20년 4회 전력공학 18번

18. 원자력발전소에서 비등수형 원자로에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 연료로 농축 우라늄을 사용한다.
② 냉각재로 경수를 사용한다.
③ 물을 원자로 내에서 직접 비등시킨다.
④ 가압수형 원자로에 비해 노심의 출력밀도가 높다.

(풀이) 원자력 발전은 핵 연료의 핵분열 연쇄 반응을 통해 높은 열이 발생하고, 물을 이용해 이 열을 식히게 됩니다. 이 과정에서 증기가 발생하는데요.
이 증기로 터빈을 돌려서 전기를 생산 합니다.
냉각재와 감속재로 주로 경수가 사용 되고, 핵 연료로 U-235의 함유량이 약 3%인 농축우라늄을 주로 사용합니다.
원자력발전소는  비등수형원자로(Boiling Water Reactor, BWR)와 가압수형 원자로(Pressurizes Water Reactor, PWR)로 나누어집니다.
둘다 핵분열을 이용한 원자력 발전 기술이고요.
(핵융합은 아이언맨의 아크원자로인데, 거의 무한 에너지라고 볼 수 있고 아직까지는 기술개발 단계입니다. 방사능 누출도 없다고 합니다. 기대되네요.)
핵분열 방법은 방사능 누출의 위험이 있는데요.
우리나라에서는 상대적으로 안전한 가압수형 원자로를 채택해 사용하고 있어요. 비등수형 원자로는 일본 후쿠시마 원전을 예로 들 수 있겠네요.
이제 문제로 돌아와서, 비등수형이라는 비등이라는 단어가 어렵게 느껴집니다. 비등은 기화라고 생각하면 됩니다.
(기화는 물이 증발되서 기체화가 되는 거예요.)
농축 우라늄의 핵분열 반응으로 올라가 고온의 원자로에 직접 경수(일반물)이 닫게 해서,  터빈으로 돌리는 방법이예요.
(그래서 원자로 안이 물과 증기로 혼재되어 있어요.)
이것만 이해해도 일단 보기 1번 2번 3번은 옳은 설명이겠어요.
가압수형은 간접접촉방식이예요.
원자로 내가 물로 되어 있는데요. 여기에 압력을 가하게 됩니다.  그러면 물이 약 300도  정도인데도 액체 상태로 유지가 됩니다. 이 물을 증기발생기라는 별도의 공간으로 이동시키면 물이 가열하게 됩니다. 여기에서 발생하는 증기를 가지고 발전을 하게 됩니다.
한국원자력 연구원 도서자료에 의하면 가압수형은 연료봉이 가늘고 조밀하게 나열되어 있어서 같은 출력의 비등수형에 비해 출력밀도가 크다고 합니다. 그래서 노심의 부피가 절반정도 작아 원자로 용기도 작아진다고 합니다. 그러나 압력이 2배 정도 높아서 원자로 용기의 벽이 두꺼워진다고 하네요.
가압수형의 장점을 이야기 하고 있는 4번이 답이 되겠습니다. 이 부분은 비등수형과 가압수형의 차이 정도 알고, 동일 문제를 자주 풀어서 답을 찾는 방식으로 공부하세요.