KR100411612B1 - Pure Sodium(Na)-collecting apparatus & method from wasted Sodium(Na) comprising Sodium-oxide compounds - Google Patents

Pure Sodium(Na)-collecting apparatus & method from wasted Sodium(Na) comprising Sodium-oxide compounds Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법 및 그에 사용되는 장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a method for recovering sodium from waste sodium containing oxide and to an apparatus used therefor,

특히, 나트륨의 물리적인 특성(열적인 특성)을 이용하여 순수한 액체 또는 고체 상태의 나트륨을 얻고자 하는 것으로 나트륨 산화물이 포함된 폐 나트륨을 저장하고 가열할 수 있는 폐 나트륨 저장조와 용융된 폐 산화나트륨을 가스의 압력을 이용하여 증발기로 이송하여 폐 나트륨을 가열하고 이로 인해 순수한 나트륨을 포집, 분리, 저장 함으로써 폐 나트륨을 다시 활용할 수 있도록 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치 및 방법에 관한 것이다.In particular, to obtain pure liquid or solid sodium using the physical properties of sodium (thermal properties), waste sodium reservoirs and molten waste sodium oxide capable of storing and heating waste sodium containing sodium oxide. And method for recovering sodium from waste sodium containing oxides, which are then transported to an evaporator using the pressure of the gas to heat the waste sodium, thereby capturing, separating and storing the pure sodium to reuse the waste sodium. It is about.

Description

산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치 및 방법{Pure Sodium(Na)-collecting apparatus ＆ method from wasted Sodium(Na) comprising Sodium-oxide compounds}Pure Sodium (Na) -collecting apparatus & method from wasted Sodium (Na) comprising Sodium-oxide compounds}

본 발명은 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 순수나트륨을 회수하는 방법 및 그에 사용되는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순수 액체나트륨에 산화나트륨(Na2O) 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 산화 나트륨이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨이 갖는 온도에 따라 상(phase) 변화가 일어나는 물리적 특성(열적인 특성)을 이용하여 액체 또는 고체 상의 순수한 나트륨으로 분리하여 회수하는 장치 및 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for recovering pure sodium from waste sodium containing oxides and to devices used therein, and more particularly, to pure liquid sodium, sodium oxide such as sodium oxide (Na 2 O) or sodium hydroxide (NaOH). The present invention relates to an apparatus and a method for separating and recovering pure sodium in a liquid or solid phase by using physical properties (thermal properties) in which a phase change occurs according to a temperature of sodium from the waste sodium contained therein.

일반적으로 원자로와 같은 기계장치에서 핵연료의 분열에 의해 발생되는 열을 증기발생기를 이용하여 열교환하고 있으며, 이러한 열교환 장치에 이용되는 냉각재의 한 종류로 액체금속이 사용되고 있다. 이와 같이 액체금속을 냉각재로 사용하는 액체금속로의 경우 열전달 효율이 좋고, 끓는점(비점)이 높은 액체나트륨이 대부분 냉각재로 사용되고 있다.Generally, heat generated by the splitting of nuclear fuel is exchanged using a steam generator in a mechanical apparatus such as a nuclear reactor, and liquid metal is used as one kind of coolant used in such a heat exchanger. As such, the liquid metal furnace using the liquid metal as the coolant has good heat transfer efficiency, and the liquid sodium having a high boiling point (boiling point) is mostly used as the coolant.

그러나, 액체나트륨을 냉각재로 이용하는 경우 공기 또는 물과 같은 물질에 냉각재로 사용되는 나트륨이 노출되는 경우 액체나트륨은 나트륨이 갖는 특유의 높은 화학적인 반응성으로 인해 공기 또는 물과 반응하여 다량의 산화물을 형성한다.However, when liquid sodium is used as a coolant, when sodium used as a coolant is exposed to a material such as air or water, liquid sodium reacts with air or water to form a large amount of oxide due to the unique high chemical reactivity of sodium. do.

특히 원자로계통 중 증기 발생기 전열관에서 물이 누출되는 경우, 순수 액체나트륨 부위로 물이 누출되어, 나트륨-물 반응으로부터 대량의 나트륨산화물이 발생되고, 상기 생성된 나트륨산화물이 순수 액체산화물과 혼합됨으로써 불순 산화 액체나트륨이 대량으로 발생하게 된다.In particular, when water leaks from the steam generator heat pipe in the reactor system, water leaks into the pure liquid sodium site, and a large amount of sodium oxide is generated from the sodium-water reaction, and the resulting sodium oxide is mixed with the pure liquid oxide, resulting in impurities. Large amounts of liquid sodium oxide are generated.

종래에는 액체나트륨 중 산화물만을 분리하는 특별한 분리장치는 개발되어 있지 않으며, 단지 원자로를 운전하는 도중 발생되는 금속 불순물 또는 나트륨 산화물 등의 불순물이 혼합된 액체나트륨은 산소, 수소, 탄소 등을 포함하는 불순물을 제거할 수 있는 콜드 트랩(cold trap)이라 불리우는 장치를 이용하여 분리되고 있다.Conventionally, a special separation device for separating only oxides from liquid sodium has not been developed, and liquid sodium mixed with impurities such as metal impurities or sodium oxides generated during operation of a reactor is impurity containing oxygen, hydrogen, carbon, etc. They are separated using a device called a cold trap that can remove.

상기 콜드 트랩은 나트륨 유동라인에 바이패스(by-pass) 라인을 설치하여, 이곳을 통해 유입되는 불순물이 포함된 고온의 액체나트륨을 망(mesh)이 장착된 일종의 필터역할을 하는 거름장치를 통과하게 하고, 이 거름장치에 냉각가스가 흐르는 배관을 설치하여 내부의 온도를 낮추게 되면, 불순물이 포함된 액체나트륨 속에서의 온도에 따른 용해도의 차이에 따라, 고온에서 용해되어 있던 불순나트륨이 고체상의 나트륨화합물 결정으로 침전되는 현상을 이용하여 불순물들을 분리해 내고 있다.The cold trap is installed by a bypass line in the sodium flow line, and passes through a filtering device that acts as a kind of filter equipped with a mesh of hot liquid sodium containing impurities flowing therein. If the internal temperature is lowered by installing a pipe through which the cooling gas flows, the impurity sodium dissolved at high temperature is dissolved in the solid phase according to the difference in solubility according to the temperature in the liquid sodium containing impurities. Impurities are separated using the phenomenon of precipitation with sodium compound crystals.

그러나 이와 같은 장치는 단순히 액체나트륨에 용해된 다양한 종류의 불순물을 걸러내기 위한 것으로 나트륨산화물이 포함된 폐 나트륨으로부터 순수나트륨을 완전히 분리할 수는 없는 것이다.However, such a device is simply to filter out various kinds of impurities dissolved in liquid sodium, and cannot completely separate pure sodium from waste sodium containing sodium oxide.

상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서,As to overcome the above-mentioned conventional problems,

본 발명의 목적은 순수나트륨이 산소에 노출됨에 따라 특유의 높은 화학적반응성으로 인해 생성되거나, 나트륨과 물을 사용하는 나트륨 실험장치에서 발생되는 나트륨산화물을 고체 또는 액체상의 순수 나트륨 형태로 회수할 수 있도록 하는 방법과 이를 실현하는 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to recover the sodium oxide in solid or liquid pure sodium form, which is produced due to the unique high chemical reactivity as the pure sodium is exposed to oxygen, or generated in the sodium experimental apparatus using sodium and water. To provide a method and a device for realizing the same.

도 1은 본 발명에 따른 폐 나트륨으로부터 순수한 나트륨을 회수하기 위한 장치를 도시한 개략적인 구성도.1 is a schematic diagram illustrating an apparatus for recovering pure sodium from waste sodium according to the present invention.

도 2a는 본 발명에 따른 폐 나트륨으로부터 순수한 나트륨을 추출하기 위해 사용되는 냉각코일을 도시한 입면도.Figure 2a is an elevational view showing the cooling coil used to extract pure sodium from waste sodium according to the present invention.

도 2b는 도 2a에 도시된 냉각코일로부터 추출된 순수한 나트륨을 분리하여 순수한 나트륨을 저장하기 위한 저장탱크로 보내기 위한 포집팬을 도시한 개략적인 단면도.Figure 2b is a schematic cross-sectional view showing a collecting pan for separating the pure sodium extracted from the cooling coil shown in Figure 2a and sending it to a storage tank for storing pure sodium.

*도면의 주요 부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *

100 ... 증발기 110 ... 증발탱크100 ... evaporator 110 ... evaporation tank

111,211,311 ... 외벽 112,212a,212b,312 ... 히터111,211,311 ... outer wall 112,212a, 212b, 312 ... heater

120 ... 포집기 121 ... 냉각코일120 ... collector 121 ... cooling coil

122 ... 포집팬 124 ... 배출구122 ... collecting pan 124 ... outlet

200 ... 폐 나트륨 저장조 210,310 ... 저장탱크200 ... waste sodium reservoir 210,310 ... storage tank

300 ... 순수 나트륨 저장조 400 ... 냉각가스 탱크300 ... pure sodium reservoir 400 ... cooling gas tank

이를 실현하기 위한 본 발명은,The present invention for realizing this,

나트륨의 물리적인 특성(열적인 특성)을 이용하여 액체 또는 고체 상태의 순수한 나트륨을 얻고자 하는 것으로서,It is to obtain pure sodium in liquid or solid state by using the physical property (thermal property) of sodium,

저장탱크(210)와, 저장탱크(210)를 감싸는 외벽(211)과, 상기 저장탱크(210)를 가열하기 위해 설치되는 가열수단을 구비하고,A storage tank 210, an outer wall 211 surrounding the storage tank 210, and heating means installed to heat the storage tank 210,

냉각가스 공급관(701)으로부터 분기되고 가압조절밸브(502)가 장착된 제1가압관(702)과, 배기밸브(504)가 장착된 배기관(706)과 유입밸브(512)를 구비한 폐 나트륨 유입관(712) 및 방출밸브(514)를 구비하며 나트륨산화물을 포함하는 불순물을 방출하는 방출관(714)이 상기 저장탱크(210)에 장착되는 폐 나트륨 저장조(200);Waste sodium having a first pressure pipe 702 branched from the cooling gas supply pipe 701 and equipped with a pressure regulating valve 502, an exhaust pipe 706 equipped with an exhaust valve 504, and an inlet valve 512. A waste sodium reservoir (200) having an inlet tube (712) and a discharge valve (514), the discharge tube (714) for discharging impurities including sodium oxide, mounted to the storage tank (210);

증발탱크(110)와, 증발탱크(110)를 감싸는 외벽(111)과, 상기 증발탱크(110)를 가열하기 위하여 설치되는 히터(112)와, 내부 압력을 조절하기 위하여 배기밸브(507)를 구비하며 상기 증발탱크에 장착되는 배기관(710)을 포함하여 구성되는 증발기(100);The evaporation tank 110, the outer wall 111 surrounding the evaporation tank 110, a heater 112 installed to heat the evaporation tank 110, and an exhaust valve 507 to adjust the internal pressure. An evaporator 100 provided with an exhaust pipe 710 mounted to the evaporation tank;

저장탱크(310)와, 저장탱크(310)를 감싸는 외벽(311)과, 상기 저장탱크(310)를 가열하기 위하여 설치되는 히터(312)와,A storage tank 310, an outer wall 311 surrounding the storage tank 310, a heater 312 installed to heat the storage tank 310,

내부 압력조절을 위한 배기밸브(506)가 구비된 배기관(709)과, 정제된 순수 나트륨을 냉각계통으로 공급하기 위하여 공급밸브(513)가 구비된 순수 나트륨 공급관(713) 및 상기 폐 나트륨 저장조(200)와 연결되는 제1가압관(702)으로 부터 분기되고 가압조절밸브(516)가 장착된 제2가압관(715)을 포함하는 배관이 상기 저장탱크(310)에 장착되는 순수 나트륨 저장조(300);An exhaust pipe 709 having an exhaust valve 506 for adjusting internal pressure, a pure sodium supply pipe 713 provided with a supply valve 513 for supplying purified pure sodium to a cooling system, and the waste sodium storage tank ( Pure sodium storage tank branched from the first pressure pipe 702 connected to the 200 and the second pressure pipe 715 equipped with a pressure control valve 516 is mounted to the storage tank 310 ( 300);

상기 증발기(100) 내부에 장착되는 것으로,To be mounted inside the evaporator 100,

일측은 냉각가스 공급관(701)에서 분기되어 냉각가스를 유입하는 유량계(520)와 유량조절밸브(508)를 구비하는 냉각가스 유입관(703)이 연결되고 다른 일측에는 냉각가스가 방출되는 냉각가스 방출관(707)이 연결되는 냉각코일(121)과,One side is connected to the cooling gas inlet pipe 703 having a flow meter 520 and a flow control valve 508 for branching from the cooling gas supply pipe 701 and the flow control valve 508 and the other side of the cooling gas discharged cooling gas Cooling coil 121 to which the discharge pipe 707 is connected,

상기 냉각코일(121)의 하부에 위치하는 것으로, 상기 냉각코일(121)에서 형성되어 낙하하는 나트륨 방울을 포집하며, 이를 배출시키기 위한 배출구(124)가 구비하는 포집팬(122)을 포함하여 구성되는 포집기(120);Located in the lower portion of the cooling coil 121, and formed in the cooling coil 121 to collect the falling sodium droplets, and comprises a collecting fan 122 provided with an outlet 124 for discharging it A collector 120;

일단이 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210) 바닥에 인접하는 위치까지 연장되고, 다른 일단이 증발기(100)의 증발탱크(110) 바닥에 인접하는 위치까지 연장되며, 상기 폐 나트륨 저장조(200)와 상기 증발기(100) 사이 임의의 위치에 폐 나트륨 공급밸브(515)가 장착되는 폐 나트륨 공급관(704)과,One end extends to a position adjacent to the bottom of the storage tank 210 of the waste sodium reservoir 200, the other end extends to a position adjacent to the bottom of the evaporation tank 110 of the evaporator 100, and the waste sodium reservoir ( Waste sodium supply pipe 704 is equipped with a waste sodium supply valve 515 at any position between the 200 and the evaporator 100,

폐 나트륨(601)으로부터 순수 나트륨을 분리한 후 잔류하는 나트륨산화물을 포함하는 불순물을 다시 폐 나트륨 저장조(200) 측으로 배출하기 위한 방출밸브(503)를 포함하는 방출관(705)과,A discharge tube 705 including a discharge valve 503 for discharging impurities including sodium oxide remaining after separating pure sodium from waste sodium 601 back to the waste sodium storage tank 200;

상기 증발기 내부에 설치되는 포집기(120)의 배출구(124)로부터 순수 나트륨 저장조(300) 까지 연결되어 포집된 순수 나트륨을 이송하는 이송밸브(505)를 구비한 이송관(708)을 포함하는 배관; 및A pipe including a transfer pipe 708 having a transfer valve 505 connected to the pure sodium storage tank 300 from the outlet 124 of the collector 120 installed inside the evaporator and transferring the collected pure sodium; And

메인밸브(501)를 구비한 냉각가스 공급관(701)에 연결되는 냉각가스 탱크(400)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치를 제공한다.It provides a device for recovering sodium from waste sodium containing oxide, characterized in that it comprises a cooling gas tank 400 connected to the cooling gas supply pipe 701 having a main valve (501).

또한, 상기 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치를 이용하여 폐 나트륨으로부터 순수한 나트륨을 포집하기 위한 방법에 관한 것으로서,In addition, the present invention relates to a method for capturing pure sodium from waste sodium using an apparatus for recovering sodium from the waste sodium containing the oxide,

상기 유입밸브(512)를 개방함으로써 유입관(712)을 통해 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)에 유입되어 저장상태에서 고체상태를 유지하는 폐 나트륨을 나트륨의 용융점인 98℃ 이상으로 히터(212a,212b)를 작동하여 고체상태의 나트륨을 액체로 변화시키는 단계;By opening the inlet valve 512, the waste sodium flowing into the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200 through the inlet pipe 712 and maintaining the solid state in the storage state is above 98 ° C., the melting point of sodium. Operating heaters 212a and 212b to convert solid sodium into a liquid;

상기 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)에서 용융된 폐 나트륨(601)을, 가압조절밸브(502)를 개방하여 제1가압관(702)을 통해 가스탱크(400)로부터 고압가스가 유입되게 하여 저장탱크(210)의 내부 압력을 상승시키고, 상기 증발기(100)와 상호 연결하는 폐 나트륨 공급관(704)에 구비된 폐 나트륨 공급밸브(515)를 개방하고, 상기 증발기(100)의 배기관(710)에 구비된 배기밸브(507)를 개방하여 폐 나트륨 저장탱크(210)와 증발탱크(110) 내부 간의 압력차를 이용하여 일정량의 용융된 폐 나트륨(601)을 상기 증발기(100)의 증발탱크(110)로 공급하는 단계;The high pressure gas is discharged from the gas tank 400 through the first pressure pipe 702 by opening the pressure control valve 502 with the waste sodium 601 melted in the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200. To increase the internal pressure of the storage tank 210, open the waste sodium supply valve 515 provided in the waste sodium supply pipe 704 interconnected with the evaporator 100, and open the waste evaporator 100. Opening the exhaust valve 507 provided in the exhaust pipe 710 by using a pressure difference between the waste sodium storage tank 210 and the inside of the evaporation tank 110, a predetermined amount of molten waste sodium 601 to the evaporator 100 Supplying to the evaporation tank 110;

일정량의 폐 나트륨이 공급된 상태에서 상기 가압조절밸브(502)를 닫고, 또한 폐나트륨 공급밸브(515) 및 상기 증발기(100)의 배기밸브(507)를 닫은 상태에서 상기 증발기(100)에 구비된 히터(112)를 작동시켜 증발탱크(110) 내부의 순수 나트륨을 기체상태로 기화시키는 단계;The pressure regulating valve 502 is closed in a state where a predetermined amount of waste sodium is supplied, and the evaporator 100 is provided in a state in which the waste sodium supply valve 515 and the exhaust valve 507 of the evaporator 100 are closed. Operating the heated heater 112 to vaporize pure sodium in the evaporation tank 110 in a gaseous state;

냉각가스 유입밸브(508)를 개방하여 냉각코일(121)에 냉각가스를 통과시켜 냉각코일(121)의 표면온도를 고체 나트륨의 녹는점 아래로 유지하여 상기 증발기(100) 내부에 발생된 나트륨 증기를 상기 냉각코일 표면에서 액체 또는 고체로 상변화 되도록하는 단계;The cooling gas inlet valve 508 is opened to pass the cooling gas through the cooling coil 121 to maintain the surface temperature of the cooling coil 121 below the melting point of the solid sodium so that the sodium vapor generated inside the evaporator 100. Causing a phase change from the surface of the cooling coil to a liquid or a solid;

상기 냉각코일(121)의 표면에 액체 또는 고체상의 나트륨이 응결되는 양이 감소하고, 냉각코일(121)로 유입되는 냉각가스의 방출온도가 유입온도와 거의 같게 될 때 냉각가스의 공급을 차단하여 냉각코일(121)의 온도가 상승되게 함으로써 냉각코일(121)의 표면에 응고되었던 순수한 고체상의 나트륨(602)이 증발기 자체의 온도에 의하여 재용융되어 액체상으로 변화되게 한 후, 상기 냉각코일(121) 하부에 위치하는 포집팬(122)에 포집하고, 액상으로 변화된 순수한 나트륨을 이송밸브(505)를 개방함으로써 배수구(124)와 연결된 이송관(708)을 통해 순수 나트륨 저장조(300)의 저장탱크(310)로 유입되게 하는 단계를 포함하여 이루어지는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법을 제공한다.The amount of condensation of liquid or solid sodium on the surface of the cooling coil 121 decreases, and when the discharge temperature of the cooling gas flowing into the cooling coil 121 becomes about the same as the inlet temperature, the supply of the cooling gas is blocked. By allowing the temperature of the cooling coil 121 to rise, the pure solid sodium 602 solidified on the surface of the cooling coil 121 is remelted by the temperature of the evaporator itself to change into a liquid phase, and then the cooling coil 121 The storage tank of the pure sodium reservoir 300 through the transfer pipe 708 connected to the drain port 124 by collecting the pure sodium changed into the liquid phase and opening the transfer valve 505. Provided is a method for recovering sodium from waste sodium containing oxide comprising the step of entering into (310).

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 폐 나트륨으로부터 순수한 나트륨을 회수하기 위한 장치를 도시한 개략적인 구성도이고,1 is a schematic configuration diagram showing an apparatus for recovering pure sodium from waste sodium according to the present invention,

도 2a는 본 발명에 따른 폐 나트륨으로부터 순수한 나트륨을 추출하기 위해 사용되는 냉각코일을 도시한 입면도이며,Figure 2a is an elevational view showing a cooling coil used to extract pure sodium from waste sodium according to the invention,

도 2b는 도 2a에 도시된 냉각코일로부터 추출된 순수한 나트륨을 분리하여 순수한 나트륨을 저장하기 위한 저장탱크로 보내기 위한 포집팬을 도시한 개략적인 단면도이다.FIG. 2B is a schematic cross-sectional view illustrating a collecting pan for separating pure sodium extracted from the cooling coil of FIG. 2A and sending it to a storage tank for storing pure sodium.

본 발명의 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수장치는 크게 나트륨산화물 등의 불순물이 포함된 폐 나트륨 유입되는 폐나트륨 저장조(200)와, 이 폐 나트륨 저장조(200)로부터 폐나트륨을 공급받아 기체상태의 순수 나트륨으로 증발시키는 증발기(100)와, 상기 증발기(100) 내부에 설치되어 나트륨 증기를 액화또는 고화시켜 순수 나트륨을 포집하는 포집기(120)와, 상기 증발기와 그 내부의 포집기에 의해 생성된 순수 나트륨을 저장하거나 냉각계통 등의 수요처에 순수 나트륨을 공급하는 순수 나트륨 저장조(300)를 포함한 구성으로 이루어진다.The apparatus for recovering sodium from waste sodium containing the oxide of the present invention is a waste sodium storage tank 200 into which waste sodium is introduced, which contains impurities such as sodium oxide, and waste sodium supplied from the waste sodium storage tank 200. Evaporator 100 for evaporating to pure sodium in the state, a collector 120 is installed inside the evaporator 100 to liquefy or solidify the sodium vapor to collect the pure sodium, and generated by the evaporator and the collector therein It consists of a configuration including a pure sodium storage tank 300 for storing the pure sodium or supplying pure sodium to the demand destination, such as cooling system.

각 구성요소를 더욱 상세히 설명하면,In more detail, each component

상기 폐 나트륨 저장조(200)는 저장탱크(210)와, 저장탱크(210)를 감싸는 외벽(211)과, 상기 저장탱크(210)를 가열하기 위해 설치되는 가열수단을 구비하고,The waste sodium storage tank 200 includes a storage tank 210, an outer wall 211 surrounding the storage tank 210, and heating means installed to heat the storage tank 210.

냉각가스 공급관(701)으로부터 분기되고 가압조절밸브(502)가 장착된 제1가압관(702)과, 배기밸브(504)가 장착된 배기관(706)과, 유입밸브(512)를 구비한 폐 나트륨 유입관(712) 및 방출밸브(514)를 구비하며 나트륨산화물을 포함하는 불순물을 방출하는 방출관(714)이 상기 저장탱크(210)에 장착되는 것으로서,A first pressure pipe 702 branched from the cooling gas supply pipe 701 and equipped with a pressure regulating valve 502, an exhaust pipe 706 equipped with an exhaust valve 504, and a closed inlet valve 512. As the discharge tank 714 having a sodium inlet pipe 712 and the discharge valve 514 and discharges impurities containing sodium oxide is mounted on the storage tank 210,

상기 폐 나트륨 저장조(200)를 가열하여 내부에 위치하는 폐 나트륨을 용융시키기 위한 상기 가열수단은 가열로 인해 저장탱크(210) 내부의 압력이 급격히 상승하는 것을 방지하기 위하여 순차적인 가열이 가능하도록 상부히터(212a)와 하부히터(212b)로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 한다.The heating means for heating the waste sodium reservoir 200 to melt the waste sodium located therein is the upper portion to enable sequential heating in order to prevent the pressure in the storage tank 210 to rise rapidly due to the heating The heater 212a and the lower heater 212b are separated and configured.

상기 증발기(100)는 증발탱크(110)와, 증발탱크(110)를 감싸는 외벽(111)과, 상기 증발탱크(110)를 가열하기 위하여 설치되는 히터(112)와, 내부 압력을 조절하기 위하여 배기밸브(507)를 구비하며 상기 증발탱크 상부에 장착되는 배기관(710)을 포함하여 구성되는 것으로서,The evaporator 100 includes an evaporation tank 110, an outer wall 111 surrounding the evaporation tank 110, a heater 112 installed to heat the evaporation tank 110, and an internal pressure. It comprises an exhaust valve 507 and comprises an exhaust pipe 710 mounted on the evaporation tank,

상기 증발탱크(110)는 추가로 내부 압력의 상승정도를 확인하기 위해 압력계와, 내부에 채워지는 폐 나트륨의 레벨을 확인하기 위한 레벨스위치가 장착되는 것을 특징으로 한다.The evaporation tank 110 is further characterized in that it is equipped with a pressure gauge to check the degree of rise of the internal pressure, and a level switch for checking the level of waste sodium filled therein.

상기 순수 나트륨 저장조(300)는 저장탱크(310)와, 저장탱크(310)를 감싸는 외벽(311)과, 상기 저장탱크(310)를 가열하기 위하여 설치되는 히터(312)와,The pure sodium storage tank 300 includes a storage tank 310, an outer wall 311 surrounding the storage tank 310, a heater 312 installed to heat the storage tank 310,

상기 저장탱크(310)의 상부에 장착되는 것들로서, 내부 압력조절을 위한 배기밸브(506)가 구비된 배기관(709)과, 정제된 순수 나트륨을 냉각계통으로 공급하기 위하여 공급밸브(513)가 구비된 순수 나트륨 공급관(713) 및 상기 폐 나트륨 저장조(200)와 연결되는 제1가압관(702)으로 부터 분기되고 가압조절밸브(516)가 구비된 제2가압관(715)을 포함하는 배관을 포함하여 구성된다.Mounted on the upper portion of the storage tank 310, the exhaust pipe 709 is provided with an exhaust valve 506 for regulating the internal pressure, and the supply valve 513 to supply purified pure sodium to the cooling system Piping including a second pressure pipe 715 branched from the first pressure pipe 702 is connected to the pure sodium supply pipe 713 and the waste sodium reservoir 200 is provided with a pressure control valve 516 is provided. It is configured to include.

상기 포집기(120)는, 도 2a 및 2b에 상세히 도시한 바와 같이, 상기 증발기(100) 내부 상단에 장착되는 것으로, 일측은 냉각가스 공급관(701)에서 분기되어 냉각가스를 유입하는 유량계(520)와 유량조절밸브(508)를 구비하는 냉각가스 유입관(703)이 연결되고 다른 일측에는 냉각가스가 방출되는 냉각가스 방출관(707)이 연결되는 냉각코일(121)과,The collector 120, as shown in detail in Figures 2a and 2b, is mounted on the upper end of the evaporator 100, one side is a flow meter 520 branched from the cooling gas supply pipe 701 to introduce the cooling gas And a cooling coil 121 having a cooling gas inlet pipe 703 having a flow control valve 508 connected thereto, and a cooling gas discharge pipe 707 having a cooling gas discharged thereto at the other side thereof;

상기 냉각코일(121)의 하부에 위치하는 것으로, 상기 냉각코일(121)에서 형성되어 낙하하는 나트륨 방울을 포집하며, 이를 배출시키기 위한 배출구(124)가 구비하는 포집팬(122)을 포함하여 구성되며;Located in the lower portion of the cooling coil 121, and formed in the cooling coil 121 to collect the falling sodium droplets, and comprises a collecting fan 122 provided with an outlet 124 for discharging it Become;

상기 냉각코일(121)은 나트륨 증기와의 접촉면적을 최대화하고, 나트륨의 액화 또는 고화 시에 코일의 외부와 외부간의 간섭을 방지하기 위하여 하부에서 상부 쪽으로 갈수록 직경이 확대되도록 형성하며,The cooling coil 121 is formed to maximize the contact area with sodium vapor, and to increase the diameter from the bottom to the top to prevent the interference between the outside and the outside of the coil during liquefaction or solidification of sodium,

상기 포집팬(122)은 상기 냉각코일(121)로 부터 떨어지는 액체 나트륨의 포집을 용이하게 하기 위하여 바닥면이 일 측으로 경사지게 형성하며 , 포집된 액체 나트륨을 용이하게 순수 나트륨 저장조(300)로 이송하기 위하여 그 최저위치에 상기 배출구(124)가 형성되는 것을 특징으로 한다.The collection fan 122 is formed to be inclined toward one side to facilitate the collection of the liquid sodium falling from the cooling coil 121, and to easily transfer the collected liquid sodium to the pure sodium storage tank (300). In order to be characterized in that the outlet 124 is formed at its lowest position.

상기 각 구성요소들을 연결하는 요소로서, 일단이 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210) 바닥에 인접하는 위치까지 연장되고, 다른 일단이 증발기(100)의 증발탱크(110) 바닥에 인접하는 위치까지 연장되며, 상기 폐 나트륨 저장조(200)와 상기 증발기(100) 사이의 임의의 위치에 폐 나트륨 공급밸브(515)가 장착되는 폐 나트륨 공급관(704)과,As an element connecting each of the components, one end extends to a position adjacent to the bottom of the storage tank 210 of the waste sodium reservoir 200, and the other end is adjacent to the bottom of the evaporation tank 110 of the evaporator 100. A waste sodium supply pipe 704 extending up to a position and equipped with a waste sodium supply valve 515 at an arbitrary position between the waste sodium reservoir 200 and the evaporator 100;

폐 나트륨(601)으로부터 순수 나트륨을 분리한 후 잔류하는 나트륨산화물을 포함하는 불순물을 다시 폐 나트륨 저장조(200) 측으로 배출하기 위한 방출밸브(503)를 포함하는 방출관(705)과,A discharge tube 705 including a discharge valve 503 for discharging impurities including sodium oxide remaining after separating pure sodium from waste sodium 601 back to the waste sodium storage tank 200;

상기 증발기 내부에 설치되는 포집기(120)의 포집팬(122)에 구비된 배출구(124)와 연결되어 상기 증발기(100) 하부에 위치하는 순수 나트륨 저장조(300)까지 연결되어 포집된 순수 나트륨을 이송하는 이송밸브(505)를 구비한 이송관(708)을 포함하는 배관; 및It is connected to the outlet 124 provided in the collecting fan 122 of the collector 120 installed inside the evaporator, and is connected to the pure sodium reservoir 300 located under the evaporator 100 to transfer the collected pure sodium. Piping including a transfer pipe 708 having a transfer valve 505 to the; And

상기 폐 나트륨 저장조(200) 및 상기 순수 나트륨 저장조(300)와 연결된 가압파이프(702,715)에 고압 가스를 공급하고, 상기 냉각코일(121)에 냉각가스를 공급하기 위해 메인밸브(501)를 구비한 냉각가스 공급관(701)에 연결되는 냉각가스 탱크(400)를 추가함으로써 본 발명의 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치가 구성된다.The main valve 501 is provided to supply high pressure gas to the pressurized pipes 702 and 715 connected to the waste sodium reservoir 200 and the pure sodium reservoir 300, and to supply cooling gas to the cooling coil 121. By adding a cooling gas tank 400 connected to the cooling gas supply pipe 701, an apparatus for recovering sodium from the waste sodium containing the oxide of the present invention is configured.

상기 배출구(124)에 연결되어 순수 액체나트륨을 순수 나트륨 저장조(300)로 이송하는 상기 이송관(708)은 상기 증발기(100)의 증발탱크 내부를 통해 증발탱크(110)의 바닥부에서 외부로 인출되므로써 장치의 가동시 항상 예열된 상태를 유지하게 되어 별도의 가열수단을 구비하지 않는 것을 특징으로 한다.The transfer pipe 708 connected to the outlet 124 to transfer pure liquid sodium to the pure sodium storage tank 300 is moved from the bottom of the evaporation tank 110 to the outside through the evaporation tank 100. It is characterized in that it is not provided with a separate heating means by being drawn out so that it is always preheated during operation of the apparatus.

여기서, 상기 폐 나트륨 저장조(200) 및 순수 나트륨 저장조(300)의 위치는 상기 증발기(100)로 부터의 폐 나트륨 및 순수 나트륨의 이송을 용이하게 하기 위하여 상기 증발기(100)의 위치보다 낮은 위치에 설치되어야 하는 것이 바람직하며, 상기 순수한 나트륨(602)의 단위 시간당 포집량은 냉각코일(121)의 단면적에 비례하기 때문에 냉각코일(121)의 단면을 크게 하기 위해 코일(121)의 권선수를 크게 하는 것이 바람직하다.Here, the location of the waste sodium reservoir 200 and the pure sodium reservoir 300 is lower than the position of the evaporator 100 to facilitate the transfer of waste sodium and pure sodium from the evaporator 100. It is preferable to be installed. Since the amount of pure sodium 602 collected per unit time is proportional to the cross-sectional area of the cooling coil 121, the number of turns of the coil 121 is increased to increase the cross section of the cooling coil 121. It is desirable to.

이와 같은 구성을 갖는, 본 발명에 따른 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치에 의해 나트륨산화물을 포함하는 불순물이 포함된 폐 나트륨으로부터 순수한 나트륨을 회수하기 위한 방법은 다음과 같이 수행된다.A method for recovering pure sodium from waste sodium containing impurities containing sodium oxide by the apparatus for recovering sodium from the waste sodium containing oxide according to the present invention having such a configuration is carried out as follows.

먼저 상기 유입밸브(512)를 개방함으로써 유입관(712)을 통해 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)에 유입되어 저장상태에서 고체상태를 유지하는 폐 나트륨을 나트륨의 용융점인 98℃ 이상으로 히터(212a,212b)를 작동하여 액체로 변화시키는 단계를 수행하는데,First, by opening the inlet valve 512, the waste sodium flowing into the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200 through the inlet pipe 712 and maintaining the solid state in the storage state is at least 98 ° C., the melting point of sodium. To operate the heaters 212a and 212b to a liquid,

이때, 상기 저장탱크(210)의 내부 압력이 급격히 상승하는 것을 방지하기 위해 저장탱크(210)를 가열하는 상기 상부히터(212a)와 하부히터(212b)를 상부 히터부터 순차적으로 가동하는 것이 바람직하며,In this case, in order to prevent the internal pressure of the storage tank 210 from rising rapidly, it is preferable to sequentially operate the upper heater 212a and the lower heater 212b from the upper heater to heat the storage tank 210. ,

상기 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)를 가열함과 동시에 상기 증발기(100)의 증발탱크(110)를 예열하고, 이로 인해 폐 나트륨을 이송하기 위한 폐 나트륨 공급관(704)이 예열되도록 하여, 폐 나트륨의 공급시 발생하기 쉬운 폐 나트륨 공급관(704) 내에서의 고화를 방지하고 또한 상기 증발탱크(110) 내에서의 온도도분포를 균일하게 유지하는 것을 특징으로 한다.At the same time as the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200 and the preheating of the evaporation tank 110 of the evaporator 100, thereby to preheat the waste sodium supply pipe 704 for transporting waste sodium Thus, it is possible to prevent solidification in the waste sodium supply pipe 704 which is likely to occur during the supply of waste sodium, and to maintain a uniform temperature distribution in the evaporation tank 110.

이어서, 상기 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)에서 용융된 폐 나트륨(601)을 가압조절밸브(502)를 개방하여 제1가압관(702)을 통해 가스탱크 (400)로부터 고압가스를 유입시킴으로써 저장탱크(210)의 내부 압력을 상승시키고, 상기 증발기(100)와 상호 연결하는 폐 나트륨 공급관(704)에 구비된 폐 나트륨 공급밸브(515)를 개방하고, 상기 증발기(100)의 배기관(710)에 구비된 배기밸브(507)를 개방함으로써,Subsequently, the waste sodium 601 melted in the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200 is opened with a pressure regulating valve 502 to open the high pressure gas from the gas tank 400 through the first pressure pipe 702. By increasing the internal pressure of the storage tank 210, opening the waste sodium supply valve 515 provided in the waste sodium supply pipe 704 interconnected with the evaporator 100, and of the evaporator 100 By opening the exhaust valve 507 provided in the exhaust pipe 710,

폐 나트륨 저장탱크(210)과 증발탱크(110) 내부 간의 압력차를 이용하여 일정량의 용융된 폐 나트륨(601)을 상기 증발기(100)의 증발탱크(110)로 공급하는 단계를 수행하는데,By using a pressure difference between the waste sodium storage tank 210 and the inside of the evaporation tank 110 to supply a predetermined amount of the molten waste sodium 601 to the evaporation tank 110 of the evaporator 100,

상기 언급한 바와 같이 관내에서의 고화를 방지하기 위하여 상기 폐 나트륨공급관(704)과 증발탱크(110)의 예열 온도가 나트륨의 용융점 이상으로 도달된 후에 상기 증발기(100)로 폐 나트륨을 공급하는 것이 바람직하다.As mentioned above, in order to prevent solidification in the tube, it is preferable to supply waste sodium to the evaporator 100 after the preheating temperatures of the waste sodium supply pipe 704 and the evaporation tank 110 have reached or exceeded the melting point of sodium. desirable.

이어서, 일정량의 폐 나트륨이 공급된 상태에서 상기 가압조절밸브(502)를 닫고, 또한 폐나트륨 공급밸브(515) 및 상기 증발기(100)의 배기밸브(507)를 닫은 상태에서 상기 증발기(100)에 구비된 히터(112)를 작동시켜 증발탱크(110) 내부의 순수 나트륨을 기체상태로 기화시키는 단계를 수행하는데,Subsequently, the pressure regulating valve 502 is closed while a predetermined amount of waste sodium is supplied, and the evaporator 100 is closed while the waste sodium supply valve 515 and the exhaust valve 507 of the evaporator 100 are closed. By operating the heater 112 provided in the step of vaporizing the pure sodium inside the evaporation tank 110 in a gaseous state,

이때, 상기 폐 나트륨 속에 주로 포함되는 산화나트륨(Na2O) 또는 수산화나트륨(NaOH) 등의 나트륨산화물이 분해되는 것을 방지하기 위하여 상기 증발기(100)의 내부 온도를 300℃ 이하로 운전하는 것이 바람직하다.At this time, in order to prevent the decomposition of sodium oxides such as sodium oxide (Na 2 O) or sodium hydroxide (NaOH) mainly contained in the waste sodium, it is preferable to operate the internal temperature of the evaporator 100 to 300 ℃ or less. Do.

이어서, 냉각가스 유입밸브(508)를 개방하여 상기 냉각코일(121)에 냉각가스를 통과시켜 냉각코일(121)의 표면온도를 나트륨의 녹는점 아래로 유지하여 상기 증발기(100) 내부에 발생된 나트륨 증기를 상기 냉각코일 표면에서 액체 또는 고체로 상변화 되도록하는 단계를 거치고,Subsequently, the cooling gas inlet valve 508 is opened to allow the cooling gas to pass through the cooling coil 121 to maintain the surface temperature of the cooling coil 121 below the melting point of sodium to generate the inside of the evaporator 100. Undergoing a phase change of sodium vapor from the surface of the cooling coil to a liquid or solid,

일정한 시간이 지나 상기 냉각코일(121)의 표면에 액체 또는 고체상의 나트륨이 응결되는 양이 감소하고, 냉각코일(121)로 유입되는 냉각가스의 방출온도가 유입온도와 거의 같게 될 때 냉각가스의 공급을 차단하여 냉각코일(121)의 온도가 상승되게 함으로써 냉각코일(121)의 표면에 응고되었던 순수한 고체상의 나트륨(602)이 증발기 자체의 온도에 의하여 재용융되어 액체상으로 변화되게 한 후, 상기 냉각코일(121) 하부에 위치하는 포집팬(122)에 포집되는 액상으로 변화된순수한 나트륨을 이송밸브(505)를 개방함으로써 배수구(124)와 연결된 이송관(708)을 통해 순수 나트륨 저장조(300)의 저장탱크(310)로 유입되게 하는 단계를 이어서 수행한다.After a certain time, the amount of condensation of liquid or solid sodium on the surface of the cooling coil 121 decreases, and when the discharge temperature of the cooling gas flowing into the cooling coil 121 becomes approximately equal to the inlet temperature, After the supply is cut off so that the temperature of the cooling coil 121 is raised, the pure solid sodium 602 that has solidified on the surface of the cooling coil 121 is remelted by the temperature of the evaporator and changed into a liquid phase. Pure sodium storage tank 300 through the transfer pipe 708 connected to the drain port 124 by opening the transfer valve 505 of the pure sodium changed into a liquid collected in the collecting fan 122 located below the cooling coil 121. Subsequently, the step of allowing the storage tank 310 to flow in is performed.

이때, 상기 포집팬(122)의 바닥부에 형성된 경사에 의해 순수 액체나트륨의 포집이 자연 낙하식으로 이루어지는 특징이 있으며, 상기한 바와 같이 냉각코일(121)을 통과한 후 방출되는 냉각가스의 온도를 모니터링 함으로써 냉각코일(121)의 응고상태를 미리 예측할 수도 있게 된다.At this time, the collection of the pure liquid sodium by the inclination formed on the bottom of the collecting fan 122 is characterized in that the natural fall type, the temperature of the cooling gas discharged after passing through the cooling coil 121 as described above By monitoring the solidification state of the cooling coil 121 may be predicted in advance.

그 후 다시 상기 증발기(100) 내부의 온도를 상승시켜 나트륨을 기화시키고, 냉각가스를 유입하여 냉각코일(121)의 표면에 액체 또는 고체나트륨이 생성되도록 하며, 냉각가스를 차단하여 고화된 나트륨을 재용융시키는 등의 상기와 같은 일련된 과정을 반복 수행하여 증발탱크(110) 내부에 잔류하는 나트륨산화물을 포함하는 불순물의 분포가 일정수준 이상이 되면, 상기 증발기(100) 하부와 폐 나트륨 저장조(200)를 연결하는 방출관(705)에 구비되는 방출밸브(503)를 개방하여 잔류 폐 나트륨을 상기 폐 나트륨 저장조(200)로 방출하며;After that, the temperature inside the evaporator 100 is increased again to vaporize sodium, inflow of cooling gas to generate liquid or solid sodium on the surface of the cooling coil 121, and to block the cooling gas to solidify sodium. When the distribution of impurities including sodium oxide remaining in the evaporation tank 110 reaches a predetermined level or more by repeatedly performing the above-described series of processes such as remelting, the evaporator 100 and the waste sodium storage tank ( Opening the discharge valve 503 provided in the discharge pipe 705 connecting the 200 to discharge residual waste sodium into the waste sodium reservoir 200;

다시 폐 나트륨 저장조(200)에 저장되는 폐 나트륨을 상기한 바와 같이 가압하여 상기 증발기에 공급하여 상기한 일련의 과정을 또한 반복 수행하며;Pressurizing the waste sodium stored in the waste sodium storage tank 200 again as described above to supply the evaporator to repeat the above series of processes;

이에 따라, 상기 폐 나트륨 저장조(200)에 누적되는 나트륨산화물을 포함하는 불순물의 농도가 일정수준에 도달하면, 상기 폐 나트륨 저장조의 하부에 위치하는 방출밸브를 포함하는 방출관을 통하여 외부로 배출한다.Accordingly, when the concentration of impurities including sodium oxide accumulated in the waste sodium reservoir 200 reaches a predetermined level, the waste is discharged to the outside through a discharge tube including a discharge valve positioned below the waste sodium reservoir. .

또한, 상기와 같은 과정을 수행함에 따라 상기 순수 나트륨 저장조(300)에누적되는 액체 또는 고체상의 순수 나트륨은 필요시에 구비되는 히터(312)를 사용하여 가열함으로써 액체상태를 유지하게 하고, 이때 가압조절밸브(516)을 개방하여 제2가압관(715)을 통해 고압가스를 유입하여 저장탱크 내부를 고압으로 유지하는 상태에서 상기 공급밸브(513)을 개방하여 순수 나트륨 공급관(713)을 통해 외부의 냉각계통 등으로 공급되는 것이다.In addition, as the above process is performed, the liquid or solid pure sodium accumulated in the pure sodium reservoir 300 is maintained by using a heater 312 provided when necessary to maintain a liquid state, and at this time, pressurized Open the control valve 516 to open the supply valve 513 in a state in which the high pressure gas is introduced through the second pressure pipe 715 to maintain the inside of the storage tank at a high pressure, and thus, externally through the pure sodium supply pipe 713. It is supplied to the cooling system of the.

본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to specific embodiments as described above, it is apparent to those skilled in the art that modifications and changes can be made within the scope of the technical idea of the present invention, and such modifications or changes are patents of the present invention. Will belong to the claims.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 나트륨 분리 회수 방법 및 장치는 액체 나트륨이 갖는 열적인 특성을 이용하여 가열을 통해 증기화된 기체상의 나트륨을 저온으로 유지된 냉각 코일의 표면과 접촉되게 하므로 화학적인 변화를 거치지 않는 방법으로 냉각 코일 표면에 응고시키고, 이를 단지 냉각코일을 통과하는 냉각가스를 차단하는 것 만으로 재용융시키므로 순수한 액체나트륨을 분리 회수할 수 있기 때문에 화학적인 반응을 이용하여 순수한 나트륨을 추출하는 방식에서 발생되는 비용을 절감할 수 있고, 또한 폐나트륨을 폐기 할 때 발생되는 환경오염 문제을 해소하며, 폐 나트륨을 재 사용함으로써 경비를 절감할 수 있는 등의 현저한 효과를 가진다.As described above, the method and apparatus for separating and recovering sodium according to the present invention utilizes the thermal properties of liquid sodium to bring vaporized gaseous sodium into contact with the surface of a cooling coil kept at low temperature through chemical change. It solidifies on the surface of the cooling coil in a way that does not go through, and re-melts it by only blocking the cooling gas passing through the cooling coil, so that pure liquid sodium can be separated and recovered, so that pure sodium can be extracted using a chemical reaction. It can reduce the cost incurred in the method, and also solve the environmental pollution problem caused by the disposal of waste sodium, and has a remarkable effect such as reducing the cost by reusing waste sodium.

Claims (18)

나트륨의 물리적인 특성(열적인 특성)을 이용하여 나트륨산화물을 포함하는 불순물이 포함된 폐 나트륨으로부터 상태의 순수한 나트륨을 얻고자 하는 것으로서,By using the physical properties (thermal properties) of sodium to obtain pure sodium in the state from waste sodium containing impurities containing sodium oxide, 저장탱크(210)와, 저장탱크(210)를 감싸는 외벽(211)과, 상기 저장탱크(210)를 가열하기 위해 설치되는 가열수단을 구비하고,A storage tank 210, an outer wall 211 surrounding the storage tank 210, and heating means installed to heat the storage tank 210, 냉각가스 공급관(701)으로부터 분기되고 가압조절밸브(502)가 장착된 제1가압관(702)과, 배기밸브(504)가 장착된 배기관(706)과, 유입밸브(512)를 구비한 폐 나트륨 유입관(712) 및 방출밸브(514)를 구비하며 나트륨산화물을 포함하는 불순물을 방출하는 방출관(714)이 상기 저장탱크(210)에 장착된 것을 포함하여 구성되는 폐 나트륨 저장조(200);A first pressure pipe 702 branched from the cooling gas supply pipe 701 and equipped with a pressure regulating valve 502, an exhaust pipe 706 equipped with an exhaust valve 504, and a closed inlet valve 512. Waste sodium storage tank 200 having a sodium inlet pipe 712 and a discharge valve 514, including a discharge pipe 714 for discharging impurities including sodium oxide is mounted to the storage tank 210 ; 증발탱크(110)와, 증발탱크(110)를 감싸는 외벽(111)과, 상기 증발탱크(110)를 가열하기 위하여 설치되는 히터(112)와, 배기밸브(507)를 구비하며 상기 증발탱크에 장착되는 배기관(710)을 포함하여 구성되는 증발기(100);An evaporation tank 110, an outer wall 111 surrounding the evaporation tank 110, a heater 112 installed to heat the evaporation tank 110, and an exhaust valve 507 is provided to the evaporation tank. An evaporator 100 comprising an exhaust pipe 710 mounted thereon; 저장탱크(310)와, 저장탱크(310)를 감싸는 외벽(311)과, 상기 저장탱크(310)를 가열하기 위하여 설치되는 히터(312)를 구비하며,A storage tank 310, an outer wall 311 surrounding the storage tank 310, and a heater 312 installed to heat the storage tank 310. 배기밸브(506)가 구비된 배기관(709)과, 공급밸브(513)가 구비된 순수 나트륨 공급관(713) 및 상기 제1가압관(702)으로 부터 분기되고 가압조절밸브(516)가 장착된 제2가압관(715)을 포함하는 배관이 상기 저장탱크(310)에 장착되는 순수 나트륨 저장조(300);An exhaust pipe 709 having an exhaust valve 506, a pure sodium supply pipe 713 provided with a supply valve 513, and branches from the first pressure pipe 702, and is equipped with a pressure regulating valve 516. A pure sodium reservoir 300 in which a pipe including a second pressure pipe 715 is mounted to the storage tank 310; 상기 증발기(100) 내부에 장착되는 것으로,To be mounted inside the evaporator 100, 일측은 냉각가스 공급관(701)에서 분기되어 냉각가스를 유입하는 유량계(520)와 유량조절밸브(508)를 구비하는 냉각가스 유입관(703)이 연결되고 다른 일측에는 냉각가스가 방출되는 냉각가스 방출관(707)이 연결되는 냉각코일(121)과,One side is connected to the cooling gas inlet pipe 703 having a flow meter 520 and a flow control valve 508 for branching from the cooling gas supply pipe 701 and the flow control valve 508 and the other side of the cooling gas discharged cooling gas Cooling coil 121 to which the discharge pipe 707 is connected, 상기 냉각코일(121)의 하부에 위치하는 것으로, 상기 냉각코일(121)에서 형성되어 낙하하는 나트륨 방울을 포집하며, 이를 배출시키기 위한 배출구(124)가 구비된 포집팬(122)을 포함하여 구성되는 포집기(120);Located in the lower portion of the cooling coil 121, it is formed in the cooling coil 121 and collects the falling sodium droplets, and comprises a collecting fan 122 having a discharge port 124 for discharging it A collector 120; 일단이 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210) 바닥에 인접하는 위치까지 연장되고, 다른 일단이 증발기(100)의 증발탱크(110) 바닥에 인접하는 위치까지 연장되며, 상기 폐 나트륨 저장조(200)와 상기 증발기(100) 사이 임의의 위치에 폐 나트륨 공급밸브(515)가 장착되는 폐 나트륨 공급관(704)과,One end extends to a position adjacent to the bottom of the storage tank 210 of the waste sodium reservoir 200, the other end extends to a position adjacent to the bottom of the evaporation tank 110 of the evaporator 100, and the waste sodium reservoir ( Waste sodium supply pipe 704 is equipped with a waste sodium supply valve 515 at any position between the 200 and the evaporator 100, 폐 나트륨(601)으로부터 순수 나트륨을 분리한 후 잔류하는 나트륨산화물을 포함하는 불순물을 다시 폐 나트륨 저장조(200) 측으로 배출하기 위한 방출밸브(503)를 포함하는 방출관(705)과,A discharge tube 705 including a discharge valve 503 for discharging impurities including sodium oxide remaining after separating pure sodium from waste sodium 601 back to the waste sodium storage tank 200; 상기 증발기 내부에 설치되는 포집기(120)의 배출구(124)로부터 순수 나트륨 저장조(300)까지 연결되어 포집된 순수 나트륨을 이송하는 이송밸브(505)를 구비한 이송관(708)을 포함하는 배관; 및A pipe including a transfer pipe 708 having a transfer valve 505 connected to the pure sodium storage tank 300 from the outlet 124 of the collector 120 installed inside the evaporator and transferring the collected pure sodium; And 상기 폐 나트륨 저장조(200) 및 상기 순수 나트륨 저장조(300)와 연결된 가압파이프(702,715)에 고압 가스를 공급하고, 상기 냉각코일(121)에 냉각가스를 공급하기 위해 메인밸브(501)를 구비한 냉각가스 공급관(701)에 연결되는 냉각가스 탱크(400)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치.The main valve 501 is provided to supply high pressure gas to the pressurized pipes 702 and 715 connected to the waste sodium reservoir 200 and the pure sodium reservoir 300, and to supply cooling gas to the cooling coil 121. Apparatus for recovering sodium from the waste sodium containing oxide, characterized in that it comprises a cooling gas tank 400 connected to the cooling gas supply pipe (701). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포집기(120)를 구성하는 상기 냉각코일(121)은 하부에서 상부 쪽으로 갈수록 직경이 확대되는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치.The cooling coil (121) constituting the collector (120) is a device for recovering sodium from the waste sodium containing oxide, characterized in that the diameter is enlarged from the bottom to the top. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포집팬(122)는 하부 바닥면이 일 측으로 경사지게 형성되며 최저위치에 배출구(124)가 형성되는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치.The collection fan 122 is a lower bottom surface is formed to be inclined to one side, the outlet for the recovery of sodium from the oxide containing sodium, characterized in that the outlet is formed in the lowest position (124). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증발탱크(110)는 내부 압력의 상승정도를 확인하기 위해 압력계와, 내부에 채워지는 폐 나트륨의 레벨을 확인하기 위한 레벨스위치가 장착되는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치.The evaporation tank 110 recovers sodium from the waste sodium containing oxide, characterized in that the pressure gauge to check the degree of increase in the internal pressure, and a level switch for checking the level of waste sodium to be filled therein. Device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포집팬(122)에 형성된 배출구(124)에 연결되는 이송관(708)은 상기 증발기(100) 내부를 통해 증발기의 바닥부에서 인출되므로써 별도의 가열수단을 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치.The transfer pipe 708 connected to the outlet 124 formed in the collecting fan 122 is drawn out from the bottom of the evaporator through the evaporator 100 so that the oxide does not have a separate heating means. A device for recovering sodium from waste sodium contained. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폐 나트륨 저장조(200)에 구비되는 상기 가열수단은 가열로 인해 저장탱크(210)의 압력이 급격히 상승하는 것을 방지하기 위하여 순차적인 가열이 가능하도록 상부히터(212a)와 하부히터(212b)로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치.The heating means provided in the waste sodium storage tank 200 is to the upper heater 212a and the lower heater 212b to enable sequential heating in order to prevent the pressure of the storage tank 210 from rising rapidly due to the heating. A device for recovering sodium from waste sodium containing oxides, characterized in that it is configured separately. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폐 나트륨 저장조(200) 및 순수 나트륨 저장조(300)의 위치는 상기 증발기(100)의 위치보다 낮은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 장치.The location of the waste sodium reservoir (200) and the pure sodium reservoir (300) is located at a lower position than the location of the evaporator (100). 제6 항의 나트륨을 회수하는 장치를 사용하여 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 순수한 나트륨을 회수하기 위한 방법에 있어서,A method for recovering pure sodium from waste sodium containing oxides using the apparatus for recovering sodium of claim 6, 상기 유입밸브(512)를 개방함으로써 유입관(712)을 통해 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)에 유입되어 저장상태에서 고체상태를 유지하는 폐 나트륨을 나트륨의 용융점인 98℃ 이상으로 히터(212a,212b)를 작동하여 고체상태의 나트륨을 액체로 변화시키는 단계;By opening the inlet valve 512, the waste sodium flowing into the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200 through the inlet pipe 712 and maintaining the solid state in the storage state is above 98 ° C., the melting point of sodium. Operating heaters 212a and 212b to convert solid sodium into a liquid; 상기 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)에서 용융된 폐 나트륨(601)을, 가압조절밸브(502)를 개방하여 제1가압관(702)을 통해 가스탱크(400)로부터 고압가스가 유입되게 하여 저장탱크(210)의 내부 압력을 상승시키고, 상기 증발기(100)와 상호 연결하는 폐 나트륨 공급관(704)에 구비된 폐 나트륨 공급밸브(515)를 개방하고, 상기 증발기(100)의 배기관(710)에 구비된 배기밸브(507)를 개방하여 폐 나트륨 저장탱크(210)과 증발탱크(110) 내부 간의 압력차를 이용하여 일정량의 용융된 폐 나트륨(601)을 상기 증발기(100)의 증발탱크(110)로 공급하는 단계;The high pressure gas is discharged from the gas tank 400 through the first pressure pipe 702 by opening the pressure control valve 502 with the waste sodium 601 melted in the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200. To increase the internal pressure of the storage tank 210, open the waste sodium supply valve 515 provided in the waste sodium supply pipe 704 interconnected with the evaporator 100, and open the waste evaporator 100. Opening the exhaust valve 507 provided in the exhaust pipe 710 by using a pressure difference between the waste sodium storage tank 210 and the inside of the evaporation tank 110, a predetermined amount of molten waste sodium 601 by the evaporator 100 Supplying to the evaporation tank 110; 일정량의 폐 나트륨이 공급된 상태에서 상기 가압조절밸브(502)를 닫고, 또한 폐나트륨 공급밸브(515) 및 상기 증발기(100)의 배기밸브(507)를 닫은 상태에서 상기 증발기(100)에 구비된 히터(112)를 작동시켜 증발탱크(110) 내부의 순수 나트륨을 기체상태로 기화시키는 단계;The pressure regulating valve 502 is closed in a state where a predetermined amount of waste sodium is supplied, and the evaporator 100 is provided in a state in which the waste sodium supply valve 515 and the exhaust valve 507 of the evaporator 100 are closed. Operating the heated heater 112 to vaporize pure sodium in the evaporation tank 110 in a gaseous state; 냉각가스 유입밸브(508)를 개방하여 냉각코일(121)에 냉각가스를 통과시켜 냉각코일(121)의 표면온도를 나트륨의 끓는점 아래로 유지하여 상기 증발기(100) 내부에 발생된 나트륨 증기를 상기 냉각코일 표면에서 액체 또는 고체로 상변화 되도록하는 단계;The cooling gas inlet valve 508 is opened to pass the cooling gas through the cooling coil 121 to maintain the surface temperature of the cooling coil 121 below the boiling point of sodium to store the sodium vapor generated in the evaporator 100. Causing a phase change to a liquid or a solid at the cooling coil surface; 상기 냉각코일(121)의 표면에 액체 또는 고체상의 나트륨이 응결 또는 응고되는 양이 감소하고, 냉각코일(121)로 유입되는 냉각가스의 방출온도가 유입온도와 거의 같게 될 때 냉각가스의 공급을 차단하여 냉각코일(121)의 온도가 상승되게 함으로써 냉각코일(121)의 표면에 응고되었던 순수한 고체상의 나트륨(602)이 증발기 자체의 온도에 의하여 재용융되어 액체상으로 변화되게 한 후, 상기 냉각코일(121) 하부에 위치하는 포집팬(122)에 포집되는 액상으로 변화된 순수한 나트륨을 이송밸브(505)를 개방함으로써 배수구(124)와 연결된 이송관(708)을 통해 순수 나트륨 저장조(300)의 저장탱크(310)로 유입되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 1항 장치를 이용한 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.When the amount of liquid or solid sodium condensed or solidified on the surface of the cooling coil 121 decreases, and the discharge temperature of the cooling gas flowing into the cooling coil 121 becomes approximately equal to the inlet temperature, supply of the cooling gas is performed. By blocking the temperature of the cooling coil 121 to be raised so that the solid solid sodium 602 solidified on the surface of the cooling coil 121 is remelted by the temperature of the evaporator itself to change into a liquid phase, and then the cooling coil Storage of the pure sodium reservoir 300 through the transfer pipe 708 connected to the drain port 124 by opening the transfer valve 505 for the pure sodium changed into the liquid collected in the collecting pan 122 located at the bottom 121. A method for recovering sodium from waste sodium containing oxides using the apparatus of claim 1 comprising introducing into a tank (310). 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 저장탱크(210)의 내부 압력이 급격히 상승하는 것을 방지하기 위해 저장탱크(210)를 가열하는 상부히터(212a)와 하부히터(212b)를 상부 히터부터 순차로 작동되게 하는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.In order to prevent the internal pressure of the storage tank 210 from rising rapidly, the upper heater 212a and the lower heater 212b for heating the storage tank 210 are operated in order from the upper heater to be operated sequentially. A method for recovering sodium from waste sodium contained therein. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 폐 나트륨 저장조(200)에서 상기 증발기(100)로 폐 나트륨을 공급하는 것은 상기 제1가압관을 통해 고압기체를 폐 나트륨 저장탱크(210) 내부로 유입하고, 상기 증발기(100)의 배기밸브(507)을 개방하여 증발탱크 내부의 기압을 대기압으로 유지함으로써 발생하는 압력차를 이용하는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.Supplying waste sodium from the waste sodium storage tank 200 to the evaporator 100 introduces high pressure gas into the waste sodium storage tank 210 through the first pressure pipe, and exhaust valves of the evaporator 100. A method for recovering sodium from waste sodium containing oxides, characterized in that the pressure difference generated by opening 507 to maintain the atmospheric pressure inside the evaporation tank at atmospheric pressure. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 증발기(100)의 저장탱크(110)에 잔류하게 되는 고농도의 나트륨산화물이 포함된 폐 나트륨은 방출밸브(503)를 개방함으로써 방출관(705)을 통해 상기 폐 나트륨 저장조(200)로 방출되는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.Waste sodium containing a high concentration of sodium oxide remaining in the storage tank 110 of the evaporator 100 is discharged to the waste sodium reservoir 200 through the discharge pipe 705 by opening the discharge valve 503. A method for recovering sodium from spent sodium containing oxides. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)를 가열함과 동시에 상기 증발기의 증발탱크를 예열하고, 이로 인해 폐 나트륨을 이송하기 위한 폐 나트륨 공급관(704)이 예열되도록 하는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.Oxide, characterized in that for heating the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200 and at the same time preheating the evaporator tank of the evaporator, the waste sodium supply pipe 704 for conveying the waste sodium A method for recovering sodium from waste sodium contained therein. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 증발기(100)의 내부 온도를 300℃ 이하로 운전함으로써, 나트륨 산화물이 분해되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.The method for recovering sodium from the waste sodium containing oxide, characterized in that to prevent the decomposition of sodium oxide by operating the internal temperature of the evaporator (100) or less. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 폐 나트륨 공급관(704)과 증발탱크(110)의 예열 온도가 나트륨의 용융점 이상으로 도달된 후에 상기 증발기(100)로 폐 나트륨을 공급하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.After the preheating temperatures of the waste sodium feed pipe 704 and the evaporation tank 110 have reached or exceeded the melting point of sodium, waste sodium is supplied to the evaporator 100. Recovery of sodium from 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 냉각코일(121)을 통과한 후 방출되는 냉각가스의 온도를 모니터링 함으로써 냉각코일의 응고상태를 예측할 수 있는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.The method for recovering sodium from the waste sodium containing oxide, characterized in that it is possible to predict the solidification state of the cooling coil by monitoring the temperature of the cooling gas discharged after passing through the cooling coil (121). 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 포집기(120)에서의 액체 나트륨의 포집은 상기 포집팬(122)의 바닥부에 형성된 경사에 의해 자연 낙하식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.The method of recovering sodium from the waste sodium containing oxide, characterized in that the collection of the liquid sodium in the collector (120) is naturally falling by the inclination formed at the bottom of the collecting pan (122). 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 순수 나트륨 저장조(300)의 저장탱크(310)에 저장되는 순수 나트륨은 필요시에 히터(312)로 가열하여 액체상태를 유지하는 상태에서 가압조절밸브(516)을 개방하여 제2가압관(715)을 통해 고압가스를 유입함으로써 저장탱크 내부를 고압으로 유지하는 상태에서 상기 공급밸브(513)을 개방하여 순수 나트륨 공급관(713)으로 순수 나트륨이 빠져나가도록 하는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.Pure sodium stored in the storage tank 310 of the pure sodium reservoir 300 is heated by the heater 312 when necessary to open the pressure control valve 516 in a state in which the second pressure pipe ( The high pressure gas is introduced through the 715 to maintain the inside of the storage tank at a high pressure, thereby opening the supply valve 513 to allow pure sodium to escape into the pure sodium supply pipe 713. Method for recovering sodium from waste sodium. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기와 같은 단계들로 이루어지는 공정을 다수 반복하여 상기 폐 나트륨 저장조(200)의 저장탱크(210)에 저장되는 폐 나트륨에 포함되는 나트륨 산화물을 포함하는 불순물의 성분이 일정수준 이상이 되면, 폐 나트륨 저장조(200)에 구비되는 방출밸브(514)를 개방하여 방출관을 통해 외부로 방출시키는 것을 특징으로 하는 산화물이 함유된 폐 나트륨으로부터 나트륨을 회수하는 방법.When the components of the impurity including sodium oxide contained in the waste sodium stored in the storage tank 210 of the waste sodium storage tank 200 by repeating a plurality of processes consisting of the above steps to a predetermined level or more, waste sodium The method for recovering sodium from the waste sodium containing oxide, characterized in that for opening the discharge valve (514) provided in the reservoir 200 to the outside through the discharge tube.
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