원자력 발전

전기기사 필기 2004년 3회 35번

Q문제

원자로의 주기란 무엇을 말하는 것인가?

유사 문제 링크

선택지 분석

원자로의 수명

원자로의 수명은 설비의 물리적 내구 연한이나 설계 수명을 의미하며, 물리적 특성인 주기와는 무관합니다.

원자로가 냉각정지상태에서 전출력을 내는데 까지의 시간

이는 원자로의 기동 시간(Startup time)에 대한 설명이며, 중성자 밀도 변화율을 나타내는 주기와는 다른 개념입니다.

원자로가 임계에 도달하는 시간

임계 도달 시간은 미임계 상태에서 유효 증배 계수가 1이 되어 연쇄 반응이 지속되는 시점까지의 시간을 의미합니다.

중성자의 밀도(flux)가

e \approx 2.718

배 만큼 증가하는데 걸리는 시간

원자로의 주기는 중성자 밀도가 자연로그의 밑인

e

배만큼 변하는 데 걸리는 시간을 의미합니다.

•

Step 1: 원자로 내 중성자 밀도의 시간적 변화는 지수 함수식인

n (t) = n_{0} e^{t / T}

로 표현됩니다. 여기서

n_{0}

는 초기 중성자 밀도,

T

는 원자로 주기입니다.

•

Step 2: 시간

t

가 원자로 주기

T

와 같아지는 시점(

t = T

)에서의 중성자 밀도를 계산하면

n (T) = n_{0} e^{T / T} = n_{0} e^{1}

이 성립합니다.

•

Step 3: 따라서 중성자 밀도가 초기값의

e

배(약 2.718배)가 되는 데 소요되는 시간이 원자로의 주기로 정의됩니다.

원자로 주기가 짧아지면 어떤 현상이 발생하나요?

원자로 주기가 짧을수록 중성자 밀도가 더 빠르게 증가한다는 것을 의미하며, 이는 원자로의 출력이 급격히 상승하고 있음을 나타냅니다.

원자로 주기 정의에서 왜 하필

e

배를 기준으로 하나요?

중성자의 증식 과정이 연속적인 지수 함수적 성장을 따르기 때문에, 수학적 계산과 물리적 해석의 편의를 위해 자연로그의 밑인

e

를 기준으로 정의합니다.