원자력기초/원자로이론 썸네일형 리스트형 2.4.3 임계원자로 조건 및 인자 설정 2.4.3 임계원자로 조건 및 인자 설정 ■ 임계방정식 원자로가 외부의 중성자 공급없이 일정한 수의 중성자를 유지하기 위해서는 지속적으로 중성자를 생성하는 반응이 일어나야 한다. 중성자를 생성하는 연쇄반응으로 유효증배계수 Keff = 1일 경우의 원자로를 임계상태라고 한다. 임계 원자로의 임계상태는 다음과 같은 복잡한 공식(임계방정식)을 이용하여 나타낸다. 이 공식을 이용하여 임계 상태의 핵연료 질량, 노심의 크기/형태를 계산할 수 있다. keff = 유효중성자 증배계수η = 중성자 재생계수ε = 속중성자 분열인자p = 공명이탈확률f = 열중성자 이용률B2 = 버클링L2th = 열중성자 확산면적τ = 페르미 연령 위 식에서 η, ε, p, f는 원자로 크기/형태와 무관하고 연료의 종류, 감속재 및 연료봉.. 더보기 2.4.1 임계도, 증배계수, 잉여반응도, 반응도의 정의 및 단위(2) [원자력기사] 2.4.1 임계도, 증배계수, 잉여반응도, 반응도의 정의 및 단위 ■ 반응도(ρ)의 정의 반응도는 현재의 유효증배계수(Keff)가 임계 상태와 차이나는 정도를 나타내는 값이다. 원자로 반응도의 차이에 따라 임계상태를 표현하면 다음과 같다. ρ > 0 초임계 (Super Critical)ρ = 0 임계 (Critical) ρ < 0 미임계 (Sub Critical) 그렇다면 반응도는 어떻게 계산하는지 알아보자. 반응도는 유효증배계수와 임계상태와의 차이라고 했으므로, 다음과 같은 공식으로 표현된다. ρ = (Keff - 1) / Keff ρ = Kex / Keff ρ = △K / Keff 위 식은 1개의 유효증배계수를 이용하여 원자로의 반응도 값을 표현한 것이다. 위 식을 적용하여 예제 1번을 풀어보면 어떻.. 더보기 2.4.1 임계도, 증배계수, 잉여반응도, 반응도의 정의 및 단위(1) [원자력기사] 2.4.1 임계도, 증배계수, 반응도의 정의 및 단위, 잉여반응도 원자로 내의 중성자는 핵분열을 일으키고 그 결과로 새로운 중성자가 생성된다. 원자로의 출력을 제어할 때는 이러한 중성자의 연쇄반응을 제어해야 한다. 앞서 원자로에서 생성된 중성자를 감속(속중성자 → 열중성자) 시키는 개념인 감속능 감속비 등을 이해하였다. 그렇다면 감속된 중성자가 원자로에 미치는 영향을 표현한 공식을 이해해 보자 ■ 임계도 임계도는 원자로가 출력이 오르는지 혹은 내리는지의 상태를 표현하기 위해 사용하는 정의이다. 중성자는 그림과 같이 원자로 내 핵연료인 우라늄과 반응한 이후 새로운 중성사를 생성시킨다. 만약 중성자 수가 증가하고 핵분열이 점점 많이 일어나게 되어 출력이 상승하면 초임계 (Super Critical) 이라고 .. 더보기 2.3.2 감속재의 요건 [원자력기사] 2.3.2 감속재의 요건 원자력발전소는 노형에 따라 물(H2O), 중수(D2O), 탄소(C) 등 여러 감속재를 사용한다. 그래서 각 원자력 발전소는 노형의 특성에 따라 감속재를 선택할때는 여러 요인들을 고려하여 선택한다. 이러한 요인들을 이해하기 위하여 2.3.1절에서 감속능과 감속비의 의미를 살펴보았다. 국내 원자력발전소는 경주에 위치하고 있는 중수로를 제외하고는 물을 감속재로 사용하고 있다. 그렇다면 왜 물을 사용하고 있는지, 감속재는 어떤 조건을 가지고 있어야 하는지 살펴보자 ■ 감속능 요소 감속능은 중성자가 핵에 충돌하여 얼만큼의 에너지를 잃는지를 나타낸다. 그리고 감속능을 나타낼때 대수적 에너지 감쇄율(ξ)을 사용한다. (2.3.1절 참조) 원자력발전소에서 좋은 감속재는 중성자를 잘 감속시킬 수.. 더보기 2.3.1 감속능과 감속비 [원자력기사] 2.3.1 감속능과 감속비이 장에서는 중성자를 왜 감속하는지 알아보고, 감속능과 감속비를 어떻게 계산하는지 알아볼 것이다. ■ 중성자의 감속 원자력발전소는 원자로에 존재하는 중성자를 조절하여 원자로 출력을 제어한다. 원자로에 존재하는 중성자는 속도 또는 에너지에 따라 열중성자, 열외중성자, 속중성자 등이 있다. 원자로 내에서 속중성자(빠른 중성자)는 많은 핵반응을 일으키지 못하고 빠르게 핵연료를 벗어난다. 그러나 열중성자(느린중성자)는 원자로 내에서 오랫동안 머무르며 핵반응을 일으킬 수 있다. 따라서 원자로내의 중성자를 속중성자에서 열중성자로 속도를 감속 시켜야 한다. 2.2.2장에서 이야기한 탄성산란 예를 들면, 작은 중성자가 매우 큰 원자핵에 정면충돌하면 원자핵은 꿈적도 하지 않고 중성자가 반대로 다.. 더보기 2.2.3 혼합물의 단면적 [원자력기사] 2.2.3 혼합물의 단면적 ■ 거시적 단면적 거시적 단면적은 2.2.1절에서 단위부피(1cm3)에 포함되어 있는 모든 핵들의 거시적 단면적을 합한 것이라고 정의하였다. 따라서 거시적 단면적은 미시적 단면적에 원자밀도를 곱한 단면적이다. 여기서 주의해야 할 점은 원자밀도(원자수/cm3)이다. 우리가 흔히 쓰는 질량/부피(g/cm3)는 원자밀도가 아닌 질량밀도 이다. 만약 원자력기사 문제에서 질량밀도(g/cm3)가 주어진다면, 질량밀도를 원자밀도(원자수/cm3)로 환산해주어야 한다. 원자밀도를 구하는 식은 다음과 같다. 원자밀도 = (질량밀도 × NA ) / M NA(아보가드로의 수) = 6.02 × 1023 개M = 원자질량(g) 이 식에 대한 이해는 식만 외우기 어려우므로 아래의 기출문제를 풀어보며 확인.. 더보기 2.2.2 단면적의 종류(2) [원자력기사] 2.2.2 단면적의 종류(2) 미시적 단면적은 실험으로 얻은 데이터이다. 따라서 우리는 중성자 에너지에 따른 단면적이 왜 이런 값을 가질까? 라는 의문보다, 실험에 의해 "이러한 값이 도출 됐구나" 하고 문제에 적용시키면 된다. ■ 중성자에너지와 산란단면적 산란은 중성자 에너지와 별개로 핵과 직접 충돌하여 튕겨나갈때 발생한다. 따라서 산란단면적은 중성자 에너지와 무관하게 거의 일정한 값을 갖는다. ■ 중성자에너지와 흡수단면적 그중성자 에너지는 그림에서 보는 것과 같이 3가지 영역으로 구분할 수 있다. 그림 X축은 중성자의 에너지를 나타내며, 중성자의 에너지가 작으면 속도가 느리고 중성자의 에너지가 크면 중성자의 속도가 빠르다는 의미이다. ▷ 열중성자 영역 (0.1 MeV 이하) 중성자 에너지가 0.1 M.. 더보기 2.2.2 단면적의 종류(1) [원자력기사] 2.2.2 단면적의 종류(1) 미시적 단면적(σ)은 산란단면적과 흡수단면적으로 구분된다. 산란(Scattering)의 사전적 의미는 "파동이나 입자선이 물체와 충돌하여 여러 방향으로 흩어지는 현상"으로 정의된다. 그리고 흡수(Absorption)은 "전자기파나 입자선이 물질속을 통과할때 에너지나 입자가 물질에 빨려들어 그 세기나 입자수가 감소하는 현상"으로 정의된다. 따라서 산란단면적은 중성자가 핵과 충돌하여 튕겨 나가는 것을 뜻하며, 흡수단면적은 중성자가 핵과 충돌해 핵에 흡수되는 것을 의미한다. 그렇다면 각 단면적은 어떻게 구성되는지 살펴보자 | 산란단면적 (Scattering Cross Section, σs)의 종류 산란은 앞서 설명한듯 중성자가 핵과 충돌하여 진로가 변하거나, 운동에너지가 변하는 .. 더보기 이전 1 2 다음
