원자력기사 필기 기출문제복원 (2005-05-29)

원자력기사 2005-05-29 필기 기출문제 해설

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원자력기사
(2005-05-29 기출문제)

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1과목: 원자력기초

1. 동력로의 출력은 출력의 크기에 따라 선원 영역(source range), 중간 영역(intermedi- ate range) 및 출력 영역(power range) 등 셋으로 분류하여 측정된다. 이 중 비례 계수관(proportional counter)이 이용되는 영역은?

  1. 선원영역
  2. 중간영역
  3. 출력영역
  4. 중간영역 및 출력영역
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 기동 초기와 같이 중성자속이 매우 낮은 선원영역에서는 신호 증폭 능력이 뛰어난 비례 계수관을 사용하여 정밀하게 측정합니다.
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2. 원자로 보호계통과 관련된 사항으로 구성된 항은?

  1. DNBR, ΔT Trip, 가압기 압력
  2. LOCA, 펌프 trip, Condenser 고장
  3. RCP펌프 trip, LOCA, ΔT Trip
  4. 증기관 파열, 펌프 trip, LOCA
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 보호계통은 노심의 손상을 방지하기 위해 설정치 도달 시 자동으로 원자로를 정지시키는 계통입니다. DNBR(핵비등열제거율), $\Delta T$ Trip(온도차 정지), 가압기 압력 등은 노심의 열적 한계와 압력 경계를 감시하는 핵심 보호 파라미터입니다.
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3. 다음 중에서 중성자의 에너지가 가장 큰 것은?

  1. 정지 중성자가 1MeV 양자와 충돌후 가질 수 있는 최대 에너지
  2. 열중성자에 의한 U235핵분열시 생성되는 즉발중성자의 평균에너지
  3. 열중성자에 의한 U235핵분열시 즉발 중성자중 생성되는 확률이 가장 큰 중성자에너지
  4. 열중성자에 의한 U235핵분열시 생성되는 지발중성자의 평균에너지
(정답률: 알수없음)
  • 핵분열 시 발생하는 즉발중성자의 평균 에너지는 약 $2\text{ MeV}$로 매우 높습니다. 반면 지발중성자의 에너지는 이보다 훨씬 낮으며, 열중성자는 이미 감속되어 에너지가 매우 낮은 상태입니다.
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4. U-235로 만든 핵연료봉 하나를 물속에 넣었을 때 중성자속을 가장 적절하게 표시한 그림은? (단, φ1: thermal neutron flux φ2: fast neutron flux)

  1. Ⅰ
  2. Ⅱ
  3. Ⅲ
  4. Ⅳ
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료봉 내부로 갈수록 핵연료가 열중성자를 흡수하는 자기차폐 효과로 인해 열중성자속 $\phi_{1}$은 감소하고, 핵분열 결과로 생성되는 속중성자속 $\phi_{2}$는 증가하게 됩니다. 따라서 열중성자속은 움푹 들어가고 속중성자속은 솟아오르는 형태인 Ⅰ이 정답입니다.
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5. 천연 우라늄에 U-235이 0.71% 포함되어 있다. 단위체적당 U-235의 원자수는 얼마인가? (단, 아보가드로수 = 6.02x1023, 우라늄비중 = 19.1g/㎝3)

  1. 4.3x1021atoms/㎝3
  2. 3.4x1020atoms/㎝3
  3. 9.5x1017atoms/㎝3
  4. 1.9x1017atoms/㎝3
(정답률: 알수없음)
  • 단위 체적당 원자수는 비중과 아보가드로수를 이용하여 계산하며, 천연 우라늄 중 $$^{235}U$$의 함유 비율을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{\rho \times N_A \times f}{M}$ (비중 $\times$ 아보가드로수 $\times$ 함유율 $\div$ 원자량)
    ② [숫자 대입] $N = \frac{19.1 \times 6.02 \times 10^{23} \times 0.0071}{235}$
    ③ [최종 결과] $N = 3.4 \times 10^{20}$ atoms/$\text{cm}^3$
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6. 자연우라늄-graphite 원자로에서 f = 0.83, 감속재의 확산거리 Lm = 50㎝일 때 임계 계산을 위한 확산거리 L의 값은 대략 얼마인가?

  1. 8.5㎝
  2. 20.6㎝
  3. 50.0㎝
  4. 100㎝
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 내에서 중성자의 확산거리 $L$은 감속재의 확산거리 $L_{m}$과 중성자 유속의 비율인 $f$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L = L_{m} \times \sqrt{f}$
    ② [숫자 대입] $L = 50 \times \sqrt{0.83}$
    ③ [최종 결과] $L = 45.55$
    ※ 제시된 정답 20.6㎝는 일반적인 $L = L_{m} \times f$ 또는 다른 보정 계수가 적용된 결과로 보이나, 표준 확산 이론 식에 따라 계산 시 위와 같습니다. 다만, 지정 정답인 20.6㎝를 도출하기 위한 특정 조건(예: $L = L_{m} \times f^{1.5}$ 등)이 생략되었을 가능성이 큽니다.
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7. Fission Chamber에 관한 설명으로 적합하지 않은 것은?

  1. 90% 이상의 U-235로 농축된 U3O8으로 Chamber 내부에 coating한다.
  2. U-235의 핵분열을 이용한 중성자 측정 원리이다.
  3. 중성자와 U-235의 핵융합을 이용한 원리이다.
  4. 검출기의 전류 출력이 중성자속에 비례하는 것을 이용한 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • Fission Chamber는 $U-235$와 같은 핵분열성 물질이 중성자를 흡수하여 핵분열을 일으킬 때 방출되는 분열편의 전하를 측정하는 원리입니다.

    오답 노트
    중성자와 $U-235$의 핵융합을 이용한 원리: 핵융합이 아니라 핵분열을 이용하는 장치입니다.
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8. 방사붕괴중 질량수 200이상의 중원소 붕괴에서 흔히 볼 수 있는 유형은?

  1. 알파(α) 붕괴
  2. 베타(β) 붕괴
  3. 감마(γ) 붕괴
  4. 중성자방출 붕괴
(정답률: 알수없음)
  • 질량수가 200 이상인 무거운 중원소들은 핵자 수가 너무 많아 불안정하며, 이를 해소하기 위해 헬륨 원자핵($\alpha$ 입자)을 방출하여 질량수를 빠르게 줄이는 알파 붕괴가 흔히 일어납니다.
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9. 원자로의 핵연료봉만을 직경이 작은 것으로 교체하고 원자로의 출력은 그대로 유지하려 한다. 이 때 핵연료봉의 선출력(linear power rate)은 어떻게 변하겠는가? (단, 핵연료봉의 총 갯수는 변함 없음.)

  1. 초기에 증가하나 점차 감소한다.
  2. 증가한다.
  3. 감소한다.
  4. 변화없다.
(정답률: 알수없음)
  • 선출력은 단위 길이당 발생하는 열출력을 의미합니다. 원자로의 전체 출력과 핵연료봉의 총 개수, 그리고 각 연료봉의 길이가 변하지 않았다면, 개별 연료봉의 직경이 작아지더라도 각 연료봉이 분담하는 총 출력량은 동일하므로 선출력은 변화없습니다.
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10. 원자로의 출력계산에 사용되는 신호를 얻을수 있는 것은?

  1. 붕산농도
  2. 제어봉 위치
  3. 노심계측 계통
  4. 노외계측 계통
(정답률: 알수없음)
  • 원자로의 실제 출력 상태를 직접적으로 계산하고 감시하기 위해서는 노심 내부에 설치되어 중성자속 등을 측정하는 노심계측 계통의 신호가 필요합니다.
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11. 로재료의 구비조건을 열거한 것으로 적당하지 않은 내용은?

  1. 감속재는 중성자 흡수단면적이 작을 것
  2. 제어재는 중성자 흡수단면적이 클 것
  3. 냉각재는 중성자 흡수단면적이 작을 것
  4. 반사재는 중성자 흡수단면적이 클 것
(정답률: 알수없음)
  • 반사재는 노심 밖으로 나가는 중성자를 다시 안으로 튕겨 보내는 역할을 하므로, 중성자를 흡수하지 않고 산란시키는 성질이 강해야 합니다. 따라서 중성자 흡수단면적은 작아야 합니다.

    오답 노트
    감속재, 냉각재: 중성자 손실을 줄이기 위해 흡수단면적이 작아야 함
    제어재: 중성자를 흡수하여 반응도를 조절해야 하므로 흡수단면적이 커야 함
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12. 열효율이 높은 이상적인 카르노사이클(carnot cycle)에서 저온과 고온의 온도가 각각 50℃, 250℃일 때 열효율은?

  1. 38%
  2. 80%
  3. 56%
  4. 45%
(정답률: 알수없음)
  • 카르노 사이클의 열효율은 고온부와 저온부의 절대온도(K) 비로 결정됩니다. 온도는 반드시 섭씨온도에 273을 더해 절대온도로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{T_L}{T_H}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{50 + 273}{250 + 273}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.38$ (즉, 38%)
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13. PCM(Percent - Mill)의 단위는?

  2. 10-5ρ
  3. 10-2ρ
  4. 10-3ρ
(정답률: 알수없음)
  • PCM(Percent-Mill)은 반응도 $\rho$를 나타내는 단위로, $1\text{pcm}$은 $10^{-5}$의 반응도를 의미합니다.
    $$\text{pcm} = 10^{-5} \rho$$
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14. 증기 발생기의 증기관이 파열되는 경우 원자로 거동은?

  1. 출력이 떨어진다.
  2. 출력이 증가한다.
  3. 출력은 변화 없다.
  4. 출력은 감소할 수도 있고 증가할 수도 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 증기 발생기의 증기관이 파열되면 2차 계통의 냉각재(물)가 1차 계통으로 유입되거나, 1차 계통의 냉각재가 유출되어 냉각재의 밀도가 감소하고 온도가 상승합니다. 이는 부(-)의 반응도 계수를 가진 원자로에서 냉각재 밀도 감소로 인한 중성자 흡수 감소(또는 온도 상승에 따른 반응도 변화)를 유발하여 결과적으로 출력이 증가하는 거동을 보입니다.
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15. 핵연료 소결체 표면온도가 650℃이며 평균 선출력이 560W/㎝일 때, 핵연료 소결체의 중심부 온도는? (단, 핵연료 소결체의 평균열전도도(TRg) = 0.033W/㎝℃)

  1. 약 2000℃
  2. 약 1350℃
  3. 약 1854℃
  4. 약 1665℃
(정답률: 알수없음)
  • 원통형 핵연료 소결체의 중심 온도와 표면 온도의 차이는 선출력과 열전도도의 관계로 계산할 수 있습니다.
    $$\Delta T = \frac{q'}{4\pi k}$$
    $$\Delta T = \frac{560}{4 \times 3.14 \times 0.033}$$
    $$\Delta T = 1347.5$$
    중심 온도 $T_c = \text{표면 온도} + \Delta T = 650 + 1347.5 = 1997.5 \approx 2000\text{℃}$
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16. 고속증식로에 관한 설명중 옳은 것은?

  1. LMFBR은 Sodium-Sodium 열교환기가 사용된다.
  2. 감속재로 Sodium이나 Helium을 사용한다.
  3. 열효율이 가압경수로(PWR)와 유사하다.
  4. 핵분열을 일으키는 중성자 에너지가 대부분 1keV∼100keV 사이이다.
(정답률: 알수없음)
  • LMFBR(액체금속냉각고속증식로)은 냉각재로 액체 나트륨을 사용하며, 1차 냉각재의 열을 2차 계통으로 전달하기 위해 Sodium-Sodium 열교환기를 사용합니다.

    오답 노트
    감속재로 Sodium이나 Helium을 사용한다: 고속로는 중성자 속도를 늦추지 않아야 하므로 감속재를 사용하지 않습니다.
    열효율이 가압경수로(PWR)와 유사하다: 고속로는 더 높은 온도로 운전되어 열효율이 더 높습니다.
    핵분열을 일으키는 중성자 에너지가 대부분 $1\text{keV} \sim 100\text{keV}$ 사이이다: 고속중성자의 에너지는 보통 $0.1\text{MeV}$이상입니다.
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17. 62Sm 핵의 질량 151.919756, 63Eu 핵의 질량 151.921749, 64Gd 핵의 질량이 151.919794amu라 할 때 일어날 수 있는 반응이 아닌 것은?

  1. β-decay(Eu × Gd)
  2. Electron Capture(Gd × Eu)
  3. Electron Capture(Eu × Sm)
  4. β+decay(Eu × Sm)
(정답률: 알수없음)
  • 핵반응이 일어나기 위해서는 반응 후의 총 질량이 반응 전보다 감소하여 에너지가 방출되어야 합니다.
    질량을 비교하면 $\text{Sm}(151.919756) < \text{Gd}(151.919794) < \text{Eu}(151.921749)$ 순입니다.
    Electron Capture(Gd $\times$ Eu)의 경우, 질량이 더 작은 $\text{Gd}$가 질량이 더 큰 $\text{Eu}$로 변하는 과정이므로 질량이 증가하여 자연적으로 일어날 수 없는 반응입니다.
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18. 원자로의 긴급정지시에 사용되지 않는 반응도 제어 수단은?

  1. burnable poison rod
  2. chemical shim(soluble poison)
  3. control rod
  4. safety rod
(정답률: 알수없음)
  • 긴급정지(Scram)는 매우 빠른 시간 내에 반응도를 감소시켜야 하므로 제어봉(control rod), 안전봉(safety rod), 가용성 독물(chemical shim)과 같은 가변적 수단을 사용합니다.

    오답 노트
    burnable poison rod: 연소성 독물은 연료와 함께 장전되어 연소됨에 따라 서서히 소모되는 고정성 제어 수단이므로 긴급정지용으로 사용할 수 없습니다.
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19. Geiger의 법칙에 의하면 표준상태의 공기중에서 α입자의 평균비정(mean flight range)은 어떻게 되는가?

  1. α입자의 속도의 제곱에 비례한다.
  2. α입자의 속도 세제곱에 비례한다.
  3. α입자의 속도의 제곱근에 비례한다.
  4. α입자의 속도의 세제곱근에 비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • Geiger의 법칙에 따르면, 표준 상태의 공기 중에서 $\alpha$입자의 평균 비정(Range)은 입자의 초기 속도의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다.
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20. 집속(collimation)된 방사선을 이용하여 물질의 두께에 따르는 투과 실험에서 그림과 같은 흡수곡선을 얻었다. 이 방사선의 종류는?(단, N는 투과방사선의 강도이다.)

  1. α선
  2. β선
  3. γ선
  4. 중하전입자선
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 그래프와 같이 투과 강도가 지수함수적으로 감소하다가 일정 수준에서 완만해지는 특성은 $\beta$선의 흡수 곡선 특징입니다. $\alpha$선은 투과력이 매우 약해 급격히 감소하고, $\gamma$선은 투과력이 매우 강해 완만하게 감소합니다.
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2과목: 핵재료공학 및 핵연료관리

21. 핵연료 피복관의 결함을 진단하기 위하여 분석되는 원소로 인체의 갑상선에 매우 유해하며, 연료의 연소중 생성되는 물질은?

  1. I
  2. Cs
  3. U
  4. Pu
(정답률: 알수없음)
  • 핵분열 생성물 중 요오드(I)는 휘발성이 강해 피복관 결함 시 냉각재로 누출되어 검출되며, 인체 흡수 시 갑상선에 집적되어 유해한 영향을 주는 대표적인 원소입니다.
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22. 재래의 식품처리 기술과 비교하여 방사선처리 기술의 특징은?

  1. 처리시 열이 발생하여 살균의 상승작용을 나타낸다.
  2. 음식물에 방사선이 잔류하여 장기간 보관후 식용으로 사용할 수 있다.
  3. 포장이후에 처리할 수 있어 재현성이 좋다.
  4. 특정한 영양분이 많이 파괴되므로 이 분야에는 사용할 수 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 방사선처리는 비가열 처리 방식으로, 포장이 완료된 상태에서도 투과력이 좋은 방사선을 통해 처리가 가능하므로 오염 방지와 재현성 확보에 매우 유리합니다.

    오답 노트
    처리시 열 발생: 비가열 처리 방식임
    방사선 잔류: 방사성 물질이 식품에 남지 않음
    영양분 파괴: 영양소 파괴가 적어 식품 처리에 적합함
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23. 3% 농축된 우라늄 1kg을 얻기 위하여 천연우라늄 몇 kg이 필요한가?(단, Tail assay는 0.20 W/o로 간주한다.)

  1. 4.2
  2. 5.5
  3. 7.4
  4. 12.4
(정답률: 알수없음)
  • 우라늄 농축 과정에서 물질 수지 식을 이용하여 필요한 천연우라늄의 양을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = P \times \frac{x_p - x_w}{x_f - x_w}$
    ② [숫자 대입] $F = 1 \times \frac{3 - 0.2}{0.711 - 0.2}$
    ③ [최종 결과] $F = 5.5$ kg
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24. 다음 중 원자로 제어봉의 재료로서 적합하지 않는 것은?

  1. B
  2. Cd
  3. Hf
  4. Au
(정답률: 알수없음)
  • 제어봉 재료는 중성자 흡수단면적이 매우 커야 하며, 경제성과 물리적 성질이 적합해야 합니다. B(붕소), Cd(카드뮴), Hf(하프늄)은 대표적인 중성자 흡수재이지만, Au(금)은 실용적인 제어봉 재료로 적합하지 않습니다.
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25. 우라늄 산화물중 1000℃이상에서 존재하지 않는 산화물은?

  1. UO2
  2. U3O7
  3. UO2+x
  4. U4O9
(정답률: 알수없음)
  • 우라늄 산화물 중 $U_3O_7$은 고온에서 불안정하며, $1000^{\circ}C$이상의 온도에서는 존재하지 않고 다른 상으로 변합니다.
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26. UO2핵연료 소결체의 이론적 밀도(TD)는 10.96g/㎝3이다. 농축도가 3.2%이고 밀도가 95%TD인 핵연료 소결체에서의 U235의 원자 밀도[atom/㎝3]는?

  1. 7.4x1020
  2. 9.8x1020
  3. 2.3x1022
  4. 8.4x1022
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료 소결체 내 특정 핵종의 원자 밀도는 이론적 밀도, 실제 밀도, 농축도 및 원자량을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{\rho \times N_A \times w}{M}$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{10.96 \times 0.95 \times 6.022 \times 10^{23} \times 0.032}{235.04}$
    ③ [최종 결과] $N = 7.4 \times 10^{20}$
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27. 중성자 제어재의 특성중 옳지 않는 것은?

  1. 강한 중성자 흡수단면적
  2. 높은 내부식성 및 내마모성
  3. 높은 중성자 산란단면적
  4. 적은 질량의 재료
(정답률: 알수없음)
  • 중성자 제어재는 원자로 내의 중성자 수를 조절하기 위해 중성자를 잘 흡수해야 하므로, 산란단면적이 아닌 흡수단면적이 커야 합니다.

    오답 노트
    강한 중성자 흡수단면적: 제어재의 핵심 기능
    높은 내부식성 및 내마모성: 냉각재 환경에서의 내구성 필요
    적은 질량의 재료: 제어봉 구동 및 효율성 증대
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28. 핵분열 생성물의 이산화우라늄 핵연료내에서의 물리적 상태를 틀리게 말한 것은?

  1. Y, 희토류원소 : 격자안에서의 산화물
  2. I, Te : 기화물
  3. Ph, Pd : 이상질의 산화물
  4. Xe, Kr : 일원자 기체
(정답률: 알수없음)
  • 핵분열 생성물 중 $\text{Ru}$, $\text{Pd}$ 등은 산화물이 아닌 금속 상태의 석출물(금속 응집체) 형태로 존재합니다.

    오답 노트
    Y, 희토류원소: 산화물 형태로 격자 내 존재
    I, Te: 휘발성이 강한 기화물 형태로 존재
    Xe, Kr: 비활성 기체인 일원자 기체 형태로 존재
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29. 압력용기의 외경 4.2m, 두께 0.2m, 내부압력이 15MPa이다. 두께가 외경에 비해 매우 적어 원주응력이 압력용기 표면으로부터 깊이에 상관없이 균일하다면 이 원주응력의 크기는 몇 MPa인가?

  1. 143
  2. 285
  3. 1,430
  4. 2,850
(정답률: 알수없음)
  • 박막 원통형 압력용기에서 원주응력은 내부 압력과 반지름, 두께의 관계를 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P \times r}{t}$ (원주응력 = 내부압력 $\times$ 내경 반지름 / 두께)
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{15 \times (2.1 - 0.2)}{0.2}$ (외경 $4.2\text{m}$에서 두께 $0.2\text{m}$를 뺀 내경 반지름 $1.9\text{m}$ 적용)
    ③ [최종 결과] $\sigma = 142.5$ (반올림하여 $143\text{ MPa}$)
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30. 경수로의 냉각재로서 적합한 것은?

  1. 중성자 흡수단면적이 적고 열전달율이 좋은 물질
  2. 중성자 산란단면적이 적고 밀도가 큰 물질
  3. 중성자 흡수단면적이 크고 내부식성이 좋은 물질
  4. 중성자 산란단면적과 점성이 큰 물질
(정답률: 알수없음)
  • 냉각재는 핵분열 연쇄반응을 유지하기 위해 중성자를 최대한 흡수하지 않아야 하므로 중성자 흡수단면적이 적어야 하며, 노심의 열을 효율적으로 제거하기 위해 열전달율이 좋은 물질이어야 합니다.
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31. 가압 경수로의 압력용기(Pressure Vessel)는 다음 중 어떤 재료인가?

  1. 탄소강(Silicon Carbon Steel)
  2. Zircaloy
  3. Inconnel
  4. Stainless Steel
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로의 압력용기는 고압과 고온의 환경을 견뎌야 하며, 강도와 인성이 뛰어난 탄소강(Silicon Carbon Steel)을 주재료로 사용하고 내부 부식 방지를 위해 스테인리스강으로 라이닝 처리를 합니다.
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32. 다음은 U, UO2, UC의 각 재료를 상온에서의 물리적 특성값이 높은 순서대로 적은 것이다. 옳은 것은?

  1. 열전도도 : U, UO2, UC
  2. 전기전도도 : UC, U, UO2
  3. 핵분열물질 밀도 : U, UC, UO2
  4. 밀도 : UC, U, UO2
(정답률: 알수없음)
  • 핵분열물질의 밀도는 순수 금속 상태인 U가 가장 높고, 탄화물인 UC, 산화물인 $UO_{2}$ 순으로 낮아집니다.

    오답 노트
    열전도도: U > UC > $UO_{2}$ 순임
    전기전도도: U > UC > $UO_{2}$ 순임
    밀도: U > UC > $UO_{2}$ 순임
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33. 밀봉선원 제조시 밀봉선원의 누설시험방법과 관계가 없는 것은?

  1. 기포시험
  2. 충격시험
  3. 85Kr시험
  4. 침적시험
(정답률: 알수없음)
  • 밀봉선원의 누설시험은 방사성 물질이 외부로 유출되는지를 확인하는 시험입니다. 기포시험, $^{85}Kr$시험, 침적시험은 누설 여부를 확인하는 방법이지만, 충격시험은 기계적 강도를 확인하는 시험이므로 누설시험과는 관계가 없습니다.
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34. C-14 연대 측정에서 가장 많이 쓰이는 탄소 화합물은?

  1. CO2
  2. CH4
  3. C2H5OH
  4. C2H2
(정답률: 알수없음)
  • C-14 연대 측정 시 시료로부터 탄소를 분리하여 측정하기 위해 가장 널리 사용되는 화합물은 메탄($CH_{4}$)입니다.
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35. 다음 중 상온에서 열전도도(thermal conductivity)가 가장 높은 재료는?

  1. Zircaloy-2
  2. Aluminum Alloy
  3. Inconel
  4. Low Carbon Steel
(정답률: 알수없음)
  • 재료의 열전도도는 일반적으로 금속의 종류에 따라 다르며, 제시된 재료 중 알루미늄 합금(Aluminum Alloy)이 상온에서 가장 높은 열전도도를 가집니다.
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36. 핵연료의 형태와 그에 해당되는 성분을 나열한 것으로 틀린 것은?

  1. 금속 : Pu, U, Th
  2. 도성합금 : U-Al, U-Mo
  3. 세라믹 : UO2, PuO2, ThO2
  4. 액체 : UO2SO4, UO2(NO3)2
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료의 형태별 성분을 구분하는 문제입니다. U-Al, U-Mo는 도성합금이 아니라 분산형 핵연료의 기질재와 연료 입자로 구성된 합금 형태입니다.

    오답 노트
    금속: Pu, U, Th 성분이 맞음
    세라믹: $UO_{2}$, $PuO_{2}$, $ThO_{2}$ 성분이 맞음
    액체: $UO_{2}SO_{4}$, $UO_{2}(NO_{3})_{2}$ 성분이 맞음
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37. 금속이 고속 중성자속(E > 1 MeV)에 조사되면 금속 조직내에 여러가지 조사결함이 생성되며 이 결함들은 조사 효과를 일으켜 원자로 재료에 중요한 영향을 미치게 된다. 다음 중 조사 효과가 아닌 것은?

  1. 조사경화(Irradiation Hardening)
  2. 조사취화 및 파단(Embrittlement and Fracture)
  3. 팽윤(Swelling) 및 조사크리프(Irradiation Creep)
  4. 활성화 분극(Activation Polarization)
(정답률: 알수없음)
  • 고속 중성자 조사에 의해 금속 조직 내에 결함이 생기면 기계적 성질이 변하는 조사경화, 조사취화 및 파단, 팽윤 및 조사크리프 등의 현상이 발생합니다. 반면 활성화 분극은 전기화학적 반응과 관련된 현상으로, 중성자 조사에 의한 재료의 조직적 결함 효과와는 무관합니다.
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38. 금속 지르코늄 또는 하프늄을 제조하는데 사용되는 방법이 아닌 것은?

  1. 마그네슘으로 환원하는 Kroll법
  2. 열분해를 이용하는 열선법
  3. 불화칼륨 복염의 전해
  4. 산화물의 순수 수소에 의한 환원
(정답률: 알수없음)
  • 지르코늄이나 하프늄은 반응성이 매우 커서 일반적인 산화물을 순수 수소로 환원시키는 방법으로는 제조할 수 없습니다.

    오답 노트
    마그네슘으로 환원하는 Kroll법, 열분해를 이용하는 열선법, 불화칼륨 복염의 전해는 모두 실제 사용되는 제조 방법입니다.
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39. 지르칼로이-2에서는 존재하지만 수소흡수를 줄이기 위하여 지르칼로이-4에선 존재하지 않는 구성 성분은?

  1. Cu
  2. Ni
  3. Fe
  4. Cr
(정답률: 알수없음)
  • 지르칼로이-2는 Ni(니켈)을 함유하고 있으나, Ni은 수소 흡수를 촉진시켜 수소화물 형성을 유발하는 단점이 있습니다. 이를 개선하여 수소 흡수를 줄이기 위해 개발된 지르칼로이-4에서는 Ni을 제거하였습니다.
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40. 실린더 형태의 금속연료 element에는 여러가지 stress가 존재한다. 다음 일반적인 관계도 중 radial stress distri bution에 해당하는 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 실린더 형태의 금속 연료 소자에서 반경 방향 응력(Radial Stress) 분포는 중심에서 외곽으로 갈수록 변화하는 특성을 가집니다. 일반적인 응력 분포 관계도 중 반경 방향 응력의 거동을 나타내는 그래프는 입니다.
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3과목: 발전로계통공학

41. 1g의 Co를 열중성자속 1013㎝-2.sec-1에서 300시간 중성자 조사하였다. 59Co(n,α)60Co의 반응 단면적은 19barn,코발트의 안정동위원소는 59Co뿐이며, 60Co의 반감기는 5.26년이다. 60Co의 생성량은?

  1. 0.12Ci
  2. 0.24Ci
  3. 0.36Ci
  4. 0.48Ci
(정답률: 알수없음)
  • 중성자 조사에 의한 방사성 동위원소의 생성량(방사능)은 중성자속, 반응 단면적, 표적 원자 수, 조사 시간의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $A = N \sigma \phi (1 - e^{-\lambda t})$
    ② [숫자 대입] $A = \frac{1 \times 58.93}{58.93} \times 6.022 \times 10^{23} \times 19 \times 10^{-24} \times 10^{13} \times (1 - e^{-\frac{0.693}{5.26 \times 365 \times 24} \times 300})$
    ③ [최종 결과] $A = 0.24 \text{ Ci}$
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42. 125I 1μCi의 무게는 몇 g인가? (단,125I의 반감기는 60d이다.)

  1. 5.7x10-12
  2. 7.5x10-11
  3. 5.7x10-11
  4. 7.5x10-12
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 핵종의 비방사능 공식을 이용하여 특정 방사능을 가진 핵종의 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{A \times M \times T_{1/2}}{N_A \times \ln 2}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{1 \times 10^{-6} \times 125 \times (60 \times 24 \times 3600)}{6.022 \times 10^{23} \times 0.693}$
    ③ [최종 결과] $m = 5.7 \times 10^{-11}$ g
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43. 사용후 핵연료 내에 생성된 Cm242를 방사성 폐기물 처리 처분에서 중요시하는 이유가 될 수 없는 것은?

  1. 플루토늄 생성
  2. 대량의 감마선 발생
  3. 대량의 열 발생
  4. Ra226으로 붕괴
(정답률: 알수없음)
  • Cm-242는 주로 알파 붕괴를 통해 붕괴하며, 이 과정에서 높은 붕괴열을 발생시키고 최종적으로 플루토늄이나 라듐 계열로 이어지는 붕괴 사슬을 가집니다. 하지만 주된 방출선이 알파선이므로 대량의 감마선 발생은 주요 특징이 아닙니다.
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44. 인공원소만의 조합은?

  1. Np, Pu, Au
  2. At, Tc, Pm
  3. Mv, Fm, Sb
  4. Re, Sm, Bk
(정답률: 알수없음)
  • 인공원소는 자연계에 존재하지 않고 인공적으로 합성된 원소를 말합니다. 아스타틴(At), 테크네튬(Tc), 프로메튬(Pm)은 모두 대표적인 인공원소 조합입니다.

    오답 노트
    금(Au), 안티모니(Sb), 레늄(Re), 사마륨(Sm) 등은 자연계에 존재하는 천연원소입니다.
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45. 235U 핵분열 생성물인 루테늄-106이 핵연료 재처리에서 중요한 이유는?

  1. 용매추출 과정에서 증발한다.
  2. 강한 감마에너지 발생으로 차폐문제가 있다.
  3. 수용액에서 여러가지 산화상태의 화합물들을 만든다.
  4. 중성자 독물이다.
(정답률: 알수없음)
  • 루테늄-106은 핵연료 재처리 과정에서 수용액 내에 다양한 산화 상태의 화합물을 형성하여 화학적 거동이 매우 복잡하며, 이로 인해 분리 및 정제 과정에서 관리가 까다롭기 때문에 중요하게 다뤄집니다.
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46. 다음 중 방사성 요오드의 공중오염을 막기 위해 흡착제로 사용되는 것이 아닌 것은?

  1. 활성탄(activated charcoal)
  2. 질산은(AgNO3)
  3. 금속충전 제올라이트(metal impregnated zeolite)
  4. 소다 유리 휠터(soda glass filter)
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 요오드는 휘발성이 강해 이를 제거하기 위해 화학적 흡착 능력이 뛰어난 활성탄, 질산은, 금속충전 제올라이트 등을 사용합니다. 반면 소다 유리 휠터는 일반적인 입자 제거용 필터로, 요오드 가스를 선택적으로 흡착하는 기능이 없습니다.
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47. 다음 원소중 transuranium에 속하지 않는 원소는?

  1. Pu
  2. Ac
  3. Am
  4. Cm
(정답률: 알수없음)
  • Transuranium(초우라늄 원소)은 원자번호 92번인 우라늄($$U$$)보다 원자번호가 큰 원소들을 말합니다. 악티늄($$Ac$$)은 원자번호 89번으로 우라늄보다 작으므로 해당하지 않습니다.

    오답 노트
    Pu: 플루토늄 (원자번호 94)
    Am: 아메리슘 (원자번호 95)
    Cm: 퀴륨 (원자번호 96)
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48. 우라늄 동위원소 235U의 농축공정에 대한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 기체확산법은 동위원소의 질량차를 이용하여 농축한다.
  2. 레이저법은 동위원소 화합물의 흡수스펙트럼차를 이용한다.
  3. 공기역학법(노즐법)에서는 가벼운 원소가 반원형곡면벽 쪽을 따라 흐른다.
  4. 원심분리법에서 무거운 원소가 원통외부벽으로 이동한다.
(정답률: 알수없음)
  • 공기역학법(노즐법)에서는 원심력에 의해 무거운 원소가 곡면벽 쪽으로 쏠리고, 가벼운 원소는 중심축 쪽으로 모이는 성질을 이용합니다.

    오답 노트
    기체확산법: 질량 차이에 의한 확산 속도 차이 이용
    레이저법: 원자/분자의 고유한 흡수 스펙트럼 차이 이용
    원심분리법: 원심력에 의해 무거운 원소가 외벽으로 이동
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49. 보기항의 밑줄친 원소가 추적자로서 이용되기에 가장 부적당한 것은? (단, 화살표 위의 문자는 붕괴방법을, 화살표 아래는 반감기를 나타낸다.)복원중 (정확한 보기내용을 아시는분께서는 오류 신고를 통하여 보기 내용 작성 부탁드립니다.)(문제 오류로 정답은 1번입니다.)

  1. 복원중
  2. 복원중
  3. 복원중
  4. 복원중
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 문제의 보기 내용이 복원되지 않았으나, 공식 정답에 따라 해당 항목이 추적자로 부적당한 원소임을 알 수 있습니다.
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50. 38Cl을 포함하는 염화나트륨과 140Ba를 포함하는 질산바륨의 혼합용액에 황산을 가하여 가열할 때의 현상 중 맞는 것은?

  1. 38Cl은 휘발하고 140Ba은 용액중에 남는다.
  2. 38Cl은 휘발하고 140Ba은 생성하는 침전중에 들어간다.
  3. 38Cl,140Ba 모두 요액중에 남는다.
  4. 38Cl,140Ba 모두 침전중에 들어 간다.
(정답률: 알수없음)
  • 황산을 가하여 가열하면 염화물($$Cl$$)은 휘발성 산인 염화수소($$HCl$$)가 되어 기체로 날아가고, 바륨($$Ba$$)은 황산바륨($$BaSO_4$$)이라는 매우 안정한 흰색 침전을 형성하여 용액 속에 남지 않고 침전물에 포함됩니다.
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51. 방사성 동위원소 24Na 1Ci가 있다. 이 방사성 동위원소의 무게는 얼마인가?(단, Na의 반감기는 15시간이다.)

  1. 1.15x10-7g
  2. 1.15x10-6g
  3. 3.19x10-7g
  4. 3.19x10-6g
(정답률: 알수없음)
  • 방사능 $A$와 원자 수 $N$의 관계식 및 몰 질량을 이용하여 방사성 동위원소의 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$A = \lambda N = \frac{\ln 2}{T_{1/2}} \times \frac{m \times N_{A}}{M}$$
    ② [숫자 대입]
    $$m = \frac{1 \times 3.7 \times 10^{10} \times 15 \times 3600 \times 23}{0.693 \times 6.022 \times 10^{23}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$m = 1.15 \times 10^{-7} \text{ g}$$
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52. 경수로 핵연료의 UO2 펠렛(pellet)의 용융온도는?

  1. 1800∼1900℃
  2. 2300∼2500℃
  3. 2700∼2900℃
  4. 3000∼3200℃
(정답률: 알수없음)
  • 경수로에서 사용되는 이산화우라늄($UO_2$) 펠렛은 매우 높은 내열성을 가지고 있으며, 일반적인 용융온도는 $2700 \sim 2900^{\circ}C$ 범위입니다.
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53. 카드뮴비(Cd Ratio)는?

  1. 열중성자에 의해서 생성된 방사능을 열중성자와 속중성자에 의해서 생성된 방사능으로 나눈 값
  2. 열중성자에 의해서 생성된 방사능을 속중성자에 의해서 생성된 방사능으로 나눈 값
  3. 속중성자에 의해서 생성된 방사능을 열중성자에 의해서 생성된 방사능으로 나눈 값
  4. 열중성자와 속중성자에 의해서 생성된 방사능을 속중성자에 의해서 생성된 방사능으로 나눈 값
(정답률: 알수없음)
  • 카드뮴비(Cd Ratio)는 열중성자를 흡수하는 카드뮴 차폐막 유무에 따른 방사능 차이를 이용하여, 전체 중성자(열+속)에 의한 방사능을 속중성자에 의한 방사능으로 나눈 값으로 정의합니다.
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54. 다음 중 추적자의 고고학적 이용에 쓰이는 동위원소는?

  1. 14C
  2. 14O
  3. 16N
  4. 17N
(정답률: 알수없음)
  • 탄소-14($^{14}C$)는 반감기가 약 5,730년으로 길고 모든 유기물에 포함되어 있어, 유물의 연대를 측정하는 고고학적 연대 측정법의 핵심 추적자로 이용됩니다.
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55. 모핵종 99Mo(반감기는 66시간)과 자핵종 99mTc(반감기는 6시간)이 방사평형상태에 있다. 99Mo의 방사능이 10μCi이면 99mTc의 방사능은 몇 μCi 이겠는가? (단, 모원소의 자원소로의 붕괴율은 100%라고 가정)

  1. 110μCi
  2. 100μCi
  3. 11μCi
  4. 10μCi
(정답률: 알수없음)
  • 모핵종의 반감기가 자핵종의 반감기보다 훨씬 길 때 성립하는 과도평형 상태의 방사능 비를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $A_2 = A_1 \frac{\lambda_2}{\lambda_2 - \lambda_1}$
    ② [숫자 대입] $A_2 = 10 \times \frac{\frac{0.693}{6}}{\frac{0.693}{6} - \frac{0.693}{66}}$
    ③ [최종 결과] $A_2 = 11$
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56. 137Cs 방사성핵종을 분리할 때 사용하는 일반적인 방사 분석법은?

  1. 용매추출법
  2. 전기분해농축법
  3. 발연질산법
  4. 염화백금산법
(정답률: 알수없음)
  • 세슘($^{137}Cs$)과 같은 알칼리 금속 원소를 분리하고 정제할 때, 백금산($H_2PtCl_6$)을 사용하여 침전시키는 염화백금산법이 일반적인 방사 분석법으로 사용됩니다.
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57. 천연 우라늄 중 우라늄 동위원소 235U는 약 얼마나 함유되어 있는가?

  1. 0.25%
  2. 0.82%
  3. 0.72%
  4. 3.2%
(정답률: 알수없음)
  • 천연 우라늄은 여러 동위원소의 혼합물이며, 그 중 핵분열성 동위원소인 $^{235}U$는 약 $0.72\%$의 매우 낮은 비율로 존재합니다.
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58. 밀킹법(milking method)은 다음과 같은 조작을 말한다. 올바른 것은?

  1. 모(母)핵종을 정제한 후 어떤 시간경과 후에 생성된 자(子)핵종을 분리해 내는 것
  2. 모,자핵종(母,子核種)의 공존상태에서 모(母)핵종만을 분리해 내는 것
  3. 모,자핵종(母,子核種)의 방사평형 상태에서 자(子)핵종을 분리한 다음 모(母)핵종을 정량하는 것
  4. 방사성 핵종으로부터 안정핵종을 추출해 내는 것
(정답률: 알수없음)
  • 밀킹법(milking method)은 마치 소의 젖을 짜는 것과 유사하게, 모핵종을 정제하여 보관하다가 방사성 붕괴를 통해 생성된 자핵종만을 화학적으로 분리하여 추출하는 방법입니다.
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59. 1000MWe급 중수로의 가동율은 80%이고 핵분열 물질에서 나오는 열을 0.95MWd/g, 열발생율은 6800MWd/MT라면 천연 우라늄의 공급속도는? (단, 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 효율은 30%이다.)

  1. 117.6㎏/day
  2. 147.0㎏/day
  3. 392.0㎏/day
  4. 490.2㎏/day
(정답률: 알수없음)
  • 발전소의 전기 출력을 열출력으로 환산한 후, 열발생율을 이용하여 하루에 필요한 천연 우라늄의 양을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{공급속도} = \frac{\text{전기출력}}{\text{효율} \times \text{열발생율}}$
    ② [숫자 대입] $\text{공급속도} = \frac{1000 \times 0.8}{0.3 \times 6800} \times 10^{6}$
    ③ [최종 결과] $\text{공급속도} = 392.15 \text{ kg/day}$
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60. 경수로 핵연료 제조공정 순서를 알맞게 나타낸 것은?

  1. 정광(U3O8) - 변환(천연UF6) - 재변환(UO2) - 농축(UO3) - 성형가공(UO2)
  2. 정광(U3O8) - 변환(천연UF6) - 농축(UF6) - 재변환(UO2) - 성형가공(UO2)
  3. 정광(U3O8) - 재변환(UO2) - 농축(UO3) - 성형가공(UO2)
  4. 정광(U3O8) - 농축(UO3) - 변환(천연UF6) - 재변환(UO2) - 성형가공(UO2)
(정답률: 알수없음)
  • 경수로 핵연료 제조는 우라늄 광석을 정제한 후, 농축이 가능한 기체 상태로 변환하고, 농축 후 다시 고체 연료 형태로 재변환하여 가공하는 순서로 진행됩니다.
    정광($U_{3}O_{8}$) $\rightarrow$ 변환(천연$UF_{6}$) $\rightarrow$ 농축($UF_{6}$) $\rightarrow$ 재변환($UO_{2}$) $\rightarrow$ 성형가공($UO_{2}$)
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4과목: 원자로 안전과 운전

61. 핵임계 사고시 개인이 받은 피폭선량의 대부분은 중성자에 의한 것이다. 개인의 중성자 과피폭선량을 평가하는데 가장 적합한 방법은?

  1. 혈액중 백혈구 수
  2. 혈액중 적혈구 수
  3. 혈액중 철의 방사능
  4. 혈액중 나트륨의 방사능
(정답률: 알수없음)
  • 중성자 과피폭 시 체내의 나트륨($^{23}\text{Na}$)이 중성자를 흡수하여 방사성 동위원소인 $^{24}\text{Na}$로 변환됩니다. 이 $^{24}\text{Na}$가 붕괴하며 방출하는 감마선을 측정함으로써 개인이 받은 중성자 피폭선량을 정밀하게 평가할 수 있습니다.
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62. 신체가 받는 γ선의 방사선 피폭선량을 측정하는데 가장 간편하게 사용되는 것은?

  1. GM형 측정기
  2. 전리형 포켓 선량계
  3. 화학 선량계
  4. 형광 선량계
(정답률: 알수없음)
  • 전리형 포켓 선량계는 크기가 작고 휴대성이 뛰어나며, 실시간으로 $\gamma$선 피폭선량을 측정할 수 있어 현장에서 개인 피폭량을 측정하는 가장 간편한 도구로 사용됩니다.
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63. CANDU형 원자로에서 비상용수공급계통(EWS)의 용수가 공급되는 경우가 아닌 것은?

  1. 급수계통 파손시 증기발생기로 공급
  2. 비상노심냉각계통 장기간 운전시 EWS배관에 연결하여 열수송계통으로 공급
  3. 비상노심냉각계통 열교환기에 기기냉각수(RSW) back up으로 공급
  4. 살수탱크에 용수보충시
(정답률: 알수없음)
  • CANDU형 원자로의 비상용수공급계통(EWS)은 급수계통 파손 시 증기발생기 공급, 비상노심냉각계통(ECC) 장기 운전 시 열수송계통 공급, 그리고 ECC 열교환기의 기기냉각수(RSW) 백업 공급을 목적으로 합니다. 살수탱크에 용수를 보충하는 기능은 EWS의 주요 공급 목적에 해당하지 않습니다.
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64. 유효 반감기(Teff)는 방사학적 반감기(TR)와 생물학적 반감기(TB)간에 다음과 같은 관계가 있다. 맞는 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 유효 반감기는 방사성 붕괴에 의한 소멸(방사학적 반감기)과 생체 내 배설에 의한 소멸(생물학적 반감기)이 동시에 일어날 때의 전체 소멸 속도를 나타내며, 두 반감기의 조화 평균 형태로 계산됩니다.
    $$\frac{1}{T_{eff}} = \frac{1}{T_R} + \frac{1}{T_B}$$
    이를 $T_{eff}$에 대해 정리하면 다음과 같습니다.
    $$T_{eff} = \frac{T_R T_B}{T_R + T_B}$$
    따라서 정답은 입니다.
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65. 다음 중 중대사고와 가장 관계가 적은 현상은?

  1. 증기폭발(steam explosion)
  2. 격납건물직접가열(direct containment heating)
  3. 수소폭발(hydrogen explosion)
  4. critical flow
(정답률: 알수없음)
  • 중대사고는 노심 용융으로 인해 발생하는 심각한 사고를 의미하며, 증기폭발, 격납건물직접가열, 수소폭발 등이 대표적인 관련 현상입니다. 반면 critical flow는 유체가 흐를 수 있는 최대 유량인 임계 유량 상태를 의미하는 일반적인 유체역학적 현상으로, 중대사고의 특이 현상으로 보기 어렵습니다.
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66. 냉각재 배관 파단 사고시 핵연료 용융이 일어날 수 있게 하는 열에너지원에 대한 설명으로 알맞는 것은?

  1. 저장된 내부에너지는 물과 수증기의 상변화에 의한 잠열과 핵연료봉이 가진 비열이 대부분이다.
  2. 핵적 과도현상에 의한 열발생은 제어봉이 삽입되는 즉시 없어지므로 제어봉의 낙하시간 만이 중요하다.
  3. 붕괴열은 상당히 오랜 시간을 두고 영향을 미치는데 제어봉 낙하 직후에는 정상출력의 약 15%를 나타낸다.
  4. 화학반응에 의한 열에너지는 지르코늄이 물과 반응하여 발생되며 냉각재의 온도가 약 섭씨 2200도가 넘게 될 때 일어난다.
(정답률: 알수없음)
  • 냉각재 상실 사고(LOCA) 시 핵연료 용융의 주원인이 되는 열에너지는 핵연료봉 자체가 보유한 비열에 의한 현열과 냉각재의 상변화에 따른 잠열 등 저장된 내부에너지가 핵심입니다.

    오답 노트
    제어봉 낙하시간 만이 중요하다: 붕괴열이 지속적으로 발생하므로 낙하시간 외에도 잔열 제거가 중요합니다.
    정상출력의 약 15%: 제어봉 낙하 직후 붕괴열은 보통 정상 출력의 약 6~7% 수준에서 시작합니다.
    섭씨 2200도: 지르코늄-물 반응은 보통 $1200^{\circ}C$ 부근부터 급격히 활성화됩니다.
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67. 일정한 중성자원으로부터 10cm 떨어진 곳에서 중성자속을 측정한 결과 104n/cm2.sec의 값을 얻었고 다음 중성자원과 계측기 사이에 10cm의 폭을 가진 납(Pb)을 넣은 후 측정한 결과는 7.4x104m/cm2.sec이었다. 이 때 차폐물의 가중계수(build-up factor)는? (단, 납의 밀도는 11.34g/cm3, 흡수계수는 0.518cm-1이다.)

  1. 0.95
  2. 0.34
  3. 2.4
  4. 7.4
(정답률: 알수없음)
  • 차폐체에 의한 감쇠 공식에 가중계수를 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Phi = \Phi_0 \times B \times e^{-\Sigma x}$$
    ② [숫자 대입]
    $$7.4 \times 10^4 = 10^4 \times B \times e^{-(0.518 \times 10)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$B = 7.4$$
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68. 그림은 가압경수로(PWR) 원자력발전소 2차측 터빈 열역학 주기를 간단히 표시한 온도-엔트로피(T-S)선도이다. 이 중 저압터빈을 이용하는 부위는?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 알수없음)
  • T-S 선도에서 고압터빈을 거친 증기는 재열 과정을 통해 온도가 상승한 후 저압터빈으로 들어갑니다. 이미지에서 재열 후 최종적으로 팽창하며 일을 하는 구간인 C가 저압터빈에 해당합니다.
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69. 유-튜브(U-tube)형 증기발생기에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 유-튜브의 재질은 인코넬이며 약 5,000개정도가 지지판에 의해 지지된다.
  2. 이차 냉각수는 일차측 냉각재에 의해 비등하여 증기가 되어 터빈으로 가지만 일부는 하향 통로에서 급수와 함께 합쳐져 재순환 된다.
  3. 어떤 사고에도 원자로심을 냉각시켜야 하므로 주급수펌프는 항상 작동하도록 설계되어 있다.
  4. 증기발생기에는 많은 방사선조사가 있으므로 보수 유지작업에 어려움이 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 주급수펌프는 정상 운전 시 증기발생기에 물을 공급하는 장치이며, 사고 시에는 보조급수펌프나 안전주입계통 등을 통해 냉각을 수행하므로 주급수펌프가 항상 작동하도록 설계되어 있다는 설명은 틀린 것입니다.
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70. 냉각제 상실사고에 대한 설계기준 중 틀린 것은?

  1. 핵연료봉 피복재의 첨두온도가 2200℉보다 작아야 한다
  2. 핵비등이탈율이 1.3 보다 작아야 한다.
  3. 피복재 산화는 17% 이하라야 한다.
  4. 물이나 증기와 화학반응을 일으키는 피복재량은 전체 피복재의 1% 미만이어야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 냉각제 상실사고(LOCA) 설계기준에서 핵비등이탈율(Departure from Nucleate Boiling Ratio, DNBR)은 특정 기준치 이상을 유지하여 연료봉의 과열을 방지해야 하며, 단순히 1.3보다 작아야 한다는 설명은 틀린 기준입니다.
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71. 평준화 가격(levelized cost)에 대한 잘못된 설명은?

  1. 현재 가법(present worth method)으로 구한다.
  2. 해마다 변동하는 전력단가와 자본비율을 발전소 운전 수명중 평균하여 구한 대표값이다.
  3. 발전소 운전수명중 고정하여 부과한 경우와 실제로 해마다 부과하는 회계상의 수치계산이 동일시되는 발전단가이다.
  4. 매년 발전단가를 평균한 값이다.
(정답률: 알수없음)
  • 평준화 가격은 단순히 매년의 단가를 산술 평균한 값이 아니라, 화폐의 시간 가치를 고려하여 현재 가법(Present Worth Method)을 통해 산출한 대표값입니다.
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72. 원자로에 이용되는 제어봉 중에서 반응도의 장기적 변화 취급용으로 설치되는 것은?

  1. 안전 제어봉(safety rod)
  2. 미세 제어봉(regulating rod)
  3. 조 제어봉(shim rod)
  4. 미세 제어봉과 조 제어봉
(정답률: 알수없음)
  • 조 제어봉(shim rod)은 연료의 연소에 따른 반응도 감소나 독물질의 축적 등 장기적인 반응도 변화를 보상하기 위해 사용되는 제어봉입니다.

    오답 노트
    안전 제어봉: 비상시 원자로를 즉시 정지시키기 위해 사용
    미세 제어봉: 출력의 미세한 조정 및 단기적 변화 대응
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73. 다음 방사선차폐 물질 중 감마선(γ선) 피폭에 의하여 중성자발생의 문제가 없는 것은?

  1. 규소(Si)
  2. 중수소(2H)
  3. 베릴륨(9Be)
  4. 탄소(C)
(정답률: 알수없음)
  • 감마선에 의한 광핵반응$(\gamma, n)$은 핵결합 에너지가 낮은 물질에서 주로 발생합니다. 규소(Si)는 다른 보기의 물질들에 비해 핵결합 에너지가 높아 중성자 발생 문제가 거의 없습니다.

    오답 노트
    중수소, 베릴륨, 탄소: 광핵반응 임계 에너지가 낮아 중성자가 발생하기 쉽습니다.
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74. 고리원자력 발전소의 노심에서 생성되는 핵분열에너지는 대략 1,700㎿이다. 이 에너지는 반경 0.2인치(inch) 높이가 144인치인 긴 UO2 연료봉 주위를 흐르는 냉각수에 의해 운반된다. 만일 고리노심의 평균 열류속(average heat flux)이 0.68㎿/hr.ft2이라면 노심에너지를 운반해 내기 위해 소요되는 연료봉수(개)는?

  1. 약 1.00×104
  2. 약 1.52×104
  3. 약 1.82×104
  4. 약 2.02×104
(정답률: 알수없음)
  • 전체 노심 에너지를 연료봉 1개당 방출하는 열량으로 나누어 필요한 연료봉의 개수를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{Q_{total}}{q'' \times A}$ (여기서 $A = 2\pi r L$)
    ② [숫자 대입] $N = \frac{1700 \times 10^{6}}{0.68 \times 10^{6} \times (2 \times 3.14 \times \frac{0.2}{12} \times 144)}$
    ③ [최종 결과] $N = 20212.7$
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75. 경수로 원자로 냉각재 계통으로부터 소량의 누설이 발생한다면 이를 판단할 수 있는 방법 중 옳지 않은 것은?

  1. 격납용기 내부 방사능 준위가 높게 지시
  2. 격납용기 배수조 수위 증가
  3. 가압기 수위 증가 또는 충전 유량 감소
  4. 격납용기 내부의 습도 상승
(정답률: 알수없음)
  • 냉각재 계통에서 누설이 발생하면 계통 내 냉각재량이 감소하므로, 이를 보충하기 위해 가압기 수위는 낮아지고 충전 유량은 오히려 증가하게 됩니다.

    오답 노트
    격납용기 내부 방사능/수위/습도: 냉각재가 격납용기로 누설되면 모두 상승하는 것이 정상적인 현상임
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76. 인체의 조혈장기에 방사선 피폭을 받았을 경우 가장 민감한 것은?

  1. 적혈구
  2. 백혈구
  3. 혈소판
  4. 임파구
(정답률: 알수없음)
  • 인체의 조혈장기 중 혈소판은 방사선 피폭에 매우 민감하게 반응하여 수치가 빠르게 감소하며, 이는 출혈 경향을 높이는 등 조혈계 손상의 주요 지표가 됩니다.
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77. 다음 중 원자로 제어를 위해 매우 중요한 인자는?

  1. 즉발 γ선
  2. 지발 γ선
  3. 즉발중성자
  4. 지발중성자
(정답률: 알수없음)
  • 지발중성자는 핵분열 후 일부 핵분열 생성물이 붕괴하면서 방출되는 중성자로, 원자로의 반응도 변화 속도를 늦춰주어 제어봉 조작 등을 통한 안전한 원자로 제어를 가능하게 하는 핵심 인자입니다.
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78. 방사선 사고 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 검출기는 사고 발생 시 즉각적으로 반응해야 할 뿐만 아니라, 사고 상황이 지속되는 동안 포화되지 않고 안정적으로 작동하여 정확한 상태 정보를 제공하는 신뢰성이 가장 중요합니다.

    오답 노트
    방향/에너지 의존성: 의존성이 낮아야 다양한 환경에서 정확한 측정이 가능함
    측정감도: 중요하지만, 사고 검출용으로는 장기적인 작동 안정성이 더 우선됨
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79. 가압 경수로(PWR)에서 주요기기의 보호에 목적을 둔 강제 정지 조건은?

  1. 증기유량의 증가
  2. 증기발생기 고수위
  3. 과출력 漬T
  4. 주급수유량의 감소
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로(PWR)에서 증기발생기 고수위가 발생하면 2차측 냉각재가 원자로 냉각재 계통으로 유입되거나, 열전달 효율 저하 및 원자로 냉각재 계통의 과냉각을 유발하여 주요 기기에 손상을 줄 수 있으므로 강제 정지 조건에 해당합니다.
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80. 다음 중 핵연료 주기 비용에 고려하지 않는 것은?

  1. 사용후 연료 수송비
  2. 대금 결제 시기
  3. 할인률
  4. 감가상각률
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료 주기 비용은 우라늄 채굴부터 폐기물 처분까지의 전 과정에 걸친 경제적 비용을 산출하는 것입니다. 사용후 연료 수송비, 대금 결제 시기, 할인율은 비용 산정에 직접적인 영향을 미치지만, 감가상각률은 설비 자산의 가치 감소를 계산하는 회계적 개념으로 핵연료 주기 비용 자체에는 고려하지 않습니다.
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5과목: 방사선이용 및 보건물리

81. Dead time 250μsec인 G-M계수관으로 15100cpm의 계수율을 얻었다. Dead time이 없는 진계수율(true counting rate)은 약 얼마인가?

  1. 16,100cpm
  2. 18,100cpm
  3. 14,100cpm
  4. 20,100cpm
(정답률: 알수없음)
  • 측정된 계수율(관측계수율)과 불감시간(Dead time)을 이용하여 실제 붕괴 횟수인 진계수율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{m}{1 - m\tau}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{15100}{1 - (15100 \times \frac{250}{60 \times 10^6})}$
    ③ [최종 결과] $n = 16100$
    따라서 진계수율은 $16,100\text{cpm}$ 입니다.
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82. 일반적인 반도체 검출기의 특성을 나열한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 에너지 분해능이 좋다.
  2. 출력펄스의 상승시간(rise time)이 늦다.
  3. 넓은 에너지 영역에 걸쳐 반응이 선형적이다.
  4. 크기가 작고 검출기 구조선택이 자유롭다.
(정답률: 알수없음)
  • 반도체 검출기는 전하 수집 속도가 매우 빨라 출력 펄스의 상승시간(rise time)이 매우 짧은 것이 특징입니다.

    오답 노트
    에너지 분해능 우수, 넓은 에너지 영역의 선형적 반응, 소형 크기 및 구조 선택의 자유로움은 반도체 검출기의 주요 장점입니다.
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83. 미량의 방사능을 측정하는 기술로서 잘못된 것은?

  1. 자연 계수율을 줄이기 위해 차폐를 잘해야 한다.
  2. 백 그라운드 때문에 계수 시간을 짧게 해야 한다.
  3. 역동시 계수관을 사용한다.
  4. 시료를 농축한다.
(정답률: 알수없음)
  • 미량의 방사능을 측정할 때는 신호 대 잡음비를 높이는 것이 핵심입니다. 백그라운드(배경방사선)의 영향을 최소화하여 통계적 오차를 줄이기 위해서는 계수 시간을 충분히 길게 가져가야 합니다.

    오답 노트
    자연 계수율 감소를 위한 차폐, 측정 효율을 높이기 위한 역동시 계수관 사용, 시료 농축은 모두 미량 측정의 올바른 방법입니다.
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84. 다음 계수기(counter)중에서 Plateau 특성을 보이지 않는 것은?

  1. BF3 - counter
  2. Proportional counter
  3. G-M counter
  4. Scintillation counter
(정답률: 알수없음)
  • 신틸레이션 계수기는 가스 증폭 과정이 없는 광전증폭관을 이용하므로, 가스 충전 계수기에서 나타나는 전압-계수율 곡선의 평탄 영역인 Plateau 특성이 나타나지 않습니다.

    오답 노트
    BF$_{3}$ counter, Proportional counter, G-M counter: 가스 증폭을 이용하는 계수기로 Plateau 특성을 가짐
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85. 단색 γ선의 파고분포곡선에 나타나는 광전피크(peak)에 대한 설명중 틀리는 것은?

  1. peak 위치는 γ선의 에너지에 비례한다.
  2. 가우스 분포를 한다.
  3. 분해능에 따라 폭이 다르다.
  4. 높이는 분해능에는 무관하다.
(정답률: 알수없음)
  • 광전피크의 높이는 분해능이 좋을수록(폭이 좁을수록) 더 높게 나타나므로 분해능과 밀접한 관계가 있습니다.
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86. 1MeV의 감마선에 대한 납(비중 11.3g/㎝3)의 질량 감쇠계수가 0.0703㎝2/g이다. 선 감쇠계수는 얼마인가?

  1. 0.794㎝-1
  2. 7.94㎝-1
  3. 0.0794㎝-1
  4. 0.00794㎝-1
(정답률: 알수없음)
  • 선 감쇠계수는 질량 감쇠계수에 물질의 밀도를 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \mu_{m} \times \rho$
    ② [숫자 대입] $\mu = 0.0703 \times 11.3$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.794$
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87. X-선과 γ-선에 관한 설명 중 맞는 것은?

  1. X선은 전자의 천이에 의해, γ선은 핵의 천이에 의해 발생된다.
  2. γ선은 전자의 천이에 의해, X선은 핵의 천이에 의해 발생된다.
  3. X선은 하전입자의 감속에 의해, γ선은 전자의 천이에 의해 발생된다.
  4. γ선은 하전입자의 감속에 의해, X선은 전자의 천이에 의해 발생된다.
(정답률: 알수없음)
  • X선은 원자 궤도 전자의 에너지 준위 천이에 의해 발생하며, $\gamma$선은 불안정한 원자핵이 기저 상태로 천이하며 방출하는 전자기파입니다.
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88. 다음 중 열중성자의 흡수가 현저하게 큰 것은?

  1. 철
  2. 구리
  3. 카드뮴
  4. 중수(D2O)
(정답률: 알수없음)
  • 카드뮴은 열중성자에 대한 흡수 단면적이 매우 커서 중성자 흡수재로 널리 사용되는 물질입니다.
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89. 다음 계측기중 측정용도가 다른 것은?

  1. BF3 계수관
  2. 3He 계수관
  3. 이온함 탐사계
  4. 핵분열 계수관
(정답률: 알수없음)
  • 중성자 검출기의 특성에 따른 분류 문제입니다. $BF_{3}$ 계수관, $^{3}He$ 계수관, 핵분열 계수관은 모두 중성자를 직접 검출하기 위한 중성자 검출기인 반면, 이온함 탐사계는 전리 방사선(감마선, 베타선 등)을 측정하는 전리함 기반의 계측기이므로 용도가 다릅니다.
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90. G-M 계수관에 관한 설명중 잘못된 것은?

  1. 입사 입자의 에너지 판단이 간단하다.
  2. 출력 펄스가 커서 외부 증폭이 거의 필요없다.
  3. 출력 펄스 파고가 1차 이온대의 수와 무관하다.
  4. 입사 입자의 종류를 구별할 수 없다.
(정답률: 알수없음)
  • G-M 계수관은 가스 증폭률이 매우 커서 입사 입자의 에너지에 관계없이 항상 일정한 크기의 펄스를 출력하므로, 입사 입자의 에너지를 판별하거나 종류를 구별하는 것이 불가능합니다.

    오답 노트
    출력 펄스: 매우 커서 증폭기 불필요
    펄스 파고: 초기 이온 쌍 수와 무관하게 일정
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91. BGO 신틸레이터의 특성으로 올바른 것은?

  1. 밀도가 작다.
  2. 실효원자 번호가 작다.
  3. 잔광시간이 길다.
  4. 흡습성이 없다.
(정답률: 알수없음)
  • BGO(Bismuth Germanate) 신틸레이터는 밀도가 매우 높고 실효원자번호가 커서 감마선 정지능력이 우수하며, 특히 흡습성이 없어 취급과 보관이 용이한 특성을 가집니다.

    오답 노트
    밀도: 매우 큼
    실효원자번호: 매우 큼
    잔광시간: 상대적으로 김
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92. Scaler는 다음 중 어느 회로를 이용한 것인가?

  1. Schmitt회로
  2. Binary회로
  3. 적분회로
  4. 증폭회로
(정답률: 알수없음)
  • Scaler는 방사선 측정기에서 나오는 펄스 수를 누적하여 측정하는 장치로, 전기적 신호를 누적하는 적분회로의 원리를 이용하여 구현됩니다.
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93. 검출기에 임피던스가 낮은 회로나 긴 케이블을 직접 연결하면 펄스 파형 자체가 우그러지는 현상이 발생하는데 이 것을 방지하기 위하여 검출기에 바로 접속시켜 사용하는 전자회로는?

  1. 바이어스 증폭기(biased amplifier)
  2. 주 증폭기(main amplifier)
  3. 가산 증폭기(sum-amplifier)
  4. 전치 증폭기(pre-amplifier)
(정답률: 알수없음)
  • 전치 증폭기(pre-amplifier)는 검출기 바로 뒤에 연결하여 임피던스를 변환함으로써, 긴 케이블 전송 시 발생하는 펄스 파형의 왜곡을 방지하고 잡음을 줄이는 역할을 합니다.
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94. 다음 중 중성자 선원은?

  1. 60Co
  2. 147Pm
  3. 90Sr-90Y
  4. 241Am-9Be
(정답률: 알수없음)
  • $^{241}\text{Am}$-$^{9}\text{Be}$ 선원은 $\alpha$ 입자가 베릴륨($\text{Be}$) 핵과 반응하여 중성자를 방출하는 $(\alpha, n)$ 반응을 이용한 대표적인 중성자 선원입니다.
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95. 조사선량 측정기 중 기준기기로서 비교 교정하지 않고 절대측정의 원리를 적용할 수 있는 것은?

  1. 전리함식 선량계
  2. 열형광 선량계
  3. G-M관식 선량계
  4. NaI신틸레이션 선량계
(정답률: 알수없음)
  • 전리함식 선량계는 전하량을 직접 측정하여 방사선량을 산출하는 절대측정 원리를 적용할 수 있어 기준기기로 사용됩니다.
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96. P-N 접합 검출기의 감손영역(Depletion region) 두께가 엷을수록 어떤 장점이 있는가?

  1. 양성자 측정에 유리해진다.
  2. α-입자 측정에 유리해진다.
  3. 분해능이 좋아진다.
  4. 검출기의 안정성이 증진된다.
(정답률: 알수없음)
  • P-N 접합 검출기에서 공핍층(Depletion region)의 두께가 얇을수록 전하 수집 효율이 높아지고 신호의 응답 속도가 빨라져 에너지 분해능이 향상됩니다.
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97. 보기 ① - ④의 내용 중 맞는 설명의 조합은?

  1. ①과 ②
  2. ①과 ③
  3. ①과 ④
  4. ②과 ③
(정답률: 알수없음)
  • X선과 $\gamma$선은 모두 전자기파의 일종이며, 제동복사선은 연속 스펙트럼을 갖는 특성이 있습니다.

    오답 노트
    $\gamma$선은 X선보다 파장이 깁니다: 틀림
    제동복사선은 X선의 일종입니다: 틀림
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98. γ선 보상형 중성자 측정용 붕소전리함을 바르게 설명한 것은?

  1. 혼합 방사선장에서 속중성자를 측정할 수 있게 되어있다.
  2. γ선에 의한 전리전류를 증폭시켜 잡음의 기미를 무시 하고 있다.
  3. 중성자와 붕소와의 핵반응을 이용하여 α입자의 전리작용을 이용하고 있다.
  4. 반조양자의 반사체로서 파라핀 등 함수 소기체를 사용하고 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 붕소전리함은 중성자가 붕소($\text{B}^{10}$)와 반응하여 생성되는 $\alpha$입자의 전리작용을 통해 중성자 수를 측정하는 원리를 이용합니다.
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99. BF3 중성자 검출기의 동작원리가 되는 핵반응은?

  1. Be10(n,α)Li9
  2. B10(n,P)Be10
  3. B10(n,α)Li7
  4. F17(n,P)Ne20
(정답률: 알수없음)
  • $\text{BF}_3$ 중성자 검출기는 붕소-10($\text{B}^{10}$)의 높은 중성자 흡수 단면적을 이용하며, 중성자를 흡수하여 알파 입자와 리튬 핵으로 붕괴하는 핵반응을 이용합니다.
    핵반응식: $\text{B}^{10}(n, \alpha)\text{Li}^{7}$
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100. 전치증폭기의 출력신호는 15mV이다. 이것을 증폭하기 위하여 주증폭기에 설정하는 증폭도(Gain)로서 부적당한 것은? (단, 주증폭기의 최대 출력신호는 10V이다.)

  1. 1,000
  2. 500
  3. 100
  4. 50
(정답률: 알수없음)
  • 주증폭기의 출력신호가 최대 출력 한계인 $10\text{V}$를 초과하면 신호 왜곡(포화)이 발생하므로, 증폭도와 입력신호의 곱이 최대 출력보다 작아야 합니다.
    ① [기본 공식] $V_{out} = V_{in} \times G$
    ② [숫자 대입] $V_{out} = 15 \times 10^{-3} \times 1000$
    ③ [최종 결과] $V_{out} = 15\text{V}$
    계산 결과 $15\text{V}$는 최대 출력 $10\text{V}$를 초과하므로 부적당합니다.
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