KR100307728B1 - Separation method of boric acid - Google Patents

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Abstract

본 발명의 붕산 분리 방법은, 붕산 함유 액체로부터, 특히 핵 발전소의 액체 폐기물로부터 붕산을 분리하기 위한 방법으로서, 붕산 함유 액체가 비-알칼리 분위기에서 반응기(1 또는 10)으로 연속적으로 공급되며, 먼저 붕산이 농축되고 그리고 반응기(1 또는 10)으로부터 연속적으로 배출되는 수증기(steam)에 의해 붕산을 제거하는 것을 특징으로 한다.The boric acid separation method of the present invention is a method for separating boric acid from a boric acid-containing liquid, in particular from a liquid waste of a nuclear power plant, wherein the boric acid-containing liquid is continuously supplied to the reactor (1 or 10) in a non-alkali atmosphere. The boric acid is characterized in that the boric acid is concentrated and the boric acid is removed by steam which is continuously discharged from the reactor 1 or 10.

Description

붕산의 분리 방법Separation method of boric acid

본 발명은 붕산(boric acid)을 함유하는 액체, 특히 원자력 발전소의 폐액으로부터 붕산을 분리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for separating boric acid from a liquid containing boric acid, in particular from the waste liquid of a nuclear power plant.

가압하의 물을 사용하는 유형의 원자력 발전소의 1차수는 핵 연료와 직접 접촉하게 되고, 그 물이 비록 화학적으로 매우 순수하더라도, 그 물은 입방미터당 저 GBq의 방사성 핵종(radio nuclides)을 함유한다. 반응성을 조정하기 위해, 통상 최대 0.25%의 붕소가 붕산의 형태로 이 물에 첨가된다.The first order of a nuclear power plant using water under pressure comes in direct contact with nuclear fuel, and although the water is very chemically pure, the water contains low GBq of radionuclides per cubic meter. To adjust the reactivity, usually up to 0.25% of boron is added to this water in the form of boric acid.

이 때, 극히 일부의 1차수가 폐수 속에 함유된다. 원자력 발전소는 처리를 필요로 하는 붕산을 함유하며 약간의 방사성을 갖는 폐수를 매년 수천 입방미터씩 배출한다. 이 폐수는 대개 염기를 첨가한 후에 증발시킨다. 증발(Evaporation)은 일반적으로 최대의 방사능 제거 계수를 산출하는 방법이라고 생각된다. 즉, 그 증기는 삼중 수소(tritium)를 제외하고는 방사성 핵종을 전혀 또는 거의 함유하지 않는다. 약 50%의 건조 잔류분을 함유하는 잔류 농축물은 콘크리트에 장입되어 적당한 장소에서 용기 속에 보관된다.At this time, only a part of the primary water is contained in the wastewater. Nuclear power plants contain boric acid that requires treatment and emit thousands of cubic meters of waste water each year with some radioactivity. This wastewater is usually evaporated after the addition of base. Evaporation is generally considered to be the method of calculating the maximum radiation removal factor. That is, the vapor contains no or very few radionuclides except tritium. Residual concentrates containing about 50% of dry residue are charged to concrete and stored in containers at suitable places.

농축물의 처리, 특히 이 처리물을 계속 보관하기 위해서는 고비용이 필요하며, 그 비용은 농축물의 체적에 비례한다. 이런 이유로, 방사능 제거 계수 뿐만 아니라 체적 계수, 즉 폐수와 농축물간의 체적비가 매우 중요하다.Processing of concentrates, in particular to keep them, requires a high cost, the cost being proportional to the volume of the concentrate. For this reason, not only the radiation removal coefficient but also the volume coefficient, ie the volume ratio between the wastewater and the concentrate, is very important.

결정화(crystallisation)의 문제 때문에, 증발시의 체적 감소 계수 역시 붕산 또는 붕산염 형태로 건조 잔류물의 최대 부분을 차지하는 붕소의 존재로 인해 제한된다. 또한, 붕산의 존재는 폐기물을 콘크리트에 장입하는 것을 방해할 수도 있다. 이런 이유로 증발은 알카리성 분위기하에서 실행된다.Because of the problem of crystallisation, the volume reduction coefficient upon evaporation is also limited due to the presence of boron which accounts for the largest part of the dry residue in the form of boric acid or borate. In addition, the presence of boric acid may prevent charging waste into concrete. For this reason evaporation is carried out in an alkaline atmosphere.

따라서, 폐수로부터 붕산을 제거함으로써, 체적 감소 계수가 보다 커지게 되어, 폐기물의 체적을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 붕산을 다시 1차 수에 첨가할 수 있다.Therefore, by removing boric acid from the waste water, the volume reduction coefficient becomes larger, and the volume of the waste can be greatly reduced. Further, if necessary, boric acid can be added to the primary water again.

폐수로부터 붕산을 모두 제거하기 위해, 선택적 이온 교환기를 사용할 수 있으나, 이 방법은 공업적 규모로 실행되기 어렵다. 이온 교환 수지의 재생 및 붕산의 회수가 특히 문제가 된다.Selective ion exchangers can be used to remove all boric acid from the wastewater, but this method is difficult to implement on an industrial scale. Regeneration of ion exchange resins and recovery of boric acid are particularly problematic.

그외 유용한 방법으로서는, 폐수를 증발시킨 다음 트리메틸붕산염(trimethy-lborate) 등의 휘발성 붕산 에스테르를 형성시키고, 계속해서 증류를 실시하는 방법을 들 수 있다. 이와 같은 방법은 DD-A-293 219에 공지되어 있는데, 이것에 의하면, 폐수의 증발 후 농축물에 부틸 알콜을 첨가하여, 붕산을 에스테르화시키고, 그 다음에 증류에 의해 휘발성 붕산 에스테르를 제거할 수 있다. 이런 방법들은 연속적으로 실행하기 어렵고, 또한 많은 시간이 소비된다. 증발시키기 전에 알카리화 공정을 행하고, 계속해서 재산화 처리를 하기 때문에, 대량의 염과 대량의 폐기물을 발생시킨다.Other useful methods include a method of evaporating the wastewater, then forming volatile boric acid esters such as trimethylborate, followed by distillation. Such a method is known from DD-A-293 219, whereby butyl alcohol is added to the concentrate after evaporation of the waste water to esterify the boric acid and then distilled off the volatile boric acid ester. Can be. These methods are difficult to execute continuously and are also time consuming. Alkalineization steps are carried out before evaporation and reoxidation is carried out to generate a large amount of salt and a large amount of waste.

본 발명의 목적은 이러한 결점들을 개선하고, 붕산을 함유한 액체로부터 붕산을 제거하기 위한 아주 간단하고 비교적 경제적이며, 특히 공업적 용도에 적합한 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to overcome these drawbacks and to provide a very simple and relatively economical and particularly suitable method for industrial use for removing boric acid from a liquid containing boric acid.

이러한 목적은 붕산을 함유한 액체를 비알카리성 분위기의 반응기에 연속적으로 공급하고, 그 다음에 수증기로 붕산을 증발시켜, 수증기 속의 붕산 농도가 높아졌을 때에 이 수증기를 반응기로부터 연속적으로 배출함으로써 달성된다.This object is achieved by continuously supplying a liquid containing boric acid to a reactor in a non-alkaline atmosphere, then evaporating the boric acid with water vapor, and continuously discharging this water vapor from the reactor when the boric acid concentration in the water vapor is high.

이러한 방법은 붕산이 수증기 내에서 증발하기 때문에 붕산을 수증기에 함유시킬 수 있다는 사실에 기초한다.This method is based on the fact that boric acid can be contained in water vapor because boric acid evaporates in water vapor.

액체가 연속적으로 공급되고, 붕산 농도가 높아진 수증기가 연속적으로 배출됨으로써 반응기의 내용물이 실질적으로 일정하게 유지되도록 하는 것이 바람직하다.It is preferred that the liquid is continuously fed and the vapor with elevated boric acid concentration is continuously discharged to keep the contents of the reactor substantially constant.

반응기에 잔류하는 농축물은 연속적으로 배출될 수 있지만, 불연속적으로 배출되는 것이 바람직하다.Concentrates remaining in the reactor can be discharged continuously, but are preferably discharged discontinuously.

본 발명의 제1 실시예에서는, 붕산을 함유하는 액체는 용액으로서 첨가되고, 수증기는 그 대부분이 가열에 의해 반응기 내에서 형성되어, 반응기는 증발기로 작용한다.In the first embodiment of the present invention, the liquid containing boric acid is added as a solution, and most of the water vapor is formed in the reactor by heating, so that the reactor acts as an evaporator.

비휘발성 불순물은 반응기 내의 농축물 속에 잔류한다. 처음에는, 증기상 속의 붕산 함유량이 액체 속의 붕산 함유량보다 적기 때문에 붕산이 농축물에 다량 함유되지만, 시간이 경과함에 따라서 배출되는 수증기의 붕산 함유량은 공급되는 액체 속의 붕산 함유량만큼 많아질 것이다. 농축물의 붕산 함유량은 더이상 증가하지 않는다. 따라서 체적 감소 계수는 더이상 폐수 속의 붕산의 존재에 의해 제한받지 않는다.Non-volatile impurities remain in the concentrate in the reactor. Initially, the boric acid is contained in the concentrate in large amounts because the boric acid content in the vapor phase is less than the boric acid content in the liquid, but over time, the boric acid content of the water vapor discharged will be as high as the boric acid content in the supplied liquid. The boric acid content of the concentrate no longer increases. Thus, the volume reduction factor is no longer limited by the presence of boric acid in the wastewater.

수증기는 반응기에 열을 공급하는 데 사용될 수 있다.Water vapor can be used to supply heat to the reactor.

따라서 이러한 공급된 수증기의 일부는 붕산의 일부를 흡수하여 배출시킬 수 있다.Thus, some of this supplied water vapor can absorb and release some of the boric acid.

본 발명의 제2 실시예에서는, 농축물이 붕소 함유 액체로 반응기 내에 도입되고, 붕산을 증발시키기 위한 수증기는 적어도 그 대부분이 반응기의 외부로부터얻어진다. 따라서 수증기는 외부로부터 반응기에 연속적으로 공급되고 농축물과 접촉하게 된다.In a second embodiment of the invention, the concentrate is introduced into the reactor as a boron containing liquid, and at least most of the water vapor for evaporating the boric acid is obtained from the outside of the reactor. Thus, water vapor is continuously supplied to the reactor from the outside and brought into contact with the concentrate.

이러한 방법의 장점은 원자력 발전소에서 붕소를 함유하는 폐수를 증발시키기 위한 기존의 장치에 통상적으로 이용할 수 있는 증발기를 사용할 수 있다는 것이다. 농축물을 발생시키는 증발기 후방에 반응기가 조립되기 때문에, 작은 체적의 농축물을 처리하는 경우에는 반응기도 소형이 될 수 있다. 만약 농축물이 알카리성이라면 산을 첨가하여 비알카리성으로 만들 수 있다.The advantage of this method is that it is possible to use evaporators which are commonly available in existing devices for evaporating boron-containing waste water in nuclear power plants. Since the reactor is assembled behind the evaporator generating the concentrate, the reactor can also be small when processing a small volume of concentrate. If the concentrate is alkaline, acid can be added to make it alkaline.

상기 두가지 실시예에서는, 반응기 내의 압력이 대기압보다 적당히 높고, 또 온도는 100℃보다 높게 유지된다.In these two embodiments, the pressure in the reactor is moderately higher than atmospheric pressure and the temperature is maintained above 100 ° C.

분포율(distribution coefficient), 즉 반응기 내에서의 증기의 붕산 함유량 대 액체의 붕산 함유량의 비는 온도 상승에 따라 증가한다.The distribution coefficient, i.e. the ratio of boric acid content of the vapor to the boric acid content of the liquid in the reactor, increases with increasing temperature.

양 실시예에서는, 붕산은 반응기로부터 배출되는 붕산을 함유하는 증기로부터 경제적인 방법으로 회수할 수 있다.In both examples, boric acid can be recovered in an economical way from the vapor containing boric acid exiting the reactor.

상기 회수는 분류 컬럼(fractionating column)에서 이루어질 수 있다.The recovery can be done in a fractionating column.

또한, 붕산은 세정 컬럼(wash column)에서 붕산을 함유하는 증기로부터 세정될 수 있다.In addition, boric acid may be washed from the vapor containing boric acid in a wash column.

붕산이 증기로부터 회수되고, 또 반응기 외부로부터의 수증기가 사용되는한, 이 수증기는 붕산을 추출하기 위한 반응기와 설비를 통하는 폐루프 내에서 유동하는 것에 의해, 이러한 수증기를 농축하지 않고도 양호하게 사용할 수 있다.As long as boric acid is recovered from the steam and water vapor from the outside of the reactor is used, this water vapor can be used well without concentration by flowing in a closed loop through the reactor and equipment for extracting boric acid. have.

본 발명의 다른 특별한 특징 및 장점들은 본 발명에 따른 액체로부터 붕산을분리하는 방법에 대한 이하의 설명에 의해 명확하게 될 것이다. 상기 설명은 단지 하나의 예로서 주어지는 것이며 조금도 본 발명을 제한하는 것은 아니다.Other special features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a method for separating boric acid from a liquid according to the present invention. The description is given by way of example only and does not limit the invention in any way.

제1도에 도시된 장치는 본 발명의 방법에 따라, 가압하의 물을 사용하는 유형의 원자력 발전소의 저방사능 폐수로부터 붕산을 분리하는데 사용되는 것으로서, 그 방법은 증발기로서 작용하고, 비알카리성 분위기로 되어 있는 반응기(1) 내에서 가압하에 연속적으로 폐수를 증발시키며, 이 반응기로부터 붕산 농도가 높은 증기가 연속적으로 배출되는 것으로 이루어진다.The apparatus shown in FIG. 1 is used for separating boric acid from low-radioactive wastewater of a nuclear power plant of the type using pressurized water, according to the method of the present invention, which acts as an evaporator and serves as a non-alkaline atmosphere. The waste water is continuously evaporated under pressure in the reactor 1, and the vapor having a high boric acid concentration is continuously discharged from the reactor.

붕산을 함유하는 폐수는 펌프(2)에 의해 필터(3)를 통해 저장 탱크(4)로부터 공급되고, 이어서 반응기(1) 내의 열 교환기(5)로 송출된다. 반응기(1) 내에서 형성된 증기는 압력 조절 밸브(6)를 경유하여 증류 컬럼(7)으로 연속적으로 배출되고, 그 증류 컬럼(7)에서 증기는 상부의 콘덴서(8)로 배출되고 붕산은 하부로 배출된다. 이 붕산은 열 교환기(9) 내에서 재가열되고, 그 일부는 증류 컬럼(7)으로 다시 도입된다. 콘덴서(8)의 농축물의 일부는 다시 증류 컬럼(7)으로 되돌려지지만, 대부분은 1차 액체로서 상기 열교환기(5)에 공급된다.Waste water containing boric acid is supplied from storage tank 4 via filter 3 by pump 2 and then sent to heat exchanger 5 in reactor 1. The steam formed in the reactor 1 is continuously discharged to the distillation column 7 via the pressure regulating valve 6, in which the steam is discharged to the upper condenser 8 and the boric acid is lowered. To be discharged. This boric acid is reheated in the heat exchanger 9, a part of which is introduced back into the distillation column 7. Some of the concentrate of the condenser 8 is returned to the distillation column 7 but most of it is supplied to the heat exchanger 5 as a primary liquid.

이 방법은 붕산이 비결합형(non bonded)의 H3BO3형태로 수증기 속으로 증발하는 것을 관찰하는데 이용되는 것이며, 그에 따라, 실험을 기초로 하는 분포율(D)은 액체 속의 붕산의 몰 분율(mole fraction)에 대한 증기 속의 붕산의 몰 분율의 비로서 특정할 수 있다.This method is used to observe evaporation of boric acid into water vapor in the form of non-bonded H 3 BO 3 , whereby the experimentally based distribution (D) is the mole fraction of boric acid in the liquid. It can be specified as the ratio of the mole fraction of boric acid in the steam to the mole fraction.

통상의 방법과는 반대로, 붕산을 증발시키기 위하여, 폐수는 비알카리성으로만들고, 반응기 내의 분위기는 비알카리성, 즉 산성 또는 실질적으로 중성으로 한다. 통상, 폐수는 소정의 pH값을 가지나, 필요에 따라서는, 황산과 같은 산이나 염기를 파이프(15)를 경유하여 저장 탱크(4)로 공급할 수 있다. 본 발명의 방법은 pH값이 너무 높으면 적절하게 작용하지 못한다. 그러나, 부식 문제를 수반하므로 너무 낮은 pH값 역시 피해야 한다. 폐수의 적당한 pH값은 5 내지 7.5 사이이며, 6에서 7사이가 적합하다.In contrast to conventional methods, in order to evaporate boric acid, the wastewater is made non-alkaline and the atmosphere in the reactor is non-alkaline, i.e. acidic or substantially neutral. Usually, the wastewater has a predetermined pH value, but if necessary, an acid or a base such as sulfuric acid can be supplied to the storage tank 4 via the pipe 15. The method of the present invention does not work properly if the pH value is too high. However, too low a pH value should also be avoided as it involves corrosion problems. Suitable pH values for the wastewater are between 5 and 7.5, with 6 to 7 being suitable.

분포율(D)은 1보다 작으나 온도 상승에 따라 그 값은 커진다. 대기압에서의 비등점인 약 100℃에서의 분포율(D)은 0.0025이지만, 약 180℃에서는 상기 값이 이미 0.03까지 상승하고 있다. 대기압에서의 비등점보다 높은 온도를 얻기 위해, 반응기(1)는 가압하에서, 바람직하게는 150 내지 180℃ 사이의 온도와, 5.0 내지 10.0 bar 사이의 압력, 예컨대 175℃의 온도와, 7.6 bar의 압력하에서 작동되어야 한다.The distribution ratio D is smaller than 1, but the value increases as the temperature rises. The distribution ratio D at about 100 ° C., which is the boiling point at atmospheric pressure, is 0.0025, but at about 180 ° C., the value has already risen to 0.03. In order to obtain a temperature above the boiling point at atmospheric pressure, the reactor 1 is under pressure, preferably at temperatures between 150 and 180 ° C., at a pressure between 5.0 and 10.0 bar, for example at a temperature of 175 ° C. and at a pressure of 7.6 bar. It must be operated under

상기 압력은 펌프(2)에 의해 얻어진다. 약 180℃의 상기 온도를 얻기 위해서는, 반응기(1) 내의 압력을 약 9.0 bar로 할 필요가 있다.The pressure is obtained by the pump 2. In order to obtain the above temperature of about 180 ° C., the pressure in the reactor 1 needs to be about 9.0 bar.

반응기(1) 내에서는 일정한 온도와 압력 및, 일정한 액체 체적으로 조작된다.The reactor 1 is operated at a constant temperature and pressure and a constant liquid volume.

이미 약 25℃로 되어 있는 폐수는 열교환기에 의해 약 98℃까지 가열할 수 있다. 그 이상의 가열은, 예컨대 과열된 수증기의 공급과 같은 여러가지 다른 방법에 의해 얻을 수 있는 열의 도입에 의해 이루어지고, 그 열의 대부분은 반응기 내의 액체를 가열하여 증발시키는데 사용된다. 필요에 따라서는, 상기 열의 일부는액체를 통하여 유동하여, 붕산을 함유하는 액체와 함께 반응기(1)로부터 유출시킬 수 있다.Wastewater, which is already about 25 ° C., can be heated to about 98 ° C. by a heat exchanger. Further heating is achieved by the introduction of heat, which can be obtained by various other methods such as, for example, the supply of superheated steam, most of which is used to heat and evaporate the liquid in the reactor. If necessary, a portion of the heat can flow through the liquid and flow out of the reactor 1 together with the liquid containing boric acid.

장치가 시동될 때는, 기상(氣相)과 액체간의 붕산의 분포율을 나타내는 분포율(D)이 1보다 작기 때문에, 증기상 속의 붕산 함유량이 액체 속의 붕산 함유량보다 작다. 따라서 반응기(1) 내의 액체는 최초에는 붕산 함유량이 높고, 극히 일부가 물로 증발할 것이다. 증기 속의 붕산 함유량은 시간이 경과함에 따라 연속적으로 증가하고, 잠시 후 평형이 될 것이다. 증기 속의 붕산 함유량은 도입되는 액체, 즉 폐수 속의 붕산 함유량과 동등하게 될 것이다. 농축물의 붕산 함유량은 더이상 증가하지 않고, 반응기 내에서는 일정량의 액체가 이용됨에 따라, 폐수와 함께 반응기 내로 도입되는 붕산은 모두 기상으로 이동하여, 반응기(1)로부터 배출된다.When the apparatus is started up, since the distribution ratio D indicating the distribution ratio of boric acid between the gas phase and the liquid is less than 1, the boric acid content in the vapor phase is smaller than the boric acid content in the liquid. The liquid in reactor 1 is therefore initially high in boric acid content and very few will evaporate into water. The boric acid content in the steam will continue to increase over time and will equilibrate after a while. The boric acid content in the steam will be equivalent to the boric acid content in the liquid introduced, ie waste water. The boric acid content of the concentrate no longer increases, and as a certain amount of liquid is used in the reactor, all of the boric acid introduced into the reactor with the wastewater moves to the gas phase and is discharged from the reactor (1).

다른 성분 중에서, 비휘발성 및 방사성 불순물은 반응기(1) 내의 농축물 하부에 모두 잔류하고, 필요에 따라서, 이들 불순물은 연속적으로, 바람직하게는 때때로(단속적으로) 반응기(1)의 하부로 배출된다. 따라서 이런 불순물 농도의 증가는 더이상 붕산 농도에 의해 제한받지 않는다.Among other components, non-volatile and radioactive impurities remain both at the bottom of the concentrate in the reactor 1, and if necessary, these impurities are discharged continuously, preferably occasionally (intermittently) to the bottom of the reactor 1. . Therefore, this increase in impurity concentration is no longer limited by boric acid concentration.

따라서 폐수의 매우 큰 체적 감소 계수가 얻어지며, 그 계수는 더이상 폐수속의 붕산의 존재에 의해 제한받지 않는다.Thus a very large volumetric reduction factor of the wastewater is obtained, which is no longer limited by the presence of boric acid in the wastewater stream.

반응기(1)로부터 유출되는 증기는 압력 조절 밸브(6)를 경유하여 방출된다. 대기압하에서 작동하는 증류 또는 분류 컬럼(7)에서 배출된 증기는 사실상 순수한 수증기와 농축된 붕산 용액으로 분리된다. 컬럼(7)은 열교환기(9)의 붕소 농도가 7500 ppm이 되도록 조정되며, 그 농도는 원자력 발전소의 1차수의 제조에 이용되는붕산 용액의 농도이다.The steam flowing out of the reactor 1 is discharged via the pressure regulating valve 6. The steam exiting the distillation or fractionation column 7 operating under atmospheric pressure is effectively separated into pure water vapor and concentrated boric acid solution. The column 7 is adjusted so that the boron concentration of the heat exchanger 9 is 7500 ppm, which concentration is the concentration of the boric acid solution used for the production of the primary water of the nuclear power plant.

증류 또는 분류 컬럼 대신에 세정 칼럼을 이용하여 증기로부터 붕산을 회수할 수 있다.Instead of a distillation or fractionation column, a washing column can be used to recover the boric acid from the steam.

제2도에 도시된 장치는 본 발명에 따른 방법의 다른 일실시예를 실시하는데 사용된다. 이 실시예는 본 발명의 방법이 비교적 희석된 붕산 용액에 대해 적용되지 않고 농축된 붕산 용액에 대해 적용되는 점에서, 제1 실시예와 본질적으로 구별된다. 증발된 붕산을 흡수 및 배출하는데 필요한 수증기는 더이상 반응기 내의 증발에 의해서는 거의 얻어지지 않으며, 그에 따라 필요한 수증기는 실질적으로 모두 반응기(10)에 첨가되며, 이 경우, 이 반응기는 접촉기이며, 바람직하게는 역류 접촉 컬럼이다.The apparatus shown in FIG. 2 is used to implement another embodiment of the method according to the invention. This example is essentially distinguished from the first example in that the method of the present invention is not applied to a relatively diluted boric acid solution but to a concentrated boric acid solution. The water vapor required to absorb and discharge the evaporated boric acid is no longer obtained by evaporation in the reactor, so that substantially all of the required water vapor is added to the reactor 10, in which case the reactor is a contactor, preferably Is a countercurrent contact column.

반응기(10) 내부는 제1 실시예와 동일한 온도, 압력 및 pH 조건이 적용된다.Inside the reactor 10, the same temperature, pressure and pH conditions as in the first embodiment are applied.

농축물은 반응기(10)의 상부로부터 도입되고, 반응기(10)의 하부로 도입되는 고온 및 고압의 수증기는 역방향으로 유동하게 된다.The concentrate is introduced from the top of the reactor 10 and the hot and high pressure water vapor introduced into the bottom of the reactor 10 is allowed to flow in the reverse direction.

거의 붕소를 함유하지 않고, 소정량을 휘발시킬 수 있는 이 농축물은 반응기(10)로부터 연속적 또는 불연속적으로 제거될 수 있다. 증발된 붕산으로 충만된 수증기는 반응기(10)의 상부로부터 데미스터(demister)(11)를 경유하여 세정 컬럼(12)으로 배출되며, 이 세정 컬럼에서는 낮은 유속으로 역방향으로 유동하는 물에 의해 붕산이 수증기로부터 세정된다. 이 유속은 회수 및 정제된 붕산의 소정 농도에 의해 결정된다.This concentrate, which contains little boron and can volatilize an amount, can be removed continuously or discontinuously from the reactor 10. Water vapor filled with evaporated boric acid is discharged from the top of the reactor (10) via the demister (11) to the scrubbing column (12), in which the boric acid is reacted with water flowing in reverse direction at a low flow rate. This is washed from the steam. This flow rate is determined by the predetermined concentration of recovered and purified boric acid.

붕산을 함유하지 않는 잔류 수증기는 손실된 열이 보상되는 열교환기(13)로공급되며, 최종적으로는, 펌프(14)를 사용하여 고온 및 고압으로 된 수증기를 펌핑하여 다시 반응기(10) 내로 도입하여, 농축물을 가열 증발시켜 그 농축물로부터 붕산을 흡수한다.Residual water vapor that does not contain boric acid is fed to a heat exchanger (13) in which lost heat is compensated for, and finally pumped to high temperature and high pressure water vapor using a pump (14) and introduced into the reactor (10) again. The concentrate is then heat evaporated to absorb boric acid from the concentrate.

이러한 실시예에 따라, 원자력 발전소에서 폐수 증발에 의해 얻어진 기존의 농축물은 한편으로는, 붕소가 극히 소량이거나 전혀 없는 증발된 농축물과, 다른 한편으로는 붕산의 농축 용액으로 분리할 수 있다. 특별한 증발기가 설치될 필요가 없다. 기존의 증발기에 연결시켜 배치되는 제2도에 도시된 바와 같은 장치만이 필요하다. 농축물과, 따라서 매우 작은 유속이 이용되기 때문에, 결과적으로 상기 장치는 매우 작아질 수 있다. 수증기는 거의 농축되거나 방출되지 않음으로써 에너지 소비가 최소화된다.According to this embodiment, the existing concentrate obtained by waste water evaporation in a nuclear power plant can, on the one hand, be separated into an evaporated concentrate with very little or no boron and, on the other hand, a concentrated solution of boric acid. No special evaporator needs to be installed. Only the apparatus as shown in FIG. 2 arranged in connection with the existing evaporator is needed. As a concentrate and, thus, a very small flow rate, are used, the result can be very small. Water vapor is hardly concentrated or released, minimizing energy consumption.

오늘날의 사용에 있어서는, 염기가 증기에 첨가되므로 농축물의 pH는 8 이상일 수 있으며, 이 경우에는 농축물을 반응기(10)에 도입하기 전에 pH값이 8 이하, 바람직하게는 7 이하가 될 때까지 황산과 같은 산을 첨가하여야 한다. 이 때, 염이 상당량 형성되어, 반응기(10) 내의 농축물에 잔존한다.In today's use, the base may be added to the vapor so that the pH of the concentrate can be at least 8, in which case until the pH value is at most 8, preferably at most 7, before introducing the concentrate into the reactor 10. Acids such as sulfuric acid must be added. At this time, a significant amount of salt is formed and remains in the concentrate in reactor 10.

전술한 방법은 방사성 폐기물의 양을 상당히 줄인다. 또한 붕산을 회수하여 재이용할 수 있다.The method described above significantly reduces the amount of radioactive waste. Boric acid can also be recovered and reused.

본 발명은 전술한 실시예에 의해 전혀 제한되지 않는다. 반대로, 본 발명의 범위 내에 있는 한, 이러한 실시예들에 대해 다양한 변경이 이루어질 수 있다.The present invention is not limited at all by the above-described embodiment. Conversely, various modifications may be made to these embodiments as long as they are within the scope of the present invention.

제1도는 본 발명에 따른 붕산의 제거 방법을 실시하기 위한 장치를 도시한 블록도이며;1 is a block diagram showing an apparatus for implementing the method of removing boric acid according to the present invention;

제2도는 제1도와 유사한 도면으로, 본 발명의 다른 일실시예에 관한 블록도이다.2 is a block diagram according to another embodiment of the present invention, similar to FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 반응기1: reactor

4 : 저장 탱크4: storage tank

5 : 열 교환기5: heat exchanger

7 : 증류 컬럼7: distillation column

8 : 콘덴서8: condenser

10 : 반응기10: reactor

12 : 세정 컬럼12: washing column

Claims (11)

원자력 발전소의 폐액과 같은 붕산 함유 액체로부터 붕산을 분리하는 방법에 있어서, 붕산 함유 액체를 비알카리성 분위기의 반응기(1 또는 10)에 연속적으로 공급하고, 이 붕산을 수증기를 이용하여 증발시키며, 그 수증기 속의 붕산 농도가 높아지면 이 수증기를 반응기(1 또는 10)로부터 배출하는 것에 의해 붕산을 제거하는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.In a method for separating boric acid from a boric acid-containing liquid such as a waste liquid of a nuclear power plant, the boric acid-containing liquid is continuously supplied to a reactor (1 or 10) in a non-alkaline atmosphere, and the boric acid is evaporated using water vapor, and the water vapor thereof. The boric acid separation method of removing boric acid by discharging this steam from a reactor (1 or 10), when the concentration of boric acid in a genus becomes high. 제1항에 있어서, 액체가 연속적으로 도입되고, 반응기의 내용물이 실질적으로 일정량 잔존하도록, 붕산 농도가 높아진 수증기가 연속적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.The method of separating boric acid according to claim 1, wherein the liquid is continuously introduced and water vapor having a high boric acid concentration is continuously removed so that the contents of the reactor remain substantially in a certain amount. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반응기(1 또는 10) 내에 잔존하는 농축물이 불연속적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.The process for separating boric acid according to claim 1 or 2, characterized in that the concentrate remaining in the reactor (1 or 10) is removed discontinuously. 제1항 또는 제2항에 있어서, 붕산을 함유하는 액체가 용액으로서 첨가되며, 반응기(1)를 증발기로서 작용시켜, 수증기의 대부분을 열 도입에 의해 반응기(1) 내에서 형성하는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.The liquid according to claim 1 or 2, wherein a liquid containing boric acid is added as a solution, and the reactor 1 is operated as an evaporator, so that most of the water vapor is formed in the reactor 1 by heat introduction. Boric acid separation method. 제4항에 있어서, 열은 수증기를 반응기(1) 내에 도입하는 것에 의해반응기(1)에 공급되는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.The method of separating boric acid according to claim 4, wherein heat is supplied to the reactor (1) by introducing water vapor into the reactor (1). 제1항 또는 제2항에 있어서, 농축물을 붕소를 함유하는 액체로서 반응기(10)에 도입하며, 붕산을 증발시키기 위한 수증기를 반응기(10)의 외부로부터 대부분 얻으며, 이 수증기는 반응기(10)의 외부로부터 반응기(10)의 내부에 연속적으로 도입되어, 농축물과 접촉하는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.The process according to claim 1 or 2, wherein the concentrate is introduced into the reactor (10) as a liquid containing boron, and most of the steam for evaporating the boric acid is obtained from outside of the reactor (10), which is the reactor (10). And continuously introduced into the reactor (10) from the outside, and contacting the concentrate. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반응기(1 또는 10)의 온도 및 압력은 각각 100℃ 이상 및 대기압 이상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.3. The method of claim 1, wherein the temperature and pressure of the reactor (1 or 10) are maintained at 100 ° C. or higher and at least atmospheric pressure, respectively. 4. 제7항에 있어서, 반응기(1 또는 10)의 온도 및 압력은 각각 150 내지 180℃ 사이 및 5 내지 10 bar 사이의 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.8. The process of claim 7 wherein the temperature and pressure of the reactor (1 or 10) are maintained at pressures between 150 and 180 ° C and between 5 and 10 bar, respectively. 제1항 또는 제2항에 있어서, 붕산은 반응기(1 또는 10)로부터 배출되는 붕산을 함유하는 증기로부터 회수되는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.3. The method of claim 1, wherein the boric acid is recovered from a vapor containing boric acid exiting the reactor (1 or 10). 4. 제9항에 있어서, 붕산은 증류와 분류 컬럼 또는 세정 컬럼에 의해 회수되는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.10. The method of claim 9, wherein the boric acid is recovered by distillation and fractionation column or washing column. 제9항에 있어서, 수증기는 농축됨이 없이 반응기(10)와 붕산 제거 장치(12)를 통하는 폐루프 내에서 유동하는 것을 특징으로 하는 붕산의 분리 방법.10. The method of claim 9, wherein the water vapor flows in a closed loop through the reactor (10) and the boric acid removal device (12) without being concentrated.
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