개념 한 쪽
원자로 문제는 형태별 재료 조합·특징 서술·냉각재 조건 셋으로 정리된다. 가압수형은 저농축 우라늄 연료에 감속재·냉각재가 모두 경수이고, 비등수형은 노심에서 물을 직접 끓여 열교환기가 없다. 냉각재는 열용량이 크고 중성자 흡수 단면적이 작아야 한다.
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출제기준 단원 「원자력의 이론과 원자로」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 원자로 재료 조합 고르기 | 1 | 연료·감속재·냉각재 세 칸 판별 |
| 냉각재 조건 옳그름 고르기 | 1 | 열용량·흡수 단면적·부식 판별 |
| 비등수형 특징 서술 고르기 | 1 | 열교환기 불필요·기수분리 판별 |
가압수형(PWR)의 재료 조합은 저농축 우라늄 연료에 감속재·냉각재 모두 경수다. 보기에는 천연우라늄·흑연·이산화탄소 짝이나 농축우라늄·중수·경수 짝이 함께 나오는데, 앞의 짝은 가스냉각형·흑연감속로 계열의 조합이고 뒤의 짝은 중수로와 경수로를 섞어 놓은 혼동 보기다. 세 칸(연료·감속재·냉각재)을 모두 맞춘 저농축 우라늄·경수·경수를 고른다.
비등수형(BWR)은 원자로 안에서 물이 끓어 생긴 증기를 그대로 터빈에 보내는 구조다. 그래서 별도의 1차-2차 열교환기(증기발생기)가 필요 없다. 기포에 의한 자기 제어성이 있고 순환펌프로는 급수펌프뿐이므로 펌프 동력이 작으며, 방사능 문제 때문에 증기를 완전히 기수분리해야 한다. 서술형 보기에서 「열교환기가 필요하다」는 이 형태의 대표적인 틀린 보기다.
냉각재가 갖추어야 할 조건은 넷이다. 핵연료에서 나온 열을 효과적으로 흡수·운반해야 하므로 열용량이 커야 하고, 중성자 흡수 단면적이 작아 핵반응을 방해하지 않아야 하며, 접촉하는 재료를 부식시키지 않고 흡수 단면적이 큰 불순물을 포함하지 않아야 한다. 「열용량이 작을 것」처럼 방향을 거꾸로 적은 보기가 틀린 것을 고르는 문항의 출구다.
조합 문제는 연료·감속재·냉각재 세 칸을 짝지어 대조한다 — 가압수형은 저농축 우라늄·경수·경수. 비등수형 서술은 「열교환기 필요」만 그름으로 가려내고, 냉각재 조건은 열용량 큼·흡수 단면적 작음·무부식·불순물 없음 넷으로 답한다.
가압수형 원자력발전소에 사용하는 연료, 감속재 및 냉각재로 적당한 것은?
정답 ③ · 가압수형(PWR) 원자로는 연료로 저농축 우라늄(저농축 U), 감속재와 냉각재로 경수를 사용하는 것이 표준 설계이다. 천연우라늄·흑연·CO2 조합은 주로 가스냉각형·흑연감속로이고, 중수·경수 조합은 중수로와 경수로의 혼동이므로 주어진 보기 중에서 저농축우라늄에 경수 감속·경수 냉각 조합인 3번이 맞다.
원자로의 냉각재가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?
정답 ① · 원자로 냉각재는 핵연료에서 발생한 열을 효과적으로 흡수·운반해야 하므로 열용량이 커야 유리하다. 또한 중성자 흡수단면적이 작아 핵반응을 방해하지 않고, 구조재를 부식시키지 않으며 큰 흡수단면적을 가진 불순물을 포함하지 않아야 한다.
비등수형 원자로의 특색에 대한 설명이 틀린 것은?
정답 ① · 비등수형(BWR) 원자로는 원자로 내에서 물이 끓어 발생한 증기를 직접 터빈으로 보내는 구조이므로 별도의 1차-2차 열교환기(증기발생기)가 필요 없다. BWR은 원자로에서 바로 증기 생성·기포에 의한 자기제어 특성·급수펌프 중심의 순환 등 특징을 가진다.
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