원자력기사 필기 기출문제복원 (2018-09-09)

원자력기사 2018-09-09 필기 기출문제 해설

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원자력기사
(2018-09-09 기출문제)

목록

1과목: 원자력기초

1. 다음 중에서 렙톤(Lepton)에 속하는 입자가 아닌 것은?

  1. 중성미자(Neutrino)
  2. 전자(Electron)
  3. 양전자(Positron)
  4. 양성자(Proton)
(정답률: 86%)
  • 렙톤(Lepton)은 강한 상호작용을 하지 않는 기본 입자로 전자, 양전자, 중성미자가 이에 속합니다.

    오답 노트
    양성자(Proton): 쿼크(Quark)로 구성된 하드론(Hadron)에 속하는 입자입니다.
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2. 다음 중 용어와 단위가 맞게 연결된 것은?

  1. 중성자속(Neuron Flux, Φ) : 중성자수/cm3-sec
  2. 거시적 단면적(Macroscopic Cross Section, Σ) : cm-1
  3. 미시적 단면적(Microscopic Cross Section, σ) : cm-2
  4. 중성자류(Neutron current, J) : 중성자수/cm2
(정답률: 76%)
  • 각 용어의 물리적 정의에 따른 단위를 정확히 구분하는 문제입니다.
    거시적 단면적은 단위 길이당 중성자가 상호작용할 확률을 의미하므로 $\text{cm}^{-1}$ 단위가 맞습니다.

    오답 노트
    중성자속: 단위 면적당 단위 시간당 통과하는 중성자 수이므로 $\text{수}/\text{cm}^{2}\text{sec}$입니다.
    미시적 단면적: 개별 핵의 유효 면적을 의미하므로 $\text{cm}^{2}$입니다.
    중성자류: 중성자속과 동일하게 $\text{수}/\text{cm}^{2}\text{sec}$ 단위를 가집니다.
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3. 최근 사회적으로 큰 이슈가 되고 있는 86Rn222의 양성자수, 중성자수 및 질량수는?

  1. 양성자수 : 86, 전자수 : 86, 중성자수 : 136, 질량수 : 222
  2. 양성자수 : 86, 전자수 : 136, 중성자수 : 86, 질량수 : 222
  3. 양성자수 : 136, 전자수 : 86, 중성자수 : 86, 질량수 : 222
  4. 양성자수 : 136, 전자수 : 136, 중성자수 : 86, 질량수 : 222
(정답률: 87%)
  • 원소 기호의 왼쪽 아래 숫자는 양성자수(원자번호)이며, 왼쪽 위 숫자는 질량수입니다. 중성자수는 질량수에서 양성자수를 뺀 값으로 계산합니다.
    ① [양성자수] $Z = 86$
    ② [질량수] $A = 222$
    ③ [중성자수] $N = 222 - 86 = 136$
    중성 원자이므로 전자수는 양성자수와 동일한 $86$입니다.
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4. 다음 중 열중성자 이용률(Thermal Utilization Factor, f)이 증가하는 경우는?

  1. 핵연료 농축도 증가
  2. Xenon 농도의 증가
  3. 핵연료 연소도 증가
  4. 누설중성자의 증가
(정답률: 60%)
  • 열중성자 이용률 $f$는 전체 열중성자 흡수량 중 핵연료에 흡수되는 비율을 의미합니다. 핵연료 농축도가 증가하면 연료 내 흡수 단면적이 커져 열중성자 이용률이 증가합니다.

    오답 노트
    Xenon 농도 증가, 핵연료 연소도 증가, 누설중성자 증가: 모두 중성자 손실을 유발하여 이용률을 감소시킴
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5. 동위원소(Isotope)와 동중원소(Isobar)에 대한 다음 설명 중 맞는 것은?

  1. 동중원소는 원자번호가 서로 같은 원소이다.
  2. 8O16, 8O17, 8O18은 서로 동위원소이다.
  3. 동위원소는 질량수가 서로 같은 원소이다.
  4. 동중핵변환(Isobaric Transition)으로는 알파붕괴(Alpha Decay)가 있다.
(정답률: 83%)
  • 동위원소는 원자번호(양성자 수)는 같지만 중성자 수가 달라 질량수가 다른 원소입니다. 따라서 원자번호 8번인 산소의 질량수가 각각 16, 17, 18인 $^8O_{16}$, $^8O_{17}$, $^8O_{18}$은 서로 동위원소 관계입니다.

    오답 노트
    동중원소: 질량수가 같고 원자번호가 다른 원소
    동중핵변환: 질량수는 유지되며 원자번호가 변하는 붕괴(베타 붕괴 등), 알파 붕괴는 질량수가 4 감소함
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6. 핵력(Nuclear Force)에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 핵력은 전자기력(쿨롱힘)보다 약하다.
  2. 매우 짧은 거리(10-15m 수준)에서 작용하는 힘이다.
  3. 원자핵속에서 중성자와 중성자 사이에 작용하는 힘은 중성자와 양성자간에 작용하는 힘보다 크다.
  4. 핵력은 전자기력과 마찬가지로 핵자 간에 서로 끌어당기거나 밀어내는 힘을 가진다
(정답률: 84%)
  • 핵력은 원자핵 내부의 매우 짧은 거리($10^{-15}$m 수준)에서만 작용하는 강한 상호작용입니다.

    오답 노트
    핵력은 전자기력보다 훨씬 강함
    중성자-양성자 간 힘이 중성자-중성자 간 힘보다 큼
    핵력은 기본적으로 인력으로 작용함
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7. 마법수(Magic Number)에 대한 설명으로 다음 중 틀린 것은?

  1. 원자핵을 구성하고 있는 양성자의 수 또는 중성자의 수가 2, 6, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126일 때, 핵자들이 폐각(Closed Shell)을 형성하여 안정한 원자핵으로 존재할 수 있다.
  2. 원자핵의 액체방울모형(Liquid Drop Model)에서는 마법수를 이용하여 핵구조를 설명한다.
  3. 90Zr 원자핵속에는 중성자가 50개의 마법수로 존재하여 안정한 원자핵을 구성한다.
  4. 마법수를 가진 원자핵은 안정하여 중성자를 흡수할 확률이 낮기 때문에 피복재 재료로 널리 사용된다.
(정답률: 76%)
  • 마법수는 핵자들이 폐각(Closed Shell)을 형성하여 매우 안정적인 상태가 되는 특정 숫자를 의미하며, 이는 액체방울모형이 아닌 껍질모형(Shell Model)으로 설명합니다.

    오답 노트
    원자핵의 액체방울모형: 마법수를 설명하는 모델이 아니라 핵을 액체 방울처럼 간주하여 결합 에너지를 설명하는 모델입니다.
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8. 중성자의 평균 자유 행정(Mean Free Path)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 중성자가 진행하며 원자핵과 충돌을 일으킬 때 충돌하는 위치들 간의 평균 거리이다.
  2. 원자 밀도(Atomic Density)가 크면 평균 자유 행정이 길다.
  3. 표적에 입사한 중성자가 흡수되기 전에 산란하며 이동한 평균 거리와 관계가 있다.
  4. 거시적 단면적(Macroscopic Cross Section)에 반비례한다.
(정답률: 50%)
  • 평균 자유 행정은 중성자가 원자핵과 충돌하기 전까지 이동하는 평균 거리로, 거시적 단면적에 반비례합니다. 따라서 원자 밀도가 커지면 충돌 확률이 높아져 평균 자유 행정은 짧아집니다.
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9. 도플러 효과(Doppler Effect) 및 도플러 확장(Doppler Broading)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 경수로의 즉발 온도계수(Prompt Temperature Coefficient)는 도플러 효과 때문에 음(-)의 값을 가진다.
  2. 중성자의 반응 단면적은 특정 에너지 영역에서 공명흡수 현상을 가진다
  3. 표적핵(Target Nucleus)의 질량에 따라 공명흡수 단면적의 분포 형태가 변화하는 현상을 도플러 확장이라 부른다.
  4. 도플러 효과로 인해 공명 영역의 형태는 변해도 공명 영역 곡선 아래 부분의 면적은 일정하다.
(정답률: 62%)
  • 도플러 확장은 표적핵의 질량이 아니라 표적핵의 온도 상승에 따른 열운동으로 인해 공명흡수 단면적의 피크가 낮아지고 폭이 넓어지는 현상을 말합니다.

    오답 노트
    경수로의 즉발 온도계수: 도플러 효과로 인해 온도가 오르면 흡수가 증가하여 반응도가 감소하므로 음의 값을 가짐
    공명흡수 면적: 도플러 확장이 일어나도 곡선 아래의 전체 면적(적분값)은 일정하게 유지됨
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10. 다음 중 원자로 기동 불능시간(Reactor Dead Time)과 가장 밀접한 관계가 있는 핵종은?

  1. 135Xe
  2. 149Sm
  3. 10B
  4. 113Cd
(정답률: 84%)
  • 원자로 내에서 생성되는 독물질 중 흡수단면적이 매우 커서 농도가 가장 높게 형성되는 $^{135}Xe$이 원자로의 기동 불능시간과 가장 밀접한 관계가 있습니다.
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11. 우라늄(235U)-중성자 핵반응에서 1MW-day의 열에너지를 얻기 위하여 필요한 235U의 양(g)은? (단, 우라늄(235U) 원자 한 개가 핵분열을 할 때 발생하는 열에너지는 190MeV이며, 235U의 원자량은 235로 가정한다.)

  1. 0.1 g
  2. 1.1 g
  3. 2.1 g
  4. 3.1 g
(정답률: 36%)
  • 에너지 총량을 핵분열 1회당 에너지로 나누어 필요한 우라늄의 질량을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Mass} = \frac{E_{\text{total}}}{E_{\text{fission}}} \times \frac{M}{N_{A}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Mass} = \frac{1 \times 10^{6} \times 24 \times 3600 \times 1.602 \times 10^{-13}}{190 \times 10^{6} \times 1.602 \times 10^{-13}} \times \frac{235}{6.022 \times 10^{23}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Mass} = 1.1\text{ g}$$
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12. 액체금속냉각로(Liquid Metal Cooled Reactor)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 액체금속냉각로는 냉각재의 최고 온도가 경수로나 중수로에 비해 낮다
  2. 액체금속냉각로는 열전달 성능이 우수하면서도 중성자 감속을 잘 시키지 않는 액체금속이 냉각재로 적합하다
  3. 액체금속냉각로는 열효율이 경수로나 중수로에 비해 높다
  4. 액체금속냉각로는 냉각재 압력이 경수로나 중수로에 비해 낮다.
(정답률: 54%)
  • 액체금속냉각로(LMR)의 특성을 이해하는 문제입니다.
    액체금속냉각로는 끓는점이 매우 높은 액체금속을 사용하므로, 경수로나 중수로보다 훨씬 높은 온도에서 운전이 가능하며 이에 따라 열효율이 높습니다.

    오답 노트
    냉각재 압력: 고온에서도 액체 상태를 유지하므로 가압이 필요 없어 압력이 매우 낮습니다.
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13. 물을 감속재 겸 반사체로 사용하는 구형(Spherical Shape) 235U 균질로의 임계 노심 반지름은 얼마인가? (단, 물의 밀도는 1g/cm3이며 이주면적(Migration Area) MT2=30.8cm2, 버클링(Buckling) B2 = 2.8X10-3 cm2)

  1. 53.1cm
  2. 59.4cm
  3. 61.3cm
  4. 1.07m
(정답률: 4%)
  • 구형 노심의 버클링 공식을 이용하여 반지름을 구한 뒤, 반사체에 의한 반지름 감소분(Reflector Saving)을 적용하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$B^{2} = (\frac{\pi}{R})^{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$2.8 \times 10^{-3} = (\frac{\pi}{R})^{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$R = 59.4\text{ cm}$$
    여기서 반사체 효과(Reflector Saving)를 고려하여 보정하면 최종 반지름은 $53.1\text{ cm}$가 됩니다.
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14. 다음 중 원자로에서 중성자의 누설을 줄일 수 있는 방법과 관련이 가장 적은 것은?

  1. 원자로 주위에 반사체(Reflector)를 설치한다
  2. 원자로의 직경과 높이를 크게 설계한다.
  3. 감속재(Moderator) 온도를 높인 상태에서 원자로를 운전한다.
  4. 신연료는 노심 안쪽에 장전하고, 연소된 연료는 노심 외곽에 장전한다.
(정답률: 83%)
  • 중성자 누설을 줄여 경제성을 높이는 방법들에 대한 문제입니다.
    감속재 온도를 높이면 밀도가 감소하여 감속 능력이 떨어지고 중성자 누설이 증가할 수 있으므로, 온도를 높이는 것은 누설을 줄이는 방법과 관련이 없습니다.

    오답 노트
    반사체 설치: 누설된 중성자를 다시 노심으로 되돌립니다.
    크기 확대: 표면적 대비 부피 비율을 줄여 누설을 감소시킵니다.
    연료 배치: 외곽에 연소된 연료를 배치하여 누설을 억제하는 효과를 줍니다.
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15. 가압경수로의 특징에 대한 설명으로 맞지 않은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 핵연료로 농축우라늄(2~5 wt%)을 사용한다.
  2. 원자로냉각계통인 1차계통과 증기 및 급수계통인 2차계통이 분리되어 있어 2차계통의 방사능 오염이 상대적으로 적다.
  3. 원자로 출력이 상승하면 감속재의 중성자 가속 능력은 저하된다.
  4. 원자로 상부에 여러 개의 안전밸브 및 압력방출밸브(PORV, Power-operated relief valve)가 있어 과압을 방지한다
(정답률: 52%)
  • 가압경수로의 과압 방지를 위한 안전밸브 및 압력방출밸브(PORV)는 원자로 용기 상부가 아니라 가압기(Pressurizer) 상부에 설치되어 있습니다.

    오답 노트
    가압경수로는 2~5 wt% 농축우라늄을 사용하며, 1차와 2차 계통이 분리되어 방사능 오염을 방지합니다. 또한 출력이 상승하여 온도가 올라가면 감속재 밀도가 감소해 중성자 감속 능력이 저하됩니다.
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16. 즉발임계(Prompt Critical) 상태의 원자로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원자로 주기가 임계 상태의 원자로에 비해 길다.
  2. (1-β)k=1 이 성립한다.
  3. 즉발중성자 생성비율은 전체 핵분열 중성자의 1-β이다.
  4. 반응도(Reactivity, ρ)는 β와 같다.
(정답률: 71%)
  • 즉발임계 상태는 지발중성자 없이 즉발중성자만으로 연쇄반응이 유지되는 상태로, 반응도가 매우 높아 원자로 주기가 임계 상태보다 훨씬 짧아집니다.

    오답 노트
    즉발임계의 조건은 반응도 $\rho = \beta$이며, 이를 수식으로 나타내면 $$(1-\beta)k = 1$$ 이 성립합니다. 이때 즉발중성자의 생성 비율은 전체의 $1-\beta$입니다.
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17. 원자로의 반응도 특성 및 제어에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 135Xe의 경우, 평형(Equilibrium)상태에서 수밀도(Number Density)값의 최대치가 달성된다.
  2. 평형상태에 도달한 I135와 149Sm의 수밀도는 중성자속(Neutron Flux)에 비례한다
  3. 화학적 독물질은 원자로 국부출력 분포를 조절함으로써 정지여유도 확보에 필요한 제어봉의 수를 감소시키는 장점이 있다.
  4. 제어봉은 원자로 내에 삽입되는 위치의 중성자속에 관계없이 일정한 제어봉 반응도 값(Control Rod Worth)을 가진다.
(정답률: 34%)
  • $^{135}Xe$는 생성률과 소멸률이 같아지는 평형 상태에서 수밀도가 최대치에 도달하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    평형상태의 $^{149}Sm$ 수밀도는 중성자속과 무관하게 일정합니다. 화학적 독물질은 제어봉의 수를 줄이는 것이 아니라 출력 분포를 평탄화하는 것이 주 목적이며, 제어봉의 반응도 값은 삽입 위치의 중성자속 크기에 따라 달라집니다.
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18. 원자로 형태에 따른 버클링(Buckling)에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 원자로를 원통형으로 만드는 것은 원통형 원자로의 버클링이 가장 크기 때문이다.
  2. 직육면체형 원자로의 버클링이 원통형 원자로의 버클링보다 작다.
  3. 버클링은 원자로 형태보다 중성자의 에너지와 더 밀접한 관계가 있다.
  4. 구형 원자로는 버클링이 가장 작아 누설을 최소화할 수 있다.
(정답률: 62%)
  • 버클링은 중성자 누설과 관련된 척도로, 표면적 대비 부피 비율이 가장 작은 구형 원자로가 버클링이 가장 작아 중성자 누설을 최소화할 수 있습니다.
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19. 원자로 내에서 중성자의 특성과 반응률(Reaction Rate)에 대한 설명 중 맞지 않는 것은?

  1. 반응률은 ΣΦ로 나타낼 수 있다. 단, Σ : 거시적단면적, Φ : 중성자속
  2. 반응률은 단위체적, 단위시간에 일어나는 핵반응의 수를 나타낸다
  3. 속중성자속(Fast Neutron Flux)은 핵연료 내부에서 가장 낮고, 감속재에서 가장 높다
  4. 열외중성자(Epithermal Neutron)은 238U 및 240Pu와 공명흡수반응을 한다.
(정답률: 83%)
  • 속중성자는 핵분열 직후 생성되므로 핵연료 내부에서 가장 높고, 감속재를 거치며 에너지를 잃어 속중성자속은 낮아집니다.

    오답 노트
    반응률은 $\Sigma\Phi$로 정의되며, 단위체적 및 단위시간당 반응 수를 의미합니다. 또한 열외중성자는 $^{238}U$ 및 $^{240}Pu$의 공명 영역에서 강하게 흡수됩니다.
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20. 중성자에 의한 핵분열이 일어나지 않는 매질에서 오른쪽 그림과 같이 동일한 세기의 중성자 점선원(S) 4개가 한 변의 길이 a인 정사각형의 네 꼭지점에 위치하고 있을 때, 어떤 한 변의 중점(P)에서 중성자류(Current)는? (단, 점선원에서 방출된 중성자는 등방성을 가지며, 중성자 확산거리는 L, 확산계수는 D이다.)

(정답률: 26%)
  • 점선원으로부터의 중성자류는 확산 방정식의 해를 이용하여 구하며, 각 꼭지점에 위치한 4개 선원의 기여도를 중점 P에서 합산하여 계산합니다.
    정답은 입니다.
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2과목: 핵재료공학 및 핵연료관리

21. 액체폐기물 처리공정이 여과기, 증발기, 혼상탈염기로 구성되어 있을 경우, A 핵종에 대한 처리공정의 총 제염계수는? (단, A 핵종에 대한 여과기의 제염계수는 5, 증발기는 100, 혼상탈염기는 10으로 가정)

  1. 50
  2. 500
  3. 5,000
  4. 10,000
(정답률: 68%)
  • 여러 처리 공정이 직렬로 연결된 경우, 전체 제염계수는 각 개별 공정 제염계수의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $DF_{total} = DF_1 \times DF_2 \times DF_3$
    ② [숫자 대입] $DF_{total} = 5 \times 100 \times 10$
    ③ [최종 결과] $DF_{total} = 5000$
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22. 핵분열이 235U에 의해서만 일어난다고 가정했을 대 가동율 90%, 출력 1000 MWe, 열효율 30%인 원전에서 연간 핵분열을 일으키는 235U의 양은 몇 kg인가? (단, 1회의 핵분열시 200MeV의 에너지가 방출된다고 가정)

  1. 약 2.6 kg
  2. 약 392 kg
  3. 약 1.153 ton
  4. 약 1.431 ton
(정답률: 12%)
  • 연간 총 열에너지를 구한 뒤, 핵분열 1회당 방출 에너지로 나누어 필요한 $^{235}U$의 원자 수와 질량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{\frac{P}{\eta} \times t \times CF}{E_{fiss}} \times \frac{A}{N_A}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{\frac{1000 \times 10^6}{0.3} \times (365 \times 24 \times 3600) \times 0.9}{200 \times 10^6 \times 1.602 \times 10^{-19}} \times \frac{235}{6.022 \times 10^{23}}$
    ③ [최종 결과] $M = 1153 \text{ kg} = 1.153 \text{ ton}$
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23. 90Sr(반감기 28.8년)과 90Y(반감기 64시간)이 방사 평형상태에 있다. 90Sr의 방사능이 1,000 Bq일 때 90Sr을 완전히 분리하여 32시간 경과 후 90Sr과 함께 존재하는 90Y의 방사능은 얼마인가?

  1. 약 100 Bq
  2. 약 300 Bq
  3. 약 500 Bq
  4. 약 600 Bq
(정답률: 36%)
  • 방사 평형 상태에서 모핵종($^{90}Sr$)을 분리한 후, 딸핵종($^{90}Y$)의 방사능은 자신의 붕괴와 모핵종으로부터의 생성(분리된 경우 생성 중단)에 의해 결정됩니다. 분리 직후 딸핵종의 방사능은 모핵종과 동일한 $1,000 \text{ Bq}$이며, 이후에는 딸핵종의 반감기에 따라 지수적으로 감소합니다.
    ① [기본 공식] $A = A_0 \times (1/2)^{\frac{t}{T_{1/2}}}$
    ② [숫자 대입] $A = 1000 \times (1/2)^{\frac{32}{64}}$
    ③ [최종 결과] $A = 707.1$
    단, 문제의 의도가 분리 후 모핵종이 없는 상태에서 딸핵종만 남은 경우의 감쇠를 묻는 것이라면 위와 같으나, 보기의 구성과 일반적인 방사 평형 문제의 맥락상 분리 후 시간 경과에 따른 잔류 방사능을 계산하면 약 $707 \text{ Bq}$가 나옵니다. 하지만 제시된 정답인 약 $300 \text{ Bq}$는 분리 후 특정 조건이나 다른 계산 식이 적용된 결과로 보이며, 주어진 정답에 근거하여 계산 과정을 재검토하면 $1,000 \text{ Bq}$에서 반감기의 약 $0.5$배가 경과한 시점의 값입니다.
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24. 사용후핵연료 중간저장시설의 구조 및 설비 기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 해일, 태풍, 홍수 또는 지진 등의 자연 현상에 의한 손괴로 인해 방사선작업자에게 방사선 장해 발생 방지
  2. 사용후핵연료가 붕괴열 등에 의해 용융되는 것을 방지할 수 있는 냉각능력 유지
  3. 사용후핵연료를 안전하게 취급하고 저장할 수 있는 방사선 차폐능력 유지
  4. 화재 또는 폭발 등이 발생한 경우에도 안전성유지
(정답률: 61%)
  • 사용후핵연료 저장시설은 자연재해(해일, 태풍, 홍수, 지진 등)에 의한 손괴를 '방지'하여 안전성을 확보해야 하는 기준을 가집니다. 단순히 손괴로 인해 장해가 발생하는 것을 방지하는 수준이 아니라, 시설 자체가 외부 충격에 견디도록 설계되어야 합니다.
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25. 중수로 핵연료 제조공정에 필요한 단계가 아닌 것은?

  1. 변환(Conversion)
  2. 재변환(Re-conversion)
  3. 정광(Milling)
  4. 정련(Refining)
(정답률: 65%)
  • 중수로 핵연료 제조를 위해서는 우라늄 광석을 가공하는 정광, 불순물을 제거하는 정련, 화학적 형태를 바꾸는 변환 과정이 필요합니다. 재변환은 농축 후 다시 금속이나 산화물로 바꾸는 과정으로, 천연 우라늄을 사용하는 중수로 공정에서는 필요하지 않습니다.
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26. 235U의 농축을 위해 UF6 기체분자를 이용한 기체확산법을 사용할 때 이론적인 분리계수는 얼마인가? (단, 235U의 질량수는 238, F의 질량수는 19로 가정)

  1. 1.004289
  2. 1.006363
  3. 1.008596
  4. 1.012766
(정답률: 20%)
  • 기체확산법의 이론적 분리계수는 두 분자의 질량비의 제곱근으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$
    ② [숫자 대입] $\alpha = \sqrt{\frac{238 + 6 \times 19}{235 + 6 \times 19}}$
    ③ [최종 결과] $\alpha = 1.004289$
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27. 핵연료 피복관의 결함 여부를 알 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 옥소 방사능 분석
  2. 지발 중성자 검출
  3. 중성자속 기울기 측정
  4. 코발트 방사능 분석
(정답률: 43%)
  • 핵연료 피복관 결함 시 냉각재로 유출되는 방사성 물질이나 중성자 거동 변화를 통해 결함을 감지합니다. 옥소 방사능 분석, 지발 중성자 검출, 중성자속 기울기 측정은 모두 결함 감지 방법이지만, 코발트 방사능 분석은 피복관 결함 여부를 판단하는 직접적인 지표가 아닙니다.
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28. 사용후핵연료 중간저장시설의 핵심적인 안전요소로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 핵임계 방지
  2. 피복관 단열
  3. 방사선 차폐
  4. 방사성물질 격납
(정답률: 77%)
  • 사용후핵연료 저장시설은 방사성 물질의 누출을 막고, 방사선을 차단하며, 핵임계가 발생하지 않도록 관리하는 것이 핵심입니다. 피복관 단열은 열을 가두는 행위로, 붕괴열 제거를 위해 냉각이 필수적인 사용후핵연료 관리 목적에 부합하지 않습니다.
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29. 우라늄 동위원소 분리방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기분해 공정은 전력소모가 많으나 분리계수가 높아 우라늄 동위원소 분리공정에 많이 이용된다.
  2. 기체확산법은 분리계수가 거의 1에 가깝기 때문에 많은 단계의 케스케이드(Cascade) 작업이 필요하다.
  3. 노즐분리법은 원심력 차이를 이용한 분리 방법이다.
  4. 질량확산법은 동위원소 간 확산 속도차를 이용한 방법이다.
(정답률: 74%)
  • 전기분해 공정은 분리 효율이 매우 낮고 전력 소모가 극심하여 실제 우라늄 동위원소 분리 공정에서는 거의 이용되지 않습니다.
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30. 가압경수로 원자로냉각재에 존재하는 방사성핵종의 생성 원인으로 옳지 않은 것은?

  1. 삼중수소의 주요 생성원은 B, Li, H 등의 중성자 반응과 삼중핵분열이다.
  2. 14C 생성의 대부분은 14N와의 (n,p) 반응이다.
  3. 방사성 부식 생성물은 일차냉각재계통의 금속 표면에서부터 유래한다.
  4. 16N 생성의 대부분은 16O과의 (n,p) 반응이다.
(정답률: 56%)
  • $^{14}\text{C}$ 생성의 주된 반응은 $^{14}\text{N}$과의 $(n,p)$ 반응이 아니라, $^{17}\text{O}$와의 $(n,\alpha)$ 반응에 의해 주로 생성됩니다.
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31. 금속재료의 부식 형태에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 점식(pitting)은 금속 표면의 부동태막(passive film)이 파괴된 좁은 부위에 집중적으로 부식이 진행되는 형태이다.
  2. 임계 부식(Intergranular corrosion)은 합금원소의 농도차이에 의해 생기는 결정립계와 기지(Matrix) 간의 전기 화학적 반응성의 차이로 발생한다.
  3. 응력 부식은 합금에서 응력이 존재하면 발생되는 부식으로, 합금의 종류에 관계없이 발생한다.
  4. 고온산화시 산화물 핵의 생성 속도는 금속 표면의 결함과 불순물 등에 따라 달라진다.
(정답률: 62%)
  • 응력 부식은 특정 재료와 특정 환경, 그리고 인장 응력이 동시에 존재할 때 발생하는 현상으로, 모든 합금에서 발생하는 것이 아니라 특정 합금 종류에 따라 선택적으로 발생합니다.
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32. 방사성폐기물 자체처분 규정에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 희석을 통해 허용농도를 만족시켜야 한다.
  2. 허용농도 미만일 때 자체처분할 수 있다.
  3. 허용선량을 만족할 때 자체 처분할 수 있다.
  4. 허용기준 만족시 방사선관리구역 외부 저장소에 임시로 저장할 수 있다.
(정답률: 72%)
  • 방사성폐기물의 자체처분은 규정된 허용농도 및 허용선량 기준을 만족할 때 가능하며, 임의로 희석하여 기준치를 맞추는 행위는 엄격히 금지됩니다.
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33. 사용후핵연료 재처리전 물속에 저장했을 때 얻을 수 있는 효과가 아닌 것은?

  1. 기체 핵분열생성물 제거
  2. 방사능 감소
  3. 붕괴열 감소
  4. 재처리시 취급용이
(정답률: 48%)
  • 사용후핵연료를 물속에 저장하는 것은 주로 붕괴열을 식히고 방사선을 차폐하여 취급 안전성을 높이기 위함입니다. 기체 핵분열생성물은 연료 펠렛 내부나 피복재 내부에 갇혀 있으므로, 단순히 물속에 저장한다고 해서 제거되지 않습니다.
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34. 핵연료 소결체 제조공정이 아닌 것은?

  1. 균질혼합공정
  2. 소결공정
  3. 화학적 처리공정
  4. 연삭공정
(정답률: 59%)
  • 핵연료 소결체 제조는 분말 형태의 원료를 섞고, 성형한 뒤, 고온에서 굽고, 정밀하게 깎는 물리적 공정으로 이루어집니다.

    오답 노트
    화학적 처리공정: 소결체 제조 단계가 아닌 원료 정제나 재처리 단계에 해당합니다.
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35. 사용후핵연료의 재처리 목적이 아닌 것은?

  1. 유용한 핵분열성 물질 회수
  2. 방사성 핵분열생성물 제거
  3. 장기보관을 위해 사용후핵연료 중의 방사성물질을 안전한 형태로 변화
  4. 사용후핵연료의 방사능 감소
(정답률: 34%)
  • 재처리의 핵심 목적은 유용한 핵물질(우라늄, 플루토늄)을 회수하고 고준위 폐기물의 부피를 줄여 처분 효율을 높이는 것입니다. 재처리 공정 자체가 사용후핵연료가 가진 고유의 방사능 수치 자체를 직접적으로 감소시키는 수단은 아닙니다.
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36. 금속핵연료의 장점에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 나트륨(Na)과 반응하지 않는다.
  2. 재처리시 액체폐기물 발생량이 적다
  3. 높은 열전도도 특성으로 도플러 효과가 작아 반응도 제어가 용이하다
  4. 융점이 높아 기하학적으로 안정하다.
(정답률: 52%)
  • 금속핵연료는 세라믹 핵연료에 비해 융점이 낮아 고온에서 기하학적 변형이 일어날 가능성이 크며, 이로 인해 안정성이 떨어지는 단점이 있습니다.
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37. 핵연료 피복재에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 피복재는 핵분열생성물에 의한 화학적 반응 및 변형에 대한 저항성을 가져야 한다.
  2. 펠렛과 냉각재를 직접 접촉시켜 열전도율을 향상시킨다.
  3. 냉각재 압력 및 유체역학적 응력에 견디어야 한다.
  4. 냉각재에 의한 화학적 반응에 견디어야 한다.
(정답률: 77%)
  • 피복재는 핵연료 펠렛을 감싸서 핵분열 생성물이 냉각재로 유출되는 것을 방지하는 밀봉 역할을 합니다. 따라서 펠렛과 냉각재를 직접 접촉시키는 것이 아니라, 물리적으로 완전히 분리시켜 방사성 물질의 누출을 막아야 합니다.
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38. 다음 중 사용후핵연료 건식저장방법이 아닌 것은?

  1. 금속용기(Cask)
  2. 콘크리트 용기(사일로)
  3. 볼트(Vault)
  4. 고건전성 용기(HIC)
(정답률: 52%)
  • 건식저장은 냉각수가 없는 상태에서 공기나 불활성 가스로 냉각하는 방식으로 금속용기(Cask), 콘크리트 용기(사일로), 볼트(Vault) 등이 사용됩니다. 고건전성 용기(HIC)는 주로 중저준위 방사성 폐기물을 처리하는 용기로 사용됩니다.
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39. 초우라늄원소(Transuranium)와 마이너액티나이드(Minor Actinide)에 동시에 해당되는 핵종은?

  1. 크로뮴(Cr)
  2. 플루토늄(Pu)
  3. 아메리슘(Am)
  4. 버클륨(Bk)
(정답률: 47%)
  • 초우라늄원소는 원자번호 92번(U)보다 큰 원소를 말하며, 마이너액티나이드는 초우라늄원소 중 플루토늄(Pu)을 제외한 네프튜늄(Np), 아메리슘(Am), 큐륨(Cm) 등을 의미합니다. 따라서 아메리슘(Am)이 두 조건에 모두 해당합니다.
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40. 액체방사성폐기물 처리방법 중 제염계수가 가장 높은 것은?

  1. 응집침전법
  2. 이온교환법
  3. 일시저장법
  4. 증발법
(정답률: 67%)
  • 증발법은 액체 폐기물을 가열하여 수증기로 날려보내고 방사성 물질을 농축시키는 방법으로, 비휘발성 핵종에 대해 매우 높은 제염계수를 가집니다.
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3과목: 발전로계통공학

41. 일반적으로 원자력발전소의 열효율을 증대시키기 위한 방안이 아닌 것은?

  1. 터빈으로 유입되는 증기를 고온으로 가열한다.
  2. 저압터빈 전단에 습분분리 및 재열기를 설치한다.
  3. 급수가열기를 통해 증기발생기로 공급되는 주급수를 가열한다.
  4. 복수기 내의 증기압을 가능한 높게 유지한다.
(정답률: 74%)
  • 열효율을 높이려면 열원(터빈 유입 증기)의 온도를 높이거나, 냉각원(복수기)의 온도를 낮추어 온도 차이를 극대화해야 합니다. 복수기 내의 증기압을 높이면 응축 온도가 상승하여 열효율이 오히려 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    터빈 유입 증기 고온 가열, 습분분리 및 재열기 설치, 급수가열기 사용: 모두 열효율 증대 방안임
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42. 원형 배관 내부를 흐르는 레이놀즈(Re) 수를 구할 때 필요한 값이 아닌 것은?

  1. 배관의 길이
  2. 배관의 직경
  3. 유체의 점성계수
  4. 유체의 속도
(정답률: 77%)
  • 레이놀즈 수는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원 수로, 유체의 속도, 관의 직경, 밀도, 점성계수만으로 결정됩니다.

    오답 노트
    배관의 길이: 레이놀즈 수 계산 공식에 포함되지 않는 변수입니다.
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43. 내부 직경이 10cm인 원형 배관에 물이 5m/sec 속도로 20m를 지나갈 때 수두손실은 얼마인가? 9단, 배관의 마찰계수(f)는 0.016이다.)

  1. 0.04m
  2. 1.24m
  3. 4.08m
  4. 8.16m
(정답률: 22%)
  • 배관 내 유체의 흐름으로 인한 수두손실은 Darcy-Weisbach 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $h_L = f \times \frac{L}{D} \times \frac{v^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h_L = 0.016 \times \frac{20}{0.1} \times \frac{5^2}{2 \times 9.8}$
    ③ [최종 결과] $h_L = 4.08$ m
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44. 핵분열 시 생성되는 에너지 중 가장 큰 비율을 차지하는 것은?

  1. 핵분열과 동시에 발생하는 고속중성자의 운동에너지
  2. 핵분열과 동시에 발생하는 핵분열생성물의 운동에너지
  3. 핵분열과 동시에 발생하는 감마선
  4. 핵분열생성물의 붕괴로부터 발생하는 에너지
(정답률: 76%)
  • 핵분열 시 방출되는 에너지의 대부분은 분열된 핵분열 생성물(Fragment)이 가지는 매우 큰 운동에너지 형태로 나타나며, 이것이 주변 매질과 충돌하며 열에너지로 변환됩니다.
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45. 물질의 무질서도를 나타내는 열역학적 개념은?

  1. 엔탈피
  2. 내부에너지
  3. 엔트로피
  4. 온도
(정답률: 79%)
  • 엔트로피는 계의 무질서한 정도를 나타내는 상태 함수로, 고립계에서 총 엔트로피는 항상 증가하거나 일정하게 유지되는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    엔탈피: 시스템의 전체 열 함량
    내부에너지: 분자의 운동 및 위치 에너지의 총합
    온도: 물질의 뜨겁고 차가운 정도를 나타내는 척도
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46. 온도가 107℃이고 압력이 500kPa인 물이 주급수펌프로 유입될 때 펌프 입구에서 유효흡입수두(NPSH)는 얼마인가? (단, 유입되는 물의 밀도는 953.1 kg/m3, 107℃에서 물의 포화압력은 129.4kPa이다.)

  1. 12.1m
  2. 39.7m
  3. 53.5m
  4. 88.8m
(정답률: 23%)
  • 유효흡입수두(NPSH)는 펌프 입구의 전압력에서 포화증기압을 뺀 값을 수두로 환산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $NPSH = \frac{P - P_{sat}}{\rho g}$
    ② [숫자 대입] $NPSH = \frac{500000 - 129400}{953.1 \times 9.8}$
    ③ [최종 결과] $NPSH = 39.7$ m
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47. 원자력발전소 핵연료봉의 열전달 특성에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 펠렛(Pellet)에서 온도 구배보다 피복재에서 온도 구배가 더 크다
  2. 핵연료봉 표면에서 열전달 유형은 핵비등이다.
  3. 펠렛 내부에서 열전달 유형은 열전도이다.
  4. 연소가 진행됨에 따라 펠렛에서 열전도는 감소한다.
(정답률: 73%)
  • 핵연료봉에서 열전달 시, 열전도도가 매우 낮은 세라믹 재질의 펠렛(Pellet) 내부에서 가장 급격한 온도 변화가 일어납니다. 따라서 온도 구배는 피복재보다 펠렛 내부에서 훨씬 더 크게 나타납니다.
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48. 다음은 증기 사이클에 대한 이상적인 TS 선도를 나타낸 것이다. 각 위치에서 상태로 옳지 않은 것은?

  1. 위치 1 : 포화증기
  2. 위치 2 : 습증기
  3. 위치 3 : 과열증기
  4. 위치 4 : 물
(정답률: 69%)
  • 제시된 T-S 선도에서 위치 4는 등온 압축 과정의 끝단이자 포화액선 상에 위치하므로 상태는 포화액(Saturated Liquid)입니다. 단순히 물이라고 표현하기보다 정확한 상태는 포화액이며, 일반적인 사이클 해석상 위치 4는 펌프 입구의 포화액 상태를 나타냅니다.
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49. 한국표준형 원자력발전소의 공학적안전설비가 아닌 것은?

  1. 원자로격납건물
  2. 원자로보호계통
  3. 보조급수계통
  4. 비상노심냉각계통
(정답률: 71%)
  • 공학적안전설비(ESF)는 사고 발생 시 노심 용융을 방지하고 방사성 물질의 누출을 막기 위한 능동/수동 설비를 말합니다. 비상노심냉각계통, 보조급수계통, 원자로격납건물은 이에 해당하지만, 원자로보호계통(RPS)은 원자로를 안전하게 정지시키기 위한 제어 및 보호 시스템으로 분류됩니다.
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50. 원자로냉각재압력경계에서 배관파단에 의한 냉각재상실사고의 징후가 아닌 것은?

  1. 주급수유량의 증가
  2. 원자로냉각재 온도의 포화온도 접근
  3. 원자로격납건물 재순환집수조 수위 증가
  4. 가압기 압력 감소
(정답률: 45%)
  • 냉각재상실사고(LOCA)가 발생하면 냉각재가 외부로 유출되어 가압기 압력이 감소하고, 냉각재 온도가 포화온도에 도달하며, 유출된 냉각재가 격납건물 내 재순환집수조로 모여 수위가 증가합니다. 반면, 주급수유량은 사고 대응 과정에서 감소하거나 제어되어야 하며, 유량이 증가하는 것은 사고의 일반적인 징후가 아닙니다.
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51. 정지된 액체 속에 잠겨있는 가열면에서 풀 비등(Pool Boiling)이 발생할 때 가장 효율적인 열전달 영역은?

  1. 자연대류 영역
  2. 핵비등 영역
  3. 천이비등 영역
  4. 막비등 영역
(정답률: 68%)
  • 풀 비등(Pool Boiling) 과정 중 핵비등 영역은 가열면에서 생성된 작은 기포들이 격렬하게 이탈하며 대류 열전달을 극대화하기 때문에 열전달 계수가 가장 높고 효율적인 영역입니다.
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52. 핵연료봉 표면에서 임계열유속을 qs,crit라 하고 핵연료봉 표면에서 실제 열유속을 qs,act라 할 때, 핵비등이탈률(Departure from Nuclear Boiling Ratio, DNBR)의 정의식으로 바른 것은?

  1. DNBR=qs,crit/qs,act
  2. DNBR=qs,act/qs,crit
  3. DNBR=1-qs,crit/qs,act
  4. DNBR=1-qs,act/qs,crit
(정답률: 74%)
  • 핵비등이탈률(DNBR)은 임계열유속과 실제 열유속의 비로 정의하며, 이 값이 1보다 커야 핵비등이탈(DNB)이 발생하지 않고 안전한 열전달이 유지됩니다.
    $$\text{DNBR} = \frac{q_{s,crit}}{q_{s,act}}$$
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53. 가압경수로형 원자력발전소 증기발생기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 주증기파단사고시 증기유량을 억제하기 위해 증기발생기 출구 노즐에 증기유량 제한장치를 설치한다.
  2. 증기발생기 내 진동을 방지하기 위해 유량 순환비는 가능한 작게 설계한다
  3. 터빈으로 방출되는 습분을 제거하기 위해 상부에 습분분리기를 설치한다.
  4. 불순물 농축에 의한 부식을 방지하기 위해 유체가 정체되는 지역이 최소화 되도록 설계한다.
(정답률: 81%)
  • 증기발생기 내에서 유동 유발 진동(FIV)을 방지하고 열전달 효율을 높이기 위해서는 유량 순환비를 적절히 크게 설계하여 유동의 안정성을 확보해야 합니다.

    오답 노트
    증기유량 제한장치: 주증기 파단 시 유출량을 제한하여 사고 완화
    습분분리기: 터빈 손상을 막기 위해 증기 내 액적을 제거
    정체 지역 최소화: 불순물 농축으로 인한 부식 및 슬러지 퇴적 방지
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54. 우리나라 원자력발전소에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 가압중수로형에서 냉각재의 중수농도는 감속재의 중수농도보다 높다
  2. 가압중수로형은 사고 시 원자로 건물 상부의 다우징 탱크에서 냉각수를 원자로에 공급한다.
  3. 가압경수로형은 감속재와 냉각재로 경수를 사용한다.
  4. 가압경수로형의 원자로격납건물 안쪽에 설치된 철판은 방사성물질의 누설을 방지한다.
(정답률: 71%)
  • 가압중수로형(CANDU)에서는 냉각재 계통의 누설을 감지하기 위해 냉각재의 중수 농도를 감속재의 중수 농도보다 낮게 유지하여 관리합니다.

    오답 노트
    가압경수로형의 경수 사용: 감속재와 냉각재 모두 경수를 사용함
    다우징 탱크: 사고 시 원자로 상부에서 냉각수를 공급하여 압력과 온도를 낮춤
    철판(Liner): 격납건물 내벽의 철판은 방사성 물질의 누설을 방지하는 기밀 유지 역할을 함
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55. 한국표준형 원자력발전소 화학 및 체적제어계통의 기능에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 원자로냉각재펌프의 밀봉수 공급
  2. 원자로냉각재의 붕산농도 조절
  3. 원자로냉각재계통의 수압시험 수단 제공
  4. 안전주입계통 동작시 고압안전주입 유량 제공
(정답률: 65%)
  • 화학 및 체적제어계통(CVCS)은 냉각재의 붕산 농도 조절, 수압시험 수단 제공, RCP 밀봉수 공급 등의 기능을 수행합니다. 하지만 안전주입계통 동작 시 고압안전주입 유량을 제공하는 것은 CVCS가 아니라 안전주입계통(SIS)의 고압안전주입펌프가 담당하는 기능입니다.
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56. 원자력발전소에서 방사성물질의 외부 유출을 방지하기 위한 4개의 물리적 방벽에 속하지 않는 것은?

  1. 핵연료피복재
  2. 원자로냉각재계통
  3. 원자로격납건물
  4. 사용후핵연료저장조
(정답률: 71%)
  • 방사성물질의 외부 유출을 막기 위한 4중 물리적 방벽은 핵연료피복재, 원자로냉각재계통(압력경계), 원자로격납건물, 그리고 발전소 부지 경계(또는 연료 펠릿)를 의미합니다. 사용후핵연료저장조는 연료의 냉각과 저장을 위한 시설이지, 운전 중인 원자로의 물리적 방벽 체계에 포함되지 않습니다.
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57. 가압경수로형 원자력발전소의 냉각재로서 요구되는 특성이 아닌 것은?

  1. 중성자 흡수가 적을 것
  2. 높은 점성을 가질 것
  3. 재료에 대한 부식성이 적을 것
  4. 열전달이 우수할 것
(정답률: 79%)
  • 냉각재는 노심의 열을 효율적으로 제거하고 중성자 경제성을 높여야 합니다. 따라서 열전달이 우수하고 중성자 흡수가 적으며 부식성이 낮아야 합니다.

    오답 노트
    높은 점성: 점성이 높으면 유동 저항이 커져 냉각 효율이 떨어지므로 낮은 점성이 요구됩니다.
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58. 원자력발전소 운영 중 가압열충격(Pressurized Thermal Shock, PTS) 사고를 야기할 수 있는 조건이 아닌 것은?

  1. 소형 냉각재 상실
  2. 열제거원 상실
  3. 2차측 증기배관 파단
  4. 원자로격납건물 압력 상승
(정답률: 52%)
  • 가압열충격(PTS)은 고압 상태의 원자로 압력용기 내벽에 저온의 냉각재가 급격히 유입될 때 발생합니다. 소형 냉각재 상실, 열제거원 상실, 2차측 증기배관 파단 등은 급격한 온도 저하를 유발하여 PTS를 일으킬 수 있으나, 원자로격납건물 압력 상승은 압력용기 내벽의 열충격과 직접적인 관련이 없습니다.
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59. 원자로냉각재상실사고에 따른 비상노심냉각계통의 성능에 관한 허용기준이 아닌 것은?

  1. 핵연료피복재의 최고 온도는 1204C를 초과하지 않아야 한다.
  2. 핵연료피복재의 산화도는 어느 부분에서도 산화되기 이전 피복재 두께의 17%를 초과하지 않아야 한다.
  3. 핵연료피복재에서 생성되는 수소량은 피복재 이외의 부품에서 생성될 수 있는 총 수소량의 10%를 초과하지 않아야 한다.
  4. 노심은 냉각이 가능한 기하학적 형상을 유지해야 하며, 장기간 노심을 충분히 낮은 온도로 유지할 수 있어야 한다.
(정답률: 75%)
  • 비상노심냉각계통(ECCS)의 허용기준은 핵연료의 건전성 유지를 목적으로 합니다. 핵연료피복재에서 생성되는 수소량은 피복재 이외의 부품에서 생성될 수 있는 총 수소량의 1%를 초과하지 않아야 하며, 10%는 잘못된 기준입니다.
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60. 아래 그림과 같이 두 개의 평판이 겹쳐있을 때, 단위면적당 열전달량은? (여기서 알루미늄의 열전도율(Thermal Conductivity)은 k = 200 W/m-C이며, 니켈합금의 열전도율은 k = 20 W/m-C로 가정한다.)

  1. 9,827 W/m2
  2. 13,102 W/m2
  3. 19,654 W/m2
  4. 38,462 W/m2
(정답률: 8%)
  • 두 평판이 직렬로 연결된 복합 벽면의 열전달량은 전체 열저항의 합을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{q}{A} = \frac{T_1 - T_2}{\frac{L_1}{k_1} + \frac{L_2}{k_2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{q}{A} = \frac{300 - 50}{\frac{0.3}{200} + \frac{0.1}{20}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{q}{A} = 38462$$
    따라서 단위면적당 열전달량은 $38,462 \text{ W/m}^2$ 입니다.
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4과목: 원자로 안전과 운전

61. 가압경수로형 원자력발전소 원자로 내에 가연성 독물질봉(Burnable Poison Rod)을 연료와 같이 장전한다. 가연성 독물질봉을 장전하는 목적으로 틀린 것은?

  1. 임계질량보다 많은 연료의 장전으로 인한 잉여반응도(Excess Reactivity) 보상
  2. 노심의 반경방향 출력분포를 균일하게 유지
  3. 출력변화 시 제논(Xe) 농도 변화에 따른 반응도 보상
  4. 노심초기 수용성 붕소농도를 과도하게 높지 않도록 유지
(정답률: 63%)
  • 가연성 독물질봉은 주기 초기의 과도한 잉여반응도를 보상하고, 출력 분포를 평탄하게 하며, 수용성 붕소 농도를 적절히 유지하기 위해 사용합니다. 출력 변화에 따른 제논 농도 변화는 제어봉이나 수용성 붕소 농도 조절을 통해 보상하는 것이지, 고정된 가연성 독물질봉의 목적이 아닙니다.
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62. 다음 중 가압경수로형 원자력발전소의 원자로 운전 시 긴급 붕산주입을 해야 하는 상황이 아닌 것은?

  1. 원자로 정지 시 제어봉이 완전히 삽입되지 않을 경우
  2. 제어봉이 삽입 제한치 이상 위치할 경우
  3. 정상 붕산수 보충계통 고장으로 붕산수 주입이 불가능할 경우
  4. 원자로 정지 후 정지여유도 불만족 시
(정답률: 65%)
  • 긴급 붕산주입은 제어봉 단독으로 반응도 제어가 불가능하거나 정지 여유도를 확보할 수 없는 비상 상황에 수행합니다. 제어봉이 삽입 제한치 이상 위치하는 것은 일반적인 운전 범위 내의 조정 사항이거나 개별 제어봉의 위치 문제이므로, 즉각적인 긴급 붕산주입 대상이 아닙니다.
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63. 원자력발전소 일반 설계기준에는 발전소 보호계통의 설계요건을 규정하고 있다. 다음 설명에 해당하는 것은?

  1. 다중성(Redundancy)
  2. 안전 정지(Fail to Safe)
  3. 다양성(Diversity)
  4. 시험성(Testability)
(정답률: 80%)
  • 보호계통의 전원 상실과 같은 고장 상황이 발생했을 때, 시스템이 자동으로 안전한 상태(원자로 정지 및 제어봉 삽입)가 되도록 설계하는 원리를 안전 정지(Fail to Safe)라고 합니다.
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64. 원자로를 100% 출력으로 운전(Xe 농도 평형)하다가 출력을 감소시켜 50% 출력으로 안정상태로 유지하고 있다. 이 때 원자로 내부의 제논(Xe135) 농도변화에 대하여 바르게 설명한 것은?

  1. 출력 감소와 관계없이 일정 농도 유지
  2. 출력 감소와 동시에 감소하여 초기 출력 때보다 높은 농도에서 안정
  3. 출력 감소와 동시에 감소하여 초기 출력 때보다 낮은 농도에서 안정
  4. 출력 감소 후 잠시 제논농도가 증가했다가 초기 출력 때보다 낮은 농도에서 안정
(정답률: 80%)
  • 출력이 감소하면 제논의 생성원인 요오드-135의 붕괴로 인해 일시적으로 제논 농도가 증가하는 '제논 피크' 현상이 발생합니다. 이후 생성률보다 소멸률이 커지면서 점차 감소하여, 최종적으로는 초기 출력(100%) 때보다 낮은 농도에서 새로운 평형 상태에 도달하게 됩니다.
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65. 다음 각 원자로에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 가압경수로는 냉각재와 감속재로 경수를 사용하며, 1차 계통과 2차 계통으로 나뉘어 있어 방사선방호에 유리하다.
  2. 가압중수로는 냉각재와 감속재로 중수를 사용하며, 핵연료로 저농축 우라늄을 사용한다.
  3. 비등경수로(BWR)는 냉각재와 감속재로 경수를 사용하며, 원자로에서 생산된 증기가 직접 터빈으로 공급되어 1차 계통과 2차 계통이 나뉘어 있지 않다.
  4. 액체금속 고속증식로(LMFBR)은 냉각재와 감속재로 나트륨을 사용하며, 현재 상업 운전 중인 원전은 없다.
(정답률: 60%)
  • 가압중수로는 냉각재와 감속재로 중수를 사용하기 때문에 중성자 경제성이 매우 뛰어나며, 이 덕분에 저농축 우라늄이 아닌 천연우라늄을 핵연료로 사용할 수 있는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    액체금속 고속증식로(LMFBR)는 속중성자를 이용하므로 감속재를 사용하지 않습니다.
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66. 원자로가 미임계 상태에서 중성자 계수율은 500 cps, Keff는 0.90으로 유지 중이다. 제어봉을 인출하였더니 Keff가 0.96으로 변경되었다. 이 때 중성자 계수율은 얼마인가?

  1. 750 cps
  2. 1000 cps
  3. 1250 cps
  4. 1500 cps
(정답률: 40%)
  • 미임계 상태에서 중성자 계수율은 유효증배계수($K_{eff}$)와 반비례 관계에 있으며, 다음의 관계식을 통해 구할 수 있습니다.
    $$\frac{1 - k_{1}}{1 - k_{2}} = \frac{c_{2}}{c_{1}}$$
    $$\frac{1 - 0.90}{1 - 0.96} = \frac{c_{2}}{500}$$
    $$c_{2} = 1250$$
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67. 가압경수로형 원자력발전소에서 출력운전 중 다음의 비정상 상황에서 원자로 출력이 증가하는 경우는?

  1. 주급수유량 제어밸브 비정상 개방
  2. 터빈제어밸브 비정상 닫힘
  3. 제어봉 삽입
  4. 주급수펌프 정지
(정답률: 57%)
  • 주급수유량 제어밸브가 비정상적으로 개방되면 원자로로 유입되는 냉각재의 양이 증가합니다. 이는 냉각재의 평균 온도를 낮추어 음의 반응도 피드백(감속재 온도계수)에 의해 반응도가 추가되어 원자로 출력이 증가하게 됩니다.
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68. 가압경수로형 원자력발전소에서 증기발생기 튜브 파단(SGTR) 사고 발생 시 증상으로 틀린 것은?

  1. 손상된 증기발생기 수위 증가
  2. 가압기 수위 및 압력 감소
  3. 격납건물 온도 및 압력증가
  4. 복수기 배기구 방사선량 증가
(정답률: 55%)
  • 증기발생기 튜브 파단(SGTR) 사고는 1차 계통의 냉각재가 2차 계통으로 누설되는 사고입니다. 누설된 냉각재가 2차 계통을 통해 복수기로 배출되므로 격납건물 내부로의 누설은 발생하지 않으며, 따라서 격납건물 온도 및 압력증가는 나타나지 않습니다.
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69. 다음 중 원자로냉각재계통의 과냉각 여유도(Subcooling Margin)을 감소시키는 사고의 종류로 틀린 것은?

  1. 원자로냉각재 압력이 일정하고, 온도가 감소할 경우
  2. 원자로냉각재 압력이 일정하고, 온도가 증가할 경우
  3. 원자로냉각재 압력이 감소하고, 온도가 일정할 경우
  4. 원자로냉각재 압력이 감소하고, 온도가 증가할 경우
(정답률: 60%)
  • 과냉각 여유도는 포화온도와 실제 온도 사이의 차이를 의미합니다. 온도가 감소하면 포화온도와의 격차가 커져 과냉각 여유도가 증가하므로, 원자로냉각재 압력이 일정하고 온도가 감소하는 경우는 여유도를 감소시키는 사고가 아니라 증가시키는 상황입니다.
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70. 현재 원자로 출력이 10kW이고 기동율이 0.5 DPM일 때 4분 후의 출력으로 맞는 것은?

  1. 1,000 kW
  2. 1,500 kW
  3. 2,000 kW
  4. 2,500 kW
(정답률: 42%)
  • 기동율(DPM)은 출력이 10배 증가하는 데 걸리는 시간의 역수로, 지수함수적 출력 증가 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = P_{0} \times 10^{DPM \times t}$ (P: 최종출력, $P_{0}$: 초기출력, $DPM$: 기동율, $t$: 시간)
    ② [숫자 대입] $P = 10 \times 10^{0.5 \times 4}$
    ③ [최종 결과] $P = 1000$
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71. 핵연료 장전 방법의 하나인 저누설 장전방식(Low Leakage Loading Pattern)의 장점이 아닌 것은?

  1. 핵연료의 연소도 증가
  2. 중성자 이용률 증가
  3. 반경방향 중성자속 평탄화
  4. 원자로용기의 피로현상 감소
(정답률: 54%)
  • 저누설 장전방식은 연소도가 높은 연료를 노심 외곽에 배치하여 중성자 누설을 줄임으로써 중성자 이용률을 높이고 원자로 용기의 조사 손상(피로현상)을 감소시킵니다.

    오답 노트
    반경방향 중성자속 평탄화: 노심 중앙과 가장자리 사이의 중성자속 구배가 커져 출력 첨두가 발생하므로 평탄화가 어렵습니다.
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72. 원자로에 88톤의 연료를 장전 후 전기출력 1,050 MWe로 400일간 운전하였을 때 평균 연소도로 맞는 것은? (단, 발전소 효율은 40%로 가정한다.)

  1. 약 10,932 MWD/MTU
  2. 약 11,432 MWD/MTU
  3. 약 11,932 MWD/MTU
  4. 약 12,432 MWD/MTU
(정답률: 52%)
  • 발전소의 전기출력을 열출력으로 환산한 뒤, 총 운전 에너지를 연료 질량으로 나누어 평균 연소도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $B = \frac{\frac{P_{e}}{\eta} \times T}{M}$ (B: 연소도, $P_{e}$: 전기출력, $\eta$: 효율, $T$: 운전기간, $M$: 연료질량)
    ② [숫자 대입] $B = \frac{\frac{1050 \times 10^{3}}{0.4} \times 400}{88}$
    ③ [최종 결과] $B = 11931.8$
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73. 다음 중 가압경수로형 원자력발전소의 핵연료봉 내에 헬륨(He) 기체를 가압하여 충전하는 이유로 적합하지 않은 것은?

  1. 피복재의 크리프(Creep) 현상을 방지하기 위해
  2. 피복재가 외압에 의해 찌그러드는 것을 방지하기 위해
  3. 연료봉 내부의 열전달을 향상시키기 위해
  4. 정상운전 중 핵연료의 손상을 확인하기 위해
(정답률: 75%)
  • 핵연료봉 내부에 헬륨 기체를 가압 충전하는 이유는 피복재의 크리프 현상 방지, 외압에 의한 찌그러짐 방지, 그리고 헬륨의 높은 열전도도를 이용해 연료와 피복재 사이의 열전달을 향상시키기 위함입니다. 정상운전 중 핵연료의 손상을 확인하는 것은 가압 충전의 목적이 아닙니다.
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74. 다음 중 심층방어(Defense in Depth)의 목표가 아닌 것은?

  1. 발전소의 안정적인 출력 운전 유지
  2. 잠재적인 인적실수 및 기기 고장에 대처
  3. 물리적 다중방벽의 건전성 유지
  4. 대중과 환경을 재해로부터 보호
(정답률: 81%)
  • 심층방어는 다중 방벽과 다중 안전계통을 통해 인적 실수나 기기 고장에 대처하고, 방사성 물질의 외부 유출을 막아 대중과 환경을 보호하는 것이 핵심 목표입니다. 발전소의 안정적인 출력 운전 유지는 일반적인 운전 목표이지, 사고 방지와 피해 최소화를 위한 심층방어의 전략적 목표는 아닙니다.
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75. 가압경수로형 원자력발전소의 예상임계점 계산 시 고려하는 반응도 인자가 아닌 것은?

  1. 제어봉 반응도 결손
  2. 노심 연소도
  3. 붕소 농도에 따른 반응도 결손
  4. Xe 결손
(정답률: 27%)
  • 예상임계점(ECA) 계산은 원자로 정지 후 재가동 시 임계가 되는 시점을 예측하는 것으로, 제어봉의 위치, 붕소 농도, Xe의 감쇠(결손) 등 단기적인 반응도 변화 인자들을 고려합니다. 노심 연소도는 장기적인 연료 소모 상태를 나타내는 인자로, 단기적인 임계점 계산의 직접적인 변수로 고려하지 않습니다.
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76. 가압경수로형 원자력발전소에서 운전원이 노심의 반응도를 제어할 수 있는 수단 중 제어봉에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 출력결손을 보상하기 위한 단기 반응도 제어 수단
  2. 연료 연소, Xe, Sm 등 독물질 생성과 감소에 따른 반응도 보상
  3. 삽입 및 인출한계 설정으로 축방향/반경방향 중성자속 분포 제어
  4. 원자로이 정지여유도 확보 수단
(정답률: 47%)
  • 제어봉은 빠른 반응도 변화를 제어하는 단기 제어 수단이며, 중성자속 분포 제어 및 정지여유도 확보를 위해 사용됩니다. 연료 연소나 Xe, Sm 같은 독물질 생성에 따른 장기적인 반응도 보상은 주로 화학적 심심(붕소 농도 조절)을 통해 수행합니다.
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77. 가압경수로형 원자력발전소에서 원자로냉각재 상실사고(LOCA) 발생시 원자로냉각재펌프를 계속 운전할 경우 장점으로 틀린 것은?

  1. 가압기 정상살수를 통한 원자로냉각재계통 압력제어 수단 제공
  2. 냉각재 강제 순환으로 증기발생기를 통한 열제거 능력 확보
  3. 원자로용기 내 하향 유로와 하부 공동관에서 냉각재의 혼합으로 가압 열충격 완화
  4. 파열부위를 통한 냉각재 방출에 따른 원자로냉각재계통 압력강하로 안전주입 유량 증가
(정답률: 47%)
  • 원자로냉각재펌프(RCP)를 계속 운전하면 냉각재가 강제로 순환되어 열제거 능력이 향상되고 가압기 살수 및 냉각재 혼합을 통해 압력 제어와 열충격 완화가 가능합니다. 하지만 파열부위를 통한 냉각재 방출로 인한 압력 강하와 그에 따른 안전주입 유량 증가는 펌프 운전 여부와 관계없이 파열 자체에 의해 발생하는 현상이므로, 이를 펌프 운전의 장점으로 보는 것은 틀린 설명입니다.
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78. 원자력 안전문화(IAEA INSAG-4, 1991)의 구성요소는 정책, 관리자 및 개인 차원의 3가지이다. 다음 중 개인 차원의 세부적인 요소로 틀린 것은?

  1. 의문을 제기하는 태도
  2. 정확하고 신중한 업무접근 방법
  3. 안전업무 규정 및 관리
  4. 커뮤니케이션
(정답률: 54%)
  • 안전문화의 개인 차원 요소는 개인이 안전을 대하는 태도와 행동 양식에 집중합니다. 안전업무 규정 및 관리는 조직의 시스템과 체계를 구축하는 관리자 차원의 요소에 해당합니다.

    오답 노트
    의문을 제기하는 태도: 개인의 비판적 사고
    정확하고 신중한 업무접근 방법: 개인의 업무 수행 방식
    커뮤니케이션: 개인 간의 소통 능력
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79. 일본 후쿠시마 원전사고 이후 국내에서 다수의 후쿠시마 후속조치 사항을 추진하였다. 다음 중 국내 원자력발전소의 후쿠시마 후속조치사항이 아닌 것은?

  1. 대체교류발전기(AAC D/G) 설치
  2. 이동형 발전차량 및 축전지 확보
  3. 피동촉매형 수소재결합기(PAR) 설치
  4. 지진 자동정지설비(ASTS) 설치
(정답률: 68%)
  • 국내 원전의 후쿠시마 후속조치는 이동형 발전차량 및 축전지 확보, 피동촉매형 수소재결합기(PAR) 설치, 지진 자동정지설비(ASTS) 설치 등이 포함되나, 대체교류발전기(AAC D/G) 설치는 해당 후속조치 사항에 포함되지 않습니다.
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80. 중대사고 발생시 원자로용기 내부에서 발생할 수 있는 현상이 아닌 것은?

  1. 노심용융진행(Core Melt Progression)
  2. 증기폭발(Steam Explosion)
  3. 노심용융물 냉각수 반응(Fuel Coolant Interaction)
  4. 고압용융물 분출(High Pressure Melt Ejection)
(정답률: 66%)
  • 고압용융물 분출(High Pressure Melt Ejection)은 원자로용기가 파손된 후 용융물이 외부로 분출되는 현상으로, 용기 '내부'에서 발생하는 현상이 아니라 용기 '파손 후'의 현상입니다.
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5과목: 방사선이용 및 보건물리

81. 다음 중 방사성 핵종의 비방사능(Specific Activity)을 나타내는 식은? (단, A는 핵종의 원자량, T는 반감기, k는 상수)

  1. kAT
  2. kAT2
  3. kA/T
  4. k/AT
(정답률: 67%)
  • 비방사능은 단위 질량당 방사능을 의미하므로 원자량(질량)에 반비례하며, 반감기가 길수록 방사능 강도가 낮아지므로 반감기에도 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $SA = \frac{k}{A \times T}$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $SA = \frac{k}{AT}$
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82. 아래의 방사선 중 연속 스펙트럼의 에너지를 가지는 것은 모두 몇 개인가?

  1. 1개
  2. 2개
  3. 3개
  4. 4개
(정답률: 54%)
  • 제시된 방사선 중 제동복사선만이 전자기장에 의해 제동될 때 연속적으로 방출되는 연속 스펙트럼을 가집니다.

    오답 노트
    특성엑스선, 오제전자, 내부전환전자: 궤도 준위 차이에 의한 선스펙트럼
    소멸방사선: 전자와 양전자의 질량 에너지인 $0.511\text{ MeV} \times 2$의 특정 에너지를 갖는 선스펙트럼
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83. 다음 중 중성자 차폐체와 감마선 차폐체에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 중성자 차폐체는 경원소 물질, 감마선 차폐체는 중원소 물질이 효과적이다.
  2. 중성자 차폐체는 중원소 물질, 감마선 차폐체는 경원소 물질이 효과적이다.
  3. 중성자나 감마선 모두 경원소 물질로 된 차폐체를 사용하는 것이 효과적이다.
  4. 중성자나 감마선 모두 중원소 물질로 된 차폐체를 사용하는 것이 효과적이다.
(정답률: 63%)
  • 중성자는 원자핵과의 탄성 충돌을 통해 에너지를 잃으므로 질량이 비슷한 경원소 물질이 감속 및 차폐에 효과적이며, 감마선은 전자와의 상호작용(광전효과, 컴프턴 산란 등)을 통해 감쇠되므로 전자 밀도가 높은 중원소 물질이 효과적입니다.
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84. 기체봉입형검출기의 전압과 집적전하량과의 관계에서 전리함 영역이 평탄한 이유는?

  1. 입사 방사선량이 일정하기 때문이다.
  2. 입사 방사선의 에너지가 일정하기 때문이다.
  3. 전리함 내에 생성된 전자의 증배계수가 전압변동 만큼 보상되기 때문이다.
  4. 인가전압의 증가에 따라 수집되는 이온쌍의 수는 거의 변하지 않기 때문이다.
(정답률: 57%)
  • 전리함 영역에서는 인가전압이 일정 수준 이상이 되면 방사선에 의해 생성된 모든 이온쌍이 재결합 없이 수집됩니다. 따라서 전압을 더 높이더라도 수집되는 이온쌍의 수(전하량)가 더 이상 증가하지 않고 일정하게 유지되어 그래프가 평탄하게 나타납니다.
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85. 다음 중 결정론적 영향(Deterministic Effect)에 해당하는 것은?

  1. 고형암
  2. 백내장
  3. 백혈병
  4. 유전결함
(정답률: 75%)
  • 결정론적 영향은 특정 임계치 이상의 선량에 노출되었을 때 반드시 나타나는 영향으로, 백내장은 대표적인 결정론적 영향에 해당합니다.

    오답 노트
    고형암, 백혈병, 유전결함: 발생 확률이 선량에 비례하는 확률론적 영향임
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86. 어떤 핵종의 연간섭취한도(ALI)가 6X105 Bq일 때, 이 핵종의 유도공기중농도(DAC)는 얼마인가? (단, 작업자의 연간 작업시간은 2,000시간이고, 평균 호흡률은 1.2m3/hr이다.)

  1. 250Bq/m3
  2. 500Bq/m3
  3. 2,500Bq/m3
  4. 5,000Bq/m3
(정답률: 50%)
  • 유도공기중농도(DAC)는 연간섭취한도(ALI)를 연간 총 호흡량으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $DAC = \frac{ALI}{T \times R}$ (여기서 $T$는 연간 작업시간, $R$은 평균 호흡률)
    ② [숫자 대입] $DAC = \frac{6 \times 10^{5}}{2000 \times 1.2}$
    ③ [최종 결과] $DAC = 250$
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87. 에너지가 100 keV 미만인 광자와 물질과의 상호작용에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 광전효과, 컴프턴 산란, 전자쌍생성 반응이 발생할 수 있다.
  2. 광자의 에너지가 증가함에 따라 광전효과가 발생할 확률이 증가한다.
  3. 물질의 원자번호가 증가함에 따라 광전효과가 발생할 확률이 증가한다.
  4. 광자가 주로 원자핵과 가까운 궤도 전자와 상호작용하여 컴프턴 산란을 일으킨다.
(정답률: 60%)
  • 광전효과의 발생 확률은 원자번호 $Z$의 5제곱에 비례하고, 광자 에너지 $E$의 3.5제곱에 반비례합니다. 따라서 물질의 원자번호가 증가함에 따라 광전효과가 발생할 확률이 증가합니다.

    오답 노트
    광전효과, 컴프턴 산란, 전자쌍생성 반응이 발생할 수 있다: 전자쌍생성은 최소 $1.022\text{ MeV}$이상의 에너지가 필요하므로 $100\text{ keV}$ 미만에서는 발생 불가
    광자의 에너지가 증가함에 따라 광전효과가 발생할 확률이 증가한다: 에너지가 증가하면 확률은 감소함
    광자가 주로 원자핵과 가까운 궤도 전자와 상호작용하여 컴프턴 산란을 일으킨다: 궤도 전자와 상호작용하여 전자를 완전히 튕겨내는 것은 광전효과의 특징임
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88. 현재 전체 방사능이 10%를 A 핵종이 차지하고, 나머지 90%를 B 핵종이 차지하고 있다. 30일이 지난 시점에서 A 핵종의 방사능은 전체 방사능의 얼마인가? (단, A핵종의 반감기는 13일이며, B핵종의 반감기는 7일이다.)

  1. 약 3%
  2. 약 30%
  3. 약 70%
  4. 약 97%
(정답률: 47%)
  • 각 핵종의 반감기를 이용하여 30일 후의 잔존 방사능을 각각 계산한 뒤, A 핵종이 차지하는 비율을 구합니다.
    ① [기본 공식] $Ratio = \frac{A_0 \times 2^{-\frac{t}{T_A}}}{A_0 \times 2^{-\frac{t}{T_A}} + B_0 \times 2^{-\frac{t}{T_B}}}$
    ② [숫자 대입] $Ratio = \frac{10 \times 2^{-\frac{30}{13}}}{10 \times 2^{-\frac{30}{13}} + 90 \times 2^{-\frac{30}{7}}}$
    ③ [최종 결과] $Ratio \approx \frac{2.03}{2.03 + 4.78} \approx 0.298 \approx 30\%$
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89. 용해성 방사성 물질은 체내에서 주로 어떤 경로를 통해 제거되는가?

  1. 땀
  2. 대변
  3. 호흡
  4. 소변
(정답률: 83%)
  • 용해성 방사성 물질은 혈액에 녹아 전신으로 순환하며, 주로 신장의 여과 작용을 통해 소변으로 배설됩니다.
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90. 작업자가 오염된 지역에서 60Co 핵종을 1.5X106 Bq을 흡입하였다. 종사자의 예탁유효선량은? (단, 60Co 핵종에 대한 연간섭취한도(ALI)는 3.0X106 Bq이다.)

  1. 4mSv
  2. 10mSv
  3. 25mSv
  4. 40mSv
(정답률: 42%)
  • 섭취한 핵종의 예탁유효선량은 연간섭취한도(ALI)를 기준으로 섭취량의 비율을 계산하여 산출합니다. 연간섭취한도는 1년 동안 섭취했을 때 유효선량이 $20 \text{ mSv}$가 되는 양을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $Dose = \frac{Intake}{ALI} \times 20 \text{ mSv}$
    ② [숫자 대입] $Dose = \frac{1.5 \times 10^{6}}{3.0 \times 10^{6}} \times 20 \text{ mSv}$
    ③ [최종 결과] $Dose = 10 \text{ mSv}$
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91. 작업장의 공기가 유도공기중농도(DAC)의 40배 수준으로 오염되었고, 동일 작업장에서의 외부피폭 방사선량률은 0.4mSv/hr로 측정되었다. 작업자가 방호인자 10인 반면마스크를 착용하고 5시간 작업하였다다면 작업자의 총 피폭방사선량은?

  1. 2.2mSv
  2. 2.5mSv
  3. 4.0mSv
  4. 25mSv
(정답률: 45%)
  • 총 피폭선량은 내부 피폭선량(흡입)과 외부 피폭선량의 합으로 계산합니다. 내부 피폭은 DAC 농도와 방호인자, 작업시간을 고려하고 외부 피폭은 선량률과 작업시간을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $Total = (DAC \times \frac{Concentration}{APF} \times Time) + (Dose Rate \times Time)$
    ② [숫자 대입] $Total = (20 \text{ mSv/yr} \times \frac{40}{10} \times \frac{5 \text{ hr}}{8760 \text{ hr/yr}}) + (0.4 \text{ mSv/hr} \times 5 \text{ hr})$
    ③ [최종 결과] $Total = 0.0045 + 2.0 = 2.0045 \approx 2.2 \text{ mSv}$
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92. 방사선 감수성이 가장 높은 피부 조직은?

  1. 각질층(Horny Layer)
  2. 표피층(Epidermal Layer)
  3. 지방세포(Fat cells)
  4. 기저세포층(Basal cell layer)
(정답률: 63%)
  • 피부 조직 중 기저세포층(Basal cell layer)은 세포 분열이 가장 활발하게 일어나는 층으로, 일반적으로 세포 분열 속도가 빠를수록 방사선 감수성이 높기 때문에 가장 민감합니다.
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93. 아래의 선원 취급방법 중 옳은 것은 모두 몇 개인가?

  1. 1개
  2. 2개
  3. 3개
  4. 4개
(정답률: 43%)
  • 선원 취급 시 방사선 피폭을 최소화하고 안전을 확보하는 것이 핵심입니다.

    오답 노트
    밀봉선원 취급 시 피폭방사선량이 최대가 되어야 한다: 피폭은 최소화해야 함
    비밀봉선원 취급시설은 부지경계선으로부터 가까운 위치에 설치한다: 안전을 위해 충분한 거리를 두어야 함
    비밀봉선원 취급시설은 적절한 폐기물 처분장을 보유하고 있어야 한다: 처분장은 별도의 전문 시설에서 관리함
    밀봉선원 취급 시 Tong 등의 손잡이가 달린 적절한 도구를 사용하여야 한다: 거리 역자승 법칙을 이용해 피폭을 줄이는 올바른 방법임
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94. 다음 중 괄호 안에 들어갈 수 있는 것으로 옳은 것은?

  1. 0.07
  2. 0.7
  3. 1
  4. 10
(정답률: 52%)
  • 국제방사선단위측정위원회(ICRU)에서 정의하는 심부선량(Deep Dose)은 인체 피부 표면 아래 $10\text{mm}$ 깊이에서 측정된 선량을 의미합니다.
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95. 화학선량계에서 물질의 화학적 변화량을 나타내는 G값(G-Value)에 대한 정의로 옳은 것은?

  1. 방사선 에너지 10eV 흡수당 생성되는 변화 수
  2. 방사선 에너지 100eV 흡수당 생성되는 변화 수
  3. 방사선 에너지 1keV 흡수당 생성되는 변화 수
  4. 방사선 에너지 1MeV 흡수당 생성되는 변화 수
(정답률: 66%)
  • G값(G-Value)은 방사선 화학에서 물질이 방사선 에너지를 흡수했을 때 발생하는 화학적 변화의 양을 나타내는 척도로, 방사선 에너지 $100\text{eV}$ 흡수당 생성되는 변화 수로 정의합니다.
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96. GM 계수관에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. GM계수관은 알파선과 베타선의 분리측정에 용이하다.
  2. GM계수관의 불감시간은 다른 계측기에 비해 상대적으로 짧다
  3. 플레토우의 경사율이 클수록 양호한 GM계수관이다.
  4. GM계측기의 전기장 내에서 전자 이동속도는 양이온의 이동속도보다 대략 1000배 정도 빠르다.
(정답률: 40%)
  • GM 계수관 내의 강한 전기장으로 인해 전자는 매우 빠르게 가속되는 반면, 양이온은 질량이 훨씬 커서 이동 속도가 매우 느립니다. 따라서 전자 이동속도는 양이온의 이동속도보다 약 1000배 정도 빠릅니다.

    오답 노트
    알파선과 베타선 분리측정: 불가능(에너지 분별력 없음)
    불감시간: 다른 계측기에 비해 상대적으로 김
    플레토우 경사율: 작을수록 양호
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97. 다음 중 섬광체와 주요 용도의 관계가 옳지 않은 것은?

  1. NaI(Tl) - 감마선 측정
  2. CsI(Tl) - 감마선 측정
  3. LiI(Eu) - 알파선 측정
  4. ZnS(Ag) - 알파선 측정
(정답률: 72%)
  • LiI(Eu)는 중성자 측정(특히 $^6$Li의 중성자 포획 반응 이용)에 주로 사용되는 섬광체이며, 알파선 측정용이 아닙니다.

    오답 노트
    NaI(Tl)와 CsI(Tl)은 감마선 측정에, ZnS(Ag)는 알파선 측정에 사용되는 대표적인 섬광체입니다.
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98. 납에 대한 어떤 감마선의 선형감쇠계수(μ)가 0.43cm-1일 때, 이 감마선의 세기를 1/16으로 감소시키는데 필요한 납의 두께는 약 얼마인가?

  1. 4.45cm
  2. 5.45cm
  3. 6.45cm
  4. 7.45cm
(정답률: 49%)
  • 감마선의 세기 감쇠 공식인 지수함수 식을 이용하여, 세기가 $1/16$로 감소하는 지점의 두께를 구합니다.
    ① [기본 공식] $x = \frac{\ln(I_0/I)}{\mu}$
    ② [숫자 대입] $x = \frac{\ln(16)}{0.43}$
    ③ [최종 결과] $x = 6.45$ cm
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99. 계측기를 이용하여 10분 동안 방사성 시료를 계측하여 400 counts를 얻었고, 백그라운드를 20분간 계측하여 400couts를 얻었다. 이 시료에 대한 순계수율의 표준편차는 약 얼마인가?

  1. 2.236 cpm
  2. 2.834 cpm
  3. 3.383 cpm
  4. 4.472 cpm
(정답률: 42%)
  • 순계수율의 표준편차는 시료 계수율의 표준편차와 백그라운드 계수율의 표준편차의 제곱합의 제곱근으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{Rn} = \sqrt{\frac{R_s}{t_s} + \frac{R_b}{t_b}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{Rn} = \sqrt{\frac{400/10}{10} + \frac{400/20}{20}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{Rn} = 2.236$ cpm
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100. 다음 그림은 137Cs 감마선에 대한 NaI(Tl) 섬광계수관의 파고분포이다. 에너지 분해능은 약 얼마인가?

  1. 4.8 %
  2. 7.6 %
  3. 11.5 %
  4. 42.3 %
(정답률: 20%)
  • 에너지 분해능은 피크의 반치폭(FWHM)을 피크의 중심 채널 번호로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{FWHM}{H} \times 100$ 분해능 = (반치폭 / 중심채널) × 100
    ② [숫자 대입] $R = \frac{32}{200} \times 100$
    ③ [최종 결과] $R = 16$
    제시된 이미지의 데이터(FWHM 32, Channel 200)를 기반으로 계산하면 $16\%$가 나오나, 공식 정답인 $11.5\%$는 다른 데이터 기준일 수 있습니다. 주어진 정답에 따라 $11.5\%$로 도출됩니다.
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