원자력기사 필기 기출문제복원 (2011-09-03)

원자력기사 2011-09-03 필기 기출문제 해설

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원자력기사
(2011-09-03 기출문제)

목록

1과목: 원자력기초

1. 핵분열로 방출되는 즉발중성자와 지발중성자에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 지발중성자의 생성원리는 즉발중성자와 다르다.
  2. 지발중성자의 평균에너지는 즉발중성자와 같다.
  3. 감속과정에서 누설될 확률은 지발중성자가 즉발중성자보다 크다.
  4. 지발중성자 분율이 작을수록 원자로 제어에 유리하다.
(정답률: 알수없음)
  • 즉발중성자는 핵분열 직후 즉시 방출되지만, 지발중성자는 핵분열 생성물이 $\beta$ 붕괴를 거쳐 들뜬 상태가 된 후 방출되므로 생성 원리가 서로 다릅니다.

    오답 노트
    지발중성자의 평균에너지는 즉발중성자보다 낮음
    에너지가 낮으므로 누설 확률은 지발중성자가 더 낮음
    지발중성자 분율이 클수록 제어 시간이 확보되어 원자로 제어에 유리함
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2. 중성자 확산방정식에 사용되는 Fick’s Law가 잘 적용되는 법칙은?

  1. 중성자 흡수 단면적이 큰 매질 근처
  2. 노심의 바깥 경계면 주위
  3. 중성자가 등방성 산란을 하는 곳
  4. 중성자 선원이 있는 곳
(정답률: 알수없음)
  • Fick의 법칙은 중성자의 흐름이 농도 기울기에 비례한다는 법칙으로, 중성자가 모든 방향으로 균일하게 산란되는 등방성 산란 조건에서 잘 적용됩니다.

    오답 노트
    중성자 흡수 단면적이 큰 매질 근처, 노심의 바깥 경계면 주위, 중성자 선원이 있는 곳은 중성자 흐름이 비등방적(Anisotropic)이므로 확산 이론을 적용하기 어렵습니다.
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3. 다음 중수소(Deutron : D)에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 중수소의 원자핵을 중양자라고 한다.
  2. 질량은 중성자 질량의 약 2배이다.
  3. 질량수는 2이다.
  4. 핵외전자는 2개이다.
(정답률: 80%)
  • 수소의 모든 동위원소(경수소, 중수소, 삼중수소)는 원자번호가 1번이므로 핵외전자는 항상 1개입니다.

    오답 노트
    질량수: 중수소는 양성자 1개와 중성자 1개로 구성되어 질량수가 2가 맞습니다.
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4. 다음 중 양자수와 중성자수가 모두 마법수(Magic Number)인 핵종이 아닌 것은?

  1. 42H
  2. 4020Ca
  3. 9040Zr
  4. 20882Pb
(정답률: 알수없음)
  • 마법수(Magic Number)는 핵의 안정성이 매우 높은 수로 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126이 해당합니다.

    오답 노트
    $\sup{90}\sub{40}Zr$: 중성자수($90-40=50$)는 마법수이지만, 양성자수($40$)는 마법수가 아니므로 정답입니다.
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5. 무한 증배계수(K∞)를 구성하는 4인자 중 붕산농도의 증가에 따라 감소하는 것은?

  1. 속분열인자
  2. 공명이탈확률
  3. 열중성자 이용률
  4. 중성자 재생계수
(정답률: 알수없음)
  • 붕산농도가 증가하면 중성자를 흡수하는 붕소 원자수가 많아지므로, 연료에 흡수되어야 할 열중성자가 붕산에 의해 더 많이 흡수됩니다. 이로 인해 열중성자 이용률이 감소하게 됩니다.
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6. 동일한 형태의 A, B의 원자로가 있다. A는 50%, B는 100% 출력으로 운전하다가 동시에 정지되었다. 정지 후 노심에서 생성되는 제논(Xe135)에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 제논농도의 첨두값은 B가 크고, 각각의 첨두값에 도달하는데 걸리는 시간은 A가 짧다.
  2. 제논농도의 첨두값은 A가 크고, 각각의 첨두값에 도달하는데 걸리는 시간은 B가 짧다.
  3. 제논농도의 첨둑값은 B가 크고, 각각의 첨두값에 도달하는데 걸리는 시간은 서로 같다.
  4. 제논농도의 첨두값은 A가 크고, 각각의 첨두값에 도달하는데 걸리는 시간은 서로 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 정지 후 제논-135 농도는 이전 출력 수준이 높을수록(B가 A보다 큼) 생성되는 요오드-135의 양이 많아 첨두값이 더 높게 나타납니다. 또한, 출력 수준이 낮을수록(A가 B보다 작음) 제논의 소멸 속도와 생성 속도의 균형점에 더 빨리 도달하므로 첨두값 도달 시간이 짧습니다.
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7. 버클링(Buckling)에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 중성자 비누설확률을 계산할 때 사용된다.
  2. 중성자속의 공간분포 곡률을 나타낸다.
  3. 반경 R인 구형 원자로의 기하학적 버클링은 이다.
  4. 기하학적 버클링이 물질버클링보다 크면, 초임계 상태이다.
(정답률: 알수없음)
  • 버클링은 중성자속의 공간분포 곡률을 나타내며, 중성자 비누설확률 계산에 사용됩니다. 반경 $R$인 구형 원자로의 기하학적 버클링은 $\text{B}^2 = (\frac{\pi}{R})^2$ 입니다.

    오답 노트
    기하학적 버클링이 물질버클링보다 크면 누설이 더 많아지므로 아임계 상태가 됩니다.
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8. 중성자와 탄성 산란에서 표적 핵의 질량수 A와 평균대수에너지감쇠계수(ζ)의 관계를 바르게 나타낸 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 중성자의 탄성 산란에서 평균대수에너지감쇠계수 $\zeta$는 표적 핵의 질량수 $A$가 증가함에 따라 증가하지만, $A$가 매우 커지면 특정 값으로 수렴하는 경향을 보입니다.
    따라서 $\zeta$와 $A$의 관계는 와 같이 증가하며 포화되는 곡선 형태가 정답입니다.
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9. 다음 중 가압경수로에서 제어봉 제어값(Control Rod Worth)이 증가하는 경우는?

  1. 붕산농도의 증가
  2. 감속재 온도의 증가
  3. 핵연료 내 의 증가
  4. 인접한 곳에 다른 제어봉 삽입
(정답률: 알수없음)
  • 감속재 온도가 증가하면 밀도가 감소하여 감속 능력이 떨어지고, 이는 열중성자 속의 변화를 유발하여 제어봉의 중성자 흡수 효율(제어값)을 상대적으로 증가시킵니다.
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10. 어떤 균질 원자로를 구성하는 물질의 거시적 흡수 단면적(∑a)이 아래와 같다. 이 원자로의 열중성자 이용률(Thermal Utilization Factor.f)은?

  1. 0.916
  2. 0.948
  3. 10.871
  4. 18.393
(정답률: 알수없음)
  • 열중성자 이용률은 전체 흡수 단면적 중 핵연료에 의해 흡수되는 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{\Sigma_{a, fuel}}{\Sigma_{a, fuel} + \Sigma_{a, mod} + \Sigma_{a, poi}}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{0.412}{0.412 + 0.0224 + 0.0155}$
    ③ [최종 결과] $f = 0.916$
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11. 그림에서 의 중성자빔 강도가 두께 의 물체를 통과하면 의 중성자빔(Beam)강도로 감소할 때, 이 물체의 거시적 단면적을 나타낸 식은?

(정답률: 알수없음)
  • 중성자 빔이 물질을 통과할 때 강도는 거리에 따라 지수함수적으로 감소하며, 이는 거시적 단면적 $\Sigma_{a}$에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $I = I_{0} e^{-\Sigma_{a} x}$
    ② [숫자 대입] $\ln(\frac{I_{x}}{I_{0}}) = -\Sigma_{a} x$
    ③ [최종 결과] $\Sigma_{a} = \frac{\ln(\frac{I_{0}}{I_{x}})}{x}$
    따라서 거시적 단면적을 나타낸 식은 입니다.
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12. 출력운전 중인 원자로 내의 핵연료 및 감속재에서 속중성자속(ø1) 및 열중성자속(ø2) 분포를 나타낸 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 핵연료 영역에서는 핵분열로 인해 속중성자속 $\phi_{1}$이 최대가 되고, 열중성자속 $\phi_{2}$는 흡수로 인해 감소합니다. 반대로 감속재 영역에서는 속중성자가 감속되어 열중성자속 $\phi_{2}$가 증가하고 속중성자속 $\phi_{1}$은 감소하는 경향을 보입니다.
    이러한 상보적인 분포 특성을 정확히 나타낸 것은 입니다.
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13. 아래의 중성자 확산 방정식에서 무한매질일 때, 필요 없는 항은?

  1. S
  2. ∑aø
  3. D▽2ø
(정답률: 알수없음)
  • 무한매질에서는 모든 방향으로의 중성자속 분포가 균일하므로, 공간적 변화를 나타내는 기울기(경사) 항이 존재하지 않습니다.
    따라서 중성자 누설을 의미하는 확산항인 $D\nabla^{2}\phi$는 무한매질 조건에서 0이 되어 필요 없는 항이 됩니다.
    제시된 수식 $\frac{1}{\nu} \frac{\partial \phi}{\partial t} = -D \nabla^{2} \phi + \Sigma_{a} \phi + S$에서 해당 항이 제거됩니다.
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14. 원자로에서 10pcm의 반응도를 주입했을 때, 원자로의 안정주기는? (단, 원자로 내에는 즉발중성자만 존재하고, 즉발중성자의 평균수명은 10-4sec이다.)

  1. 1초
  2. 0.1초
  3. 0.01초
  4. 0.001초
(정답률: 알수없음)
  • 즉발중성자만 존재하는 경우, 안정주기 $T$는 중성자 수명과 반응도의 관계로 결정됩니다.
    반응도 $10\text{pcm}$은 $k_{\infty} - 1 = 0.0001$임을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{\ell}{k_{\infty}-1}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{10^{-4}}{0.0001}$
    ③ [최종 결과] $T = 1$
    따라서 안정주기는 1초입니다.
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15. 원자로 출력이 100W인 원자로에 반응도를 주입하였더니 20초 후에 출력이 300W가 되었다. 원자로 주기는?

  1. 약 8초
  2. 약 18초
  3. 약 23초
  4. 약 30초
(정답률: 알수없음)
  • 원자로의 출력 변화와 시간의 관계를 이용하여 원자로 주기 $t$를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{T}{\ln(\frac{P_1}{P_0})}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{20}{\ln(\frac{300}{100})}$
    ③ [최종 결과] $t \approx 18$
    따라서 원자로 주기는 약 18초입니다.
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16. 도플러 효과란?

  1. 핵연료 온도가 증가하면서 공명흡수와 공명이탈확률이 감소하는 현상
  2. 핵연료 온도가 감소하면서 공명흡수는 증가하고 공명이탈확률은 감소하는 현상
  3. 핵연료 온도가 증가하면서 공명흡수는 증가하고 공명이탈확률은 감소하는 현상
  4. 핵연료 온도가 감소하면서 공명흡수와 공명이탈확률이 감소하는 현상
(정답률: 알수없음)
  • 도플러 효과는 핵연료의 온도가 상승함에 따라 핵의 열운동이 증가하여, 중성자가 공명 흡수될 수 있는 에너지 영역(공명 피크의 폭)이 넓어지는 현상입니다. 이로 인해 공명 흡수는 증가하고, 결과적으로 중성자가 흡수되지 않고 통과하는 공명이탈확률은 감소하게 됩니다.
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17. 실온 300°Ｋ에서 감속재와 열평형을 이루고 있는 중성자의 평균 에너지는?

  1. 약 0.025eV
  2. 약 0.039eV
  3. 약 0.25MeV
  4. 약 0.5MeV
(정답률: 알수없음)
  • 열중성자의 평균 에너지는 볼츠만 상수를 이용하여 온도와 비례하는 관계를 가지며, $300 K$에서 열평형 상태의 평균 에너지는 다음과 같이 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{3}{2} k T$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{3}{2} \times 1.38 \times 10^{-23} \times 300$
    ③ [최종 결과] $E = 0.0388 eV$
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18. 감속재가 흑연인 원자로에서 1MeV 중성자가 감속재와 연속적인 충돌을 통해 1eV로 감속되었다. 평균 충돌 횟수는? (단, 흑연의 평균대수에너지감쇠계수(ζ) 값은 0.15로 가정하고, ln10=2.3이다.)

  1. 약 14회
  2. 약 34회
  3. 약 67회
  4. 약 87회
(정답률: 알수없음)
  • 중성자가 특정 에너지까지 감속되는 데 필요한 평균 충돌 횟수는 평균 대수에너지 감쇠계수의 역수와 초기 에너지와 최종 에너지의 비에 대한 자연로그 값의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{1}{\zeta} \ln \frac{E_0}{E_n}$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{1}{0.15} \ln \frac{1 \times 10^6}{1}$
    ③ [최종 결과] $N = 92.1$
    계산 결과는 약 92회이나, 주어진 정답인 약 87회와 차이가 발생합니다. 다만, 공식에 따른 정확한 계산값은 92회입니다.
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19. 다음 중 핵원료성 핵종(Fertile Nuclide : 핵원료물질)이 아닌 것은?

  1. 232Th
  2. 234U
  3. 238U
  4. 239Pu
(정답률: 80%)
  • 핵원료성 핵종(Fertile Nuclide)은 스스로는 핵분열을 하지 못하지만, 중성자를 흡수하여 핵분열성 핵종(Fissile Nuclide)으로 변환될 수 있는 물질을 말합니다. $^{239}Pu$는 중성자를 흡수하여 즉시 핵분열을 일으킬 수 있는 대표적인 핵분열성 핵종입니다.
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20. 운전 중인 원자로는 3300MW 열출력을 내고 있다. 이 원자로의 핵분열율은?

  1. 1.03×1020fissions/s
  2. 1.03×1021fissions/s
  3. 1.03×1022fissions/s
  4. 1.03×1023fissions/s
(정답률: 30%)
  • 원자로의 열출력을 핵분열 1회당 방출되는 에너지로 나누어 초당 핵분열 횟수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Fission Rate} = \frac{\text{Thermal Power}}{\text{Energy per Fission}}$
    ② [숫자 대입] $\text{Fission Rate} = \frac{3.3 \times 10^{9}}{3.204 \times 10^{-11}}$
    ③ [최종 결과] $\text{Fission Rate} = 1.03 \times 10^{20}$ fissions/s
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2과목: 핵재료공학 및 핵연료관리

21. 사용 후 연료 재처리 시설에서 발생되는 고준위 액체 방사성폐기물을 고형화하기 위해 가장 많이 사용되고 있는 재료는?

  1. 아스팔트
  2. 시멘트
  3. 유리
  4. 콘크리트
(정답률: 알수없음)
  • 고준위 액체 방사성폐기물은 화학적 안정성과 내구성이 뛰어난 유리를 이용하여 고형화하는 유리화(Vitrification) 공법이 가장 널리 사용됩니다.
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22. 연료를 노심에 장전하기 전 취급이나 운송 시에 피복재 내에서 펠렛이 이동하는 것을 방지할 목적으로 넣는 구성품은?

  1. 헬륨 기체
  2. 플래넘 스프링
  3. 지지격자 딤플 및 스프링
  4. 블랭킷
(정답률: 알수없음)
  • 플래넘 스프링은 연료봉 내부의 상단 플래넘 영역에 설치되어, 운송이나 취급 시 연료 펠렛이 피복재 내에서 축 방향으로 이동하여 간극이 생기는 것을 방지하는 역할을 합니다.
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23. 경수로의 비순환 핵주기(Once-Through Fuel Cycle)를 바르게 표현한 것은?

  1. 채광 및 정련 → 농축 → 변환 → 성형가공 → 원자로 연소 → 사용 후 연료 저장 → 사용 후 연료 처분
  2. 채광 및 정련 → 변환 → 농축 → 성형가공 → 원자로 연소 → 사용 후 연료 저장 → 사용 후 연료 처분
  3. 채광 및 정련 → 농축 → 변환 → 성형가공 → 사용 후 연료 저장 → 원자로 연소 → 사용 후 연료 처분
  4. 채광 및 정련 → 농축 → 성형가공 → 원자로 연소 → 사용 후 연료 저장 → 변환 → 사용 후 연료 처분
(정답률: 알수없음)
  • 경수로의 비순환 핵주기는 천연 우라늄을 채광 및 정련한 후, 농축이 가능하도록 기체 상태로 만드는 변환, $U_{235}$의 비율을 높이는 농축, 연료봉 형태로 만드는 성형가공, 원자로 연소, 저장 및 최종 처분 순으로 진행됩니다.
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24. 선행 핵연료주기에서 농축된 UF6를 UO2분말로 만드는 공정은?

  1. 정련
  2. 변환
  3. 농축
  4. 재변환
(정답률: 알수없음)
  • 농축 공정을 통해 얻어진 기체 상태의 $UF_{6}$를 원자로 연료인 고체 상태의 $UO_{2}$ 분말로 바꾸는 공정을 재변환이라고 합니다.
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25. 휘발성이 크고 보건물리 측면에서 중요하게 간주되며 핵연료 결함의 탐지에 사용되는 할로겐 원소 그룹의 핵종은?

  1. 방사성 요오드
  2. 삼중수소
  3. 방사성 세슘
  4. 방사성 제논
(정답률: 84%)
  • 방사성 요오드는 할로겐 원소 그룹에 속하며, 휘발성이 강해 핵연료 결함 탐지 및 보건물리적 관리에 매우 중요한 핵종입니다.

    오답 노트
    삼중수소, 방사성 세슘: 알칼리족 원소
    방사성 제논: 비활성 기체
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26. 다음 중 마이너액티나이드(Minor Actinides)가 아닌 것은?

  1. Am(아메리슘)
  2. Cm(퀴륨)
  3. Np(넵튜늄)
  4. Pu(플루토늄)
(정답률: 알수없음)
  • 마이너액티나이드(Minor Actinides)는 사용후 핵연료 내의 악티나이드 원소 중 플루토늄을 제외한 넵튜늄(Np), 아메리슘(Am), 퀴륨(Cm) 등을 의미합니다. 따라서 플루토늄은 마이너액티나이드에 포함되지 않습니다.
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27. 방사성 폐기물 처분시설로부터 폐기물이나 방사성 핵종의 유출을 지연시키거나 제한하기 위해 설치하는 인공적인 구조물은?

  1. 구조적 방벽
  2. 공학적 방벽
  3. 지연 방벽
  4. 천연 방벽
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 폐기물 처분 시 핵종의 유출을 막기 위해 설치하는 방벽은 크게 두 가지로 나뉩니다. 그 중 인간이 인공적으로 설치하는 구조물(콘크리트, 벤토나이트 등)을 공학적 방벽이라고 합니다.

    오답 노트
    천연 방벽: 암반과 같은 자연 지질 구조를 의미함
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28. 가압경수로형 원전의 피복재 재질로서 하프늄(Hf)의 성분이 제고된 지르코늄(Zr) 합금을 주로 사용하는 가장 큰 이유는?

  1. Hf의 열중성자 반응단면적이 크기 때문에
  2. Hf의 속중성자 반응단면적이 크기 때문에
  3. Hf의 밀도가 작기 때문에
  4. Hf의 용융점이 낮기 때문에
(정답률: 알수없음)
  • 하프늄(Hf)은 열중성자 흡수 반응단면적이 매우 커서 중성자를 잘 흡수합니다. 피복재는 중성자 경제성을 위해 중성자를 흡수하지 않아야 하므로, 지르코늄(Zr) 합금에서 하프늄 성분을 제거하여 사용합니다.
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29. 기체, 액체 및 고체 방사성 폐기물 관리의 기본 원칙이 아닌 것은?

  1. 희석
  2. 분산
  3. 농축
  4. 신속배출
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 폐기물 관리의 기본 원칙은 방사성 물질의 양을 줄이고 농축하여 안전하게 격리하는 것입니다. 따라서 희석, 분산, 농축은 관리 원칙에 해당하지만, 신속배출은 환경 오염을 유발하므로 기본 원칙이 아닙니다.
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30. 원자로에서 핵연료가 연소됨에 따라 핵분열성 물질이 감소되는 현상을 사용 후 연료 습식저장조의 핵임계 해석에서 고려하는 개념은?

  1. 핵분열 손실
  2. 핵분열 이득
  3. 연소도 손실
  4. 연소도 이득
(정답률: 알수없음)
  • 연소도 이득(Burnup Credit)은 핵연료가 연소되면서 핵분열성 물질이 감소하고 핵분열 생성물이 축적되어 임계도가 낮아지는 효과를 해석에 반영하는 개념입니다.
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31. 사용후연료 재처리 방법 중 플루토늄만을 따로 분리하지 않고 우라늄 등과 함께 모든 초우라늄원소(Trans Uranium)를 분열생성물로부터 분리하는 것으로 핵확산 저항성이 큰 재처리 기술은?

  1. PUREX
  2. Pyro – Process
  3. REDOX
  4. BUTEX
(정답률: 알수없음)
  • Pyro-Process는 고온의 용융염을 이용하는 건식 재처리 방식으로, 플루토늄을 단독으로 분리하지 않고 다른 초우라늄원소와 함께 회수하므로 핵확산 저항성이 매우 높습니다.
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32. 부식이 금속표면의 국부에만 집중하고 이 부분에서의 부식속도가 특히 빨라서 금속 내로 깊이 뚫고 들어가는 심한 국부부식 형태로 발생하는 부식의 종류는?

  1. 이종금속 접촉부식
  2. 임계부식
  3. 점식(Pitting)
  4. 침식부식
(정답률: 알수없음)
  • 점식(Pitting)은 금속 표면의 국부적인 부위에서 부식이 집중되어 구멍을 뚫듯 깊게 파고드는 매우 위험한 국부부식 형태입니다.
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33. 우라늄 농축방법에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 동위원소 가스가 열평형 상태에 있을 때 서로 다른 질량을 갖는 원소의 운동속도 차이를 이용하여 분리하는 방법으로 원심분리법이 있다.
  2. 동위원소 원자흡수 스펙트럼의 차이를 이용하여 분리하는 방법으로 레이저법이 있다.
  3. 기체확산법, 원심분리법, 화학교환법, 레이저법 등이 현재 상용화되어 있다.
  4. 동위원소 가스가 어느 힘이 생성되고 있는 곳에 도달하면, 질량의 차이로 인하여 서로 다른 운동을 하는 원리를 이용하여 분리하는 방법으로 기체확산법이 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 레이저법은 동위원소 간의 원자흡수 스펙트럼 차이를 이용하여 특정 동위원소만을 선택적으로 들뜨게 하여 분리하는 정밀한 방법입니다.

    오답 노트
    원심분리법: 질량 차이에 의한 원심력을 이용함
    기체확산법: 분자량 차이에 따른 확산 속도 차이를 이용함
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34. 가압경수로형 원전 1차 계통의 수화학 처리에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 장주기 운전은 CRUD 발생을 억제하며 비정상 축방향 출력편차를 완화시키는데 기여한다.
  2. 용존산소는 발전소 기동 시 배기 또는 진공 충수한 뒤 하이드라진과 수소로 제거한다.
  3. 용존수소는 냉각재를 환원상태로 유지하여 계통부식을 최소화한다.
  4. 수산화리튬은 냉각재계통 PH 제어를 위해 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 장주기 운전은 연료 교체 주기를 늘리는 것이며, 오히려 CRUD(부식 생성물)의 축적을 증가시켜 비정상 축방향 출력편차(AOA)를 심화시킬 가능성이 높습니다.
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35. 60Co의 시료를 계수하였더니, 그 계수율이 70,000cpm이었다. 48,000cpm으로 감소되는데 걸리는 시간은 얼마인가? (단, 60Co의 반감기는 5.26년이다.)

  1. 1.98년
  2. 2.63년
  3. 2.86년
  4. 3.61년
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 붕괴 법칙에 따라 초기 계수율이 특정 값으로 감소하는 데 걸리는 시간을 계산합니다.
    $$\text{시간} = \frac{\ln(N_0 / N)}{\lambda}$$
    $$\text{시간} = \frac{\ln(70000 / 48000)}{0.693 / 5.26}$$
    $$\text{시간} = 2.86 \text{ 년}$$
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36. 액체폐기물 처리를 위한 이온 교환 공정의 장점이 아닌 것은?

  1. 고순도의 유출물을 얻을 수 있다.
  2. 제염계수가 비교적 높다.
  3. 염의 농도 및 부유고형물의 농도가 높아도 처리가 가능하다.
  4. 핵종에 따라 이온교환 물질을 선택할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 이온 교환 공정은 특정 이온을 선택적으로 제거하는 데 매우 효율적이지만, 염의 농도가 너무 높으면 경쟁 반응으로 인해 효율이 떨어지고, 부유 고형물이 많을 경우 이온교환 수지가 오염되어 성능이 저하되는 단점이 있습니다.
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37. 세라믹 핵연료에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열전도도가 매우 낮고 온도가 상승할수록 감소한다.
  2. 열전도도는 밀도와 가공도에 따라 변한다.
  3. 기계적 성질은 실온에서 깨지기 쉽고 파괴강ㄷ는 기공도와 결정립이 적을수록 크다.
  4. 결정의 이방성 때문에 핵연료 사용 시 사용온도를 662℃로 한정해야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 세라믹 핵연료의 결정 이방성으로 인해 발생하는 열팽창 차이는 연료의 균열을 유발할 수 있으나, 이를 이유로 사용 온도를 $662^{\circ}C$로 한정한다는 설명은 사실과 다릅니다.
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38. 국내 가압중수로형 원전에서 사용하고 있는 사용 후 연료의 건식저장방식은?

  1. Vault Storage 방식
  2. Concrete Modular Storage 방식
  3. Concrete Silo 방식
  4. Transport and Storage 방식
(정답률: 60%)
  • 국내 가압중수로(CANDU) 원전에서는 사용 후 연료를 안전하게 저장하기 위해 콘크리트 실로(Concrete Silo) 방식을 채택하여 건식저장을 수행하고 있습니다.
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39. 재처리 시설의 방사성 기체폐기물에 대한 설명 중 잘못된 기술된 것은?

  1. 제논은 반감기가 길어 1년 이상 된 사용후연료 처리 시 피폭에 주의해야 한다.
  2. 재처리 시 대부분의 기체 방사능은 불활성 기체인 Kr이다.
  3. 요오드의 제거를 위해 고체흡착법이 사용된다.
  4. 경수로형 지르칼로이 불용해성 피복재(Hull)의 경우 삼중수소를 포함하고 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 제논(Xe)은 반감기가 매우 짧아 사용후연료를 1년 이상 냉각시킨 후 처리하면 대부분 붕괴하여 사라지므로, 1년 이상 된 연료 처리 시 제논으로 인한 피폭 주의는 잘못된 설명입니다.
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40. 원전에서 출력운전 중 핵연료의 건전성을 확인하는 방법이 아닌 것은?

  1. 냉각재 요오드 방사능 분석
  2. 연료봉 초음파 검사
  3. 지발중성자 검출
  4. 냉각재 세슘 방사능 분석
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료의 건전성은 냉각재 내로 누설된 방사성 물질을 분석하여 확인합니다. 요오드나 세슘 방사능 분석, 지발중성자 검출은 냉각재 분석을 통해 가능하지만, 연료봉 초음파 검사는 운전 중 실시간으로 수행할 수 없는 방법입니다.
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3과목: 발전로계통공학

41. 원전 출력운전 중 증기발생기의 수위수축(Shrink)현상이 발생되는 원인을 알맞게 연결된 것은?

  1. 주증기 격리밸브 차단, 터빈부하의 급격한 감소
  2. 터빈부하의 급격한 감소, 증기덤프 동작
  3. 주증기 격리밸브 차단, 증기덤프 동작
  4. 주증기 격리밸브 차단, 터빈부하의 급격한 감소, 증기덤프 동작
(정답률: 알수없음)
  • 수위수축(Shrink) 현상은 2차측 압력이 급격히 상승할 때 기포가 응축되며 수위가 낮아지는 현상입니다. 주증기 격리밸브 차단이나 터빈부하의 급격한 감소는 2차측 압력을 급증시켜 수위수축을 유발하는 핵심 원인입니다.
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42. 유체의 Venturi 유량계의 측정원리와 관련하여 유량 Q와 차압 DF의 관계는?

(정답률: 알수없음)
  • Venturi 유량계에서 유량 $Q$는 차압 $\Delta P$ (DF)의 제곱근에 비례합니다. 즉, $Q \propto \sqrt{\Delta P}$ 관계를 가지므로, 그래프는 원점을 지나며 기울기가 점차 완만해지는 곡선 형태인 가 정답입니다.
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43. 중성자 조사에 의해 취성화된 원자로 용기에 가압열충격(PTS)을 일으킬 수 있는 경우가 아닌 것은?

  1. 안전주입계통 동작
  2. 보조급수계통 동작
  3. 격납건물 환기계통 차단
  4. 주증기관 파단사고
(정답률: 알수없음)
  • 가압열충격(PTS)은 고압 상태의 용기 내벽에 저온의 냉각재가 급격히 유입될 때 발생합니다. 안전주입계통 동작, 보조급수계통 동작, 주증기관 파단사고는 모두 냉각재 온도 급강하를 유발할 수 있으나, 격납건물 환기계통 차단은 1차 계통의 온도 및 압력 변화와 직접적인 관련이 없습니다.
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44. 원자로 압력용기의 취성파괴를 방지하기 위한 대책으로 틀린 것은?

  1. 냉각재의 급격한 온도변화를 피한다.
  2. 용접부위에 구리(Cu)의 함유량을 증가시킨다.
  3. 1MeV 이상의 속중성자 조사를 감소시킨다.
  4. 운전 중 저온과압 현상을 피한다.
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 압력용기 재료 내의 구리(Cu)나 니켈(Ni) 같은 불순물은 중성자 조사에 의한 취성화를 가속화시키는 원인이 됩니다. 따라서 취성파괴를 방지하려면 구리의 함유량을 최소화해야 합니다.
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45. 다음의 고에너지 중성자 조사에 의한 원자로 압력용기의 기계적 물성치 변화들을 모두 바르게 연결한 것은?

  1. A, B
  2. B, C
  3. A, C
  4. A, B, C
(정답률: 알수없음)
  • 고에너지 중성자 조사(조사손상)가 발생하면 금속 재료의 격자 결함이 증가하여 다음과 같은 물성 변화가 동시에 일어납니다.
    A. 항복강도의 증가 (강도는 높아짐)
    B. 파괴인성의 감소 (취성이 강해짐)
    C. 무연성 천이온도(NDTT)의 증가 (취성 파괴가 일어나는 온도가 올라감)
    따라서 A, B, C 모두 옳은 설명입니다.
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46. 가압경수로형 원전의 1차 계통 주요 기기에 연결된 노즐 중에서 운전온도가 가장 높은 곳은?

  1. 가압기 입구 노즐
  2. 원자로 압력용기 입구 노즐
  3. 원자로 압력용기 출구 노즐
  4. 증기발생기 입구 노즐
(정답률: 알수없음)
  • 가압기는 1차 계통의 압력을 조절하기 위해 냉각재를 가열하는 장치로, 가압기 입구 노즐 부위가 계통 내에서 가장 높은 운전 온도를 유지합니다.
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47. 가압경수로형 원전에서 수행되고 있는 원자로 압력용기 감시시편에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 감시시험은 중성자 조사에 의한 원자로 압력용기의 기계적 물성치 변화를 감시하기 위해 수행된다.
  2. 감시시험용 시편이 내장된 캡슐은 노심 중앙의 핵연료 집합체 사이에 설치된다.
  3. 시편이 내장된 캡슐에는 온도와 중성자속을 감시하기 위한 감시자가 함께 장입된다.
  4. 감시시편 결과로부터 원자로 운전을 위한 압력-온도 제한곡선을 생산한다.
(정답률: 알수없음)
  • 감시시편 캡슐은 원자로 압력용기 벽면의 중성자 조사량을 대표해야 하므로, 노심 중앙이 아니라 원자로 압력용기 벽면과 인접한 위치에 설치됩니다.
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48. 다음 중 원자로 압력용기가 가압열충격(PTS)에 의해 파손될 수 있는 기본조건이 아닌 것은?

  1. 중성자 조사에 의해 원자로 압력용기가 취화되어 있다.
  2. 원자로 압력용기 내면에 스테인레스강이 피복되어 있다.
  3. 원자로 압력용기 벽면에 임계크기 이상의 균열이 존재한다.
  4. 비상냉각수 주입에 의해 원자로압력용기의 벽면이 급냉된다.
(정답률: 알수없음)
  • 가압열충격(PTS)은 중성자 조사로 취화된 용기 벽면에 임계 크기 이상의 균열이 있는 상태에서, 비상냉각수 주입으로 인한 급격한 온도 저하(열충격)가 발생할 때 파손될 위험이 커지는 현상입니다. 스테인레스강 피복은 부식 방지를 위한 조치이며, PTS 파손의 기본 조건이 아닙니다.
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49. 원형관에서 층류 유체의 마찰에 의한 압력강하에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 원형관의 길이가 길어질수록 압력강하는 커진다.
  2. 원형관의 직경이 커질수록 압력강하는 감소한다.
  3. 유체의 유속이 빨라질수록 압력강하는 증가한다.
  4. 유체의 점성도가 높을수록 압력강하는 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 원형관 내 층류 유동에서 압력강하는 유체의 점성도에 비례하여 증가합니다. 따라서 유체의 점성도가 높을수록 마찰 저항이 커져 압력강하는 증가하게 됩니다.

    오답 노트
    관 길이 증가: 압력강하 증가
    관 직경 증가: 압력강하 감소
    유속 증가: 압력강하 증가
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50. 가압경수로형 원전의 화학 및 체적제어계통(CVCS)의 기능이 아닌 것은?

  1. 냉각재 재고량 유지
  2. 원자로 저온정지 유지
  3. 냉각재 펌프 밀봉수 공급
  4. 붕소농도 제어
(정답률: 알수없음)
  • 화학 및 체적제어계통(CVCS)은 원자로 냉각재의 화학적 성분을 조절하고 재고량을 일정하게 유지하며, 붕소 농도 제어 및 냉각재 펌프 밀봉수 공급을 담당하는 계통입니다. 원자로 저온정지 유지는 CVCS의 주 기능이 아닙니다.
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51. 비상노심냉각계통의 설계기준이 아닌 것은?

  1. 피복재 온도가 허용기준을 초과하지 않아야 한다.
  2. 피복재의 산화 및 수소의 발생량이 허용기준 이하이어야 한다.
  3. 핵연료 변형이 노심냉각을 저해하지 아니하여야 한다.
  4. 증기발생기의 구조적 건전성을 유지하여야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 비상노심냉각계통(ECCS)의 최우선 목적은 사고 시 노심의 용융을 방지하여 방사성 물질의 누출을 막는 것입니다. 따라서 피복재 온도 제한, 산화 및 수소 발생량 억제, 핵연료 변형 방지와 같은 노심 건전성 유지에 집중하며, 증기발생기의 구조적 건전성 유지는 ECCS의 직접적인 설계기준에 해당하지 않습니다.
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52. 표준형 원전의 디지털 원자로 보호계통으로 사용되는 노심보호연산기(CPC)에서 지시하는 것으로 맞게 연결된 것은?

  1. 정지여유도, 핵비등이탈률
  2. 정지여유도, 국부출력밀도
  3. 핵비등이탈률, 국부출력밀도
  4. 감속재온도계수, 임계열유속
(정답률: 알수없음)
  • 노심보호연산기(CPC)는 원자로의 안전 제한치를 감시하기 위해 핵비등이탈률(DNBR)과 국부출력밀도(LPD)와 같은 핵심 노심 파라미터를 계산하고 지시합니다.
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53. 가압경수로형 원전의 가압기의 기능에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 냉각재 계통의 압력을 제어한다.
  2. 가열 및 냉각 시에 냉각재의 체적변화에 대한 완충역할을 한다.
  3. 저온정지 운전 시 가압기 내부는 물로 가득차 있다.
  4. 출력운전 시 가압기 내부는 포화증기로만 가득차 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 가압기 내부는 출력 운전 시 상부에는 포화증기 공간이 형성되어 압력을 조절하고, 하부에는 냉각재인 물이 채워져 있는 상태를 유지해야 합니다.

    오답 노트
    포화증기로만 가득차 있다: 증기와 물이 공존하는 상태여야 체적 변화에 대한 완충 작용이 가능합니다.
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54. 가압중수로형 CANDU 원자로에서 중수를 감속재로 사용하는 주된 이유는?

  1. 경수보다 저렴하다.
  2. 경수보다 비등점이 낮다.
  3. 경수보다 감속비가 크다.
  4. 경수보다 감속능이 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 중수는 경수에 비해 중성자 흡수 단면적이 매우 작아 중성자를 더 효율적으로 감속시킬 수 있으며, 결과적으로 경수보다 감속비가 커서 천연 우라늄을 연료로 사용할 수 있게 합니다.
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55. 다음 중 원형관에서 Nusselt 수에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 작동유체의 열전달 능력이 좋을수록 크다.
  2. 열원 벽면의 열전도도가 클수록 크다.
  3. 작동유체의 등가직경이 클수록 크다.
  4. Reynolds 수와 Prandtl 수의 함수이다.
(정답률: 알수없음)
  • Nusselt 수는 대류 열전달 계수와 유체의 열전도도 비를 나타내는 무차원 수로, 유체의 물성 및 흐름 상태(Reynolds 수, Prandtl 수)에 의해 결정됩니다.

    오답 노트
    열원 벽면의 열전도도: Nusselt 수는 유체 영역의 열전달 특성을 나타내므로 벽면의 열전도도와는 무관합니다.
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56. 다음은 증기발생기 튜브에서 사용되고 있는 재질들이다. 이들 재질 중 응력부식균열 SCC에 대한 저항성이 가장 우수한 것은?

  1. Alloy-600 LTMA(Low Temperature Mill Annealed)
  2. Alloy-600 HTMA(High Temperature Mill Annealed)
  3. Alloy-600 TT(Thermal Treatment)
  4. Alloy-690 TT(Thermal Treatment)
(정답률: 알수없음)
  • Alloy-690 TT는 Alloy-600 계열보다 크롬(Cr) 함량이 훨씬 높아 부식 저항성이 매우 뛰어나며, 특히 열처리(Thermal Treatment) 과정을 통해 응력부식균열(SCC)에 대한 저항성을 극대화한 재질입니다.
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57. 다음 그림은 가압경수로형 원전의 핵연료 중심 , 핵연료 표면 , 피복재 표면 그리고 냉각재 의 축방향 온도분포를 나타낸 것이다. 다음 중 잘못 나타낸 것은?

  1. 핵연료 중심온도 Tcent 분포
  2. 핵연료 표면온도 Tsuf 분포
  3. 피복재 표면온도 Tclad 분포
  4. 냉각재 온도 Tcool 분포
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로의 축방향 온도분포에서 냉각재 온도 $T_{cool}$은 하단에서 상단으로 갈수록 열을 흡수하여 지속적으로 상승하는 단조 증가 형태의 곡선을 그려야 합니다. 하지만 제시된 이미지의 냉각재 온도 분포는 중간에 굴곡이 있는 잘못된 형태로 표현되어 있습니다.
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58. 배관이 파단되어 물이 대기로 14m/sec의 유속으로 솟아오르고 있다. 이 물은 얼마나 높이 올라갈 수가 있겠는가? (단, 배관의 마찰 및 형상변화에 따른 손실은 없다고 가정한다.)

  1. 5m
  2. 7m
  3. 10m
  4. 20m
(정답률: 알수없음)
  • 베르누이 정리를 이용하여 유체의 운동에너지가 모두 위치에너지로 변환되는 최대 높이를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $h = \frac{v^{2}}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h = \frac{14^{2}}{2 \times 9.8}$
    ③ [최종 결과] $h = 10$
    따라서 물은 $10\text{m}$까지 올라갈 수 있습니다.
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59. 증기발생기 튜브 손상 중 구조물 또는 이물질과 접촉하여 발생하는 손상 메커니즘은?

  1. 응력부식균열(SCC)
  2. 프레팅 마모
  3. 점식(Pitting)
  4. 부식
(정답률: 알수없음)
  • 프레팅 마모는 진동 등으로 인해 튜브가 지지 구조물이나 이물질과 지속적으로 접촉하며 표면이 깎여 나가는 기계적 손상 메커니즘입니다.

    오답 노트
    응력부식균열(SCC): 인장 응력과 부식 환경이 동시에 작용하여 발생
    점식(Pitting): 국부적인 부식으로 인해 작은 구멍이 생기는 현상
    부식: 화학적 또는 전기화학적 반응으로 인한 재료의 손상
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60. 원자로 노심 외측에 설치된 열차폐체의 기능이 아닌 것은?

  1. 압력용기 조사손상 감소
  2. 압력용기 열응력 감소
  3. 압력용기 부식방지
  4. 압력용기 사용수명 연장
(정답률: 알수없음)
  • 열차폐체는 원자로 압력용기 외측에 설치되어 중성자와 감마선에 의한 조사손상을 줄이고, 열응력을 완화하여 결과적으로 압력용기의 사용수명을 연장시키는 역할을 합니다.

    오답 노트
    압력용기 부식방지: 부식 방지는 재질 선정이나 수화학 제어를 통해 이루어지며, 열차폐체의 물리적 차폐 기능과는 무관합니다.
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4과목: 원자로 안전과 운전

61. 다음 중 ANSI/ANS N18.2 (1973)에서 분류한 Condition IV에 해당하는 사건은?

  1. 냉각재펌프 로커 고착
  2. 제어봉 낙하
  3. 주급수펌프 고장
  4. 소외전원 상실
(정답률: 59%)
  • ANSI/ANS N18.2 분류에서 Condition IV는 설계기준사고(DBA)를 의미하며, 냉각재펌프 로커 고착과 같은 심각한 기계적 고장으로 인한 사고가 이에 해당합니다.
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62. 국내 가압경수로형 원전의 보조급수펌프는 전기로 동작하는 펌프와 증기로 동작하는 펌프를 함께 설치하고 있다. 이는 다음 중 어떤 설계원리를 적용한 것인가?

  1. 다중성
  2. 다양성
  3. 독립성
  4. 고장 시 안전
(정답률: 알수없음)
  • 동일한 기능을 수행하는 설비를 서로 다른 작동 원리(전기 구동 및 증기 구동)로 구성하여, 공통 원인 고장을 방지하고 신뢰성을 높이는 설계 원리를 다양성이라고 합니다.
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63. 가압경수로형 원전의 공학적 안전설비로 맞는 것은?

  1. 화학 및 체적제어계통
  2. 주급수계통
  3. 원자로 격납건물 살수펌프
  4. 냉각재 펌프
(정답률: 알수없음)
  • 공학적 안전설비(ESF)는 사고 발생 시 방사성 물질의 외부 유출을 막고 노심을 냉각하기 위한 설비입니다. 원자로 격납건물 살수펌프는 사고 시 격납건물 내부의 압력과 온도를 낮추어 건물의 건전성을 유지하는 핵심 안전설비입니다.
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64. 다음 중 국내가압경수로형 원전의 원자로 정지계통에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 제어봉 구동장치의 전원이 상실 시 제어봉이 삽입된다.
  2. DNBR이 제한치보다 높으면 원자로가 정지된다.
  3. 2차 계통의 열제거 능력이 상실되면 원자로가 정지된다.
  4. 기동중 중성자속의 증가율이 제한치보다 높으면 원자로가 정지된다.
(정답률: 알수없음)
  • DNBR(핵비등 이탈률)은 임계열유속과 실제열유속의 비로, 이 값이 낮아져 제한치보다 낮아질 때 연료봉 표면의 열전달 저하로 인해 원자로가 정지됩니다. 따라서 제한치보다 높을 때는 정상 상태입니다.
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65. 사고가 발생한 체르노빌 원전에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 천연우라늄을 연료로 사용하였다.
  2. 철판을 내부에 붙인 격납건물이 있었다.
  3. 원자로 감속재로 중수를 사용하였다.
  4. 원자로 냉각재로 경수를 사용하였다.
(정답률: 알수없음)
  • 체르노빌 원전은 RBMK(흑연감속 경수냉각 비등경수형 원자로) 노형으로, 냉각재로 경수를 사용한 것이 특징입니다.

    오답 노트
    천연우라늄: 저농축 우라늄 사용
    격납건물: 격납건물이 없는 구조였음
    감속재: 흑연 사용
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66. 원자로 기동 시 RCP에서 발생되는 열보다 핵분열에 의해 방출되는 열이 많아지면서 원자로 출력이 증가하면 부반응도가 인가되는 현상이 나타나는 점은?

  1. 열 방출점
  2. 도플러 현상점
  3. 등온 온도계수점
  4. 감속재 온도계수점
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 기동 시 RCP(냉각재 펌프)에 의한 가열보다 핵분열 열 방출이 더 많아지면서 출력이 증가하고, 이에 따라 부반응도가 인가되는 시점을 열 방출점이라고 합니다.
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67. 다음 중 가압경수로형 원전에 사용되는 가연성 독물질봉에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원자로 운전 초기의 잉여반응도를 제어하기 위해 사용한다.
  2. 원자로 내의 출력분포를 평탄하게 하기 위하여 사용한다.
  3. 중성자를 흡수함에 따라 중성자 산란단면적이 커진다.
  4. 임계 붕산농도를 낮춤으로 감속재 온도계수가 정(+) 이되는 것을 방지한다.
(정답률: 알수없음)
  • 가연성 독물질봉은 초기 잉여반응도 제어와 출력분포 평탄화, 그리고 감속재 온도계수를 음으로 유지하기 위해 사용됩니다. 독물질이 중성자를 흡수하여 소모됨에 따라 흡수단면적이 감소하는 것이지, 산란단면적이 커지는 것과는 무관합니다.
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68. 다음 중 원자로가 일정한 출력으로 장시간 운전되다가 갑자깆 정지하였을 때, 원자로 내 독물질인 Xe, Sm의 변화를 맞게 설명한 것은?

  1. Xe의 농도가 증가하다 충분한 시간이 경과 후 일정한 값으로 유지
  2. Xe의 농도가 감소하다 충분한 시간이 경과 후 일정한 값으로 유지
  3. Sm의 농도가 증가하다 충분한 시간이 경과 후 일정한 값으로 유지
  4. Sm의 농도가 감소하다 충분한 시간이 경과 후 일정한 값으로 유지
(정답률: 80%)
  • 원자로 정지 후, $Xe$는 초기에는 $I$의 붕괴로 인해 일시적으로 증가했다가 감소하지만, $Sm$은 $Pm$의 붕괴로 인해 농도가 지속적으로 증가하다가 최종적으로 일정한 값에 도달합니다.
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69. 다음 중 가압경수로형 원전의 원자로 내부온도가 증가할 때 발생하는 현상으로 맞는 것은?

  1. 우라늄 연료의 공명 흡수단면적 감소
  2. 냉각재의 중성자 감속능력 증가
  3. 원자로 유효 증배계수의 증가
  4. 수용성 독물질의 중성자 흡수 감소
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 내부온도가 증가하면 연료 온도가 상승하여 도플러 효과에 의해 우라늄 연료의 공명 흡수단면적이 감소하게 됩니다.
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70. 다음 중 가압경수로형 원전에서 사고 시 방사성 물질을 누출을 방지하기 위한 방벽이 아닌 것은?

  1. 연료 피복재
  2. 순환수 배관
  3. 증기발생기 튜브
  4. 주증기 격리밸브
(정답률: 알수없음)
  • 원전의 방사성 물질 누출 방지 방벽은 연료 피복재, 원자로 압력용기, 격납건물 등 물리적 차단벽을 의미합니다. 연료 피복재, 증기발생기 튜브, 주증기 격리밸브는 방사성 물질의 이동을 차단하는 경계 역할을 하지만, 순환수 배관은 물질을 운송하는 통로일 뿐 그 자체로 누출을 방지하는 독립적인 방벽으로 보지 않습니다.
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71. 정상운전 중 피복재의 건전성은 무엇에 의해 보증되는가?

  1. 2차측 화학제어
  2. 유출수 제어 시 제한사항 준수
  3. 선출력밀도를 높게 유지
  4. 노심 열출력의 제한치 이내 유지
(정답률: 알수없음)
  • 피복재의 건전성을 유지하기 위해서는 과도한 열 발생으로 인한 손상을 막아야 하므로, 노심 열출력을 정해진 제한치 이내로 유지하는 것이 가장 핵심적인 보증 방법입니다.

    오답 노트
    선출력밀도를 높게 유지: 피복재 온도 상승 및 손상 위험을 증가시킴
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72. DNBR의 정의로 맞는 것은?

  1. 연료봉의 어느위치에서든 실제 열속을 임계 열속으로 나눈 값
  2. 연료봉의 어느 위치에서든 임계 열속을 실제 열속으로 나눈 값
  3. 노심 열출력을 냉각재 총 유량률로 나눈 값
  4. DNB에 도달한 냉각재 채널수를 과냉각 채널수로 나눈 값
(정답률: 알수없음)
  • DNBR(Departure from Nucleate Boiling Ratio)은 핵비등 이탈 전까지의 여유도를 나타내는 지표로, 임계 열속(Critical Heat Flux)을 실제 열속(Actual Heat Flux)으로 나눈 값으로 정의합니다.
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73. 최대 선출력밀도(Linear Power Density를 제한하는 이유는?

  1. 연료의 건전성 보증
  2. 제논진동 방지
  3. 연료에 제작오차를 주기 위함
  4. 핵비등 방지
(정답률: 알수없음)
  • 최대 선출력밀도를 제한하는 근본적인 이유는 연료봉의 중심 온도가 융점(Melting Point)에 도달하는 것을 방지하여 연료의 건전성을 보증하고 방사성 물질의 누출을 막기 위함입니다.
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74. 원자로가 전출력 100%으로 운전 중 원자로가 정지되어 예상 임계점을 계산하려고 한다. 예상 임계점 관련 운전변수와 거리가 먼 것은?

  1. 제어봉 위치
  2. 출력 결손
  3. 붕산 농도
  4. 가압기 압력과 수위
(정답률: 70%)
  • 예상 임계점(Estimated Critical Position, ECP)은 원자로 정지 후 다시 임계 상태에 도달하기 위한 제어봉 위치를 예측하는 것입니다. 이를 위해서는 반응도에 영향을 주는 제어봉 위치, 출력 결손(Power Defect), 붕산 농도 등의 변수가 필수적입니다.

    오답 노트
    가압기 압력과 수위: 1차 계통의 압력과 수위를 조절하는 변수일 뿐, 핵반응도나 임계점 계산에 직접적인 영향을 주는 변수가 아닙니다.
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75. 다음 조건하의 연료 피복재 표면에서의 평균 열속은?

  1. 300 Btu/hr-ft2
  2. 600 Btu/hr-ft2
  3. 1,200 Btu/hr-ft2
  4. 2,400 Btu/hr-ft2
(정답률: 알수없음)
  • DNBR(핵비등 이탈률)은 임계열속(DNB Flux)을 실제 열속으로 나눈 값이며, 여기에 열속 핫채널 계수를 고려하여 평균 열속을 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Average Heat Flux} = \frac{\text{DNB Flux}}{\text{DNBR} \times \text{Hot Channel Factor}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Average Heat Flux} = \frac{1200}{2 \times 2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Average Heat Flux} = 300$$
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76. 원자력발전소에서 일반주민의 출입 및 거주를 통제하기 위하여 설정하는 구역은?

  1. 방사선 관리구역
  2. 제한구역
  3. 저밀도 구역
  4. 방사선 비상계획구역
(정답률: 알수없음)
  • 제한구역은 원자력발전소 주변에서 일반 주민의 출입 및 거주를 통제하여 방사선으로부터 안전을 확보하기 위해 설정하는 구역입니다.
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77. 가압경수로형 원전의 노심 반응도 제어에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 노심 반응도 제어는 CVCS을 통한 붕산의 희석 및 주입과 노심에 제어봉 집합체를 삽입 및 인출하는 두 가지 방법이 있다.
  2. 제어봉은 노심 반응도를 신속히 변경시커야 할 경우에는 제논진동을 완화시켜 국부적인 반응도 제어를 가능하게 한다.
  3. 붕산수는 감속재에 균일하게 용해되어 있으므로 독물질 농도가 편중되어 나타날 수 있는 국부적인 과잉 열속 현상을 최소화 시킬 수 있다.
  4. 붕산에 의한 반응도 제어는 감속재 내의 균일한 붕산농도 분포로 인하여 축방향 출력분포를 변경하는 것이 용이하다.
(정답률: 알수없음)
  • 붕산에 의한 반응도 제어는 감속재 내에 붕산이 균일하게 용해되어 있으므로, 노심 전체의 반응도를 조절하는 데는 유리하지만 특정 방향(축방향 등)의 출력 분포를 국부적으로 변경하는 것은 어렵습니다.

    오답 노트
    CVCS를 통한 붕산 조절 및 제어봉 삽입/인출: 노심 반응도 제어의 대표적인 두 가지 방법입니다.
    제어봉의 제논진동 완화: 제어봉은 국부적인 반응도 제어가 가능하여 제논진동을 억제할 수 있습니다.
    붕산수의 균일 용해: 독물질이 균일하게 분포되어 국부적인 과잉 열속 현상을 방지합니다.
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78. 가압경수로형 원자로 사고해석에서 단일 제어봉 집합체 인출사고는 회귀빈도로 분류되는데, 이 사고는 ANSI N18.2의 구분에 의하면 어떠한 상태에 속하는가?

  1. Condition I
  2. Condition II
  3. Condition III
  4. Condition IV
(정답률: 알수없음)
  • ANSI N18.2 기준에 따르면, 단일 제어봉 집합체 인출사고와 같이 발생 빈도는 낮지만 설계 기준 사고(DBA)에 포함되는 사고는 Condition III(설계기준사고) 상태로 분류됩니다.
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79. 핵연료 주기 운용에 드는 비용은 크게 직접비와 간접비로 구성되어 있다. 다음 중 직접비에 해당하는 것은? (문제 오류로 실제 시험에서는 1, 4번이 정답처리 되었습니다. 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. A, B, C
  2. A, B, D
  3. A, C, D
  4. B, C, D
(정답률: 82%)
  • 핵연료 주기 비용 중 직접비는 연료의 조달, 가공, 처리와 직접적으로 관련된 비용을 의미합니다.
    농축비, 사용 후 연료 저장비, 폐기물 처리비는 모두 연료 주기 과정에서 직접 발생하는 비용에 해당합니다.

    오답 노트
    이자 및 배당금: 자본 조달과 관련된 간접비에 해당합니다.
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80. 원전사고 고장등급 INES은 0등급부터 7등급까지 8개의 등급으로 분류한다. 다음 등급 중 틀린 것은?

  1. 일본 미하마원전 증기발생기 튜브 누설사고 : 2등급
  2. TMI 원전사고 : 5등급
  3. 도카이무라 핵임계사고 : 5등급
  4. 후쿠시마 원전사고 : 5등급
(정답률: 알수없음)
  • 후쿠시마 원전사고는 방사성 물질의 대량 누출로 인해 INES 등급 중 가장 높은 7등급(심각한 사고)으로 분류됩니다.
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5과목: 방사선이용 및 보건물리

81. 다음 중 휴대용 방사선 계측기에서 마이카(Mica) 창이 달린 것을 사용하는 이유는?

  1. Z가 낮은 물질이 베타선을 측정할 수 있도록 해주기 때문
  2. 무게를 가볍게 하고 제작비용을 줄이기 위함
  3. 방사선 측정의 기하학적 효율을 보정해 줄 수 있기 때문
  4. 심부선량에 등가하는 측정값을 얻을 수 있기 때문
(정답률: 알수없음)
  • 베타선은 물질을 투과하는 능력이 약하므로, 원자번호($Z$)가 낮은 물질로 구성된 얇은 마이카(Mica) 창을 사용하여 베타선이 흡수되지 않고 검출기에 도달할 수 있도록 하기 위함입니다.
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82. 다음 목적으로 사용되는 방사성 동위원소가 순서대로 바르게 연결된 것은?

  1. Am, Pu, H
  2. Am, Pu, C
  3. Am, Tc, H
  4. Tc, Pu, C
(정답률: 알수없음)
  • 각 용도에 적합한 방사성 동위원소의 특성을 연결하는 문제입니다.
    연기 감지기, 두께 측정, 유전 탐사 등에는 $\text{Am}$ (아메리슘)이 사용되며, 우주선 전원 공급에는 $\text{Pu}$ (플루토늄)이, 생의학 연구 및 추적자로는 $\text{H}$ (삼중수소)가 사용됩니다.
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83. 다음 중 맞는 것끼리 연결된 것은?

  1. A, B
  2. A, C
  3. B, C
  4. B, D
(정답률: 알수없음)
  • 결정적 영향은 증상의 중증도가 선량에 의존하며 발단값이 존재하고, 발암은 대표적인 확률적 영향에 해당합니다.

    오답 노트
    확률적 영향: 발단값이 없으며 발생률이 선량에 의존함
    수태능력 저하: 결정적 영향에 해당함
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84. 다음 중 고선량 및 고선량률 피폭조건과 저선량 및 저선량률 피폭조건에서 방사선의 생물학적 영향 크기와 차이점을 설명하는 것은?

  1. 명목위험계수
  2. 선량효과인자
  3. 상대 생물학적 효과비
  4. 생물학적 반감기
(정답률: 알수없음)
  • 선량효과인자는 동일한 선량이라도 선량률(시간당 선량)에 따라 생물학적 영향의 크기가 달라지는 정도를 나타내는 계수입니다.
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85. 1MBq의 60Co의 점선원에서 1m 떨어진 곳에서의 감마선속은?

  1. 약 8γ/cm2·sec
  2. 약 16γ/cm2·sec
  3. 약 25γ/cm2·sec
  4. 약 2,500 γ/cm2·sec
(정답률: 알수없음)
  • 점선원에서 방출된 감마선이 거리의 제곱에 반비례하여 퍼져나가는 선속 공식을 사용합니다. $^{60}\text{Co}$의 감마선 방출률은 $1\text{Bq}$당 $2\text{photon}$입니다.
    ① [기본 공식] $\phi = \frac{S \times n}{4\pi r^2}$
    ② [숫자 대입] $\phi = \frac{1 \times 10^6 \times 2}{4 \times 3.14 \times 100^2}$
    ③ [최종 결과] $\phi = 15.9$
    ※ 정답지 기준 약 $8\gamma/\text{cm}^2\cdot\text{sec}$로 제시되었으나, 일반적인 $^{60}\text{Co}$ 방출률($2\gamma/\text{dis}$) 적용 시 계산값은 $15.9$입니다. 다만, 문제의 의도된 정답인 보기 1을 따릅니다.
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86. GM계수기의 동작특성에서 계수손실이 생기는 이유는?

  1. 분해시간
  2. 플라토우
  3. 소멸작용
  4. 가스증폭율
(정답률: 알수없음)
  • GM계수기는 방사선 입사 후 전하가 수집되는 동안 일시적으로 불감 상태가 되는 분해시간이 존재하며, 이 시간 동안 들어오는 방사선은 계수되지 않아 손실이 발생합니다.
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87. 방사성 물질의 체내피폭에 대한 설명 중 맞는 것끼리 연결된 것은?

  1. A, B
  2. B, C
  3. A, C
  4. A, B, C
(정답률: 알수없음)
  • 체내에 유입된 방사성 물질은 물리적 붕괴와 생물학적 배설이 동시에 일어나는 유효반감기에 의해 감소하며, 신속한 배출을 통해 내부피폭을 줄일 수 있습니다.
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88. 1MeV의 감마선의 물에 대한 반가층은? (단, 이 선원의 물에 대한 질량감쇄계수는 0.0707cm2/gr이다.)

  1. 약 0.9cm
  2. 약 1.1cm
  3. 약 9.8cm
  4. 약 12.1cm
(정답률: 50%)
  • 물질의 밀도를 이용하여 질량감쇄계수를 선감쇄계수로 변환한 뒤, 반가층 공식을 적용합니다. 물의 밀도는 $1\text{g/cm}^3$입니다.
    ① [기본 공식] $H_{1/2} = \frac{0.693}{\mu} = \frac{0.693}{\mu_m \times \rho}$
    ② [숫자 대입] $H_{1/2} = \frac{0.693}{0.0707 \times 1}$
    ③ [최종 결과] $H_{1/2} = 9.8$
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89. 저준위 방사능 측정 시 정확도를 증가시키기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 계측기 주변을 차폐하여 자연계수율을 감소시킨다.
  2. 시료의 계수시간과 자연계수의 계수시간을 증가시킨다.
  3. 시료와 검출기의 거리를 감소시켜 기하학적 효율을 증가시킨다.
  4. x2을 실시하여 측정결과의 통계적 분포를 검증한다.
(정답률: 알수없음)
  • 저준위 측정 시 정확도를 높이려면 배경방사선을 차폐하고, 계수시간을 늘려 통계적 오차를 줄이며, 기하학적 효율을 높여야 합니다.

    오답 노트
    $\chi^2$ 검증: 측정 결과의 분포를 확인하는 통계적 검증 방법일 뿐, 측정 자체의 정확도를 직접적으로 증가시키는 방법은 아닙니다.
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90. 고대 유적물에서 측정한 14C 동위원소가 93.75% 붕괴한 것으로 나타났다. 이 유적물 속의 14C는 반감기가 몇 번이나 지나갔는가?

  1. 2번
  2. 3번
  3. 4번
  4. 5번
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 동위원소가 붕괴하고 남은 양을 통해 반감기 횟수를 계산합니다.
    93.75%가 붕괴했다면 남은 양은 $100\% - 93.75\% = 6.25\%$ 입니다.
    $$\text{남은 양} = (\frac{1}{2})^n \times 100$$
    $$\text{6.25} = (\frac{1}{2})^n \times 100$$
    $$n = 4$$
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91. 개봉선원의 취급에 대한 설명 중 맞는 것끼리 연결된 것은?

  1. A, B
  2. B, C
  3. A, C
  4. A, B, C
(정답률: 알수없음)
  • 개봉선원 취급 시 안전 확보를 위한 기본 원칙들입니다.
    체내섭취 방지를 위해 후드나 글로브 박스 내에서 취급하고, 인체 표면오염 방지를 위해 고무장갑 등 적절한 도구를 사용하며, 시설오염 방지를 위해 표면이 평활하고 침투하기 어려운 재료를 사용하는 것은 모두 옳은 방법입니다.
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92. 다음 중 결정적 영향의 방지목적으로 사용되는 것은?

  1. 조사선량
  2. 등가선량
  3. 흡수선량
  4. 커마(Kerma)
(정답률: 알수없음)
  • 결정적 영향은 특정 임계치 이상의 선량이 조사되었을 때 나타나는 현상으로, 이를 방지하기 위해 조직별 방사선 가중치를 적용하여 계산한 등가선량을 사용합니다.
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93. 유도 공기중 농도(DAC)와 연간 섭취한도(ALI)와의 관계를 올바르게 설명한 것은?

  1. 1DAC의 공기를 하루 24시간, 1년 365일 계속 호흡하면 ALI
  2. 1DAC의 공기를 연간 2,000시간 균일하게 호흡하면 ALI에 도달
  3. ALI를 수면시간을 포함한 연간 공기 호흡량으로 나누면 DAC
  4. DAC와 ALI는 전혀 무관하다.
(정답률: 알수없음)
  • 유도 공기중 농도(DAC)는 연간 섭취한도(ALI)를 연간 작업 시간(통상 2,000시간) 동안의 호흡량으로 나눈 값입니다. 따라서 1DAC 농도의 공기를 연간 2,000시간 동안 호흡하면 ALI에 도달하게 됩니다.
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94. 60Co의 감마선에 대한 납의 반가층은 11mm이다. 60Co 감마선 세기를 1/32로 낮추기 위해 필요한 납 차폐체의 두께는?

  1. 2.2mm
  2. 5.5mm
  3. 11mm
  4. 55mm
(정답률: 알수없음)
  • 반가층(HVL)은 방사선 세기를 절반으로 줄이는 두께입니다. 세기를 $1/32$로 줄이려면 반가층의 $5$배 두께가 필요합니다. ($2^{5} = 32$)
    ① [기본 공식] $X = n \times HVL$
    ② [숫자 대입] $X = 5 \times 11$
    ③ [최종 결과] $X = 55\text{ mm}$
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95. 자유공기 전리함에 5MeV의 알파입자가 입사하였을 때 생기는 전하량은? (단, 공기의 W값은 34eV이다.)

  1. 약 2.35×10-14C
  2. 약 8×10-13C
  3. 약 1.6×10-12C
  4. 약 7×10-5C
(정답률: 알수없음)
  • 입사 입자의 에너지를 공기의 평균 전리 에너지(W값)로 나누어 생성된 이온 쌍의 수를 구한 뒤, 전자의 전하량을 곱하여 총 전하량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{E}{W} \times e$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{5 \times 10^{6}}{34} \times 1.6 \times 10^{-19}$
    ③ [최종 결과] $Q = 2.35 \times 10^{-14}\text{ C}$
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96. 다음 중 어린이가 성인에 비해 방사선의 감수성이 높은 이류노 타당한 것은?

  1. 어린이의 세포가 더 약하기 때문
  2. 어린이의 세포가 더 빈번하게 분열하기 때문
  3. 어린이의 세포는 손상을 회복하는 능력이 떨어지기 때문
  4. 어린의 세포 크기가 작기 때문
(정답률: 알수없음)
  • 방사선 감수성은 세포 분열 속도가 빠를수록, 분화도가 낮을수록 높게 나타납니다. 어린이는 성인에 비해 세포 분열이 훨씬 빈번하게 일어나기 때문에 방사선에 더 민감하게 반응합니다.
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97. 2MeV의 감마선 에너지 스펙트럼을 분석했을 때, 나타나는 피크와 그 에너지를 연결한 것 중 틀린 것은?

  1. 이중 이탈 피크 : 0.978meV
  2. 소멸 감마선 피크 : 1.02meV
  3. Compton Edge : 1.773MeV
  4. 광전 피크 : 2MeV
(정답률: 64%)
  • 소멸 감마선 피크의 에너지는 전자와 양전자가 쌍소멸할 때 발생하는 에너지로, 항상 $0.511\text{ MeV}$의 2배인 $1.022\text{ MeV}$가 나타나야 합니다. 제시된 $1.02\text{ meV}$는 단위가 밀리전자볼트(meV)로 잘못 표기되어 있어 틀린 설명입니다.
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98. 계수율이 250cpm인 어떤 시료의 계수율 표준편차를 1%로 하기 위해서는 이 시료를 몇 분동안 측정해야 하는가?

  1. 4분
  2. 40분
  3. 100분
  4. 400분
(정답률: 알수없음)
  • 계수율의 표준편차(상대표준편차)는 전체 계수치의 제곱근에 반비례하는 원리를 이용하여 측정 시간을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{rel} = \frac{1}{\sqrt{R \times t}}$
    ② [숫자 대입] $0.01 = \frac{1}{\sqrt{250 \times t}}$
    ③ [최종 결과] $t = 40$
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99. 다음 중 인간 피부의 가장 외각에 위치하면서 그 아래에 위치에 있는 조직을 방사선으로부터 보호하는 층은?

  1. 진피층
  2. 기저층
  3. 과립층
  4. 각질층
(정답률: 알수없음)
  • 피부의 가장 바깥쪽에 위치한 각질층은 죽은 세포층으로 구성되어 있으며, 외부 환경 및 방사선으로부터 하부의 진피층과 기저층 등 살아있는 조직을 보호하는 일차적인 방어막 역할을 합니다.
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100. 어느 실험실에서 톨루엔과 32P를 바닥에 흘렸다. 제염작업을 위해 사용할 제염방법(물질)으로 가장 좋은 것은?

  1. 내산성 방호복, 고무장갑, 흡수제
  2. 플라스틱 신발, 글러브 및 앞치마, 안면 방호구, 흡수제
  3. 실험실 가운, 고무장갑, 실내 환기
  4. 실험실 가운, 고무장갑, 탈염수를 이용한 희석
(정답률: 알수없음)
  • 톨루엔과 같은 유기용제와 방사성 물질이 함께 유출된 경우, 화학적 위험성과 방사능 오염을 동시에 차단할 수 있는 보호구와 흡수제가 필요합니다. 따라서 플라스틱 신발, 글러브 및 앞치마, 안면 방호구, 흡수제를 사용하는 것이 가장 적절한 제염 방법입니다.
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