KR100446810B1 - 금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법에서는 먼저 산화물 층이 오염 제거 용액에 의해 금속 부품으로부터 제거된다. 그 다음에 여전히 남아있는 산화 작용제가 오염 제거 용액으로부터 제거된다. 따라서 금속 층이 제거된다. 방사선 핵종이 표면과 인접한 금속 부품 층에서만 발견되기 때문에, 남아있는 금속은 공통의 스크랩 야드로 전달될 수 있다.
Description
원자로 장치의 금속 부품 표면의 화학적 오염을 제거하기 위한 방법은 예컨대 EP 0 355 628 B1호에 공지되어 있다. 상기 방법의 목적은 금속 부품 표면에서 방사능에 오염된 산화물 층을 제거하는 것이다. 또한 오염 제거 용액으로서는 예컨대 수산 또는 다른 카르복실산을 함유하는 용액이 사용될 수 있다.
원자력 발전소가 수년간 작동되는 동안, 금속 부품 표면에 위치하는 주로 산화된 보호 층에는 방사선 핵종이 축적된다. 따라서 원자력 발전소의 통상적인 점검 동안 이루어지는 오염 제거 작업을 위해서는, 산화물 층을 제거하는 것으로 충분하다. 이 경우에는 부품의 모재 금속이 부식되지 않도록 하기 위한 적합한 오염 제거 용액이 선택된다.
방사선 핵종의 대략 98%는 산화물 층에 존재하기 때문에, 상기 조치는 점검의 경우에 적절하다. 방사선 핵종의 단 2%만이 부품을 구성하는 모재 금속의 표면에 인접한 영역에 확산에 의해 도달하게 된다.
원자력 발전소의 부품 교체시 또는 운전 정지시, 확산에 의해 모재 금속의 표면 영역에 있는 방사선 핵종의 2%는 오염 제거된 이후에도 금속이 최종 저장소로 운반되게끔 한다.
매우 많은 양의 금속이 생성되기 때문에, 비경제적인 매우 큰 최종 저장소가 필요하게 된다.
본 발명은 오염 제거 용액을 이용하여 산화물 층을 금속 부품으로부터 제거하는, 금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다.
도면은 오염 제거 용액으로부터 산화 작용제가 제거되기 시작하여 상기 공정이 중단될 때까지의 금속 부품의 부식 전위 과정을 도시한다.
본 발명의 목적은, 비활성 스크랩으로서 통상적인 물질 순환계에 공급될 수 있도록, 방사능에 오염된 금속을 방사선 핵종으로부터 충분히 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 오염 제거 용액에 의해 산화물 층이 금속 부품으로부터 제거된 이후에, 여전히 존재하는 산화 작용제를 오염 제거 용액으로부터 제거하고, 그 결과로 금속 층이 제거됨으로써 달성된다.
하나 또는 다수의 산화 작용제가 제거됨으로써, 오염 제거 용액의 산화 환원 전위는 감소되고, 또한 모재 금속의 부식 전위도 방지된다. 따라서 모재 금속의 부식은 의도한 바대로 이루어진다. 이 때 수 마이크로 미터의 모재 금속이 제거된다.
확산에 의해 금속에 도달된 방사선 핵종이 금속 표면에 인접한 영역에만 위치하기 때문에, 본 발명에 따른 방법에 따라, 의도한 모재 금속 부식에 의해서 방사선 핵종이 금속으로부터 분리되는 장점이 달성된다. 바람직하게는, 통상적인 비활성 스크랩처럼 계속 처리될 수 있는 금속 스크랩이 남게 된다. 다른 한편으로는 모재 금속이 필요한 만큼만 제거됨으로써, 적은 양의 폐기물이 최종 저장소에 전달된다.
오염 제거 용액으로부터 제거된 산화 작용제는 예컨대 Fe3+및/또는 잔류 산소이다. 이 경우 산화 작용을 하는 Fe3+는 선행하는 오염 제거 단계에서 금속 표면으로부터 제거된 산화물 층에서 유래된다.
산화 작용제를 제거하기 위해, 오염 제거 용액에 예컨대 환원제가 첨가된다. 상기 환원제에 의해, 방해되는 Fe3+가 방해하지 않는 Fe2+로 변환될 수 있다. 상기 환원제는 아스코르빈산일 수 있다.
일반적으로 가스인 산화 작용제를 제거하기 위해, 오염 제거 용액에 불활성 가스가 분사될 수 있다. 이것에 의해 여전히 존재하는 잔여 산소가 제거된다. 적합한 불활성 가스는 예컨대 질소이다.
상기 방법의 매우 바람직한 개선예에 따라, 산화 작용제를 제거하기 위해 오염 제거 용액에 UV 라이트가 방사된다. 따라서 선행된 오염 제거 단계에 의해 여전히 오염 제거 용액에 존재하는 유기 오염 제거산에 의해서, 방해하는 Fe3+와 방해하는 잔여 산소가 제거될 수 있는 장점이 달성된다.
UV가 방사될 경우, 방해하는 Fe3+및 기존의 유기 오염 제거산으로부터 Fe2+와 이산화탄소가 생성된다. 이렇게 형성된 Fe2+및 기존의 유기 오염 제거산은 UV가 방사될 경우, 방해하는 잔여 산소와 함께 Fe3+와 이산화탄소를 형성한다. 상기 반응은 산소가 더 이상 존재하지 않을 때까지 진행된다. 생성된 Fe3+가 처음 언급된 반응 이후에, Fe2+와 이산화탄소로 변환됨으로써, 상기 2개의 물질만 존재하고 산화 작용제는 더 이상 존재하지 않게 된다.
예컨대 생성된 Fe2+- 이온은 양이온 교환기에 의해 제거된다. 양이온 교환기는 바람직하게 매우 큰 정전 용량을 갖는다. 즉 작은 이온 교환기로도 충분하다. Fe3+- 이온을 직접 제거할 경우, 즉 Fe3+가 유기 오염 제거산과 함께 유기 착물, 예컨대 수산염 착물을 형성할 경우에는, 정전 용량이 양이온 교환기의 정전 용량보다 훨씬 더 작은 음이온 교환기가 필요하다.
그밖에 Fe3+가 Fe2+로 변환됨으로써, 남아있는 제거될 오염 제거 용액이 많은 비용을 들여야만 제거되는 킬레이트(착물)를 함유하지 않는 장점이 얻어진다.
모재 금속의 제거 작용을 향상시키기 위해서, 오염 제거 용액 속에 예컨대 100ppm 내지 10000ppm의 농도로 포함되어 있는 질산이 상기 용액에 추가로 첨가될 수 있다.
예컨대 산화 작용제를 제거하기 위한 방법은 산화 작용제가 더 이상 존재하지 않을 때까지 계속되지는 않는다. 예컨대 산화제가 첨가됨으로써 제거 작업이 중단된다. 상기 산화제는 예컨대 공기, 산소, 철 (3)-이온, 과산화수소 및/또는 오존일 수 있다.
산화 작용제의 제거 작업이 중단됨으로써, 소정의 매우 얇은 층만이 모재 금속으로부터 제거될 수 있는 장점이 달성된다. 즉, 방사선 핵종이 확산에 의해서, 즉 금속 격자내에서의 격자의 위치 교환에 의해서, 모재 금속의 수십 마이크로 미터의 깊이까지만 투과된다.
예컨대 오염 제거 용액으로부터 산화 작용제를 제거하는 작업은 시간에 따라 교대로 시작 및 중단된다. 모재 금속 부식의 시작 및 중단이 가능한 신속하게 교환됨으로써, 정확하게 표면에 인접한 영역에 존재하는 방사선 핵종을 함유한 금속 양만 매우 바람직하게 제거될 수 있다. 바람직하게 처리 시간 및 최종 저장소로 전달되어야만 하는 제거될 폐기물의 양은 급격히 감소된다. 모재 금속의 제거는 시작 및 중단이 교체되면서, 소수의 단계에서 1/10 마이크로 미터까지 조절될 수 있다. 요구에 따라서는 100 마이크로 미터 이상 또는 이하까지도 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해서는 특히, 방사능 오염된 금속 부품이 처리 이후에는 오염되지 않은 스크랩으로 통상적으로 평가될 수 있어서 최종 저장소에 저장될 필요가 없다는 장점이 얻어진다.
금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법은 도면을 참조하여 더 자세히 설명된다.
모재 금속이 부식되지 않는 통상적인 오염 제거 방법 동안에는(시간 A), 부식 전위가 대략 200mV에 달한다. 상기 시간(A)에는 모재 금속의 부식이 일어나지 않으며, 이것은 통상적인 오염 제거 방법에서도 바람직하지 않은 것이다. 이어지는 시간(B)에 UV-처리가 이루어짐으로써, 부식 전위는 대략 -300mV까지 강하되고, 모재 금속의 부식은 처음에는 느리게 그리고 그 다음에는 매우 신속하게 상승된다. 다음의 시간(C)에는 소정의 모재 금속 부식이 일어남으로써, 방사선 핵종의 적어도 한 부분을 포함하는 금속 부품 층이 제거된다. 이어지는 시간(D)에는 과산화수소의 첨가에 의해서 모재 금속의 부식이 중단된다. 부식 전위는 재차 거의 200mV 값까지 상승되고, 모재 금속 부식은 경시할 만큼의 작은 값으로 다시 돌아간다. 다음의 시간(E)에서는 모재 금속의 패시베이션 처리가 이루어질 수 있다. 그러나 또한 금속이 충분히 제거되었는지의 여부도 확인될 수 있다. 필요할 경우 전술한 방법은, 남아 있는 금속이 방사선 핵종으로부터 제거되어 통상적인 스크랩 야드로 전달될 수 있을 때까지 여러 번 반복될 수 있다.
Claims (11)
- 오염 제거 용액을 사용하여 금속 부품으로부터 산화물 층을 제거하는, 금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법에 있어서,하나 또는 다수의 산화 작용제를 오염 제거 용액으로부터 제거함으로써, 상기 용액의 산화 환원 전위가 감소되고, 금속 부품을 구성하는 금속의 부식 전위가 감소되며, 그럼으로써 금속 층을 제거할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 산화 작용제가 Fe3+및/또는 잔여 산소인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,산화 작용제를 제거하기 위해, 오염 제거 용액에 환원제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 환원제가 아스코르빈산인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,산화 작용제를 제거하기 위해, 오염 제거 용액에 불활성 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,산화 작용제를 제거하기 위해, 오염 제거 용액에 UV-라이트를 방사하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 3 항에 있어서,발생된 Fe2+-이온을 양이온 교환기로 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 오염 제거 용액에 질산을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,산화제의 첨가에 의해 산화 작용제의 제거가 중단되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 산화제가 공기, 산소, 철 (3)-이온, 과산화수소 및/또는 오존인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서,산화 작용제의 제거 작업이 시간에 따라 교대로 시작 및 중단되는 것을 특징으로 하는 방법.
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