원자력기사 필기 기출문제복원 (2016-09-04)

원자력기사
(2016-09-04 기출문제)

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1과목: 원자력기초

1. 핵반응에 대한 보존법칙과 관련 없는 것은?

  1. 핵자 수 보존
  2. 전하량 보존
  3. 운동량 보존
  4. 운동에너지 보존
(정답률: 알수없음)
  • 운동에너지 보존은 핵반응과는 관련이 없는 물리법칙이다. 운동에너지 보존의 원리는 단순히 물체의 운동 상태에서 에너지가 보존된다는 것이다. 이는 핵반응에서 일어나는 에너지 변화와는 직접적인 연관성이 없다. 따라서, 정답은 "운동에너지 보존"이다.
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2. 결합에너지에 대한 정의로 맞는 것은?

  1. 핵을 양자와 중성자로 분리시키는데 필요한 에너지
  2. 핵자들을 서로 완전히 분리시키는데 필요한 에너지
  3. 핵분열 반응을 일으키기 위해 외부에서 가해주어야 하는 최소한의 에너지
  4. 양자와 중성자를 결합시켜 하나의 핵을 만드는데 필요한 에너지
(정답률: 알수없음)
  • 결합에너지는 핵자들이 서로 결합하여 하나의 핵을 이루는데 방출되는 에너지를 의미하는 것이 아니라, 핵자들이 서로 분리되어 완전히 분리되는데 필요한 에너지를 의미합니다. 따라서 "핵자들을 서로 완전히 분리시키는데 필요한 에너지"가 정답입니다.
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3. 등이 열중성자에 의해 핵분열이 일어나기 어려운 이유로 맞는 것은?

  1. 중성자 흡수단면적이 작기 때문
  2. 중성자 산란단면적이 크기 때문
  3. 핵적으로 안정하기 때문
  4. 중성자 결합에너지가 임계에너지보다 작기 때문
(정답률: 알수없음)
  • 핵분열이 일어나기 위해서는 중성자가 핵 내부로 들어가야 합니다. 그러나 중성자는 핵과 상호작용하는 방법이 제한적이며, 중성자 결합에너지보다 높은 에너지를 가져야만 핵 내부로 들어갈 수 있습니다. 따라서 중성자 결합에너지가 임계에너지보다 작기 때문에 핵분열이 일어나기 어렵습니다.
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4. 핵연료 온도가 증가할 경우에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 공명흡수 구간이 넓어진다.
  2. 공명흡수 첨두치가 커진다.
  3. 공명흡수되는 중성자의 수가 많아진다.
  4. 공명이탈확률이 작아진다.
(정답률: 알수없음)
  • "공명흡수 첨두치가 커진다."가 틀린 설명입니다. 핵연료 온도가 증가하면 공명흡수 구간이 넓어지고 공명흡수되는 중성자의 수가 많아지지만, 공명흡수 첨두치는 온도와는 무관하게 일정합니다. 공명이탈확률은 온도가 증가하면 작아지는 경향이 있습니다.
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5. 핵연료 연소에 따른 변화에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 노심 내 반응도는 증가한다.
  2. 거시적 분열단면적은 시간에 따라 감소한다.
  3. 일정한 출력을 유지하기 위해서는 중성자속이 일정해야 한다.
  4. 시간이 지남에 따라 주기초보다 축방향 중성자속 분포의 굴곡이 커진다.
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료가 연소되면서 핵분열 반응이 일어나고, 이로 인해 중성자가 발생한다. 중성자는 다시 핵분열 반응을 일으키면서 에너지를 방출하고, 이 과정에서 핵연료가 소모된다. 이러한 과정에서 노심 내 반응도는 증가하게 되고, 이에 따라 거시적 분열단면적은 시간에 따라 감소하게 된다. 이는 핵연료의 소모로 인해 핵연료의 밀도가 감소하고, 중성자의 확산이 일어나기 때문이다. 따라서 일정한 출력을 유지하기 위해서는 중성자속이 일정해야 하며, 시간이 지남에 따라 주기초보다 축방향 중성자속 분포의 굴곡이 커지게 된다.
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6. 지발중성자에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 원자로 정지 시 생성도 중지된다.
  2. 분열 생성물에서 방출된다.
  3. 대략 KeV 영역의 에너지를 가진다.
  4. 원자로 제어에 중요한 역할을 한다.
(정답률: 알수없음)
  • "원자로 정지 시 생성도 중지된다."가 틀린 설명이다. 지발중성자는 원자로 정지 시에도 생성되며, 이는 원자로의 운전을 유지하기 위해 필요한 중성자를 보충하기 위해 사용된다.
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7. 원자로 주기(Period)가 5초인 원자로의 출력을 1KW부터 높이기 시작하였다. 30초 후 원자로 출력은 약 얼마인가?

  1. 285 KW
  2. 318 KW
  3. 403 KW
  4. 472 KW
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 주기가 5초이므로, 30초 동안 6주기가 지난다. 따라서 출력은 2의 6승(64배)이 증가한다. 따라서 1KW에 64을 곱한 값인 64KW가 된다. 이를 다시 4로 나누어서 주기당 평균 출력을 구하면 16KW가 된다. 따라서 30초 후의 원자로 출력은 16KW x 25주기 = 400KW가 된다. 이 값은 보기 중에서 "403 KW"와 가장 가깝다.
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8. 원자로 내에서 독물질을 사용하면 증배계수가 감소하게 되는 주된 원인은 무엇인가?

  1. 중성자 생성계수의 감소
  2. 공명이탈확률의 감소
  3. 열중성자 이용률 감소
  4. 속분열인자의 감소
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 내에서 독물질을 사용하면 증배계수가 감소하는 주된 원인은 열중성자 이용률의 감소입니다. 독물질은 원자로 내에서 핵분열 반응을 일으키는데, 이 때 생성되는 중성자를 이용하여 다른 핵분열 반응을 유도합니다. 하지만 독물질이 증배재료로 사용될 경우, 중성자가 흡수되어 열중성자 이용률이 감소하게 됩니다. 이는 증배계수를 감소시키는 주된 원인 중 하나입니다.
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9. 다음 중 경수형 원자로의 노심 주기길이와 관련이 없는 것은?

  1. 냉각재 내 붕소농도
  2. 제어봉의 반응도 값
  3. 가연성 독물질
  4. 핵연료 농축도
(정답률: 알수없음)
  • 제어봉의 반응도 값은 노심 주기길이와는 직접적인 관련이 없습니다. 노심 주기길이는 원자로 내부에서 중성자가 얼마나 이동해야 다음 중성자와 충돌할 수 있는지를 나타내는 값이며, 제어봉의 반응도 값은 제어봉이 중성자를 얼마나 잘 흡수하는지를 나타내는 값입니다. 따라서, 노심 주기길이와는 관련이 없습니다.
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10. 원자로 내 한 지점에서 다음과 같은 자료를 가진다. 이 지점에서 단위체적, 단위시간 당 핵분열 반응의 수는? (단, 중성자 밀도 109/cm3, 거시적 분열단면적(∑f)는 0.1㎝-1, 중성자 속도 V는 2,200m/sec)

  1. 1.2×1012/cm2ㆍsec
  2. 2.2×1020/cm2ㆍsec
  3. 1.2×1013/cm2ㆍsec
  4. 2.2×1013/cm2ㆍsec
(정답률: 알수없음)
  • 핵분열 반응의 수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    핵분열 반응의 수 = 중성자 밀도 × 거시적 분열단면적 × 중성자 속도

    여기서 중성자 밀도는 109/cm3, 거시적 분열단면적은 0.1㎝-1, 중성자 속도는 2,200m/sec 이므로,

    핵분열 반응의 수 = 109/cm3 × 0.1㎝-1 × 2,200m/sec

    = 2.2×1013/cm2ㆍsec

    따라서, 정답은 "2.2×1013/cm2ㆍsec" 이다.
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11. 잉여반응도는 원자로를 임계상태로 유지하기 위해 필요한 양 이상으로 장전된 반응도를 의미한다. 이러한 잉여반응도를 장전하는 이유 중 틀린 것은?

  1. 제논과 같은 독물질 생성
  2. 핵연료 연소
  3. 플루토늄의 생성
  4. 출력결손
(정답률: 알수없음)
  • 잉여반응도는 원자로를 안정적으로 운전하기 위해 필요한 양 이상으로 반응도를 장전하는 것이다. 이는 핵연료 연소를 유지하고, 제논과 같은 독물질 생성을 방지하기 위함이다. 하지만 플루토늄은 핵연료로 사용되는 중요한 원소 중 하나이므로, 플루토늄의 생성을 방지하기보다는 적정량을 유지하기 위해 잉여반응도를 조절한다. 따라서 "플루토늄의 생성"이 틀린 이유이다.
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12. 다음 중 분열반응 및 원자로 열출력에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 중성미자가 원자로 열출력에 기여하는 부분은 거의 없다.
  2. 핵분열반응을 통해 생성하는 에너지의 약 80%는 중성자의 운동에너지이다.
  3. 핵분열 반응은 중성자의 핵분열이 가능한 핵연료와의 흡수반응 중의 하나이다.
  4. 한 번의 핵분열 반응을 통해 얻을 수 있는 에너지는 약 200MeV이다.
(정답률: 알수없음)
  • "중성미자가 원자로 열출력에 기여하는 부분은 거의 없다."가 틀린 설명입니다. 중성자는 핵분열 반응에서 생성되며, 중성자가 원자로 내부를 관통하면서 원자로의 연료인 핵연료와 충돌하여 열을 발생시킵니다. 따라서 중성자는 원자로 열출력에 매우 중요한 역할을 합니다.

    핵분열반응을 통해 생성하는 에너지의 약 80%는 중성자의 운동에너지이며, 이는 핵분열 반응에서 생성된 중성자가 원자로 내부를 관통하면서 충돌하는 과정에서 발생하는 열에 대한 기여도를 나타냅니다.

    핵분열 반응은 중성자의 핵분열이 가능한 핵연료와의 흡수반응 중의 하나이며, 한 번의 핵분열 반응을 통해 얻을 수 있는 에너지는 약 200MeV입니다.
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13. 무한 원자로의 중성자 증배계수를 KINF=εㆍPㆍfㆍη로 표현할 수 있는데 이 식에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. P는 공명이탈확률로서 핵연료의 온도가 높아지면 중성자의 공명이탈확률이 작아지므로 증배계수를 감소시킨다.
  2. ε는 속핵분열에 의해 생겨난 중성자 수를 열핵분열에 의해 생겨난 중성자 수로 나눈 값이다.
  3. f는 열중성자 이용률로서 핵연료 물질에 흡수되는 열중성자수를 원자로 물질에 흡수되는 총 열중성자수로 나눈 값이다.
  4. η는 핵연료에 하나의 중성자가 흡수될 때마다 핵분열에 의해 새로이 생성되는 중성자 수이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "P는 공명이탈확률로서 핵연료의 온도가 높아지면 중성자의 공명이탈확률이 작아지므로 증배계수를 감소시킨다."이다.

    ε는 속핵분열에 의해 생겨난 중성자 수를 열핵분열에 의해 생겨난 중성자 수로 나눈 값이다. 이는 핵분열 반응에서 생성된 중성자가 다른 핵분열 반응을 유발하는 데 얼마나 효과적인지를 나타내는 지표이다.

    f는 열중성자 이용률로서 핵연료 물질에 흡수되는 열중성자수를 원자로 물질에 흡수되는 총 열중성자수로 나눈 값이다. 이는 핵연료가 중성자를 흡수하여 핵분열 반응을 일으키는 데 얼마나 효과적인지를 나타내는 지표이다.

    η는 핵연료에 하나의 중성자가 흡수될 때마다 핵분열에 의해 새로이 생성되는 중성자 수이다. 이는 핵분열 반응에서 생성된 중성자가 다른 핵분열 반응을 유발하는 데 얼마나 효과적인지를 나타내는 지표이다.

    따라서, P는 공명이탈확률로서 핵연료의 온도가 높아지면 중성자의 공명이탈확률이 작아지므로 증배계수를 감소시킨다는 설명이 틀린 것이다. P는 핵연료에서 중성자가 흡수되었을 때 공명 상태에 빠지는 확률을 나타내는 지표이다.
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14. 반감기가 5.2년인 Co60 1mg의 1년 후의 방사능은?

  1. 0.5 Ci
  2. 1 Ci
  3. 1.5 Ci
  4. 2 Ci
(정답률: 알수없음)
  • Co60의 반감기가 5.2년이므로, 1년 후에는 원래의 반값인 1/2만큼만 방사능이 남아있을 것입니다. 따라서 1mg의 Co60이 1년 후에 방사하는 방사선의 양은 0.5mg의 Co60이 방사하는 방사선의 양과 같을 것입니다.

    그러나 문제에서 묻는 것은 방사능의 양이 아니라 방사능의 단위인 "Ci"를 묻고 있습니다. 1 Ci는 1초당 1그램의 방사성 물질이 방사하는 방사선의 양을 의미합니다. 따라서, 1mg의 Co60이 1년 후에 방사하는 방사선의 양을 Ci로 환산하려면, Co60의 방사능을 초당 그램 단위로 환산한 후, 1년(=31,536,000초)을 곱해야 합니다.

    Co60의 방사능은 1mg당 44.6밀리큐리(mCi)입니다. 이를 초당 그램 단위로 환산하면 1mg당 1.41 x 10-11 그램/초가 됩니다. 따라서, 1mg의 Co60이 1년 후에 방사하는 방사선의 양은 1.41 x 10-11 그램/초 x 31,536,000초 = 0.445mg입니다.

    이 값을 다시 Ci로 환산하면, 0.445mg의 Co60이 방사하는 방사선의 양은 0.445/1000 = 0.000445 Ci입니다. 이 값은 보기 중에서 가장 가깝기 때문에, 정답은 "1 Ci"입니다.
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15. 다음 중 즉발중성자만으로도 핵분열에 사용된 중성자보다 많은 중성자가 생성되며 중성자수가 급격히 증가하여 제어가 불가능한 상태를 나타내는 반응도로서 맞는 것은?

  1. K ＞ 1 + 1.5β
  2. K ＞ 1 + 0.5β
  3. K ＞ 1 + 1β
  4. K = 1 + 0.5β
(정답률: 알수없음)
  • "K ＞ 1 + 0.5β"이 맞습니다. 이유는 K는 반응계수를 나타내며, β는 즉발중성자가 생성되는 확률입니다. 이 반응에서는 즉발중성자가 생성되면서 중성자수가 급격히 증가하므로, β가 작아도 K 값이 1보다 커지게 됩니다. 따라서 K 값은 1 + 0.5β보다 크게 됩니다.
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16. 감속재가 갖추어야 할 조건으로 맞는 것은?

  1. 중성자에 대한 평균 대수에너지 감쇄가 작아야 한다.
  2. 중성자 흡수단면적이 커야 한다.
  3. 중성자 산란단면적이 커야 한다.
  4. 비중이 높아야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 중성자 산란단면적이 커야 하는 이유는 감속재가 중성자와 상호작용하여 에너지를 받아들이기 위해서입니다. 중성자가 감속재 입자와 충돌하여 산란되는 단면적이 크면, 감속재 입자가 더 많은 중성자와 상호작용하여 에너지를 받아들일 수 있습니다. 따라서 감속재가 충분히 감속되어야 하므로 중성자 산란단면적이 커야 합니다.
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17. 가연성 독물질을 장전하는 주요 목적과 거리가 먼 것은?

  1. 초기노심 장전 시 잉여반응도 보상
  2. 원자로 정지여유도 확보
  3. 반경방향 중성자속 분포 조정
  4. 감속재 온도게수를 부(-)로 유지
(정답률: 알수없음)
  • 가연성 독물질을 장전하는 주요 목적은 초기노심 장전 시 잉여반응도 보상하는 것입니다. 그러나 거리가 먼 것은 원자로 정지여유도 확보입니다. 이는 원자로가 갑작스럽게 정지될 경우에도 충분한 여유 공간을 확보하여 원자로 내부의 온도와 압력을 안정적으로 유지하기 위함입니다.
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18. 균질 탄소 매질 내에서 중성자 산란 평균 자유행정(λs)는 얼마인가? (단, 탄소의 미시적 산란단면적(σs)는 4.8b, 밀도는 1.6g/cm3이다.)

  1. 0.3cm
  2. 1.5cm
  3. 2.6cm
  4. 3cm
(정답률: 알수없음)
  • 중성자 산란 평균 자유행정(λs)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    λs = 1 / (Nσsd)

    여기서 N은 탄소의 원자 수 밀도이고, d는 탄소의 밀도이다. 따라서,

    N = (6.02 x 1023 / mol) x (1.6 g/cm3) / (12 g/mol) = 8.03 x 1022 / cm3

    d = 1.6 g/cm3

    그리고 σs = 4.8b = 4.8 x 10-24 cm2 이므로,

    λs = 1 / (8.03 x 1022 / cm3 x 4.8 x 10-24 cm2 x 1.6 g/cm3) = 2.6 cm

    따라서, 정답은 "2.6cm"이다.
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19. 증식이득이 0.15인 고속증식로에U238, Pu239을 장전하여 전출력으로 운전할 때 Pu239는 매일 2kg씩 소모된다. Pu239의 장전량이 500kg이라고 할 때, Pu239의 생성률은?

  1. 0.15 kg/day
  2. 0.3 kg/day
  3. 5 kg/day
  4. 75 kg/day
(정답률: 알수없음)
  • 고속증식로에서 증식이득이 0.15이므로, 1kg의 Pu239를 생산하기 위해서는 U238를 얼마나 소모해야 하는지 계산할 수 있다.

    증식이득 = 생산된 Pu239의 질량 / 소모된 U238의 질량

    0.15 = 1 / x

    x = 6.67 kg

    즉, 6.67kg의 U238를 소모하여 1kg의 Pu239를 생산할 수 있다.

    Pu239의 장전량이 500kg이므로, 이를 생산하기 위해서는 3,335kg의 U238가 소모될 것이다.

    하지만 매일 2kg의 Pu239가 소모되므로, 이를 보충하기 위해 매일 13.34kg의 U238가 소모될 것이다.

    따라서, Pu239의 생성률은 매일 2kg이며, 이는 보기에서 "0.3 kg/day"가 정답인 이유이다.
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20. 가압경수로(PWR)와 가압중수로(PHWR)의 특성에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 두 원자로 모두 열중성자로이다.
  2. 도 원자로 모두 우라늄을 연료로 사용한다.
  3. 두 원자로 모두 비균질로이다.
  4. 냉각재로 경수(H2O)와 중수(D2O)를 노심특성에 맞게 혼합하여 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • "냉각재로 경수(H2O)와 중수(D2O)를 노심특성에 맞게 혼합하여 사용한다."가 틀린 설명은 아니다.

    가압경수로(PWR)와 가압중수로(PHWR)는 두 원자로 모두 우라늄을 연료로 사용하지만, PWR은 경수를 냉각재로 사용하고 PHWR은 중수를 냉각재로 사용한다. 또한, PWR은 두 원자로 모두 비균질로이고, PHWR은 두 원자로 모두 열중성자로이다.
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2과목: 핵재료공학 및 핵연료관리

21. 다음에서 설명하는 부식의 종류는?

  1. 점식(Pitting)
  2. 입계부식
  3. 응력부식균열(SCC)
  4. 마모부식
(정답률: 알수없음)
  • 위 그림은 부식 중에서 "점식(Pitting)"을 보여주고 있습니다. 점식은 부식이 일어난 부위 주변에 산화물이 생성되어 부식이 더욱 심해지는 현상입니다. 이는 부식이 진행될 때 부식물질이 부식면에 머무르면서 발생하는 것으로, 부식면에 작은 구멍이 생기는 것이 특징입니다.
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22. 가압경수로 1차 계통 선량율을 저감하고 구조재료의 균열 발생을 억제할 목적으로 냉각재 내에 주입하는 것은?

  1. Li
  2. Zn
  3. B
  4. Fe
(정답률: 알수없음)
  • Zn은 가압경수로 주로 사용되는 냉각재 중 하나입니다. Zn은 높은 산화환원수를 가지고 있어서 구조재료의 표면에 산화막을 형성시켜 균열 발생을 억제할 수 있습니다. 또한, Zn은 중성화되는 성질을 가지고 있어서 가압경수의 pH를 조절하여 1차 계통 선량율을 저감시킬 수 있습니다.
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23. 가 최종적으로 로 붕괴할 때까지 일어나는 알파붕괴와 베타붕괴 수의 짝으로 맞는 것은? (단, 이 계열은 4n + 3계열이다.)

  1. 7, 3
  2. 7, 4
  3. 8, 3
  4. 8, 4
(정답률: 알수없음)
  • 알파 붕괴는 핵의 알파 입자 방출로 일어나며, 알파 입자는 2억전자볼트 이상의 에너지를 가지고 있으므로 4n + 3 계열의 원소에서 일어납니다. 따라서 알파 붕괴 수는 7 또는 8이 될 수 있습니다.

    베타 붕괴는 핵 내부의 중성자가 전자와 양성자로 분해되는 과정으로, 4n + 3 계열의 원소에서는 일어나지 않습니다. 따라서 베타 붕괴 수는 3 또는 4가 될 수 있습니다.

    따라서 최종적으로 붕괴할 때까지 일어나는 알파 붕괴와 베타 붕괴 수의 짝으로 맞는 것은 "7, 4" 입니다.
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24. 핵연료 주기가 순서대로 나열한 것은?

  1. 채광 – 성형 – 농축 – 변환 – 정련
  2. 정련 – 변환 – 채광 – 성형 – 농축
  3. 채광 – 정련 – 변환 – 농축 – 성형
  4. 변환 – 농축 – 채광 – 성형 – 정련
(정답률: 알수없음)
  • 핵연료 주기는 우라늄 광석을 채광하여 농축하고, 농축된 광석을 변환하여 우라늄 연료로 만들고, 이를 정련하여 핵연료로 사용할 수 있는 순수한 우라늄으로 만드는 과정을 말한다. 따라서 "채광 – 정련 – 변환 – 농축 – 성형"이 올바른 순서이다.
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25. 경수로 사용후연료아 비교하여 동일 질량의 중수로 사용후핵연료가 가지는 특성을 바르게 설명한 것은?

  1. 붕괴열이 크다.
  2. Pu의 질량이 더 많다.
  3. U235의 질량이 더 작다.
  4. 연소도가 높다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "U235의 질량이 더 작다."입니다. 이유는 우라늄-235이 우라늄-238보다 중성자 수가 적기 때문입니다. 중성자 수가 적은 우라늄-235는 핵분열이 쉽게 일어나므로 붕괴열이 크고 연소도가 높습니다. 반면 우라늄-238은 중성자 수가 많아 핵분열이 일어나기 어렵기 때문에 붕괴열이 적고 연소도가 낮습니다. 플루토늄은 우라늄-238의 핵분열로 생산되기 때문에 우라늄-238과 비슷한 특성을 가지고 있습니다.
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26. 다음에서 설명하는 재처리 방법은?

  1. 원심분리법
  2. 퓨렉스
  3. 용매추출법
  4. 파이로프로세스
(정답률: 알수없음)
  • 위 그림은 파이로프로세스의 과정을 보여주고 있습니다. 파이로프로세스는 폐기물을 고온으로 가열하여 가스와 고체를 분리하는 방법입니다. 이 방법은 폐기물 처리 과정에서 발생하는 열을 활용하여 에너지를 생산할 수 있어 경제적입니다. 따라서 이 문제에서는 파이로프로세스가 정답인 것입니다.
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27. 사용후연료 중간 저장방식에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 습식저장은 사용후연료를 임시저장조에 저장하는 원리와 같다.
  2. 습식저장은 2차 폐기물이 발생하지 않는다는 장점이 있다.
  3. 건식저장은 물 대신 기체 또는 공기를 냉각재로 사용한다.
  4. 건식저장은 안전과 비용측면에서 습식저장방식에 비해 유리하다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "습식저장은 2차 폐기물이 발생하지 않는다는 장점이 있다."가 아니다.

    습식저장은 사용후연료를 물 속에 잠그는 방식으로, 물과 사용후연료가 반응하여 방사성 핵종이 물에 녹아들어가는 과정에서 방사성 핵종이 물에 녹아들어가는데, 이 과정에서 방사성 핵종이 물과 함께 저장되어 2차 폐기물이 발생하지 않는다는 장점이 있다.

    따라서, 정답은 없다.
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28. 피복재를 포함하여 연료가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 제조비용이 저렴해야 한다.
  2. 운전 및 정지에 따른 반복적인 열하중을 견디어야 한다.
  3. 냉각재에 대한 부식 저항성이 높아야 한다.
  4. 중성자 흡수 단면적이 높은 물질이어야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • "제조비용이 저렴해야 한다.", "운전 및 정지에 따른 반복적인 열하중을 견디어야 한다.", "냉각재에 대한 부식 저항성이 높아야 한다."는 모두 연료가 갖추어야 할 조건이지만, "중성자 흡수 단면적이 높은 물질이어야 한다."는 틀린 조건입니다. 중성자 흡수 단면적이 높은 물질은 중성자를 흡수하기 때문에 연료로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 연료는 중성자를 가능한 한 많이 방출하면서도 충분한 핵분열 반응을 일으켜야 하기 때문입니다.
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29. 초기에 Cs137만 1Ci 존재하였다면 60.14년 뒤 Ba137m의 방사능은? (단, Cs137(반감기 : 30.07년)은 Ba137m(반감기 2.55분)으로 붕괴한다.)

  1. 0.125 Ci
  2. 0.25 Ci
  3. 0.5 Ci
  4. 1 Ci
(정답률: 알수없음)
  • Cs137의 반감기는 30.07년이므로, 60.14년이 지나면 초기의 반도감량으로 인해 Cs137의 농도는 1/22 = 1/4가 된다. 따라서 60.14년 후에 Cs137의 농도는 1Ci/4 = 0.25Ci가 된다.

    그리고 Cs137이 Ba137m으로 붕괴하면서 방출되는 입자는 알파 입자와 베타 입자이다. 그 중에서 베타 입자는 전자이며, 전자는 전자기파를 방출하면서 에너지를 잃는다. 이때 방출되는 전자기파가 바로 감마선이다. 따라서 Ba137m의 방사능은 감마선 방출로 인한 것이다.
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30. 정격출력 1,400MWe, 열효율 35%, 가동율 97%, 운전시간 12개월, 총 우라늄 장전량 120톤인 원자로 핵연료의 평균 연소도(MWD/MTU)는?

  1. 약 10,400 MWD/MTU
  2. 약 11,800 MWD/MTU
  3. 약 12,400 MWD/MTU
  4. 약 14,800 MWD/MTU
(정답률: 알수없음)
  • 평균 연소도는 원자로에서 생산된 전기 에너지와 핵연료의 소비량을 나타내는 지표이다. 따라서 평균 연소도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    평균 연소도 = (정격출력 × 운전시간 × 가동율 × 열효율) / 총 우라늄 장전량

    여기서 주어진 값들을 대입하면,

    평균 연소도 = (1,400 MW × 12 개월 × 0.97 × 0.35) / 120 톤
    = 11,800 MWD/MTU

    따라서 정답은 "약 11,800 MWD/MTU" 이다.
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31. 다음 우라늄 농축방법에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 원심분리법은 분리계수가 크기 때문에 캐스케이드의 소요단수가 작아도 된다.
  2. 화학교환법은 UF6기체를 쓰지 않고 우라늄 용액을 쓰기 때문에 장치가 복잡하다.
  3. 노즐법은 분리계수가 작고 복잡한 장치를 필요로 하는 단점이 있다.
  4. 기체확산법은 전력소모량이 적고 소량의 냉각수만 필요로 하는 장점이 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "원심분리법은 분리계수가 크기 때문에 캐스케이드의 소요단수가 작아도 된다." 이다. 이유는 분리계수가 크다는 것은 우라늄과 우라늄이 아닌 물질의 밀도 차이가 크다는 것을 의미하며, 이는 적은 단수의 캐스케이드로도 효과적인 농축이 가능하다는 것을 의미한다.
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32. 원자력발전소의 기체 방사성폐기물 관리에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 기체 방사성폐기물은 주로 이온교환, 막분리에 의해 이루어진다.
  2. 원전의 공기조화계통 공기정화기(ACU)는 주로 건물 내 공기를 배기하는데 사용된다.
  3. 원전 격납건물 배기는 연속배출 방식으로 배출된다.
  4. 기체 방사성폐기물은 크게 입자, 요오드 불활성기체, CRUD로 나눌 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 원전 내부에서 발생하는 기체 방사성폐기물은 주로 원전의 공기조화계통 공기정화기(ACU)를 통해 건물 내 공기를 배기하여 관리된다. 이는 방사성 물질이 건물 내부에 머무르지 않고 외부로 배출되어 인체에 미치는 영향을 최소화하기 위함이다. 따라서 "원전의 공기조화계통 공기정화기(ACU)는 주로 건물 내 공기를 배기하는데 사용된다."가 맞는 설명이다.
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33. 방사성폐기물 처분시설에 설치하는 공학적 방벽이 갖추어야 할 요건으로 틀린 것은?

  1. 폐기물을 물리적으로 고립시킨다.
  2. 물의 방벽 안으로 침투를 줄인다.
  3. 방출 핵종은 흡착, 지연 등으로 이동속도를 줄인다.
  4. 열전도도를 낮춰서 열을 최대한 보전한다.
(정답률: 알수없음)
  • "열전도도를 낮춰서 열을 최대한 보전한다."는 방사성 폐기물 처분시설에 설치하는 공학적 방벽이 갖추어야 할 요건으로 틀린 것입니다.

    이유는 방사성 폐기물은 방출되는 열에 의해 녹는 등의 변화가 일어날 수 있기 때문에, 열전도도를 낮춰서 열을 최대한 보전하는 것은 중요하지만, 이것만으로는 충분하지 않습니다. 따라서, 방사성 폐기물을 물리적으로 고립시키고, 물의 방벽 안으로 침투를 줄이며, 방출 핵종을 흡착하거나 지연시켜 이동속도를 줄이는 등 다양한 방법을 사용하여 안전하게 처분해야 합니다.
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34. 다음 중 핵연료를 설명한 내용이 틀린 것은?

  1. 금속우라늄의 특징은 융점이 낮고, 상변태가 일어나 고온에서 운전하는 상업용 원자로에서는 사용되지 않는다.
  2. 금속우라늄은 결정의 이방성을 가지고 있다.
  3. 이산화우라늄은 융점이 높고 고온에서 비교적 안정성이 높다.
  4. 이산화우라늄은 열전도도가 금속우라늄보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • "이산화우라늄은 열전도도가 금속우라늄보다 크다."가 틀린 내용이다. 이산화우라늄은 금속우라늄보다 열전도도가 낮다. 이유는 이산화우라늄이 금속우라늄보다 결정 구조가 더 복잡하고, 결정 내부에 산화물이 존재하기 때문이다. 이산화우라늄은 열전도도가 낮기 때문에 핵연료로 사용될 때, 연소열이 충분히 발생하지 않아서 추가적인 연소체가 필요하다.
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35. 핵연료 피복재가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 중성자 흡수 단면적이 적을 것
  2. 고온에서 기계적 강도가 높을 것
  3. 핵연료와의 화학 반응성이 높을 것
  4. 냉각재에 대한 부식 저항성이 좋을 것
(정답률: 알수없음)
  • "핵연료와의 화학 반응성이 높을 것"은 올바르지 않은 조건입니다. 핵연료 피복재는 핵연료와의 화학 반응성이 낮아야 합니다. 이는 핵연료와의 반응으로 인해 피복재가 손상되거나 파괴되는 것을 방지하기 위함입니다. 따라서 핵연료 피복재는 핵연료와의 화학 반응성이 낮아야 합니다.
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36. 중성자 조사로 인해 나타날 수 있는 현상에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 재료의 인장강도가 감소한다.
  2. 원자 공공과 침입형을 발생시킨다.
  3. 지르코늄 핵연료 피복재에서 조사성장을 유발한다.
  4. 전위루프와 석출물을 발생시킨다.
(정답률: 알수없음)
  • "재료의 인장강도가 감소한다."는 틀린 설명입니다. 중성자 조사는 원자핵과 상호작용하여 원자핵의 붕괴를 유발하거나 원자핵을 분열시키는 등의 현상을 일으킬 수 있습니다. 이로 인해 원자핵이 파괴되거나 변형되어 재료의 물성이 변화할 수 있습니다. 하지만 이러한 변화가 항상 인장강도의 감소로 이어지는 것은 아닙니다. 따라서 "재료의 인장강도가 감소한다."는 틀린 설명입니다.

    재료의 인장강도가 감소하는 이유는 중성자 조사로 인해 원자핵이 파괴되거나 변형되어 결정구조나 결정학적 결함이 발생할 수 있기 때문입니다. 이러한 결함은 재료의 결함강화와 관련이 있으며, 결함강화는 재료의 인장강도를 감소시키는 요인 중 하나입니다.
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37. 핵연료봉의 손상유무 및 손상정도를 판별할 수 있는 핵종으로 틀린 것은?

  1. I
  2. Kr
  3. Xe
  4. Cs
(정답률: 알수없음)
  • Cs는 핵연료봉의 손상유무 및 손상정도를 판별할 수 있는 핵종이 아니다. I, Kr, Xe는 핵분열 생성물로서 핵연료봉의 손상정도를 판별하는 데 사용된다.
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38. 사용후연료 중간저장시설의 구조 및 설비에 대한 기준 중 틀린 것은?

  1. 중간저장시설은 가능한 한 능동형 설비를 이용하여 사용후연료를 안전하게 저장할 수 있도록 설계해야 한다.
  2. 중간저장시설은 필요시 저장된 사용 후 연료를 안전하게 회수할 수 있어야 한다.
  3. 중간저장시설은 미임계 유지를 위해 고정식 중성자 흡수체를 사용할 수 있다.
  4. 중간저장시설에는 가능한 한 비가연성 재료를 사용해야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • "중간저장시설은 미임계 유지를 위해 고정식 중성자 흡수체를 사용할 수 있다."가 틀린 것이다. 중간저장시설은 미임계 상태를 유지하기 위해 고정식 중성자 흡수체 대신 이동식 중성자 흡수체를 사용해야 한다. 이유는 고정식 중성자 흡수체는 사고 발생 시 대처가 어렵기 때문이다.
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39. 방사성폐기물 처분에 대한 설명이 올바른 것은?

  1. 처분시설 안전성평가에서 가장 중요한 사항은 처분시설 운영 중 배출되는 방사성 물질에 의한 안전성 평가이다.
  2. 현행 1단계 월성 중저준위 처분시설(사일로)에 처분할 수 있는 고형화 방식은 시멘트, 폴리머, 파라핀 고형화이다.
  3. 처분시설이 위치하는 지역은 지하매질에서의 수리전도도가 작아야 한다.
  4. 처분시설의 인수기준은 규제기관이 설정한다.
(정답률: 알수없음)
  • 처분시설이 위치하는 지역은 지하매질에서의 수리전도도가 작아야 한다는 이유는 방사성 폐기물이 지하수나 지하매질을 통해 확산되어 인접한 지역의 환경과 인간 건강에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 따라서 수리전도도가 작은 지역을 선택하여 방사성 폐기물이 지하수나 지하매질을 통해 확산되는 것을 최소화하고 안전성을 확보하기 위함이다.
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40. 펠렛-피복재 상호작용(PCI)이 고연소도 피복재에서 발생확률이 높은 이유는?

  1. 피복재의 연성이 더 증가하였기 때문
  2. 펠렛-피복재 사이의 간극이 초기에 비해 줄어들었기 때문
  3. 수소화물의 생성량이 줄어들었기 때문
  4. 피복재에 걸리는 인장응력이 감소하기 때문
(정답률: 알수없음)
  • 펠렛-피복재 사이의 간극이 초기에 비해 줄어들었기 때문입니다. 이는 피복재가 고온에서 녹아 펠렛과 결합되면서 발생하는 현상으로, 간극이 줄어들면 펠렛과 피복재가 더 밀착되어 연소가 더욱 활발하게 일어나기 때문입니다.
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3과목: 발전로계통공학

41. Dittus Boelter 상관식을 이용하여 원형관 내부에서 가장 가열되는 유체 유동에 대한 열전달 계산 시 필요한 무차원 수를 바르게 연결한 것은?

  1. 레이놀즈 수 : 프란들 수
  2. 레이놀즈 수 : 프라우드 수
  3. 비오트 수 : 프란들 수
  4. 비오트 수 : 프라우드 수
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "레이놀즈 수 : 프란들 수"이다.

    Dittus Boelter 상관식은 열전달 계수를 계산하는 식으로, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    Nu = 0.023 * Re^0.8 * Pr^n

    여기서 Nu는 열전달 계수, Re는 레이놀즈 수, Pr은 프란들 수이다. n은 Pr에 따라 다르게 결정되는데, 대부분의 경우에는 0.4로 가정한다.

    따라서, 원형관 내부에서 가장 가열되는 유체 유동에 대한 열전달 계산 시 필요한 무차원 수는 레이놀즈 수와 프란들 수이다. 레이놀즈 수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수로, 유체의 속도, 밀도, 관경 등에 영향을 받는다. 프란들 수는 유체의 열전달 특성을 나타내는 수로, 유체의 열전도도, 비열, 밀도 등에 영향을 받는다.

    따라서, 레이놀즈 수와 프란들 수를 바르게 연결해야 원형관 내부에서 가장 가열되는 유체 유동에 대한 열전달 계산이 정확하게 이루어진다.
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42. 벤츄리 튜브를 사용하여 원자력발전소의 주급수 유량을 측정할 때 필요한 인자가 아닌 것은?

  1. 압력 차
  2. 유체점도
  3. 유체 밀도
  4. 유동면적 비
(정답률: 알수없음)
  • 유체점도는 유체의 저항력을 나타내는 값으로, 유체의 흐름에 영향을 미치는 인자 중 하나이지만, 벤츄리 튜브를 사용하여 주급수 유량을 측정할 때는 유체의 점도가 필요하지 않습니다. 따라서 유체점도는 주급수 유량 측정에 필요한 인자가 아닙니다. 주급수 유량을 측정할 때 필요한 인자는 압력 차, 유체 밀도, 유동면적 비 등입니다.
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43. 핵연료봉 내의 펠렛에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 정상운전 중 기체상태의 핵분열 생성물을 잡아두기 위하여 약간의 기공이 존재하도록 제작한다.
  2. 열전도도를 향상시키기 위하여 펠렛과 피복재 사이의 공간을 헬륨기체로 가압한다.
  3. 펠렛 양단면은 중앙부의 열팽창을 수용하기 위하여 접시모양으로 파여있다.
  4. 펠렛 상하부에는 열전달률이 높은 스테인레스강 재질의 스페이서 펠렛이 삽입된다.
(정답률: 알수없음)
  • "펠렛 상하부에는 열전달률이 높은 스테인레스강 재질의 스페이서 펠렛이 삽입된다."이 설명이 틀린 것은 아니다.

    이유: 핵연료봉 내부의 펠렛은 핵분열 생성물을 잡아두기 위한 기공이 존재하며, 펠렛과 피복재 사이의 공간은 헬륨기체로 가압되어 열전도도를 향상시킨다. 또한, 펠렛 양단면은 열팽창을 수용하기 위해 파여있다. 이러한 구조로 인해 펠렛 상하부에는 열전달률이 높은 스테인레스강 재질의 스페이서 펠렛이 삽입된다. 이는 펠렛과 피복재 사이의 공간을 일정하게 유지하고, 열전도도를 높여 핵연료봉의 안정성을 높이기 위한 것이다.
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44. 원자력발전소의 2차 계통을 구성하는 랭킨 사이클의 핵심기기들을 유체흐름에 따라 바르게 나열한 것은?

  1. 증기발생기 → 터빈 → 펌프 → 복수기
  2. 펌프 → 증기발생기 → 터빈 → 복수기
  3. 펌프 → 복수기 → 터빈 → 증기발생기
  4. 증기발생기 → 펌프 → 복수기 → 터빈
(정답률: 알수없음)
  • 랭킨 사이클은 열기관 사이클로, 열을 이용하여 일을 하는 기계이다. 원자력발전소에서는 핵분열로 발생한 열을 이용하여 증기를 만들어 터빈을 회전시키고, 이를 통해 전기를 생산한다.

    랭킨 사이클의 핵심기기는 펌프, 증기발생기, 터빈, 복수기이다.

    펌프는 물을 증기발생기로 이동시키는 역할을 한다. 증기발생기에서는 물이 열을 받아 증기가 되고, 이 증기는 터빈으로 이동하여 터빈을 회전시킨다. 터빈에서는 회전운동으로 인해 전기를 생산하는 발전기가 회전하게 된다. 마지막으로, 복수기는 증기를 다시 물로 변환시키는 역할을 한다.

    따라서, 올바른 순서는 "펌프 → 증기발생기 → 터빈 → 복수기"이다.
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45. 원자력발전소의 2차 계통에 대한 T-S선도의 열효율 계산식을 옳게 나타낸 것은? (단, hn은 아래 그림의 (n)에서의 엔탈피이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 열효율은 (1-/)으로 나타낼 수 있다. 이때, 1-/는 이므로, 정답은 ""이다.
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46. 내경이 0.3m인 관 내부를 흐르는 유체의 레이놀즈 수(Re)가 300,000일 때 평균 속도는? (단, 유체의 밀도와 절대 점성계수는 각각 1,00kg/m3, 10-3Nㆍs/m2이다.)

  1. 1 m/s
  2. 3 m/s
  3. 10 m/s
  4. 30 m/s
(정답률: 알수없음)
  • 레이놀즈 수가 300,000이면, 유체의 흐름이 난류로 전환되는 경계인 전이 영역에 해당한다. 이 때, 전이 영역에서는 유체의 점성력이 증가하여 속도가 급격히 감소하므로, 평균 속도는 유체의 최대 속도보다 작아진다. 따라서, 보기에서 가장 작은 값인 "1 m/s"가 정답이다.
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47. 화학 및 체적제어게통에 대한 설명으로 바른 것은?

  1. 핵분열생성물 중 냉각재계통으로 누설된 불활성 기체를 제거한다.
  2. 출력제어를 위하여 냉각재의 붕산농도를 높인다.
  3. 충전 및 유출유량을 조절하여 가압기 수위를 제어함으로서 냉각재의 양을 유지한다.
  4. LOCA시 저압 안전주입계통에 붕소가 함유된 냉각수를 공급한다.
(정답률: 알수없음)
  • 충전 및 유출유량을 조절하여 가압기 수위를 제어함으로서 냉각재의 양을 유지한다. - 이는 가압기 내부의 냉각재 양을 일정하게 유지하기 위해 가압기 수위를 조절하는 것으로, 냉각재의 양이 부족하거나 과다할 경우 원자로 운전에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
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48. 노심보호연산기(CPC)의 기능에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원자로 정지신호 발생
  2. 제어봉집합체 인출 금지신호 발생
  3. 비상노심냉각수 공급신호
  4. 제어봉집합체 위치지시
(정답률: 알수없음)
  • 제어봉집합체 위치지시는 CPC의 기능이 아니라, 제어봉 위치지시계의 기능이다. CPC의 기능은 원자로 정지신호 발생, 제어봉집합체 인출 금지신호 발생, 비상노심냉각수 공급신호 등이다.
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49. 다음 중 원자력발전소의 Alloy-600 증기발생기 튜브에서 발생하는 손상형태가 아닌 것은?

  1. 덴팅
  2. 마모손상
  3. 중성자 조사취화
  4. 응력부식균열
(정답률: 알수없음)
  • 응력부식균열은 Alloy-600 증기발생기 튜브에서 발생하는 손상형태 중 하나이지만, 다른 세 가지 손상형태인 덴팅, 마모손상, 중성자 조사취화는 아니다. 응력부식균열은 금속 소재가 고온과 고압의 환경에서 응력과 부식작용에 의해 발생하는 균열로, 원자력발전소의 증기발생기 튜브에서 발생하는 주요한 손상형태 중 하나이다.
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50. 한국 표준형 원전의 정지냉각계통 기능에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 설계기준 사고 후 원자로건물의 내부온도 및 압력을 감소시킨다.
  2. 주증기관 파단이나 LOCA 후에 다른 열제거 기기들과 연계되어 원자로를 냉각시킨다.
  3. 연료재장전 기간 중 연료 재장전수를 충수하거나 배수하는 기능을 수행한다.
  4. 냉각재계통의 감압운전 시 화학 및 체적제어계통과 연계되어 냉각재 정화기능을 수행한다.
(정답률: 알수없음)
  • "설계기준 사고 후 원자로건물의 내부온도 및 압력을 감소시킨다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 정지냉각계통은 원자로 건물 내부온도와 압력을 감소시키는 기능을 수행합니다. 이는 원자로 건물 내부의 열을 제거하여 안전한 상태를 유지하기 위함입니다.
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51. 정부는 후쿠시마 원전 사고에서 나타난 문제점을 기반으로 국내 ℃전에 대해 종합 안전점검을 수행하여 개선대책을 도출하였다. 다음 중 도출된 개선대책이 아닌 것은?

  1. 이동형 발전차량 및 축전지 등 확보
  2. 지진 원자로자동정지계통 설치
  3. 원자로 비상냉각수 외부 주입유로 설치
  4. 안전관련 기기의 주기적인 시험 수행
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 비상냉각수 외부 주입유로 설치는 도출된 개선대책이 아니다. 이유는 이미 원자로 내부에 비상냉각수 주입 시스템이 설치되어 있기 때문이다. 따라서 외부에서 주입하는 유로를 추가로 설치할 필요가 없다.
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52. 한국 표준형 원전의 화재진압계통에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 화재진압계통의 배관손상으로 인하여 1차 및 2차 소방능력이 동시에 저하되지 않도록 설계한다.
  2. 단일고장 개념이 화재진압계통 설계에 반영된다.
  3. 화재진압계통의 부주의한 작동 시 안전에 중요한 구조물, 계통 및 기기에 미치는 영향이 최소화되도록 설계된다.
  4. 내진범주 I등급 화재진압계통과 내진범주가 아닌 화재진압계통은 격리되어 개별적으로 운영되도록 설계된다.
(정답률: 알수없음)
  • "내진범주 I등급 화재진압계통과 내진범주가 아닌 화재진압계통은 격리되어 개별적으로 운영되도록 설계된다."가 틀린 것이다. 이유는 한국 표준형 원전의 화재진압계통은 모두 내진범주 I등급으로 설계되어 있으며, 격리되어 개별적으로 운영되는 것이 아니라 하나의 통합된 시스템으로 운영된다.
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53. 50W의 전열기로 0.8ℓ의 물을 15℃에서 100℃까지 가열하는 20분이 소요되었다면 손실된 열량은 몇 %인가? (단, 1KW = 860Kcal/hr이고 물의 비열은 1Kcal/kgㆍ℃이다.)

  1. 52%
  2. 52.5%
  3. 55%
  4. 57.5%
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 물의 열용량을 계산해보자.

    물의 열용량 = 물의 질량 × 물의 비열 × 온도 변화량
    = 0.8kg × 1Kcal/kg℃ × (100℃ - 15℃)
    = 68Kcal

    다음으로, 전열기가 공급한 열량을 계산해보자.

    공급한 열량 = 전력 × 시간
    = 50W × 20분
    = 1000J/s × 1200s
    = 1.2MJ

    마지막으로, 손실된 열량을 계산해보자.

    손실된 열량 = 공급한 열량 - 물의 열용량
    = 1.2MJ - 68Kcal × 4.18KJ/Kcal
    = 1.2MJ - 284KJ
    = 916KJ

    따라서, 손실된 열량의 비율은 다음과 같다.

    손실된 열량의 비율 = 손실된 열량 ÷ 공급한 열량 × 100%
    = 916KJ ÷ 1.2MJ × 100%
    = 76.3%

    하지만, 이 문제에서는 답이 "52.5%"이다. 이는 전열기의 효율을 고려해야 한다는 것을 의미한다. 전열기의 효율은 공급한 열량 대비 실제로 물에 전달된 열량의 비율을 나타낸다. 일반적으로 전열기의 효율은 80% ~ 90% 정도이다.

    따라서, 전열기의 효율을 85%로 가정하고 다시 계산해보면 다음과 같다.

    실제로 전달된 열량 = 공급한 열량 × 전열기의 효율
    = 1.2MJ × 0.85
    = 1.02MJ

    손실된 열량 = 실제로 전달된 열량 - 물의 열용량
    = 1.02MJ - 68Kcal × 4.18KJ/Kcal
    = 1.02MJ - 284KJ
    = 736KJ

    손실된 열량의 비율 = 손실된 열량 ÷ 공급한 열량 × 100%
    = 736KJ ÷ 1.2MJ × 100%
    = 61.3%

    따라서, 정답은 "52.5%"가 아니라 "61.3%"이다.
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54. 서로 다른 열전도율을 가지는 4개의 물질로 구성된 파형 구조에서 열전달이 발생하여 그림과 같은 온도분포를 나타내었다. 열전도율이 가장 낮은 물질은?

  1. (1)
  2. (2)
  3. (3)
  4. (4)
(정답률: 알수없음)
  • 열전달이 발생하면 열전도율이 높은 물질에서 낮은 물질로 열이 이동하게 된다. 그림에서는 왼쪽에서 오른쪽으로 열이 이동하고 있으므로, 열전도율이 가장 낮은 물질은 오른쪽 끝에 위치한 (4)이다. 따라서 정답은 "(4)"이다.
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55. 다음 중 원자로 노심에서 이루어지는 열전달 형태는?

  1. 포화 핵비등
  2. 과냉 핵비등
  3. 부분 막비등
  4. 막비등
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 노심에서 이루어지는 열전달 형태는 "과냉 핵비등"이다. 이는 노심 내부의 물이 과냉각 상태로 유지되다가 갑작스럽게 끓어오르는 현상으로, 이때 열이 방출되어 전달된다. 이는 원자로 운전 중에 안정적인 열전달을 유지하기 위해 중요한 역할을 한다.
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56. 다음 중 PWR형 냉각재계통의 기능이 아닌 것은?

  1. 핵분열 생성물의 수용 및 붕괴열 제거
  2. 감속재, 반사체 및 붕소의 운반체 역할
  3. 열충격 방지 및 노심의 반응도 변화 억제
  4. 연료에서 발생한 열에너지를 증기발생기로 전달
(정답률: 알수없음)
  • 열충격 방지 및 노심의 반응도 변화 억제는 PWR형 냉각재계통의 기능이 아닙니다. 이는 보통 제어봉 등의 조치로 달성되는 것이 아니라, 설계상의 요소로 고려되는 것입니다. PWR형 냉각재계통의 기능으로는 핵분열 생성물의 수용 및 붕괴열 제거, 감속재, 반사체 및 붕소의 운반체 역할, 연료에서 발생한 열에너지를 증기발생기로 전달 등이 있습니다.
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57. 다음 가압경수로형 원자력발전소의 가압기에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 정상운전 중 냉각재계통의 압력을 일정하게 유지한다.
  2. 정상운전 중 가압기 상부에 설치된 안전밸브를 개방하여 가압기 압력을 일정하게 유지한다.
  3. 냉각재계통 압력 과동상태에서 압력변동을 최소화한다.
  4. 가압기 상부에 설치된 분무밸브가 열리면 가압기 압력이 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "가압기 상부에 설치된 분무밸브가 열리면 가압기 압력이 감소한다."이다.

    가압경수로형 원자력발전소의 가압기는 원자로 내부에서 생성된 열을 이용하여 물을 가열하여 증기를 만들어 전기를 생산하는데 사용된다. 이때 가압기 내부에는 물이 높은 압력으로 존재하게 되는데, 이 압력을 일정하게 유지하기 위해 가압기 상부에는 안전밸브가 설치되어 있다. 이 안전밸브는 정상운전 중에도 열리게 되어 가압기 내부 압력이 일정하게 유지되도록 한다.

    따라서 "정상운전 중 가압기 상부에 설치된 안전밸브를 개방하여 가압기 압력을 일정하게 유지한다."는 올바른 설명이다.
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58. 다음 중 APR-1400형 원자력발전소의 설계특징이 아닌 것은?

  1. 저압 안전주입 펌프 설치
  2. 안전주입탱크 유량조절기 설치
  3. 원자로건물 내 재장전수 저장탱크 설치
  4. 원자로용기 직접 주입방법 도입
(정답률: 알수없음)
  • APR-1400형 원자력발전소의 설계특징 중 "저압 안전주입 펌프 설치"는 아닙니다. 이유는 APR-1400형 원자력발전소는 고압 안전주입 펌프를 사용하며, 이는 원자로 내부에 물을 고압으로 주입하여 원자로를 냉각하는 역할을 합니다. 따라서 저압 안전주입 펌프는 설계특징이 아닙니다.
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59. 정상운전 중 핵종분석을 통해 핵연료의 손상을 진단할 때 손상된 핵연료의 연소도를 알 수 있는 가장 효과적인 방법은?

  1. Xe1133 및 Kr87의 측정
  2. Cs134, Cs137의 비율 측정
  3. I131, I133의 비율 측정
  4. Sr89 측정
(정답률: 알수없음)
  • 손상된 핵연료는 일반적으로 더 많은 중성자를 방출하게 되어 I131과 I133의 비율이 변화하게 됩니다. 따라서 이 비율을 측정함으로써 손상된 핵연료의 연소도를 진단할 수 있습니다. 다른 보기들은 핵연료 손상 진단에는 사용되지만, I131과 I133의 비율 측정이 가장 효과적인 방법입니다.
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60. 다음 중 원자로 용기(Reactor Vessel)의 기능이 아닌 것은?

  1. 출력 생산영역 제공
  2. 냉각재계통 압력경계 형성
  3. 물리적 방벽 형성
  4. 냉각재 하중 전달
(정답률: 알수없음)
  • 원자로 용기의 기능 중 "냉각재 하중 전달"은 해당 용기 내부에 있는 연료봉과 냉각재를 지지하고, 냉각재의 무게를 지탱하는 역할을 합니다. 따라서, 다른 기능들과는 달리 냉각재 하중 전달은 원자로 용기의 안전성과 직접적인 연관이 있습니다.
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4과목: 원자로 안전과 운전

61. 어떤 원자로의 감속재 온도계수 αMT=1.5×10-4△K/K/℃이다. 이 원자로의 감속재 온도가 15℃ 떨어졌을 때 투입된 반응도는 얼마인가?

  1. 0.01×10-4△K/K
  2. -0.01×10-4△K/K
  3. 2.25×10-3△K/K
  4. -2.25×10-3
(정답률: 알수없음)
  • 감속재 온도계수 αMT는 1.5×10-4△K/K/℃이므로, 온도가 1℃ 떨어질 때마다 감속재 온도계수는 1.5×10-4×1=1.5×10-4△K/K 감소한다. 따라서 온도가 15℃ 떨어졌을 때 감속재 온도계수는 1.5×10-4×15=2.25×10-3△K/K 감소한다. 이 감속재 온도계수는 투입된 반응도와 비례하므로, 투입된 반응도도 2.25×10-3△K/K 감소한다. 따라서 정답은 "2.25×10-3△K/K"이다.
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62. 유효증배계수가 1.002일 때 반응도는?

  1. 0.00199
  2. 0.0199
  3. 50.251
  4. 502.51
(정답률: 알수없음)
  • 반응도는 유효증배계수의 역수이므로, 1/1.002 = 0.99799... 이다. 이 값을 소수점 넷째자리에서 반올림하면 0.00199가 된다.
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63. 원자로 출력이 99% 유지되고 있다면 원자로는 다음 중 어느 상태로 운전되고 있는가?

  1. 초임계
  2. 임계
  3. 미임계
  4. 알 수 없음
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "임계"이다.

    원자로 출력이 99% 유지되고 있다는 것은, 원자로 내부에서 핵분열이 일어나는 속도와 발생한 열에너지가 일정한 상태로 유지되고 있다는 것을 의미한다. 이는 원자로가 임계 상태로 운전되고 있음을 나타낸다.

    반면, 초임계 상태는 원자로 내부에서 핵분열이 일어나는 속도가 발생한 열에너지를 유지할 수 없는 상태를 말하며, 미임계 상태는 원자로 내부에서 핵분열이 일어나는 속도가 발생한 열에너지를 유지할 수 있는 상태보다 낮은 상태를 말한다.

    따라서, 원자로 출력이 99% 유지되고 있다면 원자로는 임계 상태로 운전되고 있으며, 안정적인 상태에서 운전 중이라고 할 수 있다.
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64. 다음에서 가압경수로형 원자력발전소의 대형냉각재상실사고(LBLOCA)의 진행순서를 바르게 나열한 것은?

  1. A → B → C → D
  2. B → A → D → C
  3. C → B → A → D
  4. D → C → B → A
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "B → A → D → C"이다.

    먼저, 가압경수로형 원자력발전소에서 대형냉각재상실사고(LBLOCA)가 발생하면, 냉각재가 감소하게 되어 가압기 내부 압력이 상승한다. 이에 따라 가압기 안전밸브가 작동하여 가압기 내부 압력을 안전한 수준으로 유지시키기 위해 냉각재를 방출한다. 이것이 바로 B 단계이다.

    다음으로, 냉각재 방출로 인해 가압기 내부 압력이 감소하면서, 가압기 내부와 연결된 증기발생기 내부 압력이 가압기 내부 압력보다 높아지게 된다. 이에 따라 증기발생기 안전밸브가 작동하여 증기발생기 내부 압력을 안전한 수준으로 유지시키기 위해 증기를 방출한다. 이것이 A 단계이다.

    그 다음으로, 증기발생기 내부 압력이 계속해서 상승하면서, 증기발생기 내부의 냉각재 수위가 감소하게 된다. 이에 따라 증기발생기 내부에 있는 연소 가스가 냉각재와 반응하여 수소가 생성된다. 이것이 D 단계이다.

    마지막으로, 증기발생기 내부의 수위가 계속해서 감소하면서, 증기발생기 내부에 있는 연소 가스와 수소가 혼합되어 폭발할 가능성이 있다. 이에 따라 증기발생기 내부의 수소를 안전하게 방출하기 위해 수소 안전밸브가 작동한다. 이것이 C 단계이다.
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65. 가압경수로형 원자력발전소가 100% 출력운전 중 냉각재 펌프가 정지되어 원자로가 정지되었다. 이 때 이루어지는 자연순환 냉각조건과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 열 생성원
  2. 열 제거원
  3. 열 제거원은 열 생성원보다 높은 곳에 위치
  4. 열 제거원 용량 ≤ 열 생성원 용량
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로형 원자력발전소에서 냉각재 펌프가 정지되면, 자연순환 냉각조건이 발생한다. 이는 원자로 내부의 냉각재가 열을 흡수하여 상승하면, 상승한 냉각재가 원자로 상단에서 냉각재를 대체하고, 하강하여 다시 원자로 하단으로 이동하는 과정을 반복하면서 열을 제거하는 것이다. 이 때, 열 제거원 용량이 열 생성원 용량보다 작으면, 원자로 내부의 열이 축적되어 원자로가 과열되어 파손될 수 있다. 따라서, 열 제거원 용량은 열 생성원 용량보다 크거나 같아야 한다.
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66. 가압경수로형 원전의 과도상태 중 증기발생기 내에서는 수위의 수축과 팽창이 일어날 수 있다. 이 중 수축의 원인으로 적절한 것은?

  1. 터빈출력의 급격한 증발
  2. 증기발생기 주증기 안전밸브의 개방
  3. 터빈 정지밸브의 닫힘
  4. 증기우회밸브(혹은 증기덤프밸브)의 개방
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로형 원전에서 증기발생기 내부의 수위가 갑자기 낮아지는 것을 수축이라고 한다. 이는 보통 터빈 정지밸브의 닫힘으로 인해 발생한다. 터빈 정지밸브가 닫히면 터빈에서 나오는 증기의 양이 감소하게 되어 증기발생기 내부의 압력이 낮아지고, 이에 따라 수위가 낮아지게 된다.
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67. 가압경수로형 원전의 증기발생기 튜브파열사고 발생 시 증상이 아닌 것은?

  1. 격납건물 방사선량 증가
  2. 손상된 증기발생기의 증기유량과 급수유량 불일치
  3. 복수기 배기 기체 방사선량 증가
  4. 원자로 냉각재 압력감소
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로형 원전의 증기발생기 튜브파열사고 발생 시, 격납건물 방사선량 증가는 증상이 아닙니다. 이는 원자로 내부의 방사성 물질이 격납건물 내부로 유출되는 것이 아니기 때문입니다. 격납건물 방사선량 증가는 주로 복수기 배기 기체 방사선량 증가와 관련이 있습니다.
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68. 초기출력 18KW에서 7분 후 1.8MW로 되려면 얼마의 기동율을 주어야 하는가?

  1. 0.18DPM
  2. 0.21DPM
  3. 0.25DPM
  4. 0.28DPM
(정답률: 알수없음)
  • 기동율은 출력의 변화율을 나타내는 값으로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    기동율 = (최종 출력 - 초기 출력) / 초기 출력 x 100 / 시간

    여기서 최종 출력은 1.8MW, 초기 출력은 18KW, 시간은 7분(=420초)이다.

    따라서 기동율 = (1.8 - 0.018) / 0.018 x 100 / 420 = 0.28DPM

    즉, 초기 출력에서 7분 후에 1.8MW로 증가하려면 0.28DPM의 기동율이 필요하다.

    이유는 기동율은 초기 출력과 최종 출력의 차이와 시간에 반비례하기 때문이다. 따라서 출력 변화가 크고 시간이 짧을수록 높은 기동율이 필요하다. 초기 출력이 작고 최종 출력이 크며 시간이 짧은 경우에는 더 높은 기동율이 필요하게 된다.
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69. 중대사고에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 설계기준사고를 초과하여 노심손상을 야기하는 사고
  2. 노심용융 사고를 통칭함
  3. 다중사고에 의해 발생하며 발생확률이 매우 낮음
  4. 공학적 안전설비의 설계기준으로 설정되는 가상사고
(정답률: 알수없음)
  • "공학적 안전설비의 설계기준으로 설정되는 가상사고"가 틀린 것이다. 중대사고는 설계기준사고를 초과하여 노심손상을 야기하는 사고를 말하며, 노심용융 사고를 포함한다. 다중사고에 의해 발생할 수 있으며, 발생확률이 매우 낮다.
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70. 핵비등 이탈률(DNBR)에 영향을 미치는 인자가 아닌 것은?

  1. 냉각재 온도 및 압력
  2. 냉각재 유량
  3. 증기발생기 수위 및 압력
  4. 원자로 출력
(정답률: 알수없음)
  • 핵비등 이탈률(DNBR)은 연소실 내부의 열전달 상태와 연관이 있으며, 냉각재 온도, 압력, 유량 등이 영향을 미칩니다. 그러나 증기발생기 수위 및 압력은 DNBR에 직접적인 영향을 미치지 않습니다. 증기발생기 수위 및 압력은 증기발생기 내부의 상태를 나타내는 지표이며, DNBR과는 별개의 변수입니다.
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71. 가압경수로형 원전에서 정(+)반응도 삽입효과를 주는 사고가 아닌 것은?

  1. 붕산 희석
  2. 제어봉 인출
  3. 주증기관 파단
  4. 주급수 펌프 정지
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로형 원전에서는 정(+)반응도 삽입효과를 주는 사고로는 "붕산 희석", "제어봉 인출", "주증기관 파단"이 있습니다. 이 중에서 "주급수 펌프 정지"는 가압경수로형 원전에서 정(+)반응도 삽입효과를 주는 사고가 아닙니다. 이는 주급수 펌프가 정지되어 냉각수 공급이 중단되어 원자로가 과열되는 사고입니다.
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72. 가압경수로형 원자력발전소에서 주증기 배관파열로 증기 과잉방출사고(ESDE)발생 시 나타나는 증상이 아닌 것은?

  1. RCS 과냉각 여유도 증가
  2. RCS 평균온도 감소
  3. 사고 SG 증기유량 증가
  4. 가압기 수위 증가
(정답률: 알수없음)
  • 가압기 수위 증가는 ESDE 발생 시 나타나는 증상이 아닙니다. 이는 가압기 내부의 수위 조절 장치가 작동하여 가압기 내부 압력을 유지하기 위해 물을 추가하는 것으로, ESDE 발생 시 증기가 과도하게 방출되어 가압기 내부 압력이 감소하면 발생하지 않습니다.
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73. 다음 중 가압경수로형 원자력발전소의 설계기준 사고가 아닌 것은?

  1. LOCA
  2. SGTR
  3. ESDE
  4. 급수 완전상실사고
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로형 원자력발전소에서는 급수 완전상실사고가 설계기준 사고 중 하나이다. 이는 급수가 완전히 차단되어 냉각수가 원자로로 공급되지 않는 상황을 의미한다. 이 경우 원자로 내부 온도가 급격히 상승하여 연료가 손상되고, 연소가 일어나면서 방사성 물질이 방출될 수 있다. 따라서 이는 가압경수로형 원자력발전소에서 가장 위험한 사고 중 하나이다. LOCA는 급수관 파열사고, SGTR은 증기발생기 튜브 파열사고, ESDE는 급수비상시스템 고장 등을 의미한다.
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74. 다음 가압경수로형 원자로 출력운전 중 축방향 중성자속 분포에 영향을 주는 인자에서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 원자로 출력준위
  2. 제어봉 위치
  3. 연료 연소
  4. 냉각재 붕소농도
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로형 원자로에서는 냉각재로 붕소를 사용하는데, 이 붕소의 농도가 축방향 중성자속 분포에 영향을 미칩니다. 냉각재 붕소농도가 높을수록 중성자가 더 많이 흡수되어 축방향 중성자속 분포가 더 균일해지기 때문입니다. 따라서 냉각재 붕소농도가 가장 거리가 먼 인자입니다.
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75. 가압경수로형 원자력발전소에 설치된 안전주입계통의 기능이라 볼 수 없는 것은?

  1. LOCA시 노심냉각을 위해 RCS에 붕산수를 공급
  2. LOCA시 원자로 건물 과압을 방지
  3. LOCA 후 장기 노심냉각수단을 제공
  4. 충분한 정지여유도를 제공
(정답률: 알수없음)
  • LOCA시 원자로 건물 과압을 방지는 안전주입계통의 기능 중 하나가 아니라, 가압경수로형 원자력발전소에서 발생할 수 있는 이상사례 중 하나이다. LOCA는 Large Break Loss of Coolant Accident의 약자로, 원자로 내부의 냉각재가 대량으로 유출되는 사고를 말한다. 이때 안전주입계통은 RCS에 붕산수를 공급하여 노심을 냉각하고, 동시에 원자로 건물 내부의 과압을 방지하는 역할을 한다. 따라서, LOCA시 원자로 건물 과압을 방지는 안전주입계통의 기능이 아니라, LOCA시 발생할 수 있는 이상사례 중 하나이다.
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76. 다음 중 가압경수로형 원자력발전소의 증기발생기 튜브 손상원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 결정입계부식
  2. 튜브 감육
  3. 무연성 온도
  4. 마모
(정답률: 알수없음)
  • 가압경수로형 원자력발전소의 증기발생기 튜브 손상원인 중에서 가장 거리가 먼 것은 "무연성 온도"입니다. 이는 튜브 손상의 원인으로는 결정입계부식, 튜브 감육, 마모 등이 있지만, 무연성 온도는 증기발생기 튜브 손상과는 직접적인 연관성이 없기 때문입니다. 무연성 온도란, 재료의 인성을 유지하면서 높은 온도에서 사용할 수 있는 성질을 말합니다. 따라서, 증기발생기 튜브 손상과는 관련이 없는 손상 원인입니다.
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77. 다음 중 가압경수로형 원자력발전소 비상노심냉각계통에 대해 노심 손상완화 측면의 설계기준으로 적절치 않은 것은?

  1. RPV 내외부 온도차 : 100℉ 이하
  2. 핵연료 피복재 표면 최대온도 : 2,200℉ 이하
  3. 핵연료 피복재 산화율 : 피복재 두께의 17% 이하
  4. 수소 생성율 : 노심 내 전체 피복재의 Zr이 물과 반응하여 생성되는 가상적인 수소 생성량의 1% 이하
(정답률: 알수없음)
  • "RPV 내외부 온도차 : 100℉ 이하"가 적절치 않은 것이다. 이는 노심 손상완화를 위한 설계기준으로는 적절하지 않은데, 이유는 노심 손상이 발생하면 노심 주위의 냉각재가 노심으로 유입되어 노심 손상을 더욱 심화시키기 때문이다. 따라서, RPV 내외부 온도차가 작을수록 노심 손상완화에 더욱 효과적이다.
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78. 다음 중 정지여유도를 감소시키는 원인이 아닌 것은?

  1. 냉각재 가열
  2. 붕산 희석
  3. 제논 붕괴
  4. 제어봉 삽입
(정답률: 알수없음)
  • 정지여유도를 감소시키는 원인은 "냉각재 가열", "붕산 희석", "제논 붕괴", "제어봉 삽입" 모두이지만, "냉각재 가열"은 원자로 내부의 냉각재가 가열되어 부피가 증가하고 밀도가 감소하기 때문에 정지여유도를 감소시키는 원인 중 하나입니다.
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79. 정격열출력이 3,983MWt인 원자로가 70% 출력으로 운전 중인 경우 평균 선출력밀도(W/cm)는 얼마인가? (단, 원자로에는 241개의 연료집합체가 장전되어 있고 집합체 당 연료봉은 236개가 배치되어 있다. 각 연료봉의 유효 핵연료 길이는 3.81m이다.)

  1. 128.7 W/cm
  2. 157.6 W/cm
  3. 183.8 W/cm
  4. 200 W/cm
(정답률: 알수없음)
  • 평균 선출력밀도는 원자로의 총 선출력을 유효 핵연료 길이와 연료봉 수로 나눈 값이다. 따라서, 평균 선출력밀도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    평균 선출력밀도 = (정격열출력 × 운전 중인 출력 비율) ÷ (유효 핵연료 길이 × 연료봉 수)

    = (3,983MWt × 0.7) ÷ (3.81m × 241 × 236)

    = 128.7 W/cm

    따라서, 정답은 "128.7 W/cm"이다.
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80. 가압열충격(PTS)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. PTS방지를 위해 최대 냉각률 제한치를 준수해야 한다.
  2. PWR에서 냉각재 상실사고는 PTS 유발 가능사고 중 하나이다.
  3. 기준무연성천이온도는 취성파괴에서 연성파괴 천이되는 온도와 관련된 값이다.
  4. PTS는 원자로용기 내 높은 압력이 가해진 상태에서 과도한 가열로 열충격이 발생하는 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • "PTS는 원자로용기 내 높은 압력이 가해진 상태에서 과도한 가열로 열충격이 발생하는 것이다." 이 설명은 틀린 것이 없다. PTS는 원자로용기 내부의 높은 압력과 과도한 가열로 인해 발생하는 열충격으로 인해 원자로용기의 손상을 초래할 수 있는 위험한 사고이다. 따라서 PTS 방지를 위해 최대 냉각률 제한치를 준수하고, PWR에서 냉각재 상실사고는 PTS 유발 가능사고 중 하나이며, 기준무연성천이온도는 취성파괴에서 연성파괴 천이되는 온도와 관련된 값이다.
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5과목: 방사선이용 및 보건물리

81. 다음 중 측정 가능한 물리량이 아닌 것은?

  1. 조사선량
  2. 흡수선량
  3. 등가선량
  4. 선량당량
(정답률: 알수없음)
  • 등가선량은 측정 가능한 물리량이 아닙니다. 등가선량은 방사선이 인체에 미치는 영향을 평가하기 위해 사용되는 단위로, 조사선량과 흡수선량의 가중치를 고려하여 계산됩니다. 따라서 등가선량은 직접 측정되는 물리량이 아니며, 계산에 의해 얻어지는 값입니다.
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82. 열형광 선량게(TLD)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 실시간 방사선량률은 측정할 수 없으며 일정기간 집적된 선량을 확인하는데 사용된다.
  2. LiF, Li2B4O7 등이 TLD 물질로 널리 이용되고 있다.
  3. 재사용을 위해 함정에 잔류하고 잇는 전자를 제거하는 과정명을 열처리라고 한다.
  4. 필름선량계와 달리 선량 정보가 소실되지 않고 반복판독이 가능하다.
(정답률: 알수없음)
  • "필름선량계와 달리 선량 정보가 소실되지 않고 반복판독이 가능하다."가 틀린 설명이 아니다. TLD는 열에너지를 이용하여 방사선 선량을 측정하는데, 이때 열에너지를 이용하여 발생한 결함이 재사용을 방해할 수 있으므로, 열처리 과정을 거쳐 전자를 제거하여 재사용이 가능하게 된다. 따라서 "재사용을 위해 함정에 잔류하고 있는 전자를 제거하는 과정명을 열처리라고 한다."가 틀린 설명이다.
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83. Cs137에서 방출되는 0.662MeV 감마선에 의한 Compton Edge의 에너지는?

  1. 0.426
  2. 0.478
  3. 0.511
  4. 0.662
(정답률: 알수없음)
  • Compton Edge는 Compton 산란에 의해 발생하는 감마선의 최대 에너지를 나타내는데, 이는 원래 감마선의 에너지에서 Compton 산란에 의해 전달된 전자의 최대 에너지를 뺀 값이다.

    Cs137의 감마선 에너지는 0.662MeV이므로, Compton Edge는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Compton Edge = 0.662MeV - (0.662MeV x (1 - cos(θ)))

    여기서 θ는 Compton 산란 각도이다. 최대 각도에서 cos(θ)는 0이므로, 최대 Compton Edge는 다음과 같다.

    Compton Edge = 0.662MeV - (0.662MeV x (1 - 0)) = 0.662MeV

    따라서, 보기에서 정답은 "0.662"이어야 하지만, 이 중에서 "0.478"이 선택되었을 가능성은 다음과 같다.

    Cs137 감마선의 Compton Edge는 0.478MeV인데, 이는 Cs137 감마선이 아닌 다른 감마선의 Compton Edge일 수 있다. 예를 들어, Co60 감마선의 Compton Edge는 0.478MeV이다. 따라서, 문제에서 Cs137 감마선의 Compton Edge를 구하는 것이라는 조건이 없었다면, "0.478"이 선택될 수 있었다.
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84. 콘크리트에 대한 1MeV 감마선의 선형감쇠계수가 0.12㎝-1이라고 가정할 경우 반가층은?

  1. 5.8cm
  2. 7.4cm
  3. 10.2cm
  4. 13.3cm
(정답률: 알수없음)
  • 선형감쇠계수는 단위 길이당 감쇠되는 감마선의 개수를 나타내는 값입니다. 따라서 반가층은 원래 강도의 절반으로 줄어드는 지점입니다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같습니다.

    I = I0 * e-μx

    여기서 I는 현재 감마선의 강도, I0는 초기 감마선의 강도, μ는 선형감쇠계수, x는 물질의 두께입니다.

    반가층에서 감마선의 강도는 초기 강도의 절반인 I0/2가 됩니다. 따라서 위의 수식을 다음과 같이 변형할 수 있습니다.

    1/2 = e-μx

    양변에 자연로그를 취하면,

    ln(1/2) = -μx

    x = ln(2)/μ

    따라서 반가층은 ln(2)/0.12 ≈ 5.8cm 입니다.
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85. 베르고니 트리본듀 법칙은 세포의 증식활동 및 분화정도에 따른 방사선 피폭선량과 방사선 감수성의 관계를 설명한 법칙이다. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 대사율이 높은 세포가 방사선에 더 민감하다.
  2. 세포가 성장할수록 방사선에 강해진다.
  3. 세포분열이 빈번한 조직은 방사선에 민감하다.
  4. 줄기세포는 방사선에 강하다.
(정답률: 알수없음)
  • "세포가 성장할수록 방사선에 강해진다."는 틀린 설명입니다. 베르고니 트리본듀 법칙에 따르면, 대사율이 높은 세포일수록 방사선에 민감하고, 세포분열이 빈번한 조직도 방사선에 민감합니다. 그러나 세포가 성장할수록 방사선에 강해지는 것은 아닙니다.

    줄기세포는 방사선에 강한 이유는 대부분의 줄기세포가 대사율이 낮고, 세포분열이 적은 상태에서 존재하기 때문입니다. 따라서 방사선에 덜 민감하고, 세포의 손상을 덜 받아 회복력이 높은 것으로 알려져 있습니다.
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86. 내부피폭에 대한 다음의 설명 중 틀린 것은?

  1. 방어원칙은 격납, 희석, 차단이다.
  2. 선량계측에서 등가선량 또는 유효선량을 평가하기 위해 직접 사용할 수 있는 실용량이 정의되어 있다.
  3. 선원장기에서 방출된 에너지가 특정 표적조직에 흡수되는 비율을 흡수분율이라고 한다.
  4. 섭취량을 알 경우 선량환산계수를 활용하여 에탁유효선량을 평가할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 선량계측에서 등가선량 또는 유효선량을 평가하기 위해 직접 사용할 수 있는 실용량이 정의되어 있다는 설명이 틀린 것이 아닙니다. 따라서 이 문제는 모두 맞는 설명입니다.

    내부피폭은 방사선이 인체 내부에 흡수되어 발생하는 선량을 나타내는 지표입니다. 방어원칙은 내부피폭을 최소화하기 위해 격납, 희석, 차단 등의 방법을 사용합니다.

    선원장기에서 방출된 에너지가 특정 표적조직에 흡수되는 비율을 흡수분율이라고 하며, 이를 이용하여 내부피폭을 계산할 수 있습니다.

    섭취량을 알 경우 선량환산계수를 활용하여 에탁유효선량을 평가할 수 있습니다. 이는 내부피폭을 평가하기 위한 중요한 지표 중 하나입니다.
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87. 다음 입자 중 방사선 가중치 값이 가장 높은 것은?

  1. 10MeV 전자
  2. 2MeV 감마선
  3. 30MeV 양자
  4. 5MeV 알파입자
(정답률: 알수없음)
  • 5MeV 알파입자가 방사선 가중치 값이 가장 높은 이유는 그 크기와 입자의 질량 때문이다. 알파입자는 크기가 크고 질량이 무거워서 다른 입자들보다 더 많은 에너지를 전달할 수 있기 때문에 방사선 가중치 값이 가장 높다.
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88. 다음 중 반도체 검출기를 이용하여 방사선을 계측할 때, 검출기 내에서 실제로 계측에 필요한 반응이 이루어지는 영역은?

  1. 충만대
  2. 전도대
  3. 공핍층
  4. 전하 포획영역
(정답률: 알수없음)
  • 반도체 검출기는 방사선이 검출기 내부에 들어오면, 반도체 내부의 공핍층에서 전하를 생성하게 됩니다. 이때 생성된 전하는 전극으로 이동하여 전류 신호로 변환되어 계측기로 전달됩니다. 따라서 검출기 내에서 실제로 계측에 필요한 반응이 이루어지는 영역은 "공핍층"입니다.
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89. 유도 공기중농도(DAC) 계산에 있어 기준이 되는 방사선 작업종사자의 연간 작업 시간은?

  1. 1,800 시간
  2. 2,000 시간
  3. 2,200 시간
  4. 2,400 시간
(정답률: 알수없음)
  • 유도 공기중농도(DAC)는 방사선 작업종사자가 일정 시간 동안 작업을 할 때 노출되는 방사선의 양을 나타내는 지표입니다. 이 때, 기준이 되는 연간 작업 시간은 2,000 시간입니다. 이는 국제 원자력 기구(IAEA)에서 제시한 방사선 작업종사자의 평균 연간 작업 시간으로, 이를 기준으로 DAC 값을 계산합니다. 따라서 정답은 2,000 시간입니다.
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90. 엑스선 또는 감마선을 차폐하고 하는 경우 축적인자를 사용하여 계산 값을 보정해야 할 필요가 있는데 다음 중 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 전리화 작용
  2. 얇은 차폐체
  3. 계측기 효율
  4. 콤프톤 산란
(정답률: 알수없음)
  • 엑스선이나 감마선은 물질을 통과하여 진행하다가 산란되는 경우가 있습니다. 이때 산란된 입자들이 다시 계측기로 돌아와서 감지되는데, 이때 산란된 입자들이 계측기에서 감지되는 확률을 계측기 효율이라고 합니다. 그러나 산란된 입자들은 원래 진행하던 방향과는 다른 방향으로 흩어지기 때문에, 계측기로 돌아오는 입자들 중에서는 원래 진행하던 방향과는 다른 방향으로 흩어진 입자들도 있습니다. 이러한 산란을 콤프톤 산란이라고 하는데, 이 산란이 크게 일어나는 경우에는 계산 값을 보정해주어야 합니다. 따라서 콤프톤 산란이 가장 관계가 깊은 것입니다.
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91. 용접부위에 대한 비파괴 검사나 방사선 치료 목적으로 널리 활용되는 는 주로 베타붕괴 또는 전자포획을 통해 다른 핵종으로 변환된다. 이 때 의 평균수명은 의 반감기의 몇 배인가?

  1. 1/2
  2. ln2
  3. 1
  4. 1/ln2
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "1/ln2"이다.

    반감기는 핵종의 방사능이 절반으로 감소하는 데 필요한 시간을 의미한다. 즉, 초기 핵종의 양이 1이라면 반감기가 지난 후에는 1/2가 남아있게 된다.

    평균수명은 초기 핵종이 존재한 상태에서, 그 핵종이 방사능으로 인해 다른 핵종으로 변환될 때까지의 평균적인 시간을 의미한다. 이 때, 평균수명은 반감기의 역수인 1/λ로 표현된다.

    따라서, 평균수명은 반감기의 역수인 1/λ이므로, 정답은 "1/ln2"이다.
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92. 방사선 검출기를 이용하여 어느 시료를 5분간 계수한 결과 10,000counts를 얻었다. 이 때 계수율(cpm)과 표준편차를 바르게 나타낸 것은?

  1. 2,000 ± 100
  2. 2,000 ± 20
(정답률: 알수없음)
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93. 다음 중 절대측정의 대상이 아닌 것은?

  1. 방사성물질의 방사능 결정
  2. 핵분열 당 방출되는 중성자수 측정
  3. 원자로의 한 지점에서 중성자 플럭스 측정
  4. GM계수기에서 플라토우 측정
(정답률: 알수없음)
  • GM계수기는 방사선의 감지와 측정에 사용되는 계기이지만, 플라토우는 물리학에서 사용되는 단위이므로 절대측정의 대상이 아닙니다. 따라서 정답은 "GM계수기에서 플라토우 측정"입니다.
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94. 방사선이 인체에 미치는 영향에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정적 영향은 증상의 특이성이 있고 심각도가 선량에 비례한다.
  2. 결정적 영향은 선량을 발단선량 이하로 유지하면 방지할 수 있다.
  3. 확률적 영향의 발생확률은 선량에 비례한다.
  4. 방사선 방호 목표는 사회적, 경제적 인자를 합리적으로 고려하여 확률적 영향을 방지함을 목적으로 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "결정적 영향은 증상의 특이성이 있고 심각도가 선량에 비례한다."이다. 이유는 결정적 영향은 선량에 비례하는 것이 아니라 발단선량 이하로 유지하면 방지할 수 있다는 것이다. 따라서 방사선 방호 목표는 사회적, 경제적 인자를 합리적으로 고려하여 확률적 영향을 방지함을 목적으로 한다는 것이 맞는 설명이다.
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95. 방사성핵종에 의한 내부피폭 과정에서 다음 각 핵종과 결정장기의 관계가 틀린 것은?

  1. Am : 결장
  2. Cs : 근육(전신)
  3. U : 신장
  4. Pu : 뼈
(정답률: 알수없음)
  • Am(Americium)은 결장에 흡수되어 피폭을 일으키는 경로 중 하나입니다. 따라서 "Am : 결장"이 틀린 것입니다. Cs(Cesium)는 근육(전신)에 흡수되어 피폭을 일으키는 경로 중 하나이며, U(Uranium)는 신장에 흡수되어 피폭을 일으키는 경로 중 하나입니다. Pu(Plutonium)는 뼈에 흡수되어 피폭을 일으키는 경로 중 하나입니다.
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96. 방사선 피폭 시 인체 내 조혈기능 장해로 수개월 내 50%가 사망하는 선량(LD50)은?

  1. 0.75 ~ 1.5Gy
  2. 1 ~ 2Gy
  3. 3 ~ 5Gy
  4. 6 ~ 8Gy
(정답률: 알수없음)
  • 선량(LD50)은 생존율이 50%가 되는 방사선 피폭량을 말합니다. 따라서, 선량이 높을수록 생존율이 낮아지게 됩니다. 인체 내 조혈기능은 방사선에 매우 민감하며, 피폭량이 일정 수준 이상이 되면 장해를 받게 됩니다. 이에 따라, 선량(LD50)은 3 ~ 5Gy로 설정되었습니다. 다른 보기들은 이보다 낮거나 높은 수치를 가지고 있어서, 인체 내 조혈기능에 대한 영향이 덜하거나 더 크게 나타날 수 있습니다.
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97. 방사선 영향 관점에서 선량이 지극히 사소한 경우 규제 합리성 관점에서 대상 행위는 규제면제가 되는데 이 때 적용되는 개인선량과 집단선량의 기준은 각각 얼마인가?

  1. 1μSv/yr, 1man-Sv
  2. 10μSv/yr, 1man-Sv
  3. 20μSv/yr, 10man-Sv
  4. 50μSv/yr, 10man-Sv
(정답률: 알수없음)
  • 방사선 영향 관점에서 선량이 지극히 사소한 경우에는 개인선량 기준으로 1mSv/yr 이하이면 건강에 미치는 영향이 없다고 판단되어 규제면제가 됩니다. 이 때, 집단선량 기준은 1man-Sv 이하입니다.

    따라서, 보기에서 정답은 "10μSv/yr, 1man-Sv" 입니다. 10μSv/yr은 개인선량 기준인 1mSv/yr 이하이므로 규제면제가 가능하며, 1man-Sv는 집단선량 기준인 1man-Sv 이하이므로 규제면제가 가능합니다.
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98. 알파선 측정이 가능한 방사선 검출기로 연결된 것은?

  1. Nal(Tl)-HpGe
  2. CaAs-HgI2
  3. Zns(Ag)-CR39
  4. CdTe-LR115
(정답률: 알수없음)
  • 알파선은 매우 낮은 에너지를 가지고 있기 때문에 검출하기 어렵습니다. 그러나 CaAs-HgI2는 알파선을 검출할 수 있는 능력이 있습니다. 이는 CaAs-HgI2가 알파선과 상호작용하여 전하를 생성할 수 있기 때문입니다. 따라서 알파선 검출기로 연결된 것은 CaAs-HgI2입니다.
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99. 4.26R/hr의 선량률을 10mR/hr로 줄이려고 한다. 방사선의 평균에너지가 0.5MeV이고 차폐체의 질량에너지 흡수계수는 0.14cm2/gr, 밀도는 11.34gr/cm3이다. 이 때 필요한 차폐체의 최소 두께는? (단, 축적인자는 3이다.)

  1. 4.5cm
  2. 5.5cm
  3. 6.5cm
  4. 7.5cm
(정답률: 알수없음)
  • 선량률은 거리의 제곱에 반비례하므로, 10mR/hr로 줄이기 위해서는 거리를 10배로 늘려야 한다. 따라서, 차폐체의 두께는 10배로 늘어난 거리에 맞게 조절되어야 한다.

    차폐체의 두께를 구하기 위해서는 다음과 같은 공식을 사용한다.

    두께 = (선량률 감소량) / (선량률 감소에 따른 질량감소량)

    선량률 감소량은 4.26R/hr에서 10mR/hr로 줄이기 위해 필요한 감소량인 0.00426R/hr이다.

    선량률 감소에 따른 질량감소량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    질량감소량 = (선량률 감소에 따른 에너지흡수량) / (평균 에너지당 질량감소량)

    에너지흡수량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    에너지흡수량 = (선량률 감소에 따른 에너지흡수율) x (입사선량) x (축적인자) x (시간)

    에너지흡수율은 차폐체의 질량에너지 흡수계수와 밀도를 이용하여 구할 수 있다.

    에너지흡수율 = (질량에너지 흡수계수) x (밀도) x (에너지당 질량감소량)

    따라서, 에너지흡수량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    에너지흡수량 = (0.14cm2/gr) x (11.34gr/cm3) x (0.5MeV) x (3) = 2.6781 x 10-11 J

    평균 에너지당 질량감소량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    평균 에너지당 질량감소량 = (에너지흡수량) / (입사입자의 질량) = 2.6781 x 10-11 J / 9.11 x 10-31 kg = 2.939 x 1018 kg/J

    따라서, 선량률 감소에 따른 질량감소량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    질량감소량 = (0.00426R/hr) x (3600s/hr) x (2.939 x 1018 kg/J) = 4.712 x 10-8 kg

    따라서, 차폐체의 두께는 다음과 같이 구할 수 있다.

    두께 = (0.00426R/hr) / (4.712 x 10-8 kg) = 90.4cm

    하지만, 이는 거리를 1m로 가정한 값이므로, 거리를 10배로 늘린 10m에 맞게 두께를 조절해야 한다.

    따라서, 최소 두께는 9.04cm이다. 이 값에 축적인자 3을 곱한 값이 27.12cm이므로, 보기에서 가장 가까운 값인 "4.5cm"이 아닌 "5.5cm"이 정답이다.
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100. Co60의 1.33MeV 감마선에 대한 HPGe계측기에서의 반치폭(FWHM)은 1.2KeV이었다. 계측기의 분해능은 몇 %인가?

  1. 0.07%
  2. 0.09%
  3. 0.11%
  4. 0.13%
(정답률: 알수없음)
  • 분해능은 반치폭(FWHM)을 측정한 값에 대해 감마선 에너지의 백분율로 나타낸 것이다. 따라서 분해능은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    분해능(%) = (반치폭 / 에너지) × 100

    여기서 반치폭은 1.2KeV, 에너지는 1.33MeV이므로,

    분해능(%) = (1.2 / 1330) × 100 = 0.09%

    따라서 정답은 "0.09%"이다.
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