[원자력기사 실기] 21년 2회 해설 (1 ~ 3번)

※ 공부하는 수험생 입장에서 원자력기사에 관한 문제 해설조차 없는게 안타까워 만들었습니다.

저도 공부하는 입장이라 잘 모르는 부분이 많습니다.

애매한 부분은 빨간색으로 표시했으니, 참고하시면 좋을 것 같습니다.

강조하고 싶은 부분은 형광색으로 표시했습니다.

혹 잘못된 부분, 더 좋은 풀이를 알고 계신 분들은 댓글로 남겨주세요.

 

원자력기사 실기, 필답형 필승전략, 기출모음

모든 문제는 위의 블로그 게시글에서 가져왔음을 밝힙니다.

본 게시글은 PC에 최적화되어 있습니다.

 

실기는 기본적으로 생각을 적는 것이 많습니다.

이 점 꼭 유의하시고 읽어주시기 바랍니다.

 

다른 실기 해설들은 https://aivory.tistory.com/72 에서 찾을 수 있습니다.

 

 

1. 유량 계산

 

문제에서 별다른 조건이 나와있지 않으므로

유량 계산에 활용되는 몇 가지 식만 살펴보고 넘어가겠습니다.

 

$$ Mass~Flow~Rate : \dot{m} = \rho A v [kg/s] $$

$$ Volumetric~Flow~Rate : Q = A v [m^3/s] $$

 

Mass Flux(질량 선속)라는 개념도 있습니다만

잘 쓰이는 것 같지는 않네요.

 

$$ Mass~Flux : G[kg/m^2 s] $$

 

 

2. 유효흡입수두(Net Positive Suction Head, NPSH)

 

-> 캐비테이션(공동 현상)없이 펌프가 안전하게 운전될 수 있는 높이

-> NPSHa, NPSHr로 나뉘며, 캐비테이션을 막기 위해서 보통 NPSHa > 1.3 NPSHr이 되어야 함

-> 유효흡입수두 값이 클수록 캐비테이션이 발생할 가능성이 낮아진다.

 

이 정도만 알면 될지는 잘 모르겠네요.

 

더욱 자세한 사항들은 아래 블로그를 참고해보시기 바랍니다.

 

NPSH (유효 흡입 수두)

 

 

3. APR1400에서 중대사고 발생시 대응하는 계통

 

3-1. 가연성기체 폭발

 

가연성기체는 공기 또는 산소 등과 혼합해 점화 시 급격한 산화반응으로 연소(폭발)를 일으키는 기체입니다.

암모니아, 프로판, 부탄, 아세틸렌 등이 있으며 원자로에서 고려되는 가연성기체 중 대표적인 게 수소입니다.

수소가 폭발하기 위해서는 조건이 필요합니다.

보통 공기 중에서 체적의 4% ~ 77%일 때 폭발합니다.

(원자로 내부는 고온, 고압이라 조금 달라질겁니다.)

이 말은 곧 수소를 4% 미만, 혹은 77% 초과로 유지한다면 폭발이 일어나지 않는다는 말입니다.

그리고 원자로는 전자의 방식입니다.

 

수소의 양을 제어하기 위해 (가연성)기체제어계통이 존재합니다.

대표적으로 피동 촉매형 수소 재결합기(Passive Autocatalytic Recombiner, PAR), 점화기 등이 있습니다. 

PAR은 원자로 건물 내에 생성된 수소를 촉매제를 사용하여 낮은 온도에서도 수소분자와 산소 기체를 결합시켜

수증기를 만듦으로써 수소 농도를 낮춰주는 역할을 합니다.

 

피동수소재결합기계통 - Atomic Wiki

 

수소는 보통

1. LOCA시 냉각수의 방사분해

2. 원자로건물 살수에 의한 금속재료의 부식

3. 피복재(지르코늄)의 반응

등으로 발생합니다.

 

어찌되었든 수소 폭발이 발생했다면, 원자로 내부는 필시 고온, 고압상황일 것입니다.

 

따라서 고온, 고압을 해결할 수 있는 계통이 정답이 될 것입니다.

 

(또한, 수소 연소는 보통 노외(Ex-Vessel)사고로 보네요.)

 

1. (가연성)기체제어계통의 PAR, 또는 점화기

2. 격납건물살수계통

 

이 정도가 되지 않을까 싶습니다.

 

 

3-2. 원자로 용기 고온 고압

 

원자로 용기의 고온, 고압을 해결할 수 있는 계통이 정답이 될 것입니다.

노심을 빨리 식혀줘야겠죠.

 

1. 안전주입계통(Safety Injection System, SIS)

2. 비상노심냉각계통(Emergency Core Cooling System, ECCS)

 

(+ 만약 주급수 상실의 상황에서는 보조급수계통도 가능할듯?)

 

 

3-3. 노심용융물 냉각재 반응

 

고온의 용융물과 상대적으로 저온인 냉각수가 만났을 때

폭발적인 반응이 발생하는 것을 말합니다.

(Fuel Coolant Interaction, FCI)

 

노심이 녹을 만큼 어마어마한 양의 잔열(Decay heat)이 나오고 있는 상황입니다.

 

1. 안전주입계통(SIS)

2. 비상노심냉각계통(Emergency Core Cooling System, ECCS)

 

+추가적으로

노심의 용융물을 억제하기 위해 Core Catcher라는 장치가 있습니다.

이름 그대로 원자로 용융시 녹은 코어(코륨이라고 합니다.)가

원자로 건물에서 빠져나가는 것을 방지하기 위한 장치입니다.

 

 

Core catcher - Wikipedia