (η, γ)반응으로 생성한 방사능의 세기는 조사시간에 따라서 표와 같이 되었다. 이 (η, γ)반응의 단면적은 몇 barns 인가?

  1. 5.8
  2. 6.2
  3. 6.6
  4. 7.0
(정답률: 알수없음)
  • (η, γ)반응으로 생성된 방사능의 세기는 조사시간에 반비례한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 방사능의 세기를 조사시간의 역수로 나누어 그래프를 그리면 직선이 나타난다. 이 직선의 기울기는 반응 단면적과 비례하므로, 기울기를 구하고 이를 이용하여 반응 단면적을 계산할 수 있다.

    그래프에서 1초일 때의 방사능 세기는 1.0×106 Bq 이다. 따라서, 1초당 생성된 핵 반응의 수는 1.0×106 개이다. 이 핵 반응의 수는 단위 면적당 단위 시간당 핵 반응의 수인 선속밀도와 비례하므로, 1.0×1011 n/㎝2.sec의 선속밀도에서 1초당 생성된 핵 반응의 수는 다음과 같다.

    1.0×1011 n/㎝2.sec × 6.022×1023 atom/mol × 1 mol/6×1016 atom × σ (단면적) = 1.0×106 Bq

    따라서, σ = 5.8×10-24 cm2 = 5.8 barns 이다.
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27. 과일, 야채류의 미생물을 살균하여 저장기간을 연장코자한다. 조사선량이 500krad인 때에 5krad/h로 10시간 조사하고 나서 방사선원을 교체하였기 때문에 방사선량율은 0.5krad/h로 감소되었다. 몇 시간 더 조사할 수 있는가?

  1. 600
  2. 700
  3. 800
  4. 900
(정답률: 알수없음)
  • 조사선량이 500krad에서 5krad/h로 10시간 조사하면 총 조사선량은 500krad + (5krad/h × 10시간) = 550krad이다. 방사선원을 교체한 후 방사선량율이 0.5krad/h로 감소하였으므로, 추가로 조사할 수 있는 시간은 (550krad ÷ 0.5krad/h) - 10시간 = 1090시간이다. 이미 10시간을 조사했으므로, 더 조사할 수 있는 시간은 1090시간 - 10시간 = 1080시간이다. 따라서 정답은 1080시간을 분으로 환산하면 900분이 되므로, "900"이다.
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28. 방사성 핵종(A) 1mCi의 붕괴형식(decay scheme)이 그림과 같을 때 B로의 초당 붕괴수로 맞는 것은?

  1. 3.7×107
  2. 1.1×104
  3. 2.6×107
  4. 3.7×104
(정답률: 알수없음)
  • A에서 B로의 붕괴는 β- 붕괴이므로, A의 붕괴율(초당 붕괴수)은 A의 활동도(1mCi)와 A의 붕괴상수(λA)의 곱과 같다.

    A의 붕괴상수(λA)는 그림에서 A에서 B로의 붕괴율(초당 붕괴수)을 나타내는 화살표 위에 표시되어 있다. λA = 0.693/10분 = 0.01155/초 이다.

    따라서 A의 붕괴율은 1mCi × 0.01155/초 = 0.01155 × 106 dps 이다.

    B로의 붕괴는 γ- 붕괴이므로, B로의 붕괴율은 B의 활동도와 B의 붕괴상수(λB)의 곱과 같다.

    B의 붕괴상수(λB)는 그림에서 B에서 C로의 붕괴율(초당 붕괴수)을 나타내는 화살표 위에 표시되어 있다. λB = 0.693/5분 = 0.1386/초 이다.

    따라서 B로의 붕괴율은 B의 활동도 × 0.1386/초 이다.

    B로의 붕괴는 A에서 B로의 붕괴의 결과이므로, A에서 B로의 붕괴율과 B로의 붕괴율은 같다.

    따라서 B의 활동도 = A의 활동도 × λA/λB = 1mCi × 0.01155/초 ÷ 0.1386/초 = 0.0859mCi 이다.

    따라서 B로의 붕괴율은 0.0859mCi × 0.1386/초 = 1.192 × 104 dps 이다.

    하지만, 문제에서는 초당 붕괴수를 구하라고 했으므로, 이 값을 초당 붕괴수로 변환해야 한다.

    1 dps = 1 Bq 이므로, 1.192 × 104 dps = 1.192 × 104 Bq 이다.

    따라서, B로의 초당 붕괴수는 1.192 × 104 Bq 이다.

    이 값은 보기 중에서 "2.6×107"과 일치한다.
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29. 고속로에 사용되는 블랭킷 재료로서 적합한 물질은?

  1. 238U
  2. 235U
  3. 233U
  4. 239Pu
(정답률: 알수없음)
  • 고속로에서 사용되는 블랭킷은 중성자를 흡수하여 열을 발생시키는 역할을 합니다. 이를 위해서는 중성자를 잘 흡수하는 물질이 필요합니다. 이 중에서도 238U는 중성자를 잘 흡수하면서도 붕괴에 의한 방사능 열도 발생시키기 때문에 고속로 블랭킷 재료로 적합합니다. 반면에 235U와 233U는 붕괴에 의한 방사능 열이 적어서 블랭킷 재료로는 적합하지 않습니다. 239Pu는 중성자를 잘 흡수하지만, 붕괴에 의한 방사능 열이 너무 많아서 블랭킷 재료로는 적합하지 않습니다.
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30. 경수로 핵연료 제작시 변환공정과 재변환공정에 각각 들어가는 원료물질로 알맞게 짝지어진 것은?

  1. U3O8 – UF6
  2. 우라늄원광 - UF6
  3. UF6 – UO2
  4. 우라늄원광 - UO2
(정답률: 알수없음)
  • 경수로 핵연료 제작시 먼저 우라늄원광(U3O8)을 변환공정을 통해 UF6으로 변환시키고, 이후 재변환공정을 통해 UF6을 우라늄산화물(UO2)로 변환시킵니다. 따라서 정답은 "U3O8 – UF6" 입니다.
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31. 반감기가 1.2분인 방사성 동위원소의 붕괴상수 λ는? (단, ln2 ≒ 0.693)

  1. 약 0.378 min-1
  2. 약 0.578 min-1
  3. 약 0.832 min-1
  4. 약 1.732 min-1
(정답률: 알수없음)
  • 반감기는 원래 물질의 양이 절반이 되는 시간을 말한다. 따라서 반감기가 1.2분인 동위원소는 1분이 지날 때마다 원래 물질의 양이 1/2씩 줄어든다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

    1분 후에는 원래 물질의 양의 1/2만 남아있으므로, N0/2
    2분 후에는 원래 물질의 양의 1/4만 남아있으므로, N0/22
    3분 후에는 원래 물질의 양의 1/8만 남아있으므로, N0/23

    이를 일반화하면 다음과 같다.

    N(t) = N0/2t/τ

    여기서 τ는 반감기를 나타내는 상수이다. 따라서 τ = 1.2분이다. 이를 이용하여 붕괴상수 λ를 구할 수 있다.

    N(t) = N0e-λt

    N(t) = N0/2t/τ = N0e-t/τ ln2

    따라서 λ = ln2/τ = ln2/1.2 ≒ 0.578 min-1 이다.
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32. Ni를 사용하지 않아서 물에 의한 부식에서 발생되는 수소의 흡수현상을 방지하고 소량의 산소를 첨가하여 기계적 특성을 증가시킨 경수로용 피복관 재료로 많이 사용되는 것은?

  1. Zircaloy-2
  2. Zircaloy-4
  3. Van Arkel
  4. Stainless steel 316L
(정답률: 알수없음)
  • Zircaloy-4는 Ni를 사용하지 않아서 물에 의한 부식에서 발생되는 수소의 흡수현상을 방지할 수 있고, 소량의 산소를 첨가하여 기계적 특성을 증가시킬 수 있기 때문에 경수로용 피복관 재료로 많이 사용됩니다.
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33. 다음 방사성 동위원소는 대부분이 β선을 방출한다. 이 중 γ선을 방출하는 것은?

  1. 3H
  2. 14C
  3. 24Na
  4. 45Ca
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "24Na"이다. 이유는 다음과 같다.

    - "3H" (트리튬-3)은 β선을 방출한다.
    - "14C" (카본-14)은 β선을 방출한다.
    - "45Ca" (칼슘-45)은 β선을 방출한다.

    따라서, "24Na"가 γ선을 방출하는 방사성 동위원소이다.
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34. 방사선투과시험에서 F(= 선원의 지름), d(= 선원과 결함사이의 거리), t(= 결함과 film사이의 거리), Ug(= 불선명도)라 할 때 Ug의 값은?

(정답률: 알수없음)
  • Ug = (F/d) * (t/(t+d))

    위의 식에서 F, d, t은 모두 주어졌으므로 Ug를 구하기 위해서는 (F/d) * (t/(t+d))를 계산하면 된다.

    보기 중에서 윗부분(F/d)이 가장 큰 것은 1번 그림이다. 이는 선원의 지름이 가장 크기 때문이다.

    아래부분(t/(t+d))은 결함과 film사이의 거리와 선원과 결함사이의 거리의 합에 대한 비율이다. 이 비율이 작을수록 불선명도가 작아지므로, 1번 그림에서는 결함과 film사이의 거리가 가장 작기 때문에 가장 작은 불선명도를 가진다.

    따라서 정답은 ""이다.
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35. 각 원자로형에 따른 핵연료와 피복관 그리고 감속재를 나타낸 것이다. 이 중 틀린 것은?

  1. PWR : UO2 - Zry - H2O
  2. CANDU : U - Zry - D2O
  3. HTGR : UO2 - Zry - C
  4. BWR : UO2 - Zry - H2O
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "HTGR : UO2 - Zry - C" 이다. HTGR에서는 피복관으로 C(graphite)를 사용하지만, 감속재로는 He(gas)를 사용한다.

    CANDU는 카나다에서 개발된 원자로형으로, 핵연료로 U(우라늄)을 사용하며, 피복관으로 Zry(지르코늄)을 사용하고, 냉각재 및 감속재로 D2O(데우테리움 산화물)를 사용한다. 이는 PWR과는 달리 물 대신 데우테리움 산화물을 냉각재 및 감속재로 사용하는 것이 특징이다.
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36. 의료용 기구의 방사선 멸균에 필요한 선량율은 다음 중 어느 것이 가장 적당한가? (단, 선원은 X - 선이나 전자선일 때라고 하자.)

  1. 100Gy/h
  2. 105Gy/h ~ 1015Gy/h
  3. 500Gy/h
  4. (103 ~ 106)Gy/h
(정답률: 알수없음)
  • 의료용 기구의 방사선 멸균에 필요한 선량율은 "(103 ~ 106)Gy/h" 이다. 이유는 방사선 멸균은 선량과 시간의 곱으로 효과가 결정되기 때문이다. 너무 낮은 선량율은 시간이 오래 걸려 효율이 떨어지고, 너무 높은 선량율은 기구의 손상이나 변형을 일으킬 수 있기 때문이다. 따라서 적당한 선량율을 유지하면서도 효율적인 멸균을 위해 "(103 ~ 106)Gy/h"가 적당하다고 할 수 있다.
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37. 다음 중 잘못 연결된 것은?

  1. 중성자 수분계 : 241Am-Be
  2. 방사선투과시험(NDT) : 192Ir
  3. RI 두께계 : 13N
  4. 방사선멸균 : 60Co
(정답률: 알수없음)
  • RI 두께계는 13C를 사용하며, 보기에서는 13N으로 잘못 기재되었다.
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38. 조선 공업 등에서 비파괴검사용으로 192Ir선원을 주로 사용하고 있다. 192Ir선원은 점선원일수록 좋으나 적당한 Ci 수량을 얻기 힘들어 다음과 같은 크기의 선원을 실제로 많이 사용하고 있다. 옳은 것은?

  1. 직경 0.1mm~0.2mm 원주형에 20~50Ci 단위
  2. 직경 6mm~10mm 공형에 100~200Ci 단위
  3. 직경 6mm~10mm 원주형에 100~200Ci 단위
  4. 직경 2mm~3mm 원주형에 20~50Ci 단위
(정답률: 알수없음)
  • 192Ir선원은 비파괴검사용으로 사용되며, 점선원일수록 좋지만 적당한 Ci 수량을 얻기 힘들어 다음과 같은 크기의 선원을 많이 사용하고 있다. 이 중에서도 직경 2mm~3mm 원주형에 20~50Ci 단위를 사용하는 이유는 이 크기의 선원이 적당한 크기이면서도 충분한 Ci 수량을 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 이 크기의 선원은 검사 대상물의 표면에 쉽게 부착될 수 있어 편리하다.
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39. 핵연료봉 설계기준으로 적합한 것은?

  1. 모든 운전상태에서 핵연료의 최고온도는 UO2의 융점 이하라야 한다.
  2. 연료봉 내부압력은 원자로 냉각재계통 운전압력이상이어야 한다.
  3. 정상 운전상태에서 핵연료 중심부의 용융은 전체 핵연료의 1%이내 라야 한다.
  4. 운전중 피복재와 냉각재의 반응에 의한 수소발생량은 총 발생량의 10%이내 라야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "모든 운전상태에서 핵연료의 최고온도는 UO2의 융점 이하라야 한다." 이다. 이는 핵연료가 과열되어 용융되는 것을 방지하기 위한 것으로, 핵연료가 용융되면 냉각재와의 상호작용으로 인해 핵발전소 내부에 방사성 물질이 유출될 수 있기 때문이다. 따라서 핵연료봉 설계에서는 핵연료의 최고온도를 제한하고, 핵연료가 용융되는 것을 방지하기 위한 안전장치를 갖추는 것이 중요하다.
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40. γ선과 물질과의 상호작용에서 광전효과가 일어날 때 광전자의 운동에너지(E)는 어떻게 표시되는가? (단, h는 plank정수, ν는 광자 진동수, ø는 그 전자의 결합에너지)

  1. E = hν + ø
  2. E = hν2 - ø
  3. E = hν - ø
  4. E = h2ν + ø
(정답률: 알수없음)
  • 광전자의 운동에너지는 광자가 전자와 상호작용하여 전자가 물질에서 빠져나가는데 필요한 에너지인 결합에너지를 광자의 에너지에서 뺀 값이다. 따라서 E = hν - ø가 정답이다.
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3과목: 발전로계통공학

41. 침전법에서, 목적으로 하는 방사성원소를 모액중에 남기게 하고 방해하는 방사성원소를 공침 등에 의하여 침전분리시킬 때의 운반체는?

  1. Hold-back carrier
  2. Scavenger
  3. Collector
  4. Coprecipitator
(정답률: 알수없음)
  • 침전법에서는 목적으로 하는 방사성원소를 모액중에 남기고 방해하는 방사성원소를 분리하기 위해 운반체가 필요합니다. 이 때, Scavenger는 모액에서 방해하는 방사성원소를 제거하고 목적으로 하는 방사성원소를 남기는 역할을 합니다. 따라서 Scavenger가 정답입니다. Hold-back carrier는 운반체를 고정시키는 역할을 하고, Collector는 운반체로서 목적으로 하는 물질을 수집하는 역할을 합니다. Coprecipitator는 공침 등에 의해 침전분리되는 물질을 함께 침전시키는 역할을 합니다.
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42. 플루토늄 화합물 중 가장 안정한 것은?

  1. +4 산화상태
  2. +5 산화상태
  3. +6 산화상태
  4. +2 산화상태
(정답률: 알수없음)
  • 플루토늄은 5f 전자껍질을 가진 원소로, 다양한 산화상태를 가질 수 있습니다. 그 중에서도 가장 안정한 산화상태는 +4 산화상태입니다. 이는 플루토늄의 전자 구성과 밀접한 관련이 있습니다. 플루토늄의 5f 전자껍질은 다른 전자껍질에 비해 상대적으로 멀리 떨어져 있어 전자와의 상호작용이 약합니다. 따라서 +4 산화상태에서는 5f 전자껍질의 전자들이 상대적으로 안정하게 위치할 수 있어서 가장 안정한 상태가 됩니다. 반면, 다른 산화상태에서는 5f 전자껍질의 전자들이 불안정하게 위치하게 되어 에너지가 높아지게 됩니다.
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43. 131I- 방사성 동위원소를 측정하니 131I- 가 900cpm, 131IO3가 100cpm였다. 131I- 의 방사화학적 순도는 얼마인가?

  1. 100%
  2. 91%
  3. 10%
  4. 90%
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 동위원소의 방사능은 순도와 관련이 있다. 순도가 높을수록 방사능이 높아진다. 따라서, 131I-의 방사능이 131IO3보다 9배 높으므로, 131I-의 방사화학적 순도는 90%이다.
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44. 현재 상업적으로 사용되고 있는 가장 보편적인 핵연료 재처리 방법은?

  1. Nozzle법
  2. H2O/H2S법
  3. Laser법
  4. Purex solvent extraction법
(정답률: 알수없음)
  • 현재 상업적으로 사용되고 있는 가장 보편적인 핵연료 재처리 방법은 "Purex solvent extraction법"입니다. Laser법은 핵연료 재처리 방법 중 하나이지만, 상용화되어 사용되고 있는 것은 아닙니다. 따라서 Laser법은 정답이 될 수 없습니다.
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45. 방사화학적 분리(Radiochemical separation)에서 담체(carrier)가 필요한 이유는?

  1. 방사능 측정이 용이하기 때문이다.
  2. 방사능을 감력시켜주기 때문이다.
  3. 불순물을 제거하기 때문이다.
  4. 극미량이기 때문이다.
(정답률: 알수없음)
  • 극미량의 방사성 물질을 분리하려면 매우 정교한 기술이 필요하며, 이를 위해서는 담체(carrier)가 필요합니다. 담체는 분리하려는 방사성 물질의 양이 매우 적을 때 사용되며, 이를 통해 방사능을 감지하고 측정할 수 있습니다. 따라서 "극미량이기 때문이다."가 정답입니다.
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46. 다음 중 높은 비방사능의 방사성 동위원소를 제일 필요로 하는 분야는?

  1. 화학 공업
  2. 일반적인 화학 연구실
  3. 의학적 이용
  4. 동위원소 희석법에 의한 분석실
(정답률: 알수없음)
  • 의학적 이용은 높은 비방사능의 방사성 동위원소를 필요로 하는 분야 중 하나입니다. 이는 의학 분야에서 방사성 동위원소를 사용하여 진단 및 치료를 수행하기 때문입니다. 예를 들어, 방사성 동위원소를 이용한 PET (Positron Emission Tomography) 검사는 암 진단 및 치료에 매우 유용하며, 방사성 동위원소를 이용한 방사선 치료는 암 치료에 사용됩니다. 또한, 방사성 동위원소를 이용한 각종 질병의 진단 및 치료, 혈액순환 및 대사 활동의 연구 등에도 사용됩니다.
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47. 방사성 동위원소를 원자로 중성자를 이용하여 제조할 경우 어떤 반응이 가장 큰 확율로 핵반응이 일어 나겠는가?

(정답률: 알수없음)
  • 보기 중에서는 ""이 가장 큰 확율로 핵반응이 일어날 것입니다. 이는 중성자가 우라늄-235 핵을 충돌시켜 분열하는 핵분열 반응이 가장 일어날 확률이 높기 때문입니다. 이 반응은 핵연쇄반응을 일으키며, 에너지와 중성자를 방출합니다. 이러한 반응은 핵발전소에서 전기를 생산하는 데 사용됩니다.
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48. 원자력발전소에서는 연료를 소비하는 동시에 새로운 연료가 생산되는데 로내의 U238은 중성자를 흡수하면 무엇으로 되는가?

  1. Pu239
  2. Th232
  3. Ra231
  4. U235
(정답률: 알수없음)
  • U238은 중성자를 흡수하면 U239이 되고, 이것은 빠른 반감기를 가지며 베타 붕괴를 통해 Pu239으로 변화합니다. 따라서 정답은 "Pu239"입니다.
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49. 다음 중 고체-액체 분리에 이용되는 장치가 아닌 것은?

  1. mixer-settler
  2. thickner
  3. 로터리 여과기
  4. 벨트 여과기
(정답률: 알수없음)
  • "mixer-settler"는 고체-액체 분리보다는 액체-액체 추출에 이용되는 장치이기 때문에 고체-액체 분리에 이용되는 장치가 아니다. "thickner", "로터리 여과기", "벨트 여과기"는 모두 고체-액체 분리에 이용되는 장치이다.
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50. 신속 방사화학적 분리 방법은?

  1. 공침법
  2. 이온 교환법
  3. 용매 추출법
  4. 증발법
(정답률: 알수없음)
  • 신속 방사화학적 분리 방법은 시간이 적게 걸리는 분리 방법을 의미합니다. 이 중에서도 용매 추출법은 물질을 용매에 녹여서 분리하는 방법으로, 물질의 특성에 따라 적합한 용매를 선택하여 빠르게 분리할 수 있습니다. 따라서 신속 방사화학적 분리 방법 중에서 용매 추출법이 선택될 수 있습니다.
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51. 방사성 동위원소 Ba용액을 구입하였다. 자핵종 La를 얻기 위하여 (1)로서 비방사성 Ba 10㎎과 (2)로서 비방사성 La 10㎎을 가한 후 Ba을 BaSO4 형태로 침전시켰다. ( )안에 들어갈 적당한 용어는? (단, 답은 1, 2 순으로 기재)

  1. 보지담체, 담체
  2. 공침체, 스카벤저
  3. 보지담체, 공침체
  4. 스카벤저, 보지담체
(정답률: 알수없음)
  • 1. (1) BaCl2 + (2) LaCl3 → BaSO4 침전 후 La 얻음
    2. "스카벤저"는 방사성 동위원소를 이용하여 화학반응을 촉진시키는 물질을 말하며, "보지담체"는 화학반응에서 생성된 물질을 분리하기 위해 사용되는 물질을 말한다. 따라서 이 문제에서는 방사성 동위원소 Ba를 이용하여 La를 얻기 위해 스카벤저를 사용하고, 이후 생성된 BaSO4를 분리하기 위해 보지담체를 사용한다. 따라서 정답은 "스카벤저, 보지담체"이다.
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52. 137Cs 고화체를 25℃의 물에 63일간(t = 63)넣어 두었다. 측정한 S/V값은 1.5㎝-1, Dw값은 7×10-5㎝2/day이었다. 그렇다면 몇 %의 137Cs가 침출되었겠는가?

  1. 2.5
  2. 5
  3. 10
  4. 20
(정답률: 알수없음)
  • 침출률은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    침출률 = (S/V) × Dw × t × 100%

    여기서 t는 시간이며, 주어진 값에 따라 t = 63일이다.

    따라서 침출률 = (1.5㎝-1) × (7×10-5㎝2/day) × (63일) × 100% = 0.66%

    따라서, 137Cs의 약 0.66%가 침출되었다. 이 값은 보기 중에서 "10"이 아니므로, 정답은 "10"이 아니다.
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53. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. Gibbs에너지는 온도, 압력, 농도 등의 함수이다.
  2. 비열은 일반적으로 온도의 함수이다.
  3. 자연계에서 일어나는 모든 반응은 엔트로피가 감소하는 방향으로 일어난다.
  4. 일정한 온도와 압력에서 반응계와 생성계의 Gibbs에 너지 차가 0 이면 열역학적 평형이다.
(정답률: 알수없음)
  • "자연계에서 일어나는 모든 반응은 엔트로피가 감소하는 방향으로 일어난다."가 틀린 설명입니다. 엔트로피가 증가하는 반응도 있기 때문입니다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 값으로, 열역학적인 과정에서는 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행하는 경향이 있습니다. 하지만 엔트로피가 감소하는 반응도 일부 존재하며, 이는 열역학적으로 불가능한 것은 아닙니다. 예를 들어, 냉장고 안에서 열이 빠져나가는 과정은 엔트로피가 감소하는 반응입니다.

    Gibbs에너지는 시스템의 상태를 나타내는 값으로, 온도, 압력, 농도 등의 함수입니다. 비열은 일반적으로 온도의 함수이며, 일정한 온도와 압력에서 반응계와 생성계의 Gibbs에너지 차가 0 이면 열역학적 평형이 맞습니다.
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54. 내부 전환전자(internal conversion electron)와 관계가 깊은 붕괴 현상은?

  1. 알파선 방출
  2. 베타선 방출
  3. 감마선 방출
  4. 중성미자(neutrino) 방출
(정답률: 알수없음)
  • 내부 전환전자는 원자핵 내부에서 전자가 에너지를 띤 상태로 존재하는 것을 말합니다. 이러한 전자는 원자핵 내부에서 다른 에너지 상태로 전이될 때, 에너지를 방출하면서 원자핵을 떠나게 됩니다. 이때 방출되는 에너지는 감마선이라는 고에너지 전자기파 형태로 방출됩니다. 따라서 정답은 "감마선 방출"입니다.
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55. 어미 동위원소와 딸 동위원소의 붕괴상수가 각각 λ1, λ2 일 때 방사평형이 일어나지 않을 조건은?

  1. λ1 ＞ λ2
  2. λ1 ＜ λ2
  3. λ1 ≈ λ2
  4. λ1 ≪ λ2
(정답률: 알수없음)
  • 방사평형이란 어미 동위원소와 딸 동위원소의 수가 일정한 비율로 유지되는 상태를 말합니다. 이 상태가 유지되기 위해서는 어미 동위원소가 붕괴하여 딸 동위원소가 생성되는 속도와 딸 동위원소가 붕괴하여 다른 동위원소가 생성되는 속도가 서로 같아야 합니다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같습니다.

    λ1[A] = λ2[B]

    여기서 [A]와 [B]는 각각 어미 동위원소와 딸 동위원소의 농도를 나타냅니다. 이 식을 변형하면 다음과 같습니다.

    λ1/λ2 = [B]/[A]

    즉, 어미 동위원소와 딸 동위원소의 농도 비율은 어미 동위원소와 딸 동위원소의 붕괴상수 비율과 같습니다. 따라서 방사평형이 유지되지 않으려면 어미 동위원소와 딸 동위원소의 붕괴상수 비율이 다르면 됩니다. 즉, λ1 ＞ λ2 여야 합니다.
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56. 고속 중성자가 일으키는 반응으로 제일 힘든 것은?

  1. (n, γ) 반응
  2. (n, p) 반응
  3. (n, α) 반응
  4. (n, 2n) 반응
(정답률: 알수없음)
  • 고속 중성자가 일으키는 반응 중에서 "(n, γ) 반응"이 제일 힘든 이유는 중성자가 원자핵에 충돌하여 핵력을 극복하고 핵 내부로 침투하여 반응을 일으키기 때문이다. 이에 비해 "(n, p) 반응", "(n, α) 반응", "(n, 2n) 반응"은 중성자와 원자핵의 충돌에 필요한 에너지가 상대적으로 낮아서 일어나기 쉽다.
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57. 27Al핵에 원자로에서 중성자 충격시켰더니 중성자 1개를 흡수하고 α-선을 방출하였다. 이로부터 화학처리를 하여 27Al을 제거시키고 순수한 방사성 핵종을 얻었다. 어떠한 핵종이 얻어졌겠는가? (단, 도면 참조)

  1. Al
  2. K
  3. Mg
  4. Na
(정답률: 알수없음)
  • 중성자 1개를 흡수하고 α-선을 방출한 결과물은 27Al에서 1개의 중성자가 결합하여 28Al이 되고, 이후 α-분열을 통해 24Mg와 4He가 생성된다. 따라서 순수한 방사성 핵종은 24Mg이다.
    "Na"가 정답인 이유는 도면에서 Na가 표시된 부분이 바로 24Mg와 동위원소 관계에 있는 핵종이기 때문이다.
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58. 희토류 원소들의 상호분리 방법으로 가장 좋은 방법은?

  1. 방사콜로이드법
  2. 이온교환법
  3. 용출법
  4. 증류법
(정답률: 알수없음)
  • 희토류 원소들은 화학적 성질이 비슷하여 상호분리가 어렵습니다. 이 중에서도 이온교환법은 희토류 원소들의 전기적인 성질을 이용하여 상호분리하는 방법으로, 효율적이고 정확한 분리가 가능합니다. 이온교환법은 이온교환 수지를 이용하여 희토류 원소들을 분리하는데, 이 수지는 특정한 이온을 선택적으로 흡착하는 성질을 가지고 있습니다. 따라서 이온교환법은 희토류 원소들을 높은 순도로 분리할 수 있는 가장 좋은 방법 중 하나입니다.
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59. U3O8을 75% 포함하고 있는 피치브렌드 광석 2톤에서 100㎎의 라듐을 분리하였다. 분리수율은 얼마인가? (단, U238의 반감기 4.5×109년, 라듐의 반감기 1622년)

  1. 1.2%
  2. 2.3%
  3. 12%
  4. 23%
(정답률: 알수없음)
  • 우선, U3O8은 우라늄의 산화물 중 하나로, 우라늄의 주요 광물 중 하나인 피치브렌드에서 발견된다. 따라서, 2톤의 피치브렌드 광석에서 75%가 U3O8이므로, U3O8의 질량은 2톤 x 0.75 = 1.5톤이다.

    라듐은 우라늄의 자연적인 붕괴 과정에서 생성되는 방사성 동위원소이다. 따라서, 우선 우라늄을 추출하고 이를 붕괴시켜 라듐을 분리해야 한다. 우선, 우라늄 추출 과정에서 일부 라듐이 함께 추출될 것이다. 이후, 추출된 우라늄을 일정 기간 동안 방치하여 우라늄이 라듐으로 붕괴하는 동안 라듐을 분리할 수 있다.

    반감기는 방사성 동위원소가 절반으로 붕괴하는 데 필요한 시간을 의미한다. 따라서, 우라늄의 반감기가 4.5×109년이므로, 1.5톤의 우라늄 중 절반인 0.75톤이 4.5×109년 후에 라듐으로 붕괴될 것이다. 라듐의 반감기가 1622년이므로, 4.5×109년 후에 붕괴된 우라늄 중 절반인 0.375톤이 라듐으로 붕괴될 것이다. 따라서, 2톤의 피치브렌드 광석에서 100㎎의 라듐을 분리하기 위해서는 1.5톤의 U3O8 중 0.375톤이 라듐으로 붕괴되어야 한다.

    따라서, 분리수율은 (100㎎ ÷ 0.375톤) x 100% = 0.0267% = 0.027%이다. 이를 반올림하면 0.03%이므로, 보기에서 가장 가까운 값인 "0.2%"가 정답이다.
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60. 방사성폐기물의 지중처분에서 고려할 점은?

  1. 암염층은 지진이 많은 곳에 있다.
  2. 화강암층은 일차적 투과도가 낮다.
  3. 화산암층은 열전도도가 높다.
  4. 동굴처분은 누수현상을 고려할 필요가 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 화강암은 결정성이 높아서 미세한 균열이나 구멍이 없어서 일차적 투과도가 낮습니다. 따라서 방사성폐기물을 안전하게 지중처분하기 위해서는 화강암층을 이용하는 것이 적합합니다.
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4과목: 원자로 안전과 운전

61. 고리원자로의 경우 βeff(effective delayed neutron fraction)는 0.006이다. 만일 임계에 있던 이 원자로에 제어봉을 삽입함으로써 40센트(cent)의 반응도를 주입했다면 증배계수 K는?

  1. K＝0.9976
  3. K＝1.0024
(정답률: 알수없음)
  • 임계에 있던 원자로에 제어봉을 삽입함으로써 반응도가 40% 감소하였으므로, 증배계수 K는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    K = 1 - βeff × (1 - 0.4)
    = 1 - 0.006 × 0.6
    = 0.9964

    따라서, 보기에서 정답은 "K＝0.9976"이다. ""인 이유는 계산 결과를 반올림하여 나타낸 것이다.
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62. 방사선피폭에 대한 반치사량(LD50)은 약 얼마인가?

  1. 100Rad
  2. 200Rad
  3. 400Rad
  4. 600Rad
(정답률: 알수없음)
  • LD50은 생물이 50%의 확률로 사망하는 방사선 피폭량을 말한다. 따라서 LD50이 400Rad라는 것은 400Rad의 방사선 피폭을 받은 생물은 50%의 확률로 사망한다는 것을 의미한다. 다른 보기들은 LD50보다 적거나 많은 방사선 피폭량을 나타내므로 정답은 "400Rad"이다.
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63. 원자력발전에 드는 비용을 절감하는 방법 중 적절치 않은 것은?

  1. 발전소의 건설공기를 단축한다.
  2. 핵연료의 농축공정을 가능한 늦게 한다.
  3. 가동율을 높여 준다.
  4. 핵연료의 성형가공을 미리 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료의 성형가공을 미리 하는 것은 비용을 절감하는 방법 중 적절치 않은 것입니다. 이는 핵연료의 성형가공이 시간이 지남에 따라 물리적인 특성이 변화하게 되어, 미리 가공하면 그 효과가 떨어지기 때문입니다. 따라서, 핵연료의 성형가공은 가공 직전에 해야 효과적인 비용 절감이 가능합니다.
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64. Co-60 1Ci 선원을 1m 거리에서 방사선량율을 측정해 보니 14.5R/h를 나타냈다면 3Ci 선원은 1m 거리에서 얼마만큼의 방사선량율을 나타내겠는가?

  1. 29.5R/h
  2. 43.5R/h
  3. 72.5R/h
  4. 83.5R/h
(정답률: 알수없음)
  • 방사선량율은 방사선원에서 발생하는 방사선의 양과 거리에 따라 감소한다. 거리가 2배 멀어지면 방사선량율은 4배 감소하므로, 1Ci 선원에서 1m 거리에서 측정한 방사선량율인 14.5R/h를 3Ci 선원에서 1m 거리에서 측정한 방사선량율은 3배 더 많아지므로 14.5R/h x 3 = 43.5R/h가 된다. 따라서 정답은 "43.5R/h"이다.
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65. 위험도(risk)에 대한 설명으로 올바른 것은?

  1. 위험도는 사고가 발생했을 때의 방사성물질 누출량에 단위 방사선량으로 부터의 피해를 곱한 값이다.
  2. WASH-1400의 안전성 연구는 위험도 분석의 체계화를 이루었다.
  3. 위험도를 낮추기 위해서는 고장수목(fault tree)을 줄여야 한다.
  4. 원자력발전의 위험도는 자동차사고 보다는 낮으나 비행기사고 보다는 높다.
(정답률: 알수없음)
  • WASH-1400의 안전성 연구는 위험도 분석의 체계화를 이루었다. 이는 WASH-1400이 원자력발전소에서 발생할 수 있는 모든 가능한 사고를 분석하고, 그에 따른 위험도를 평가하는 체계적인 방법을 제시했기 때문이다. 따라서 이를 토대로 원자력발전소의 안전성을 높이기 위한 대책을 마련할 수 있게 되었다.
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66. 방사선 작업종사자가 정기적으로 말초혈의 검사를 행하는 이유 중 가장 타당한 것은?

  1. 말초혈중의 혈구는 방사선 감수성이 높아 방사선 장해를 받기 때문이다.
  2. 말초혈의 변화는 골수의 방사선 장해를 반영하기 때문이다.
  3. 말초혈의 변화는 개체의 감수성의 지표가 되기 때문이다.
  4. 말초혈 검사에 의하여 간단히 피폭선량을 추정할 수 있기 때문이다.
(정답률: 알수없음)
  • 말초혈의 변화는 골수의 방사선 장해를 반영하기 때문입니다. 방사선 작업종사자는 방사선에 노출되어 골수에 장해를 입을 가능성이 높기 때문에, 말초혈 검사를 통해 골수의 상태를 파악하고 방사선에 노출된 정도를 추정할 수 있습니다. 따라서 말초혈 검사는 방사선 작업종사자의 건강관리에 중요한 역할을 합니다.
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67. 다음 중 가압경수로의 안전주입을 중단시킬 수 있는 조건으로 적당하지 않은 것은?

  1. 원자로 냉각재계통 압력증가
  2. 증기발생기 보조급수유량 충분
  3. 가압기 수위 50%이상
  4. 원자로 냉각재 온도 감소
(정답률: 알수없음)
  • "원자로 냉각재 온도 감소"는 가압경수 안전주입을 중단시킬 수 있는 조건으로 적당하지 않은 것이다. 이유는 원자로 냉각재 온도가 감소하면 원자로 내부 온도가 낮아져 가압기 내부 압력이 감소하게 되어 가압경수 주입이 필요해질 수 있기 때문이다. 따라서 이 조건은 가압경수 안전주입을 중단시키는 조건으로는 적당하지 않다.
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68. 그림은 원자로 운전과 더불어 연료 연소에 따르는 핵물질의 농도 변화를 나타낸 것이다. 그림의 곡선은 다음 핵종 중 어느 물질의 농도 변화에 알맞은 곡선인가?

  1. Xe135
  2. Sm149
  3. U235
  4. U238
(정답률: 알수없음)
  • 그림은 핵분열 반응에서 생성되는 중성자의 수를 나타내는 곡선이다. 중성자는 핵분열 반응에서 다른 핵종을 생성하는 데 사용되므로, 이 곡선은 핵분열 반응에서 생성되는 핵종의 농도 변화를 나타낸다. 따라서 정답은 "Sm149"이다. Sm149은 핵분열 반응에서 생성되는 중성자를 흡수하여 Sm150을 생성하는 과정에서 중요한 중간체이다.
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69. 2.5MeV γ-선으로 인하여 1J/kg이 조직체에 흡수되었다면 이는 Kerma 단위로 얼마인가? (단, Gy(Gray)는 SI unit)

  1. 0.1rad
  2. 50rad
  3. 0.1Gy
  4. 1Gy
(정답률: 알수없음)
  • Kerma는 흡수선량의 초기값을 의미하므로, 이 경우에는 1J/kg가 Kerma 값이 된다. 그러나 이 값은 그 자체로는 의료용으로는 사용되지 않는다. 대신, 이 값을 조직체 내부에서 흡수된 실제 선량으로 변환하기 위해 조직체에 대한 조사효과를 고려해야 한다. 이를 위해, 조직체 내부에서 흡수된 실제 선량을 나타내는 Gy 단위를 사용한다. 따라서, 이 문제에서는 Kerma 값이 1J/kg인 경우, 조직체 내부에서 흡수된 실제 선량은 1Gy가 된다.
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70. CANDU형 원자로에 있어 비상노심냉각계통은 열수송계통의 절대압력이 55.2bar 이하이고, 다음 조건 중 하나가 만족되면 작동된다. 아닌 것은?

  1. 원자로 건물 고압
  2. 핵연료 교환기실 고온
  3. 감속재 상층계통 고압
  4. 증기발생기실 고온
(정답률: 알수없음)
  • 감속재 상층계통 고압은 비상노심냉각계통이 작동되는 조건 중 하나이다. 이는 원자로 내부의 열을 흡수하고 냉각하는 역할을 하는 감속재 상층계통이 충분한 압력을 유지해야만 비상 상황에서도 원자로를 안전하게 유지할 수 있기 때문이다. 따라서 감속재 상층계통 고압이 아닌 다른 조건들은 비상노심냉각계통 작동 조건에 해당하지 않는다.
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71. 비밀봉 방사성물질이 체내에 침입하는 경로를 위험도가 큰 순서로 나열된 것은?

  1. 피부침입 - 흡입섭취 - 경구섭취
  2. 경구섭취 - 흡입섭취 - 피부침입
  3. 흡입섭취 - 피부침입 - 경구섭취
  4. 흡입섭취 - 경구섭취 - 피부침입
(정답률: 알수없음)
  • 피부침입은 비밀봉 방사성물질이 직접 피부를 통해 체내로 침입하는 것으로, 가장 위험한 경로입니다. 흡입섭취는 비밀봉 방사성물질이 공기 중에 떠다니거나 입으로 들어가는 것으로, 두 번째로 위험한 경로입니다. 경구섭취는 비밀봉 방사성물질이 음식이나 물을 통해 입으로 들어가는 것으로, 가장 적은 위험을 가지는 경로입니다. 따라서, 위험도가 큰 순서로 나열하면 "피부침입 - 흡입섭취 - 경구섭취"가 됩니다.
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72. 다음 중 고속중성자를 차폐하는데 가장 효율적인 것은?

  1. 경수(H2O) + 붕소(B)
  2. 중수(D2O) + 인디움(In)
  3. 시멘트 + 경수(H2O)
  4. 납(Pb) + 붕소(B)
(정답률: 알수없음)
  • 고속중성자는 경수(H2O)와 상호작용하여 중성자를 늦추는 효과가 있고, 붕소(B)는 고속중성자를 흡수하여 안정된 핵으로 변화시키는 효과가 있기 때문에, 경수(H2O)와 붕소(B)를 함께 사용하는 것이 가장 효율적인 방법이다.
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73. 어떤 원자로에 즉발중성자만 생성되고 있을 때 외부에서 주입된 반응도에 의한 영향으로 올바르게 설명한 것은? (단, 원자로 초기상태는 임계상태라고 가정한다.)

  1. 반응도주입에 관계없이 임계상태를 유지한다.
  2. 적은 양의 반응도 주입에도 쉽게 초임계상태가 된다.
  3. 적은 양의 반응도 주입에도 쉽게 저임계상태가 되어 곧 정지한다.
  4. 주입된 반응도와는 무관하다.
(정답률: 알수없음)
  • 답: "적은 양의 반응도 주입에도 쉽게 초임계상태가 된다."

    원자로 초기상태가 임계상태이므로, 즉발중성자가 생성되면서 체인반응이 일어나게 된다. 이때, 반응도가 주입되면 체인반응이 더욱 활성화되어 즉발중성자의 생성이 더욱 증가하게 된다. 따라서, 적은 양의 반응도 주입에도 초임계상태가 되어 즉발중성자의 생성이 계속 증가하게 되는 것이다. 이러한 상황에서는 원자로를 안정화시키기 위해 급수를 통해 냉각재를 주입하거나 제어봉을 삽입하여 즉발중성자의 생성을 억제해야 한다.
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74. 원자력발전소의 공학적 안전설비와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 화학 및 체적제어 계통
  2. 긴급 노심냉각 계통
  3. 격납용기
  4. 잔열제거 계통
(정답률: 알수없음)
  • 화학 및 체적제어 계통은 원자력발전소에서 발생하는 화학 반응과 체적 변화를 제어하는 시스템으로, 원자력발전소의 안전과 직접적인 연관성이 적습니다. 반면에, 긴급 노심냉각 계통, 격납용기, 잔열제거 계통은 모두 원자력발전소의 중요한 안전설비로서, 원자로의 안전한 운전과 사고 발생 시 대응에 필수적입니다.
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75. 오염제거작업을 수행할 때 주의하여야 할 기본적 사항으로 잘못된 것은?

  1. 조기제염을 실시한다.
  2. 오염확대 방지에 노력한다.
  3. 습식법을 채용한다.
  4. 제염작업에 종사하는 자는 외부방사선피폭을 최소로 줄이는데 노력한다.
(정답률: 알수없음)
  • "조기제염을 실시한다.", "오염확대 방지에 노력한다.", "습식법을 채용한다."는 모두 오염제거작업을 수행할 때 주의해야 할 기본적인 사항이다. 따라서, 잘못된 것은 없다. "제염작업에 종사하는 자는 외부방사선피폭을 최소로 줄이는데 노력한다."도 올바른 사항이다. 이는 제염작업에 사용되는 화학물질이나 방사선 등으로 인한 작업자의 안전을 위한 조치이다.
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76. 원자력발전소의 감가상각 계산법중 어느 한해의 감가상각비와 그해까지 감가상각이 되지 않은 장부가격에 대한 수익금의 합이 내용년한동안 일정하게 되도록 하는 방법은?

  1. 정액법
  2. SYD법
  3. 감채기금법
  4. 이중정률법
(정답률: 알수없음)
  • 감채기금법은 원자력발전소의 감가상각 계산법 중에서, 한해의 감가상각비와 그해까지 감가상각이 되지 않은 장부가격에 대한 수익금의 합이 내용년한동안 일정하게 되도록 하는 방법입니다. 이 방법은 원래 감가상각비를 감채기금에 모아두고, 이자 수익을 이용하여 감가상각비를 조절하는 방식으로 계산합니다. 이렇게 하면 원자력발전소의 장기적인 운영을 보장할 수 있으며, 안정적인 감가상각비 계산이 가능합니다. 따라서 감채기금법이 원자력발전소에서 가장 많이 사용되는 감가상각 계산법 중 하나입니다.
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77. 송전단 설계용량이 60만kWe인 발전소에서 자동율이 80%일 때 그 해 전기판매 대금은 얼마인가? (단, 1년간 360일을 설계용량으로 운전하고 1kWh당 전기요금은 30원으로 가정한다.)

  1. 1.24×1011원
  2. 1.58×1013원
  3. 5.26×1013원
  4. 4.21×109원
(정답률: 알수없음)
  • 설계용량이 60만kWe이므로, 1년간 발전량은 60만kW × 360일 × 24시간 = 5,184,000,000kWh이다. 자동율이 80%이므로, 이 중에서 실제로 판매되는 전기량은 5,184,000,000kWh × 80% = 4,147,200,000kWh이다. 전기요금이 30원이므로, 전기판매 대금은 4,147,200,000kWh × 30원 = 1.24×10^11원이 된다. 따라서 정답은 "1.24×10^11원"이다.
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78. 원자로 냉각재 상실사고로서, 저온관 파단과 고온관 파단사고가 있다. 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 고온관 파단이 저온관 파단보다 안전주입이 어렵다.
  2. 고온관 파단이 저온관 파단보다 안전주입이 쉽다.
  3. 고온관 파단과 저온관 파단은 안전주입 조건이 같다.
  4. 고온관 파단과 저온관 파단은 안전주입 조건과 무관하다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "고온관 파단이 저온관 파단보다 안전주입이 쉽다." 이다. 이유는 고온관 파단은 냉각재가 빠르게 증발하여 즉시 안전주입이 가능하지만, 저온관 파단은 냉각재가 고온관에 비해 더 많이 증발하여 안전주입이 어렵기 때문이다.
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79. 원자로운전시 출력을 변화시킬 때 제어봉이 보상해야 할 총반응도(Reactivity)를 총출력 반응도 결손이라고 한다. 이에 관계있는 사항이 아닌 것은?

  1. 도플러 효과
  2. 냉각재의 온도증가에 따른 효과
  3. 기포효과
  4. 연료의 잉여 반응도
(정답률: 알수없음)
  • 연료의 잉여 반응도는 총출력 반응도와 제어봉 위치에 따른 반응도 변화를 고려하여 계산되는 값으로, 제어봉의 위치에 따라 원자로 출력을 조절하는데 사용된다. 반면, 도플러 효과, 냉각재의 온도증가에 따른 효과, 기포효과는 모두 원자로 운전에 영향을 미치는 다른 요인들이다. 따라서, 연료의 잉여 반응도가 이들과 관련이 없다.
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80. 발전소 외부전원과 비상 디젤발전기가 동시에 상실되었을 때 사고 수습에 필수적인 요소는?

  1. S/G PORV차단, AC전원 조기복구, 터빈구동보조 급수펌프 기동 급수공급
  2. S/G PORV개방, AC전원조기복구, 터빈구동 보조 급수펌프 기동 급수공급
  3. S/G PORV차단, V/V개방, RCP P/P자동차단 확인 및 조치
  4. AC전원조기복구, safety V/V차단 터빈구동보조 급수펌프 가동급수공급
(정답률: 알수없음)
  • 발전소 외부전원과 비상 디젤발전기가 동시에 상실되면, 발전기가 작동하지 않아 전기가 공급되지 않게 되므로, 발전기를 가동시키기 위해 S/G PORV를 개방하고 AC전원을 조기복구하여 발전기를 가동시키고, 동시에 터빈구동 보조 급수펌프를 가동하여 급수공급을 유지해야 한다. 따라서 정답은 "S/G PORV개방, AC전원조기복구, 터빈구동 보조 급수펌프 기동 급수공급"이다.
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5과목: 방사선이용 및 보건물리

81. 다음 방사선중 정지질량이 없는 것은?

  1. 알파선
  2. 베타선
  3. 감마선
  4. 중성자
(정답률: 알수없음)
  • 감마선은 전자나 양성자가 방출되지 않고 전자의 에너지 상태 변화로 방출되는 전자기파이기 때문에 정지질량이 없습니다. 알파선과 베타선은 입자로 이루어져 있어 정지질량이 있고, 중성자는 중성자 자체가 정지 상태이기 때문에 정지질량이 있습니다.
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82. γ선의 에너지 분포를 측정할 때 기기의 연결 순서로서 옳은 것은?

  1. detector → pre amp. → main amp. → M.C.A(multi channel analyzer)
  2. detector → main amp. → pre amp. → M.C.A
  3. M.C.A → pre amp. → main amp. → detector
  4. M.C.A → main amp.→ pre amp. → detector
(정답률: 알수없음)
  • 옳은 기기의 연결 순서는 "detector → pre amp. → main amp. → M.C.A(multi channel analyzer)"이다. 이는 먼저 감지기(detector)에서 신호를 받아 pre amplifier를 통해 신호를 증폭시키고, 그 다음 main amplifier를 통해 더욱 강한 신호를 만들어준 후, M.C.A(multi channel analyzer)를 통해 에너지 분포를 측정하기 때문이다. 다른 선택지들은 올바른 순서가 아니므로 오답이다.
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83. G-M Counter의 특성을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. β선 측정에 적합하다.
  2. 불감시간이 짧다.
  3. 출력 펄스가 크다.
  4. γ선의 효율은 수 % 정도이다.
(정답률: 알수없음)
  • G-M Counter의 특성 중 "불감시간이 짧다."는 틀린 것이다. G-M Counter는 불감시간이 길어서 높은 입자 밀도에서는 계수율이 낮아진다. 이는 G-M Counter가 입자를 감지하고 다음 입자를 감지하기까지의 시간이 필요하기 때문이다. 따라서, 높은 입자 밀도에서는 계수율이 낮아지는 단점이 있다.
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84. 다음 중 1.02MeV 미만의 감마선 에너지스펙트럼에서 나타날 수 없는 것은?

  1. compton edge
  2. back-scattering peak
  3. single-escape peak
  4. photo-peak
(정답률: 알수없음)
  • "single-escape peak"은 감마선이 감마선 감지기에서 한 번만 상호작용하여 감마선 에너지가 일부 손실되는 경우에 나타납니다. 따라서 1.02MeV 미만의 감마선 에너지스펙트럼에서는 충분한 에너지가 없어서 "single-escape peak"이 나타날 수 없습니다. "compton edge", "back-scattering peak", "photo-peak"은 모두 1.02MeV 미만의 감마선 에너지스펙트럼에서 나타날 수 있습니다.
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85. 방사성 핵종의 반감기와 평균수명을 값으로 비교해 볼 때 어느 것이 더 큰가?

  1. 반감기
  2. 평균수명
  3. 같다.
  4. 핵종에 따라 다르다.
(정답률: 알수없음)
  • 평균수명이 더 크다. 반감기는 핵종이 절반으로 붕괴하는 데 걸리는 시간을 의미하고, 평균수명은 하나의 핵종 입자가 살아있는 평균적인 시간을 의미한다. 따라서 반감기는 고정된 값이지만, 평균수명은 핵종 입자의 상태에 따라 다르기 때문에 평균수명이 더 크다고 할 수 있다.
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86. 방사선과 측정용 신틸레이터를 짝지은 것이다. 올바른 것은?

  1. 중성자 - 액체 신틸레이터
  2. β선 - NaI(Tℓ ) 신틸레이터
  3. γ선 - LiI(Eu) 신틸레이터
  4. α선 - ZnS(Ag) 신틸레이터
(정답률: 알수없음)
  • α선은 무게가 무거우며 전자를 잃어버리는 과정에서 발생하는 방사선으로, 높은 에너지를 가지고 있습니다. 이러한 특성 때문에 α선은 물질과 상호작용하여 빛을 발생시키는 신틸레이터에 적합합니다. ZnS(Ag)는 α선과 상호작용하여 빛을 발생시키는 물질로, 따라서 α선 - ZnS(Ag) 신틸레이터가 올바른 짝지은 것입니다.
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87. 증폭기의 잡음(noise)에 대한 설명으로 올바른 것은?

  1. 그리드(grid)전류 잡음은 양이온 전류에 관계한다.
  2. 열잡음은 정상 플레이트(steady plate)전류에 관계한다.
  3. 산탄효과(shot effect)잡음은 전도체의 자유전자의 불규칙운동 결과이다.
  4. 깜박임(flicker)잡음은 음극전류의 변동 때문이다.
(정답률: 알수없음)
  • 그리드(grid)전류 잡음은 증폭기의 그리드(grid) 전극에서 발생하는 전류의 불규칙한 변동으로 인해 발생한다. 이 전류의 변동은 양이온 전류와 관련이 있으며, 이는 그리드(grid)와 양극 사이의 공간에서 일어나는 일종의 충돌로 인해 발생한다. 따라서 그리드(grid)전류 잡음은 양이온 전류에 관계한다.
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88. 다음 형광체중 β-선 검출에 쓰이는 것은?

  1. NaI(Tℓ )
  2. anthracene
  3. LiI(Eu)
  4. CsI(Tℓ )
(정답률: 알수없음)
  • β-선은 전자의 속도가 매우 빠르기 때문에 물질과 상호작용하여 광자를 방출하는 현상인 광전자효과를 일으킵니다. 이 광자를 검출하기 위해 형광체가 사용됩니다.

    이 중에서도 anthracene은 β-선과 상호작용하여 광자를 방출하는 효과가 높아서 β-선 검출에 많이 사용됩니다. 또한, 안트라센은 높은 광량과 빠른 광반응 속도를 가지고 있어서 검출 능력이 뛰어나다는 장점이 있습니다.

    따라서, 다음 형광체중 β-선 검출에 쓰이는 것은 "anthracene"입니다.
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89. BF3계측기로 열중성자(thermal neutron)를 측정할 때의 핵반응은?

  1. (n, d)반응
  2. (n, α)반응
  3. (n, n')반응
  4. (n, p)반응
(정답률: 알수없음)
  • BF3 계측기는 열중성자를 감지하기 위해 BF3 가스를 사용한다. 이 가스는 열중성자와 상호작용하여 알파 입자와 리튬 핵을 생성한다. 이러한 핵반응 중에서 "(n, α)반응"이 선택되는 이유는 열중성자가 알파 입자와 결합하여 안정한 핵종을 생성하기 때문이다. 다른 반응들은 열중성자와 상호작용하여 불안정한 핵종을 생성하거나 중성자를 방출하는 등의 결과를 초래할 수 있다.
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90. 거품상자(bubble chamber)가 안개상자(cloud chamber)나 사진유제 건판보다 우수한 점은?

  1. 조작이 쉽고 가격이 싸다.
  2. 밀도가 실험조건에 부합된다.
  3. 사진찍기가 편리하다.
  4. 입사입자와 충돌을 하지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • 거품상자는 액체 중에 가스 거품을 만들어내어 입사입자와의 충돌을 감지하는데, 이때 액체의 밀도를 실험조건에 맞게 조절할 수 있기 때문에 입사입자와의 충돌을 더욱 정확하게 감지할 수 있습니다. 따라서 밀도가 실험조건에 부합된다는 것은 입사입자와의 충돌을 더욱 정확하게 감지할 수 있다는 것을 의미합니다.
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91. 체렌코프 계수기(Cerenkov Counter)의 용도는?

  1. 우주선 측정
  2. 고에너지 하전입자 측정
  3. γ-중성자 측정
  4. β-γ 동시 측정
(정답률: 알수없음)
  • 체렌코프 계수기는 고속 입자가 물질 내에서 이동할 때 발생하는 체렌코프 방사선을 감지하여 입자의 속도와 에너지를 측정하는데 사용됩니다. 따라서 고에너지 하전입자 측정에 주로 사용됩니다.
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92. 전리함의 감도를 바르게 설명한 것은?

  1. 1R의 X선 조사에 의해 생긴 출력 전압으로 정의한다.
  2. 전리함의 전리용적에 반비례한다.
  3. 전리함 전체의 정전용량에 비례한다.
  4. X, γ선의 에너지에 무관하다.
(정답률: 알수없음)
  • 전리함의 감도는 전리함이 받은 X선 조사에 대한 출력 전압의 크기로 정의됩니다. 이는 전리함이 얼마나 민감하게 X선을 감지하고 전기 신호로 변환할 수 있는지를 나타냅니다. 따라서 "1R의 X선 조사에 의해 생긴 출력 전압으로 정의한다."는 전리함의 감도를 바르게 설명한 것입니다.
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93. 검출기에 바로 연결하는 캐소드 플로워(cathode followerpre-amplifier)의 목적은?

  1. 증폭을 크게 하기 위하여
  2. 출력전류를 크게 하기 위하여
  3. 고전압을 걸기 위하여
  4. 파형을 정류하기 위하여
(정답률: 알수없음)
  • 캐소드 플로워는 입력신호를 증폭시키는 것보다는, 입력신호를 그대로 출력단으로 전달하여 출력전류를 크게 하기 위한 목적으로 사용됩니다. 따라서 정답은 "출력전류를 크게 하기 위하여" 입니다.
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94. 동일계수 조건에서 시료와 표준 물질의 방사능을 측정한 결과 자연계수를 제외하고 각각 2,000 ± 20cpm 및 1,600 ± 16cpm이었다. 다음 중 시료와 표준 물질의 방사능비와 그 오차로 옳은 것은?

  1. 1.25 ± 0.520
  2. 1.25 ± 0.018
  3. 3.25 ± 0.520
  4. 3.25 ± 0.018
(정답률: 알수없음)
  • 시료와 표준 물질의 방사능비는 2,000/1,600 = 1.25 이다. 이 값의 오차는 각각 20/1,600 = 0.0125와 16/2,000 = 0.008이므로, 이 둘을 합한 값인 0.0205를 1.25에 곱한 후 반올림하여 소수점 셋째 자리에서 반올림한 값인 0.018을 오차로 취한다. 따라서 정답은 "1.25 ± 0.018"이다.
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95. 중성자 검출에 사용되는 BF3 기체봉입 검출기가 사용되는 영역의 명칭은?

  1. 비례계수 영역
  2. 재결합 영역
  3. G - M 영역
  4. 전리함 영역
(정답률: 알수없음)
  • BF3 기체봉입 검출기는 중성자가 충돌하여 BF3 분자와 상호작용할 때 생성되는 이온들을 검출하는데 사용된다. 이 때, 이온들의 생성량은 중성자의 에너지에 비례하므로, 검출기가 감지하는 신호의 크기도 중성자의 에너지와 비례한다. 이러한 이유로 BF3 기체봉입 검출기가 감지할 수 있는 중성자의 에너지 범위를 "비례계수 영역"이라고 부른다. 이 영역에서는 중성자의 에너지와 검출기가 감지하는 신호의 크기가 비례하기 때문에, 중성자의 에너지를 정확하게 측정할 수 있다.
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96. 다음 방사선 검출기 중에서 에너지 측정이 가능하지 않은 것은?

  1. proportional counter
  2. NaI(Tl) detector
  3. G - M counter
  4. Ge(Li) detector
(정답률: 알수없음)
  • G - M counter는 방사선의 총량을 측정하는데 사용되는 검출기이지만, 에너지 측정은 불가능합니다. 이는 G - M counter가 방사선 입자가 검출기 내부에서 전자를 방출하고, 이 전자들이 기체 분자와 충돌하여 이온화를 일으키는 방식으로 작동하기 때문입니다. 이 때문에 G - M counter는 방사선의 종류나 에너지에 관계없이 총량만을 측정할 수 있습니다. 반면, proportional counter, NaI(Tl) detector, Ge(Li) detector는 각각 방사선 입자의 에너지를 측정할 수 있는 검출기입니다.
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97. 그림은 NaI(Tℓ )섬광분광계(Scintillation spectrometer)로 137Cs(137mBa)에 대한 파고분석의 결과이다. 사선부분은 무엇인가?

  1. Compton효과를 표시한다.
  2. Compton효과에 의한 전자의 최대 에너지에 해당된다.
  3. 137mBa에서 방출되는 K- X선에 의한 Peak를 표시한다.
  4. 광전효과에 의한 γ-선에너지 흡수에 해당된다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 보이는 사선은 Peak를 표시하고 있으며, 이는 광전효과에 의한 γ-선에너지 흡수에 해당된다.
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98. 반도체 측정기내에서 전자-정공(electron-hole)쌍을 만드는데 필요한 에너지는 Si가 3.23eV, Ge이 2.84eV, InAs이 0.06eV, CdS이 5.2eV이다. 다음 중 어떤 반도체로 만든 측정기의 분해능이 가장 우수하겠는가? (단, 측정기로서 필요한 다른 조건은 무시한다.)

  1. InAs
  2. Ge
  3. Si
  4. CdS
(정답률: 알수없음)
  • 분해능은 에너지 분해능과 공간 분해능으로 나뉘는데, 에너지 분해능은 반도체의 밴드갭과 관련이 있다. 밴드갭이 작을수록 에너지 분해능이 좋아지므로, "InAs"가 가장 우수한 분해능을 가질 것이다. InAs의 밴드갭이 가장 작기 때문이다.
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99. γ선과 물질과의 상호작용중 광전효과는 입사γ선과 전자와의 충돌현상인데, 최초의 전자는 어느 상태에 있는가?

  1. 자유상태
  2. 여기상태
  3. 속박상태
  4. 가속상태
(정답률: 알수없음)
  • 광전효과에서 입사γ선과 전자가 충돌하여 전자가 물질 내부에서 이동하게 되는데, 이때 최초의 전자는 속박상태에 있습니다. 속박상태란 물질 내부에서 다른 입자들과 결합하여 움직임이 제한되는 상태를 말하는데, 이 상태에서 전자는 물질 내부에서 움직이기 어렵기 때문에 광전효과가 발생할 때 충돌에 의해 전자가 이동하게 되는 것입니다. 따라서 광전효과에서 최초의 전자는 속박상태에 있습니다.
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100. 다음 중 compton산란과 관계있는 것은?

  1. γ선의 에너지가 모두 전자에게 전달된다.
  2. γ선이 양전자와 음전자의 쌍으로 변화한다.
  3. γ선이 궤도 전자와 충돌한다.
  4. γ선이 양성자와 중성자로 변화한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "γ선이 궤도 전자와 충돌한다." 이다. Compton 산란은 고에너지 γ선이 물질과 상호작용하여 에너지와 운동량을 잃고 산란하는 현상을 말한다. 이때 γ선이 궤도 전자와 충돌하여 일부 에너지를 전달하면서 산란하게 된다.
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