KR102415354B1 - Radioactive waste treatment system - Google Patents

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KR102415354B1 KR1020200065321A KR20200065321A KR102415354B1 KR 102415354 B1 KR102415354 B1 KR 102415354B1 KR 1020200065321 A KR1020200065321 A KR 1020200065321A KR 20200065321 A KR20200065321 A KR 20200065321A KR 102415354 B1 KR102415354 B1 KR 102415354B1
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박환서
강현우
최정훈
박근일
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Abstract

본 발명의 한 실시예는 마이크로파를 이용하여 연속적으로 균일하게 핵종의 탈착을 유도할 수 있으며, 유동층 반응부를 통하여 작업자가 직접 방사성 폐기물에 노출되는 부분을 최소화하며 연속적으로 처리함으로써 특정 부분의 탄화로 인한 비방사성 카본의 발생을 감소시킬 수 있는 방사성 폐기물 처리장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 방사성 폐기물 처리장치는 길이방향으로 길게 형성되어 외부로부터 내부에 유입되는 방사성 폐기물의 유동경로를 형성하는 유동층 반응부, 유동층 반응부의 길이방향을 따라 적어도 한 개 이상 구비되어 기설정된 마이크로파를 발생하여 유동층 반응부에 전달하는 마이크로파 발생부, 유동층 반응부에 연결되어 방사성 폐기물의 순환라인을 형성하는 제1 순환부, 그리고 제1 순환부에 연결되어 제1 순환부에서 발생되는 방사성 배가스의 순환라인을 형성하는 제2 순환부를 포함한다.One embodiment of the present invention can induce the desorption of nuclides continuously and uniformly using microwaves, and minimizes the portion directly exposed to radioactive waste by the operator through the fluidized bed reaction unit and continuously treats the part due to carbonization of a specific part. To provide a radioactive waste treatment device capable of reducing the generation of non-radioactive carbon. The radioactive waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is provided with at least one fluidized bed reaction unit which is formed long in the longitudinal direction to form a flow path of radioactive waste flowing into the interior from the outside, and at least one fluidized bed reaction unit along the longitudinal direction of the fluidized bed reaction unit. A microwave generating unit that generates and transmits a preset microwave to the fluidized bed reaction unit, a first circulation unit connected to the fluidized bed reaction unit to form a circulation line of radioactive waste, and a first circulation unit connected to the first circulation unit and generated in the first circulation unit and a second circulation unit forming a circulation line of the radioactive exhaust gas.

Description

방사성 폐기물 처리장치{RADIOACTIVE WASTE TREATMENT SYSTEM}Radioactive waste treatment system {RADIOACTIVE WASTE TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 방사성 폐기물 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radioactive waste treatment device.

원전에서 발생되는 방사성 폐기물 정화시에 발생되는 폐수지 및 폐활성탄 등의 유기성 폐기물의 주요 핵종으로는 삼중수소(H-3), 탄소(C-14)가 있으며, 그 외 미량의 코발트(Co-60), 세슘(Cs-137) 등의 핵종이 있다. 활성탄의 경우 규제해제 이하로 핵종을 탈착하지 못하는 경우 대량의 저준위 방사성 폐기물이 발생하게 되며, 폐수지의 경우는 경주처분장의 C-14 총량보다 많은 핵종을 함유하고 있어서 처리를 하지 않고는 처분을 할 수 없는 상황이다. 이에 따라 폐수지 및 폐활성탄으로부터 H-3, C-14를 탈착하기 위한 기술들이 많이 연구되었지만, 기존의 기술의 경우 자체처분이 가능한 수준까지의 핵종을 제거하지 못하거나 또는 방사성 핵종 뿐만 아니라 폐수지와 활성탄의 구조를 이루고 있는 비방사성 탄소ⓒ가 이산화탄소(CO2)로 대량 발생하게 되어 이를 처리하기 위한 포집 장치가 필요하다. 또한 폐수지 내의 C-14를 재활용하기 위하여 C-14를 선택적으로 탈착하여 순도높은 C-14를 얻을 필요가 있지만 기존의 기술로는 어려움이 있다.Tritium (H-3) and carbon (C-14) are the main nuclides of organic waste such as waste resin and waste activated carbon generated during the purification of radioactive waste from nuclear power plants, and other trace amounts of cobalt (Co- 60) and cesium (Cs-137). In the case of activated carbon, if nuclides cannot be desorbed below the deregulation, a large amount of low-level radioactive waste is generated. there is no situation Accordingly, many technologies for desorbing H-3 and C-14 from waste resin and waste activated carbon have been studied, but in the case of existing technologies, it is not possible to remove nuclide to a level that can be disposed of by itself, or not only radionuclides but also waste resin. and non-radioactive carbon ⓒ forming the structure of activated carbon is generated in large quantities as carbon dioxide (CO 2 ), and a collection device is required to treat it. In addition, in order to recycle C-14 in the waste resin, it is necessary to selectively desorb C-14 to obtain high-purity C-14, but there are difficulties with the existing technology.

관련 선행문헌으로 한국등록특허 1,233,542는 "방사성 폐활성탄의 처리방법 및 장치"을 개시한다.As a related prior document, Korean Patent No. 1,233,542 discloses "a method and apparatus for treating spent radioactive carbon".

한국등록특허 1,233,542Korean Patent 1,233,542

본 발명의 한 실시예는 마이크로파를 이용하여 연속적으로 균일하게 핵종의 탈착을 유도할 수 있으며, 유동층 반응부를 통하여 작업자가 직접 방사성 폐기물에 노출되는 부분을 최소화하며 연속적으로 처리함으로써 특정 부분의 탄화로 인한 비방사성 카본의 발생을 감소시킬 수 있는 방사성 폐기물 처리장치를 제공하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention can induce the desorption of nuclides continuously and uniformly using microwaves, and minimizes the portion directly exposed to radioactive waste by the operator through the fluidized bed reaction unit and continuously treats the part due to carbonization of a specific part. To provide a radioactive waste treatment device capable of reducing the generation of non-radioactive carbon.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.In addition to the above problems, the embodiment according to the present invention may be used to achieve other problems not specifically mentioned.

본 발명의 한 실시예에 따른 방사성 폐기물 처리장치는 길이방향으로 길게 형성되어 외부로부터 내부에 유입되는 방사성 폐기물의 유동경로를 형성하는 유동층 반응부, 유동층 반응부의 길이방향을 따라 적어도 한 개 이상 구비되어 기설정된 마이크로파를 발생하여 유동층 반응부에 전달하는 마이크로파 발생부, 유동층 반응부에 연결되어 방사성 폐기물의 순환라인을 형성하는 제1 순환부, 그리고 제1 순환부에 연결되어 제1 순환부에서 발생되는 방사성 배가스의 순환라인을 형성하는 제2 순환부를 포함한다.The radioactive waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is provided with at least one fluidized bed reaction unit which is formed long in the longitudinal direction to form a flow path of radioactive waste flowing into the interior from the outside, and at least one fluidized bed reaction unit along the longitudinal direction of the fluidized bed reaction unit. A microwave generating unit that generates and transmits a preset microwave to the fluidized bed reaction unit, a first circulation unit connected to the fluidized bed reaction unit to form a circulation line of radioactive waste, and a first circulation unit connected to the first circulation unit and generated in the first circulation unit and a second circulation unit forming a circulation line of the radioactive exhaust gas.

본 발명의 한 실시예는 원전에서 발생한 방사성 폐기물인 활성탄 및 혼합 폐수지 등의 유기성 방폐물을 처리할 때 방사성 폐기물의 소각으로 인해 발생될 수 있는 비방사성 카본을 감소시키며, 방사성 배가스 내에 포함된 유용 핵종을 연속적으로 균일하게 탈착하여 재활용할 수 있는 물질을 생산할 수 있는 효과가 있다.One embodiment of the present invention reduces non-radioactive carbon that may be generated due to incineration of radioactive waste when treating organic wastes such as activated carbon and mixed waste resin, which are radioactive waste generated in nuclear power plants, and useful nuclide contained in radioactive flue gas There is an effect that can be continuously and uniformly desorbed to produce a material that can be recycled.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도시한 방사성 폐기물 처리장치의 연결관계를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a connection relationship of a radioactive waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.With reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In addition, in the case of a well-known known technology, a detailed description thereof will be omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

이하에서는 도면들을 참조하여 방사성 폐기물 처리장치를 상세하게 설명한다. Hereinafter, a radioactive waste treatment apparatus will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도시한 방사성 폐기물 처리장치의 연결관계를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도시한 방사성 폐기물 처리장치는 유동층 반응부(10), 마이크로파 발생부(100), 제1 순환부, 그리고 제2 순환부를 포함하며, 방사성 폐기물의 소각으로 인해 발생될 수 있는 비방사성 카본을 감소시켜 연속적으로 균일하게 핵종의 탈착을 유도할 수 있다.1 is a diagram illustrating a connection relationship of a radioactive waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. 1, the radioactive waste treatment apparatus shown in accordance with an embodiment of the present invention includes a fluidized bed reaction unit 10, a microwave generator 100, a first circulation unit, and a second circulation unit, It is possible to induce continuous and uniform desorption of nuclides by reducing non-radioactive carbon that may be generated due to incineration.

유동층 반응부(10)는 길이방향으로 길게 형성되어 외부로부터 내부에 유입되는 방사성 폐기물의 유동경로를 형성할 수 있다. 유동층 반응부(10)의 구동 초기에 내부로 유입된 방사성 폐기물의 유동성을 확보하기 위해 방사성 폐기물을 가열함으로써 방사성 폐기물을 건조시켜 방사성 폐기물에 포함된 수분을 제거하는 과정이 필요하다. 즉, 유동층 반응부(10)에서 마이크로파에 의해 방사성 폐기물을 건조시키면서 방사성 폐기물에 포함된 수분을 제거하여 방사성 폐기물의 유동성을 확보할 필요가 있다.The fluidized bed reaction unit 10 may be formed to be elongated in the longitudinal direction to form a flow path of radioactive waste flowing into the inside from the outside. In order to secure the fluidity of the radioactive waste introduced into the fluidized bed reaction unit 10 at the initial stage of operation, a process of drying the radioactive waste by heating the radioactive waste to remove moisture contained in the radioactive waste is required. That is, it is necessary to secure the fluidity of the radioactive waste by removing moisture contained in the radioactive waste while drying the radioactive waste by microwave in the fluidized bed reaction unit 10 .

마이크로파 발생부(100)는 유동층 반응부(10)의 길이방향을 따라 구비되어 기설정된 마이크로파를 발생하여 유동층 반응부(10)에 전달할 수 있다. 마이크로파 발생부(100)는 제1 마이크로파 발생부(110), 제2 마이크로파 발생부(120)를 포함할 수 있다.The microwave generating unit 100 may be provided along the longitudinal direction of the fluidized bed reaction unit 10 to generate a preset microwave and transmit it to the fluidized bed reaction unit 10 . The microwave generator 100 may include a first microwave generator 110 and a second microwave generator 120 .

제1 마이크로파 발생부(110)는 유동층 반응부(10)의 길이방향을 따라 하부에 구비되어 방사성 폐기물의 초기 유동성을 위해 유동층 반응부(10)의 하부를 기설정된 제1 온도 범위로 가열하여 방사성 폐기물에 포함된 수분을 제거할 수 있다. 유동층 반응부(10)의 가열 초기에 유동층 반응부(10)의 하부에 구비된 제1 마이크로파 발생부(110)를 통해 유동층 반응부(10)의 내부에 잔류하는 방사성 폐기물을 제1 온도 범위로 가열할 수 있다. 여기서, 제1 온도 범위는 방사성 폐기물의 수분이 제거될 수 있는 온도를 포함할 수 있다. 즉, 제1 마이크로파 발생부(110)의 출력은 불필요하게 높일 필요는 없지만 적어도 방사성 폐기물의 가열로 수분이 제거될 수 있는 제1 온도 범위가 유지되도록 설정할 수 있다. 유동층 반응부(10)와 마이크로파 발생부(100)를 포함한 방사성 폐기물 처리장치에서 처리되는 방사성 폐기물의 종류에 따라 처리 온도의 범위와 시간은 달라질 수 있다.The first microwave generating unit 110 is provided at the lower portion along the longitudinal direction of the fluidized bed reaction unit 10 to heat the lower portion of the fluidized bed reaction unit 10 to a predetermined first temperature range for initial fluidity of the radioactive waste. The moisture contained in the waste can be removed. At the initial stage of heating of the fluidized bed reaction unit 10 , the radioactive waste remaining in the fluidized bed reaction unit 10 is brought to a first temperature range through the first microwave generating unit 110 provided at the lower portion of the fluidized bed reaction unit 10 . can be heated Here, the first temperature range may include a temperature at which moisture in the radioactive waste can be removed. That is, the output of the first microwave generator 110 does not need to be increased unnecessarily, but at least the first temperature range from which moisture can be removed by heating the radioactive waste may be set to be maintained. The range and time of the treatment temperature may vary depending on the type of radioactive waste to be treated in the radioactive waste treatment apparatus including the fluidized bed reaction unit 10 and the microwave generator 100 .

한편, 제1 마이크로파 발생부(110)는 유동층 반응부(10)의 구동 초기에 구동되어 방사성 폐기물의 유동성이 기설정된 유동성 확보범위에 해당되면 정지될 수 있다. 여기서, 기설정된 유동성 확보범위는 방사성 폐기물의 수분 제거율을 비교하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로파 발생부(110)는 방사성 폐기물의 수분 제거율을 기준으로 50%이상인 경우 정지될 수 있다. 제1 마이크로파 발생부(110)의 구동과 정지는 제2 마이크로파 발생부(120)의 구동과 연동되도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로파 발생부(110)는 제2 마이크로파 발생부(120)의 구동 이후 정지될 수 있다.Meanwhile, the first microwave generator 110 may be driven at the initial stage of driving of the fluidized bed reaction unit 10 , and may be stopped when the fluidity of the radioactive waste falls within a preset fluidity securing range. Here, the preset fluidity securing range may be set by comparing the moisture removal rate of radioactive waste. For example, the first microwave generator 110 may be stopped when the moisture removal rate of the radioactive waste is 50% or more. The driving and stopping of the first microwave generator 110 may be controlled to be interlocked with the driving of the second microwave generator 120 . For example, the first microwave generator 110 may be stopped after driving the second microwave generator 120 .

제2 마이크로파 발생부(120)는 유동층 반응부(10)의 길이방향을 따라 상부에 구비되어 수분이 제거된 방사성 폐기물의 유동성을 유지하며, 방사성 폐기물의 핵종을 탈착하도록 기설정된 제2 온도 범위로 가열할 수 있다. 여기서, 제2 온도 범위는 제1 온도 범위와 서로 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 온도 범위는 제1 온도 범위보다 더 높게 설정될 수 있다. 그리고 제2 온도 범위는 방사성 폐기물의 소각을 방지하며 핵종을 탈착할 수 있는 온도로 설정될 수 있다. 제2 마이크로파 발생부(120)의 처리 용량은 제1 마이크로파 발생부(110)의 처리 용량보다 더 크게 형성될 수 있다. 제2 마이크로파 발생부(120)는 유동층 반응부(10)의 내부 유동 경로를 통해 유동되는 방사성 폐기물의 소각을 방지하며 핵종을 탈착하는 핵종 탈착 분위기를 형성할 수 있다.The second microwave generating unit 120 is provided at the upper portion along the longitudinal direction of the fluidized bed reaction unit 10 to maintain the fluidity of the radioactive waste from which moisture has been removed, and to a second temperature range preset to desorb nuclides of the radioactive waste. can be heated Here, the second temperature range may be set differently from the first temperature range. For example, the second temperature range may be set higher than the first temperature range. And the second temperature range may be set to a temperature at which the incineration of radioactive waste can be prevented and nuclides can be desorbed. The processing capacity of the second microwave generator 120 may be larger than that of the first microwave generator 110 . The second microwave generator 120 may prevent incineration of radioactive waste flowing through the internal flow path of the fluidized bed reaction unit 10 and form a nuclide desorption atmosphere in which nuclides are desorbed.

제1 순환부는 유동층 반응부(10)에 연결되어 방사성 폐기물의 순환라인을 형성할 수 있다. 제1 순환부는 유동층 반응부(10)의 일측에서 길이방향을 따라 형성되어 방사성 폐기물의 순환라인을 형성하며, 방사성 폐기물에 포함된 방사성 배가스를 포집하는 사이클론부(20)를 포함할 수 있다. 사이클론부(20)는 방사성 폐기물에 포함된 방사성 배가스가 내부에 비산되지 않도록 포집할 수 있다. 사이클론부(20)의 상부 일측은 유동층 반응부(10)의 상부와 유입라인(22)으로 연결되고, 사이클론부(20)의 하부는 배출라인(24)을 통해 유동층 반응부(10)의 하부와 연결될 수 있다. 사이클론부(20)의 하부와 배출라인(24) 사이에 구비되어 방사성 폐기물의 배출을 안내하는 임펠러(70)를 더 포함할 수 있다. 사이클론부(20)의 하부와 배출라인(24) 사이에는 임펠러(70)가 구비됨에 따라 방사성 폐기물이 더 용이하게 배출되어 유동층 반응부(10)로 유입되도록 할 수 있다. 한편, 사이클론부(20)의 하부에 연결되어 사이클론부(20)의 내부에서 처리된 방사성 폐기물을 외부로 배출하는 폐기물 배출라인(26)을 포함할 수 있다. 즉, 사이클론부(20)의 하부에는 내부에서 처리가 완료된 방사성 폐기물을 외부로 배출하는 폐기물 배출라인(26)이 별도로 구비될 수 있다.The first circulation unit may be connected to the fluidized bed reaction unit 10 to form a circulation line of radioactive waste. The first circulation unit is formed along the longitudinal direction from one side of the fluidized bed reaction unit 10 to form a circulation line of radioactive waste, and may include a cyclone unit 20 for collecting radioactive exhaust gas contained in the radioactive waste. The cyclone unit 20 may collect the radioactive exhaust gas contained in the radioactive waste so as not to scatter therein. The upper side of the cyclone unit 20 is connected to the upper part of the fluidized bed reaction unit 10 and the inlet line 22 , and the lower side of the cyclone unit 20 is the lower part of the fluidized bed reaction unit 10 through the discharge line 24 . can be connected with It may further include an impeller 70 provided between the lower portion of the cyclone unit 20 and the discharge line 24 to guide the discharge of radioactive waste. As the impeller 70 is provided between the lower portion of the cyclone unit 20 and the discharge line 24 , the radioactive waste can be more easily discharged and introduced into the fluidized bed reaction unit 10 . On the other hand, it may include a waste discharge line 26 connected to the lower portion of the cyclone unit 20 for discharging the radioactive waste treated inside the cyclone unit 20 to the outside. That is, a waste discharge line 26 for discharging radioactive waste that has been treated inside the cyclone unit 20 to the outside may be separately provided.

사이클론부(20)는 상부의 유입라인(22)으로부터 방사성 배가스를 포함한 방사성 폐기물이 흡입되고, 유입된 방사성 폐기물은 사이클론부(20)의 내부에서 와류를 형성할 수 있다. 이때 하중이 큰 물질은 사이클론부(20)의 내부에서 측면에 충돌한 후 자중에 의해 하부의 배출라인(24)으로 포집되고, 일부의 수분을 포함하는 방사성 배가스는 방사성 배가스의 순환라인을 통해 제2 순환부로 배출될 수 있다.In the cyclone unit 20 , radioactive waste including radioactive exhaust gas is sucked from the upper inlet line 22 , and the introduced radioactive waste may form a vortex inside the cyclone unit 20 . At this time, the material with a large load collides with the side inside the cyclone unit 20 and is collected by the lower discharge line 24 by its own weight. 2 It can be discharged to the circulation section.

제2 순환부는 제1 순환부에 연결되어 제1 순환부에서 발생되는 방사성 배가스의 순환라인을 형성할 수 있다. 제2 순환부는 사이클론부(20)에 배가스 유입라인(32)을 통해 연결되어 방사성 배가스에 포함된 수분을 응축하여 삼중수소(H-3)를 포집하는 응축부(30)를 포함할 수 있다. 응축부(30)의 하부와 유동층 반응부(10)의 하부에 연결되어 응축부(30)의 내부에서 생성된 응축수의 배출을 안내하는 응축수 배출라인(34)을 더 포함할 수 있다. 제2 순환부는 응축부(30)와 일측이 응축라인(42)을 통해 연결되며, 타측이 유동층 반응부(10)와 배가스 배출라인(44)을 통해 연결되어 응축부(30)로부터 배출되는 방사성 배가스에 포함된 탄소(C-14)를 내부에 구비된 흡착제로 포집하여 재활용 물질을 형성하는 흡착부(40)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 흡착제는 알칼리토 흡착제를 포함할 수 있다. 흡착제는 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 수산화칼슘(CaOH), 수산화바륨(BaOH) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고 재활용 물질은 알칼리토금속 카보네이트 형태의 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 재활용 물질은 탄산칼슘(CaCO3) 탄산바륨(BaCO3) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The second circulation unit may be connected to the first circulation unit to form a circulation line of the radioactive exhaust gas generated in the first circulation unit. The second circulation unit may include a condensing unit 30 connected to the cyclone unit 20 through the exhaust gas inlet line 32 to condense moisture contained in the radioactive exhaust gas to collect tritium (H-3). It may further include a condensed water discharge line 34 connected to the lower portion of the condensing unit 30 and the lower portion of the fluidized bed reaction unit 10 to guide the discharge of the condensed water generated in the condensing unit 30 . The second circulation unit is connected to the condensing unit 30 and one side through the condensation line 42 , and the other side is connected to the fluidized bed reaction unit 10 and the exhaust gas discharge line 44 through the exhaust gas discharge line 44 , and is discharged from the condensing unit 30 . It may further include an adsorption unit 40 for collecting carbon (C-14) contained in the exhaust gas with an adsorbent provided therein to form a recycled material. Here, the adsorbent may include an alkaline earth adsorbent. The adsorbent may include at least one of calcium oxide (CaO), barium oxide (BaO), calcium hydroxide (CaOH), and barium hydroxide (BaOH). And the recycled material may include a material in the form of an alkaline earth metal carbonate. Here, the recycling material may include at least one of calcium carbonate (CaCO3) and barium carbonate (BaCO3).

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 방사성 폐기물 처리장치는 마이크로파 발생부(100)와 유동층 반응부(10)를 통하여 연속적으로 균일하게 방사성 폐기물에 포함된 핵종을 탈착시킬 수 있다. 그리고 원전에서 발생한 방사성 폐기물인 활성탄 및 혼합 폐수지를 비방사성 카본의 발생을 최소한으로 억제할 수 있으며, 활성탄 및 혼합 폐수지를 효율적이고 경제성 있게 처리할 수 있다.As described above, the radioactive waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention can continuously and uniformly desorb nuclides contained in radioactive waste through the microwave generating unit 100 and the fluidized bed reaction unit 10 . In addition, it is possible to minimize the generation of non-radioactive carbon in activated carbon and mixed waste resin, which are radioactive wastes generated in nuclear power plants, and to efficiently and economically treat activated carbon and mixed waste resin.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 도시한 방사성 폐기물 처리장치의 동작을 설명한다.An operation of the illustrated radioactive waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

먼저, 처리 대상물인 방사성 폐기물을 마이크로파가 발생되는 유동층 반응부(10)의 내부로 공급한다. 제1 마이크로파 발생부(110)는 방사성 폐기물의 초기 유동성 확보를 위해 기설정 시간 내에 마이크로파 처리를 수행한다. 제1 마이크로파 발생부(110)의 구동 이후 방사성 폐기물이 유동성을 가지게 되면 상부의 제2 마이크로파 발생부(120)를 통해 마이크로파 처리를 계속 유지하여 핵종을 탈착할 수 있다. 유동층 반응부(10)와 사이클론부(20)를 순환하는 방사성 폐기물이 기설정된 온도 범위를 유지하며 핵종이 탈착될 때 까지 유동층 반응부(10)와 사이클론부(20)를 계속 순환하도록 할 수 있다. 이러한 방사성 폐기물의 순환과정에서 사이클론부(20)에 주입되는 방사성 배가스와 사이클론부(20) 내부에서 발생하는 가스는 배가스 유입라인(32)을 통해 제2 순환부로 빠져 나가게 되고 응축부(30)에서 수분이 응축될 수 있다. 제2 순환부를 통한 방사성 배가스의 순환공정의 조건에 따라 응축부(30)에서 응축된 수분은 응축수 배출라인(34)을 통해 다시 유동층 반응부(10)로 공급될 수 있다. 응축수 배출라인(34)에는 드레인 펌프(60)가 구비될 수 있다.First, radioactive waste, which is a treatment object, is supplied to the inside of the fluidized bed reaction unit 10 where microwaves are generated. The first microwave generator 110 performs microwave treatment within a preset time to secure the initial fluidity of the radioactive waste. When the radioactive waste has fluidity after the first microwave generator 110 is driven, the microwave treatment may be continuously maintained through the second microwave generator 120 above to desorb nuclides. The radioactive waste circulating in the fluidized bed reaction unit 10 and the cyclone unit 20 maintains a preset temperature range and continues to circulate through the fluidized bed reaction unit 10 and the cyclone unit 20 until the nuclides are desorbed. . In this radioactive waste circulation process, the radioactive exhaust gas injected into the cyclone unit 20 and the gas generated inside the cyclone unit 20 exit to the second circulation unit through the exhaust gas inlet line 32, and in the condensing unit 30 Moisture may condense. The moisture condensed in the condensing unit 30 according to the conditions of the circulating process of the radioactive exhaust gas through the second circulation unit may be supplied back to the fluidized bed reaction unit 10 through the condensate discharge line 34 . A drain pump 60 may be provided in the condensate discharge line 34 .

한편, 응축부(30)에서 수분이 제거된 방사성 배가스는 응축라인(42)을 통해 흡착부(40)로 유입되고 흡착부(40) 내의 알칼리토 흡착제(CaO, BaO, CaOH, BaOH 등등)에 흡착될 수 있다. On the other hand, the radioactive exhaust gas from which moisture has been removed from the condensing unit 30 flows into the adsorption unit 40 through the condensation line 42 and is added to the alkaline earth adsorbent (CaO, BaO, CaOH, BaOH, etc.) in the adsorption unit 40 . can be adsorbed.

응축라인(42)에는 블로워(50)가 구비될 수 있다. 블로워(50)의 구동으로 응축라인(42)을 통해 응축부(30)에 잔류하는 방사성 배가스가 흡착부(40)에 용이하게 공급될 수 있다. 흡착부(40)의 내부에서 방사성 배가스가 충분히 흡착될 때 까지 방사성 배가스가 유동층 반응부(10), 응축부(30), 흡착부(40)를 계속 순환하도록 방사성 배가스의 순환흐름을 유지할 수 있다. 필요할 경우 유동층 반응부(10)의 운전이 끝난 후에도 방사성 배가스의 순환을 유지할 수도 있다. 한편, 방사성 폐기물의 처리공정이 끝난 후에는 유동층 반응부(10)로부터 처리가 완료된 방사성 폐기물을 수거할 수 있다. 예를 들어, 처리가 완료된 방사성 폐기물의 경우는 사이클론부(20) 하부의 폐기물 배출라인(26)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 응축수의 경우는 공정 중간에 또는 공정 후에 별도의 액체 배출라인(42a)을 통하여 외부로 배출될 수 있다.A blower 50 may be provided in the condensation line 42 . By driving the blower 50 , the radioactive exhaust gas remaining in the condensing unit 30 through the condensing line 42 may be easily supplied to the adsorption unit 40 . The circulation flow of the radioactive exhaust gas can be maintained so that the radioactive exhaust gas continues to circulate through the fluidized bed reaction unit 10, the condensing unit 30, and the adsorption unit 40 until the radioactive exhaust gas is sufficiently adsorbed inside the adsorption unit 40. . If necessary, even after the operation of the fluidized bed reaction unit 10 is finished, the circulation of the radioactive exhaust gas may be maintained. On the other hand, after the radioactive waste treatment process is finished, the radioactive waste that has been treated may be collected from the fluidized bed reaction unit 10 . For example, radioactive waste that has been treated may be discharged to the outside through the waste discharge line 26 under the cyclone unit 20 . In the case of condensed water, it may be discharged to the outside through a separate liquid discharge line 42a during or after the process.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 방사성 폐기물 처리장치는 마이크로파 발생부(100)와 유동층 반응부(10)를 통하여 연속적으로 균일하게 방사성 폐기물에 포함된 핵종을 탈착시킬 수 있다. 그리고 특정 부분의 탄화로 인한 비방사성 이산화탄소(CO2)의 발생을 최소화 할 수 있다. 탈착한 탄소(C-14)를 흡착하여 폐수지 내에 존재할 때 보다 더욱 안정한 형태와 적은 부피로 보관이 가능하며, 추가적인 처리없이 재활용이 가능하다. 폐수지 및 폐활성탄 등의 유기성 폐기물의 주요 핵종으로 분류되는 탄소(C-14)가 처분 가능한 형태로 생성되어 방사성 폐기물의 처리비용을 감소시킬 수 있다.As described above, the radioactive waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention can continuously and uniformly desorb nuclides contained in radioactive waste through the microwave generating unit 100 and the fluidized bed reaction unit 10 . And it is possible to minimize the generation of non-radioactive carbon dioxide (CO 2 ) due to carbonization of a specific part. By adsorbing desorbed carbon (C-14), it can be stored in a more stable form and in a smaller volume than when it is present in the waste resin, and can be recycled without additional treatment. Carbon (C-14), which is classified as a major nuclide of organic waste such as waste resin and waste activated carbon, is generated in a disposable form, thereby reducing the disposal cost of radioactive waste.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the

10 ; 유동층 반응부 20 ; 사이클론부
22 ; 유입라인 24 ; 배출라인
26 ; 폐기물 배출라인 30 ; 응축부
32 ; 배가스 유입라인 34 ; 응축수 배출라인
40 ; 흡착부 42 ; 응축라인
44 ; 배가스 배출라인 70 ; 임펠러
100 ; 마이크로파 발생부 110 ; 제1 마이크로파 발생부
120 ; 제2 마이크로파 발생부10 ; fluidized bed reaction unit 20; cyclone part
22 ; inlet line 24 ; discharge line
26 ; waste discharge line 30 ; condensate
32 ; flue gas inlet line 34 ; Condensate Discharge Line
40 ; adsorption part 42 ; condensing line
44 ; flue gas discharge line 70 ; impeller
100 ; microwave generator 110 ; first microwave generator
120 ; second microwave generator

Claims (16)

길이방향으로 길게 형성되어 외부로부터 내부에 유입되는 방사성 폐기물의 유동경로를 형성하는 유동층 반응부,
상기 유동층 반응부의 길이방향을 따라 적어도 한 개 이상 구비되어 상기 방사성 폐기물의 초기 유동성을 확보하며 연속적으로 균일하게 핵종의 탈착을 유도하도록 기설정된 마이크로파를 발생하여 상기 유동층 반응부에 전달하는 마이크로파 발생부,
상기 유동층 반응부에 연결되어 상기 방사성 폐기물의 순환라인을 형성하는 제1 순환부, 그리고
상기 제1 순환부에 연결되어 상기 제1 순환부에서 발생되는 방사성 배가스의 순환라인을 형성하는 제2 순환부
를 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.A fluidized bed reaction unit formed long in the longitudinal direction to form a flow path of radioactive waste flowing into the inside from the outside;
At least one microwave generating unit is provided along the longitudinal direction of the fluidized bed reaction unit to generate and transmit preset microwaves to the fluidized bed reaction unit to ensure initial fluidity of the radioactive waste and to continuously and uniformly induce desorption of nuclides;
A first circulation unit connected to the fluidized bed reaction unit to form a circulation line of the radioactive waste, and
A second circulation unit connected to the first circulation unit to form a circulation line of the radioactive exhaust gas generated in the first circulation unit
A radioactive waste treatment device comprising a. 제1항에서,
상기 마이크로파 발생부는
상기 유동층 반응부의 길이방향을 따라 하부에 구비되어 상기 방사성 폐기물의 초기 유동성을 위해 상기 유동층 반응부의 하부를 기설정된 제1 온도 범위로 가열하여 상기 방사성 폐기물에 포함된 수분을 제거하는 제1 마이크로파 발생부, 그리고
상기 유동층 반응부의 길이방향을 따라 상부에 구비되어 수분이 제거된 상기 방사성 폐기물의 유동성을 유지하며, 상기 방사성 폐기물의 핵종을 탈착하도록 기설정된 제2 온도 범위로 가열하는 제2 마이크로파 발생부
를 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 1,
The microwave generator
A first microwave generator provided at the lower portion along the longitudinal direction of the fluidized bed reaction unit to remove moisture contained in the radioactive waste by heating the lower portion of the fluidized bed reaction unit to a predetermined first temperature range for initial fluidity of the radioactive waste , and
A second microwave generating unit provided at the upper portion along the longitudinal direction of the fluidized bed reaction unit to maintain the fluidity of the radioactive waste from which moisture has been removed, and to heat it to a second preset temperature range to desorb nuclides of the radioactive waste.
A radioactive waste treatment device comprising a. 제2항에서,
상기 제1 마이크로파 발생부는 상기 유동층 반응부의 구동 초기에 구동되어 상기 방사성 폐기물의 유동성이 기설정된 유동성 확보범위에 해당되면 정지되는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 2,
The first microwave generating unit is driven at the initial stage of driving of the fluidized bed reaction unit, and is stopped when the fluidity of the radioactive waste falls within a predetermined fluidity securing range. 제3항에서,
상기 기설정된 유동성 확보범위는 상기 방사성 폐기물의 수분 제거율을 비교하여 설정되며, 상기 제1 마이크로파 발생부는 상기 방사성 폐기물의 수분 제거율을 기준으로 50%이상인 경우 정지되는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 3,
The preset fluidity security range is set by comparing the moisture removal rate of the radioactive waste, and the first microwave generator is stopped when the moisture removal rate of the radioactive waste is 50% or more based on the radioactive waste treatment device. 제2항에서,
상기 제1 마이크로파 발생부는 상기 제2 마이크로파 발생부의 구동 이후 정지되는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 2,
The radioactive waste treatment device in which the first microwave generating unit is stopped after driving of the second microwave generating unit. 제2항에서,
상기 제2 마이크로파 발생부의 처리 용량은 상기 제1 마이크로파 발생부의 처리 용량보다 더 크게 형성되는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 2,
A radioactive waste treatment apparatus in which the processing capacity of the second microwave generator is greater than the processing capacity of the first microwave generator. 제2항에서,
상기 제1 온도 범위는 상기 방사성 폐기물의 수분이 제거되는 온도를 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 2,
The first temperature range is a radioactive waste treatment device including a temperature at which moisture in the radioactive waste is removed. 제2항에서,
상기 제2 온도 범위는 상기 제1 온도 범위보다 더 높게 설정되어 상기 방사성 폐기물의 소각을 방지하며 핵종을 탈착할 수 있는 온도로 설정되는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 2,
The second temperature range is set higher than the first temperature range to prevent incineration of the radioactive waste and to set a temperature at which nuclides can be desorbed. 제1항에서,
상기 제1 순환부는
상기 유동층 반응부의 일측에서 길이방향을 따라 형성되어 상기 방사성 폐기물의 순환라인을 형성하며, 상기 방사성 폐기물에 포함된 방사성 배가스를 포집하는 사이클론부를 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 1,
The first circulation unit
A radioactive waste treatment apparatus including a cyclone unit formed along the longitudinal direction from one side of the fluidized bed reaction unit to form a circulation line of the radioactive waste, and for collecting the radioactive exhaust gas contained in the radioactive waste. 제9항에서,
상기 사이클론부의 상부 일측은 상기 유동층 반응부의 상부와 유입라인으로 연결되고, 상기 사이클론부의 하부는 배출라인을 통해 상기 유동층 반응부의 하부와 연결되는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 9,
The upper one side of the cyclone part is connected to the upper part of the fluidized bed reaction part by an inlet line, and the lower part of the cyclone part is connected to the lower part of the fluidized bed reaction part through an outlet line. 제10항에서,
상기 사이클론부의 하부와 상기 배출라인 사이에 구비되어 상기 방사성 폐기물의 배출을 안내하는 임펠러를 더 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 10,
Radioactive waste treatment apparatus further comprising an impeller provided between the lower part of the cyclone and the discharge line to guide the discharge of the radioactive waste. 제10항에서,
상기 제2 순환부는
상기 사이클론부에 배가스 유입라인을 통해 연결되어 상기 방사성 배가스에 포함된 수분을 응축하여 삼중수소(H-3)를 포집하는 응축부를 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 10,
The second circulation unit
A radioactive waste treatment apparatus including a condensing unit connected to the cyclone unit through an exhaust gas inlet line to condense moisture contained in the radioactive exhaust gas to collect tritium (H-3). 제12항에서,
상기 응축부의 하부와 상기 유동층 반응부의 하부에 연결되어 상기 응축부의 내부에서 생성된 응축수의 배출을 안내하는 응축수 배출라인을 더 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 12,
The radioactive waste treatment apparatus further comprising a condensate discharge line connected to the lower portion of the condensing unit and the lower portion of the fluidized bed reaction unit to guide the discharge of the condensed water generated inside the condensing unit. 제12항에서,
상기 제2 순환부는
상기 응축부와 일측이 응축라인을 통해 연결되며, 타측이 상기 유동층 반응부와 배가스 배출라인을 통해 연결되어 상기 응축부로부터 배출되는 상기 방사성 배가스에 포함된 탄소(C-14)를 내부에 구비된 흡착제로 포집하여 재활용 물질을 형성하는 흡착부를 더 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.In claim 12,
The second circulation unit
The condensing unit and one side are connected through a condensation line, and the other side is connected with the fluidized bed reaction unit through an exhaust gas discharge line, and carbon (C-14) contained in the radioactive exhaust gas discharged from the condensing unit is provided inside. Radioactive waste treatment device further comprising an adsorption unit for collecting with an adsorbent to form a recycled material. 제14항에서,
상기 흡착제는 알칼리토 흡착제를 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.15. In claim 14,
The adsorbent is a radioactive waste treatment device comprising an alkaline earth adsorbent. 제14항에서,
상기 흡착제는 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 수산화칼슘(CaOH), 수산화바륨(BaOH) 중 1종 이상을 포함하는 방사성 폐기물 처리장치.15. In claim 14,
The adsorbent is a radioactive waste treatment device comprising at least one of calcium oxide (CaO), barium oxide (BaO), calcium hydroxide (CaOH), and barium hydroxide (BaOH).
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