핵공학 개론 I 중간고사 2009.4.28

문제 1.

U-235가 중성자 하나를 흡수하였을 때 일어나는 핵분열 반응 과정을 서술하라. 이 과정에서 핵분열 반응이 일어나는 조건(임계에너지와 결합에너지를 이용) 및 에너지가 방출되는 원리 그리고 핵분열 연쇄반응이 가능한 이유를 포함하여 설명하라. (25)

문제 2.

에너지 E를 가지는 중성자가 E'과 E'+dE' 사이의 에너지를 갖고 산란되어 나올 확률을 P(E->E')dE'으로 정의하였을 때, 다음 원자핵과 중성자가 충돌하여 중성자가 속중성자에서 열중성자로 감속될 때까지의 평균 충돌 횟수를 구하라. 또한 좋은 감속재의 갖추어야 하는 조건을 쓰고 이를 평균 충돌 횟수와 관련하여 설명하라. (25)

문제 3.

다음은 속도에 따른 분자수의 분포를 나타내는 Maxwell's formular이다. 물음에 답하여라. (15)

[eqn: n(v)=n _{o} Av ^{2} exp(-mv ^{2} /2kT)]        where [eqn: A=4 pi ( {m} over {2 pi kT} ) ^{3/2}]

가. Maximum Velocity가 다음과 같이 됨을 보여라. (5)

[eqn: v _{p} = sqrt {2kT/m}]

나. Average Velocity가 다음과 같이 됨을 보여라. (10)

[eqn: bar{v} = sqrt {8kT/ pi m}]

문제 4.

다음 문제에 대해 답하여라.

가. 중성자속을 정의하고, 반응율 (Reaction Rate)을 구하라. (10)

나. Fissionable, Fissile, Fertile 물질을 구분하여 설명하고, 각각에 맞는 핵	물질들의 특성을 예를 들어 설명하라. (10)

다. 반응단면적을 정의하고, 그 물리적 의미를 설명하라.(10)

문제 5.

증배계수는 핵분열 반응에 의해 새로이 탄생되는 새 세대의 중성자수와 흡수나 누설에 의해 원자로에서 사라지는 바로 전 세대 중성자수의 비를 말한다. 전 세대에서 N개의 속중성자가 생성되었다고 가정하였을 때 새 세대에 생성되어지는 속중성자의 개수를 증배계수(증배계수의 각 인자들에 대한 설명 포함)를 통하여 계산하라. (누설이 있는 유한한 원자로를 가정) (20)

문제 6.

다음은 원자력 발전소의 계통도이다. 그림에서 원으로 표시하고 있는 부분에 대해 설명하라.(각 3점)