KR100524825B1 - 중·저준위 방사성폐기물 유리화 장치 및 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원전에서 발생되는 폐수지, 잡고체, 붕산폐액 건조물 등을 별도로 각각 유리화 하거나 이 들 폐기물을 일정 비율로 동시에 투입함으로써 단독으로 처리할 때의 단점을 보완하는 유리화 방법을 제공하기 위한 것으로, 폐수지와 잡고체를 동시에 투입하면 폐수지에 포함되어 있는 무기원소들은 대부분 유리의 점도 및 전기전도도를 증진시키는 것이고, 잡고체에 포함되어 있는 무기원소들은 유리의 내구성을 증가시키는 것 이어서 각각의 폐기물 내에 포함되어 있는 무기원소들이 상호 작용하여 유리를 형성하며, 잡고체가 폐수지 사이사이에 존재하면서 연소과정에서 폐수지와 산소가 보다 효율적으로 접촉할 수 있도록 하여줌으로써 폐수지가 유리화 될 때 발생되는 금속/sulfide의 생성을 최소화시킬 수 있다. 금속/sulfide가 생성되면 유리고화체의 특성이 나빠져서 유리화 용융로의 운전이 어려워지고 고화체 품질 요건을 만족시킬 수 없게 된다. 본 발명을 실현하기 위해서는 폐기물 투입 방법에 따라 처리효율을 극대화할 수 있는 유리조성의 선정이 필요하며 부피 감소효과와 용융로 운전의 용이성을 극대화하기 위해서는 유리와 폐기물을 어떠한 방법으로 투입하느냐 하는 것이 중요하기 때문에 본 발명에서는 이에 대한 내용들도 함께 고안하였다.

Description

중·저준위 방사성폐기물 유리화 장치 및 공정{Vitrification Equipment and Processes for Low- and Intermediate-Level Radioactive from Nuclear Power Plants}

본 발명은 원자력발전소로부터 발생되는 방사성폐기물을 처리하는 것에 관한 것으로, 원자력발전소의 운전 및 정비시 발생되는 방호복, PVC, 비닐시트 등의 가연성 잡고체 폐기물(이하 '잡고체')과 폐 이온교환수지(이하 '폐수지'), 붕산폐액 건조물 등을 유도전류가열식 저온로(이하 'CCM')에 동시에 투입하여 환경영향을 최소화할 수 있는 유리 고화체를 만들어 낼 수 있을 뿐만 아니라 방사성폐기물 드럼 발생 량을 대폭 감소시킬 수 있는 기술이다.

현재 전 세계적으로 폐수지는 시멘트로 고화처리 하거나 건조시킨 후 고건전성 용기에 보관하고 있고, 그 외의 잡고체는 드럼에 넣은 후 압축 처리하거나 소각처리하고 있으며 소각로에서 발생되는 소각재는 시멘트, 폴리머 등으로 고화처리하거나 별도의 유리화(vitrification) 설비를 이용하여 유리 고화시키고 있다. 또한 붕산폐액은 증발기를 이용하여 농축시킨 후 농축액을 시멘트 등으로 고화시키거나 건조시킨 후 건조물을 파라핀으로 고화시킨다.

미국 내 상당수의 원전과 국내 원전 중 영광 5, 6호기 이후에 건설되는 원전에서는 증발기를 제거하고 대신 선택성이온교환설비를 이용하여 붕산폐액을 처리하고 있거나 처리할 예정으로 있다.

미국에서 전극가열식 용융로를 이용하여 폐수지만을 유리화시킨 경우가 있고, 또한 미국, 스위스, 일본 등에서 플라즈마 토치 용융로나 플라즈마 아크 용융로(이하 'PM')를 사용하여 폐수지, 가연성 및 비가연성 잡고체를 동시에 투입하여 용융처리하는 연구를 수행하고 있다.이러한 플라즈마를 이용한 유리화 장치는 공개 특허 2001-0092852호(명칭 : 플라즈마 아크를 이용한 방사성 폐기물 유리화 시스템)에 개시되었고, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 방사성 폐기물을 주입하여 파쇄시키는 주입계통부(A)와, 직류전원을 이용하여 플라즈마 아크를 발생시킴으로써 주입된 폐기물을 고온으로 용융하면서 유리화시킨 뒤에 활성유기탄소의 배기가스를 파괴하는 용융 소각계통부(B)와, 용융과정에서 배출되는 배기가스를 정화하는 배기정화계통부(C)와, 용융과정에서 유리화된 용융물질을 받아내는 용융물 수집처리계통부(D)와, 배기가스 냉각 및 세정시 발생되는 폐액을 수집하여 처리하는 배출수수집처리계통부(E)로 이루어진다.또한, 종래의 플라즈마르르 이용한 유리화 장치는 공개특허 1999-0074869호(명칭 : 폐기물의 플라즈마 열분해 및 유리화시스템)에서 개시되었고, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 플라즈마 용융로(a)와, 폐기물공급부(b)와, 용융로 냉각부(c)와, 배기가스처리부(d)와, 금속처리부(e)와, 입상 슬래그 형성부(f)와, 입상 슬래그 탱크(g)와, 슬래그 집합장치(h)를 포함한다.상기 플라즈마 용융로(a)는 벽구조인 측벽부(a1) 및 하면부(a2)와 패널구조인 상부(a3)와 내부에 폐기물용융실(a4)을 갖으며, 토치(a5)와, 음극판(a6)과, 슬래그 토출구(a7)와, 금속용탕토출구(a8)와, 폐기물공급구(a9)와, 배기가스배출구(a10)와, 구동장치(a14)를 포함하며, 측벽부(a1) 외측에는 냉각유로를 구비하고 있다. 상기 토치(a5)는 내부에 중공을 갖는 이중벽구조를 갖고 상기 폐기물용융실(a4)의 내측 상면에 구동장치(a14)에 의해 측방 및 상하방으로 작동가능하게 설치되어 플라즈마 아크열을 발생시키기 위해 전원공급장치(a11) 및 압축공기공급장치(a12)와 연결되며, 상기 이중벽의 중공은 토치냉각장치(a13)와 연통되게 연결되어 있다. 상기 토치냉각장치(a13)는 상기 토치(a5)의 중공과 연통되게 연결되어 중공내에 냉각수를 공급하는 냉각수 탱크(a14)와, 상기 중공으로부터 배출되는 고온의 냉각수를 냉각하기 위한 열교환기(a15)를 구비하고 있으며, 상기 음극판(a6)은 상기 토치(a5)와 방전하기 위하여 상기 폐기물용융실(a4)의 저면에 설치되어 있거나 토치자체의 하단부에 설치될 수 도 있다. 상기 슬래그 토출구(a7)는 상기 폐기물용융실(a4)과 연통되도록 일측벽부(a1)에 경사지게 형성되고, 상기 금속용탕토출구(a8)는 용융된 금속폐기물을 추출하도록 상기 폐기물용융실(a4)의 저면부에 수직으로 형성된다. 상기 폐기물공급구(a9)는 상부(a3) 일측 소정위치에 폐기물용융실(a4)과 연통되게 형성되어 처리할 폐기물을 공급받기 위하여 폐기물공급부(b)와 연결되어 있고, 상기 배기가스배출구(a10)는 상부(a3) 소정위치에 폐기물용융실(a4)과 연통되게 수직으로 형성되어 폐기물이 용융되면서 발생되는 배기가스를 완전연소시키기 위하여 상기 배기가스처리부(d)와 연통되게 연결된다.상기 폐기물공급부(b)는 다수개의 컨베이어(b1)와 포집구(b2)를 구비하고 있고, 상기 용융로 냉각부(c)는 상기 플라즈마 용융로(a)의 냉각유로와 연통되게 연결되어 냉각수를 공급하는 냉각수 탱크(c1)와 상기 냉각유로로부터 배출된 고온의 냉각수를 냉각시키기 위한 열교환기(c2)와 상기 냉각수를 순환시키기 위한 순환펌프(c3)를 구비한다.상기 배기가스처리부(d)는 분진을 포집하기 위한 집진기(d1)와 녹스제거장치(d2)와 팬(d3)을 구비하고, 상기 금속처리부(e)는 상기 금속용탕토출구(a8)를 통하여 하방으로 토출되는 금속용탕을 소정형상의 단괴로 형성시켜 저장하고, 상기 입상슬래그 형성부(f)는 샤워챔버(f1)와 냉각수 탱크(f2)와 펌프(f3)로 구성되어 있다.상기 샤워챔버(f1)는 일단부측은 상기 플라즈마 용융로(a)의 슬래그 토출구(a7)와 연통되게 연결되어 경사지게 고정설치되고, 상기 냉각수 탱크(f2)는 토출되는 슬래그를 냉각수로 급속냉각시키기 위하여 상기 샤워챔버(f1)와 연통되게 연결되어 있고, 상기 입상슬래그 탱크(g)는 상기 샤워챔버(f1)내에서 급속냉각되어 형성된 입상슬래그를 일시저장하여 수분을 제거하기 위하여 상기 샤워챔버(f1)의 하측에 배치되고, 상기 슬래그 집합장치(h)는 상기 입상슬래그 탱크(g)와 컨베이어등과 같은 이송수단에 의해 연결되도록 구성되어 있다.즉, PM을 이용한 용융처리방법은 폐기물을 드럼째 투입할 수 있으나 본 발명에서는 폐수지와 잘게 잘라진 잡고체를 용융유리 위로 투입되도록 한다는 점이 다르다. 또한 PM을 이용한 유리화 방법은 용융로 내의 용융물의 조성을 일정하게 유지하거나 유리 품질을 향상시킬 수 없는 반면 본 발명의 경우는 일정하게 유지시킬 수 있어 유리 고화체 품질 제어 및 향상이 가능하다는 점에서 다르다.

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현재 1000MWe 가압경수로(PWR) 원자력발전소 1개 호기에서 1년 간 발생되고 있는 중·저준위 방사성폐기물 드럼 수는 평균 150 드럼(200 리터 기준) 정도이고 이중 폐수지를 포함한 가연성 폐기물이 차지하는 비율이 약 70 %이다. 이들 폐기물 드럼은 국가에 따라 관리되는 방법이 달라지는데, 방사성폐기물 영구 처분장 시설을 보유하고 있는 나라는 발전소에 잠시 보관했다가 처분장으로 옮겨 영구적으로 보관하고, 처분 시설을 보유하고 있지 못한 나라는 처분장이 건설될 때까지 발전소의 임시 저장고에 보관하게 된다. 국내의 경우는 처분장 선정이 지연되어 발전소에 임시로 저장하고 있으며, 2001년 말 기준으로 누적 량이 5만 드럼 정도 된다.

현재 전 세계적으로 환경에 대한 관심이 고조되어 방사성폐기물 영구 처분장을 신규 또는 추가로 건설하는 일은 매우 어렵게 되었다. 또한, 처분장을 보유하고 있다 하더라도 처분 대상 고화체에 대해 처분 안전성을 평가하는 기준이 매우 엄격해질 전망이다.

예를 들면, 현재 여러 국가에서 원전에서 발생되는 폐수지나 농축폐액을 시멘트로 고화 처리하는데, 시멘트 고화체가 지하수와 접촉했을 때 고화체 내에 존재하는 방사성 물질이 지하수로 빠져 나오는 속도보다 훨씬 느리거나 또는 전혀 빠져 나오지 않는 고화체를 만들어 내는 기술개발의 필요성이 대두되고 있다. 뿐만 아니라, 처분장 신설이나 증설이 어려워지기 때문에 한 개의 처분장을 가지고 오랜 기간 사용할 수 있도록 방사성 폐기물 드럼 수를 대폭 감소시킬 수 있는 기술개발이 요구되고 있다.

그러나, 현재 발전소에서 사용하고 있는 기술들은 위와 같은 요구 조건을 충족시켜 줄 수 없다. 외국에서 가연성폐기물 드럼 수를 감소시키기 위해 사용하고 있는 소각 기술은 소각재를 처리하기 위하여 별도의 소각재 처리설비가 추가로 필요하고, 소각재의 운반 등의 과정에서 작업자의 방사선 쪼임 량이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 폐수지는 소각시킬 수 없을 뿐만 아니라 시멘트로 고화처리하는 것도 어렵기 때문에 건조시킨 후 고가의 고건전성 용기에 보관하고 있는데, 이로 인해 처분 부피가 약간 증가하게 된다. 우리나라처럼 가연성폐기물을 소각하지 못하고 드럼에 넣은 후 압축 처리하는 경우는 폐기물 드럼 발생 량이 상대적으로 많아지게 되고 처분장에서 드럼이 부식될 때 폐기물이 그대로 지하수에 노출되게 된다.

앞에서 언급한 사회 환경적인 욕구를 충족시키고 현재 적용되고 있는 기술의 단점을 개선하기 위한 연구들이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있는데, 그 중에서 가장 유망한 기술이 폐기물내의 방사성 핵종을 비롯한 무기원소(inorganic element)만을 뽑아내 유리 구조 내에 가두는 유리화(vitrification) 기술이다.

원전에서 발생되는 폐기물 중에서 가장 유리화시키기가 어려운 폐기물은 원전의 화학 및 체적제어계통(이하 'CVCS')에서 발생되는 폐수지이다. CVCS 폐수지는 방사능 세기가 매우 크고 상당량의 비방사성 금속(B, Ni, Fe, Cr 등)을 함유하고 있기 때문이다. 비방사성 금속들은 용융유리내에서 여러 가지 부정적인 작용을 하게 된다. 즉 금속이나 sulfide상을 만들어 전류가 한 곳에 집중되어 흐르게 하여 용융로 운전을 어렵게 할 수도 있고 고화체의 품질을 저하시키게 되며, 때로는 용융로에 아크를 발생시켜 용융로를 손상시키기도 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에서는 CVCS 폐수지를 유리화 시킬 때 금속상의 생성을 최소화시키면서 부피 감용 효과를 극대화할 수 있는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치 및 공정을 제공하는데 목적이 있다.

뿐만 아니라 잡고체, 붕산폐액 건조물, 폐기물처리건물(이하 'RWB')에서 발생되는 유기 및 무기 이온교환체들을 유리화하는 방법도 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명은 폐수지와 잡고체를 투입하는 투입수단과, 상기 투입수단을 투입되는 폐수지와 잡고체와 함께 또는 별도로 유리를 투입하는 유리투입장치와, 상기 투입수단과 상기 유리투입장치를 통해 투입되는 유리를 용융하는 용융로를 포함하는 저준위 방사성폐기물 유리화 장치에 있어서, 상기 융용로는 몸체; 유도전류를 통해 상기 유리를 용융할 수 있도록 하고, 내부 벽면에 유리피막을 형성시켜 용융유리와 접촉으로 인한 재료 부식을 방지하기 위하여 형성되는 냉각수 유로; 상기 몸체의 외측 둘레에 용융로의 내측으로 유도전류가 발생되도록 하는 유도코일; 충진된 유리를 용융시키는 열을 발생시키는데 필요한 Ti링; 유리화 과정을 연속적으로 감시할 수 있는 감시설비가 설치되는 관찰창의 역할을 하는 Ti링 투입구 겸용 용융로 내부 관찰창; 산소 및 냉각수 유로와 연결되어 내부에 산소를 공급하는 산소 공급관; 냉각된 유리를 재 가열하는데 사용되는 저항발열체; 이들을 지지하는 저항발열체지지 및 전원 공급관; 용융로 상부 또는 외부에 설치되어 용융유리의 성분을 실시간으로 측정하는 유리 조성 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 제1항의 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치를 이용한 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정에 있어서; 금속폐기물 선별기를 거쳐 금속을 골라낸 후 절단기에서 적절한 크기로 절단하는 공정; 상기 공정을 통해 절단된 잡고체를 잡고체 투입호퍼로 유입시키고, 폐수지는 탈수 및 건조하는 공정; 붕산폐액을 건조한 후 펠렛을 제조하는 공정; 배기체 처리계통을 준비하는 공정; 폐기물이 준비되면 처리하고자 하는 폐기물에 맞는 초기 유리를 유리 투입장치 호퍼에 필요한 양만큼 충진하는 공정; 유리화 설비의 모든 배기체 처리 설비와 용융로가 운전가능 한 상태로 준비되면, 초기 조성유리와 Ti링 충진을 하는 공정; 상기 공정을 통해 유리투입호퍼에 준비된 유리의 3/4 정도를 투입한 후 Ti링 투입구 겸용 용융로 내부 관찰창을 통해 Ti링을 유리 위에 안치 한 상태에서 추가로 유리 충진 공정이 완료되면, 버블러를 통해 산소를 공급하면서 고주파발생기를 기동시킨 상태에서 출력을 서서히 증가시켜 유도전류를 발생하여 유리의 용융상태를 유지하는 공정; 산소 공급관을 통해 폐기물 종류에 따라 미리 설정된 유량만큼의 산소를 공급하면서 폐기물을 용융로에 투입하는 공정; 폐기물의 투입량을 결정하여 제어반에서 입력하면 계량 호퍼에서 폐기물을 계량하여 일정한 속도로 투입하고, 투입되는 폐기물 종류에 따라 미리 결정된 조성에 도달할 때까지 투입하며, 일정 수준에 도달하면 폐기물 투입을 중단하고, 중간 완전 연소 및 분진 재 순환을 하는 공정; 용융유리 위에 남아 있는 분해중인 폐기물이 완전히 사라지면 산소공급관을 통한 산소 공급을 중단하고, 분진 그래뉼을 투입하고, 투입이 완료되면 버블링이 활발히 이루어지도록 유리를 균일하게 혼합하며, 증가된 유리의 양을 용융유리 배출구를 통해 배출하는 공정; 산소를 공급하고, 폐기물 투입을 하며, 이때에는 초기 유리 조성과 거의 같은 조성의 유리를 폐기물과 함께 투입하는 공정; 폐기물과 유리를 동시에 투입할 때는 폐기물을 통해서 유리속으로 들어가는 무기물과 결합되어 용융유리와 거의 같은 조성의 유리를 만들 수 있는 조성률을 갖는 유리를 일정량 투입하는 공정; 용융유리 위에 남아 있는 분해중인 폐기물이 완전히 사라지면 산소공급관을 통한 산소 공급을 중단하고, 분진 그래뉼을 투입하고, 투입이 완료되면 버블링이 활발히 이루어지도록 유리를 균일하게 혼합하며, 증가된 유리의 양을 용융유리 배출구를 통해 배출하는 공정; 처리할 폐기물이 전부 소진되었을 때는 최종 사이클 운전으로 들어가 최종 완전연소 및 분진을 재 순환하는 공정; 용융로 바닥에 침전되어 있는 금속/sulfide 농도를 유리조성 측정 장치를 이용하여 측정하여 금속/sulfide 농도가 일정량 이상이 되면 저항발열체를 용융로 바닥으로 하강시켜 냉각된 유리를 녹이면서 금속/sulfide를 배출하는 공정; 상기 용융유리와 금속/sulfide를 배출한 후에 유리고화체 용기를 냉각시키고 이송하여 저장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 중·저준위 방사성폐기물 유리화 장치 및 공정을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 중·저준위 방사성 폐기물을 투입하여 처리하는 유도전류가열식 저온로와 주변장치 및 처리방법을 보여 주는 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중·저준위 방사성폐기물 유리화 장치는 크게 폐수지와 잡고체를 투입하는 투입수단과, 상기 투입수단을 통해 투입되는 폐수지, 잡고체와 함께 또는 별도로 유리를 투입하는 유리투입장치(1)와, 상기 투입수단과 상기 유리투입장치를 통해 투입되는 유리를 유도전류를 통해 녹일 수 있도록 하고, 용융로 내부 벽면에 유리피막을 형성시켜 용융유리와 접촉으로 인한 재료 부식을 방지하기 위하여 냉각수 유로가 형성된 용융로(7)로 구성된다.

상기 투입수단은 잡고체를 투입하는데 사용되는 잡고체 투입호퍼(3)가 구비되고, 상기 잡고체 투입호퍼(3)를 통해 투입되는 상기 잡고체의 투입량을 조절하는 잡고체 계량 호퍼(4)가 상기 잡고체 투입호퍼(3)의 하방향으로 설치된다.

그리고, 상기 잡고체 투입호퍼(3)의 일측에는 폐수지를 투입할 때 사용되는 폐수지 투입호퍼(2)가 설치되고, 상기 폐수지 투입호퍼(2)를 통해 배출되는 폐수지를 받아 투입량을 조절하는 폐수지 계량호퍼(5)가 상기 폐수지 투입호퍼(2)의 하방향으로 설치된다.

상기 잡고체 계량호퍼(4)와 상기 폐수지 계량호퍼(5)의 사이에는 용융로(7)에 유리를 투입할 때 사용하는 유리 투입장치(1)가 설치되고, 상기 유리 투입장치(1)의 하방향과 상기 잡고체 계량호퍼(4)와 상기 폐수지 계량호퍼(5) 사이에는 상기 잡고체 계량호퍼(4)와 상기 폐수지 계량호퍼(5)를 통해 배출되는 잡고체와 폐수지를 용융로 쪽으로 연결하고, 각종 투입구를 연결하는 폐기물 투입구(6)가 설치된다.

상기 폐기물 투입구(6)의 하단부에는 용융로(7)가 설치되며, 상기 용융로(7)의 외측 둘레에는 상기 용융로(7) 몸체(7a) 내측으로 유도전류가 발생될 수 있도록 유도코일(9)이 설치되며, 상기 용융로(7)에는 용융로 내부 벽면에 유리피막을 형성시켜 용융유리와 접촉으로 인한 재료 부식을 방지하기 위하여 냉각수 유로가 도 1에 도시된 바와 같이 형성된다.

또한, 상기 용융로(7) 내측에는 열에 의해 녹은 용융유리(12)가 구비되며, 상기 용융유리(12)의 외측부와 상기 몸체(7a) 내측 사이에는 고화된 유리피막(8)이 형성되고, 상기 용융유리(12)를 균질(均質)하게 혼합하고 유리내 산화환원 포텐샬을 조절하기 위해 산소 등의 기체를 주입하는 버블러(16)가 상기 몸체(7a)의 내측 바닥에 설치된다.

상기 용융유리(12)를 배출하는데 사용되는 용융유리 배출구(10)와 용융로(7) 상부에 산소 등의 기체를 공급하는데 사용되는 산소 및 냉각수 유로(11)와 용융로(7) 내에서 발생된 배기체를 배기체 처리공정을 통해 배출시키는 통로인 배기체 배출구(15)가 상기 용융로(7)의 상부에 형성된다.

도 3은 폐기물을 유리화하는 공정변수를 제어하고 공정을 제어하는데 필요한 장치를 보여주는 개념도로서 초기에 용융로(7)에 충진된 유리를 용융시키는 열을 발생시키는데 필요한 Ti링을 삽입하고, 용융로(7) 내의 유리화 과정을 연속적으로 감시할 수 있는 감시설비가 설치되는 관찰창의 역할을 하는 Ti링 투입구 겸용 용융로 내부 관찰창(17)과, 산소 및 냉각수 유로(14)와 연결되어 용융로 내에 산소를 공급하는 산소 공급관(18)이 설치된다.

여기서 산소 및 냉각수 유로(14)와 산소 공급관(18)은 일체로 연결되어 있어 원격으로 높이가 조절되며 재질은 스테인리스 스틸과 같은 비자성체가 사용된다.

상기 산소 공급관(18)은 냉각수로 냉각되며 반원의 튜브형태로 이루어져 있고, 두 개의 산소 공급관(18)은 유도전류에 의한 쇼트가 발생되지 않도록 서로 분리되어 있으며 만약의 경우에 대비하여 세라믹으로 코팅되어 있다.

상기 산소 공급관(18) 튜브에는 원주방향과 상하로 일정한 간격을 두고 두 계열의 산소 유출구가 뚫려있고, 유출방향이 서로 다르도록 되어 있다. 또한 냉각된 유리를 재 가열하는데 사용되는 저항발열체(19)가 반원 형태로 두 개가 마주보도록 설치되어 있고, 이 들은 각각 저항발열체지지 및 전원 공급관(20)에 연결되어 있다.

상기 전원 공급관(20)들은 원격으로 높이가 조절되도록 되어 있으며, 저항 발열체(19)들도 유도전류에 의한 쇼트가 발생되지 않도록 서로 분리되어 있다. 용융로(7) 상부에는 용융유리의 성분을 실시간으로 측정하는데 필요한 장치인 유리 조성 측정 장치(21)가 설치되어 있으며 이 장치를 이용하여 레이저 등의 분석수단이 용융유리로 조사되고 용융유리에서 반사된 신호를 수집하여 유리 조성 및 특성 분석 시스템 연결부(22)를 통하여 분석 시스템으로 전송한다. 본 유리 조성 분석 방법은 용융로(7)에서 직접분석하지 않고 유리조성 측정장치(21)를 용융로 외부에 설치하고 용융로(7)에는 용융유리의 시료를 채취하는 설비를 부착하여 유리조성을 분석하는 방법으로 대체될 수 있다.

이 유리화 장치를 이용하여 폐기물을 유리화하는 과정을 도 2를 통해 살펴보면, 유리화 대상 폐기물이 정해지면 대상 폐기물을 전처리 한 후 해당 폐기물 투입호퍼(2)에 폐기물을 충진 한다. 즉, 잡고체는 금속 폐기물 선별기를 거쳐 금속을 골라낸 후 절단기(미도시)에서 적절한 크기로 절단되는 공정(S1)을 거쳐 잡고체 투입 호퍼(3)로 유입되고, 폐수지는 탈수 및 건조 공정(S2)을 거쳐 폐수지 투입 호퍼(2)로 유입된다.

붕산폐액 건조물을 건조한 후 만든 펠렛과 배기체 처리공정에서 회수된 분진을 입자화(S4)한 그래뉼은 각각의 중간저장 탱크에 저장해 두었다가 필요시 유리투입장치(1)의 호퍼에 이송하여 사용하도록 한다.

폐기물이 준비되면 처리하고자 하는 폐기물에 맞는 초기 유리를 유리투입장치(1) 호퍼에 필요한 양만큼 충진(S3)한다. 유리화 설비의 모든 배기체 처리 설비와 용융로(7)가 운전가능 상태로 준비되면, 초기 조성 유리와 Ti링 충진 공정(S5)을 시작한다. 이때 유리 투입 호퍼에 준비된 유리의 3/4정도를 투입한 후 Ti링 투입구 겸용 용융로 내부 관찰창(17)을 통해 Ti링을 유리 위에 안치한다. 그런 다음 나머지 유리를 투입하여 Ti링이 유리로 덮이게 한다. Ti링과 유리 충진 공정(工程)이 완료되면 버블러(16)를 통해 산소를 공급하고 고주파발생기를 기동시켜 출력을 서서히 증가시킨다. 출력이 증가함에 따라 Ti링에 유도 전류가 발생하고 Ti링에서 열이 발생하게 되면 링주변의 유리가 녹기 시작하고 Ti링 전체가 산화될 정도의 출력에 도달하면 유리가 전부 녹고 유리자체 내에 유도전류가 발생하여 유리가 용융상태를 유지한다.

이러한 Ti링 점화 및 초기 유리 용융 공정(S6)이 완료되면 산소 공급관(18)을 통해 폐기물 종류에 따라 미리 설정된 유량만큼의 산소를 공급하면서 폐기물 투입 공정(S7)을 개시한다. 폐기물 투입량을 결정하고 제어반에서 입력하면 계량 호퍼(4, 5)에서 폐기물을 계량하여 일정한 속도로 투입되게 한다. 폐기물이 투입됨에 따라 유리의 조성이 변하고 유리의 조성이 변하면 유리의 물성이 바뀌게 된다.

폐기물은 폐기물 종류에 따라 미리 결정된 조성에 도달할 때까지 투입되게 된다. 유리조성이 원하는 수준에 도달했는지의 여부는 유리조성측정장치(21)를 이용하여 결정한다. 유리 조성이 원하는 수준까지 도달되면 폐기물 투입을 중단하고 중간 완전 연소 및 분진 재순환 공정(S8)을 개시하는데 용융유리 위에 남아 있는 분해중인 폐기물(13)이 완전히 사라지면 산소공급관(18)을 통한 산소 공급을 중단하고 분진 그래뉼을 투입한다.

이때 투입되는 분진 그래뉼은 폐기물 투입 중 배기체 공정으로부터 수집하여 그래뉼 형태로 제조된 것으로 유리 투입장치(1)를 통해 투입된다. 분진 투입이 완료되면 버블링이 활발히 이루어지도록 하여 유리를 균일하게 혼합시키고 폐기물이 투입됨으로써 증가된 유리의 양을 용융유리 배출구(9)를 통해서 배출(S9)시킨다.

용융유리 증가분의 배출이 종료되면 반복 사이클(공정 S10 → 공정 S11 → 공정 S12 → 공정 S10 …… → 공정 S12) 운전으로 들어간다. 매 사이클을 시작할 때는 산소공급관(18)을 통해 산소 공급을 먼저 시작하고 폐기물 투입을 재개하는데 이 때부터는 초기 유리 조성과 거의 같은 조성의 유리를 폐기물과 함께 투입(S10)하거나 중간 완전연소 및 분진 재 순환 공정(S11)을 종료하기 직전에 투입한다. 폐기물과 유리를 동시에 투입할 때는 폐기물을 통해서 유리 속으로 들어가는 무기물과 결합되어 용융유리와 거의 같은 조성의 유리를 만들 수 있는 조성을 갖는 유리를 정해진 투입속도로 투입해야 한다. 분진 재 순환이 종료된 후 유리를 투입할 때는 1개 사이클에서 투입될 폐기물량을 고려하여 계산된 양만큼의 유리를 투입해야 한다.

처리할 폐기물이 전부 소진되었을 때는 최종 사이클 운전으로 들어가 도 2의 최종 완전연소 및 분진 재 순환 공정(S13)과 용융유리 최종분 및 침전 금속/sulfide 배출 공정(S14)을 거쳐 용융로(7) 내의 유리를 모두 배출(S14)한다. 용융유리를 배출한 후 용융로(7) 바닥에 남아있는 유리내의 금속/sulfide 농도나 운전 도중 바닥에 침전된 금속/sulfide 농도를 유리 조성 측정 장치(21)를 이용하여 측정하여 금속/sulfide 농도가 일정량 이상이 되면 저항발열체(19)를 용융로(7) 바닥으로 하강시켜 냉각된 유리를 녹이면서 금속/sulfide를 배출시킨다. 그런 다음 유리고화체 용기를 냉각시키고 이송하여 저장고에 보관(S15)한다.

이하 투입되는 폐기물 종류에 따라 실시예를 기술하겠다.

[실시 예 1]잡고체와 화학체적제어계통(CVCS)에서 발생되는 폐수지를 동시에

투입하여 유리화하는 경우

앞에서 설명한 방법대로 폐기물 이송 및 전처리 공정(S1, S2)에 따라 폐기물을 준비한다. 용융로(7)에는 표 1에 나타나 있는 유리 조성중 MG-1(B)로 표시되어 있는 조성을 갖는 유리를 도 2의 초기조성 유리와 Ti링 충진(S5)에 대해 설명한 바와 같이 충진 한다. 유리를 충진 할 때 원전에서 붕산폐액이 발생될 때는 이를 건조시켜 Nepheline 유리와 1:8의 비율로 혼합시켜 충진하고 붕산폐액이 발생되지 않을 때는 MG-1(B)의 조성을 갖는 유리 frit을 만들어 충진 시킨다.

<표 1. 잡고체+CVCS 폐수지 처리용 유리>

유리 종류유리 조성	MG-1(B)	MG-1(F)
Al2O3	15.98	14.36
B2O3	9.50	10.19
CaO	0.01	2.92
CoO		0.00
Cr2O3		0.01
CuO		0.00
Fe2O3		0.60
K2O		0.21
Li2O		1.51
MgO		0.37
MnO2		0.03
Na2O	26.55	23.80
NiO		1.18
P2O5		0.13
SO3		0.10
SiO2	47.95	43.69
TiO2		0.89
합계	100.00	100.00

Ti링 점화 및 초기 유리 용융공정(S6)에 따라 용융유리가 모두 용융되면 폐기물 투입공정(S7)에 따라 폐기물을 투입하게 되는데 폐기물 투입 속도는 발생 비율에 맞춘다. 표 1에 나타나 있는 유리 조성도 폐기물 조성과 발생비율에 따라 결정된 것이므로 폐기물에 대한 발생 특성이 달라지면 유리 조성 또한 달라진다.

폐기물은 용융로(7) 내 유리 조성이 MG-1(F)의 조성과 거의 같아질 때까지 투입한다. 목표 조성 달성 여부는 유리 조성 측정 장치(21)를 이용하여 결정한다. 목표 조성이 달성되고 나면 공정 S8과 공정 S9에 따라 유리 증가분을 배출시키고 반복 사이클 공정(폐기물 및 초기 조성 유리투입공정(S10), 중간완전 연소 및 분진 재 순환공정(S11), 용융유리 증가분 배출공정(S12))을 개시한다. 반복 사이클 중에 투입하는 유리는 MG-1(B)과 동일한 조성을 갖는 frit이며 투입하는 양은 폐기물 투입 속도에 따라 다르다.

반복 사이클 공정이 완료되면 최종 사이클 공정(최종 완전 연소 및 분진 재순환공정(S13), 용융유리 최종분 및 침전 금속 배출 공정(S14), 유리고화체 취급 및 저장공정(S15))에 따라 운전을 마무리한다. 단지 본 실시 예에서 처리 대상인 CVCS 폐수지에는 다량의 금속이 함유되어 있으므로 반복 사이클 중간 중간에 용융로(7) 바닥에 침전된 금속/sulfide 농도를 측정하는 것이 바람직하다. 만약 금속/sulfide 농도가 일정량 이상이면 금속/sulfide를 배출한 후 운전을 계속한다.

[실시 예 2]잡고체와 폐기물처리건물(RWB)에서 발생되는 이온교환체를

동시에 투입하여 유리화하는 경우

본 실시 예는 원전에서 발생되는 잡고체와 RWB에서 발생되는 유기 및 무기 이온교환체를 발생비 대로 동시에 투입하여 유리화하는 실시예이다. 원칙적으로 사용되는 유리 외에는 실시 예 1과 동일한 공정으로 운전한다. 단지 CVCS 폐수지에 비해 RWB에서 발생되는 이온교환체내에는 금속이 상대적으로 적게 흡착되어 있기 때문에 반복 사이클 공정(S10~S12) 중에 용융로(7) 바닥의 금속/sulfide 농도를 측정할 필요성은 감소하게 된다.

본 실시예에서 사용되는 초기 조성 유리는 표 2에 나타나 있는 MG-2(B)와 같은 조성을 갖는 유리이며 목표 조성은 MG-2(F)와 같다. 또한 반복 사이클이 진행되는 동안 폐기물과 함께 투입하는 유리 frit의 조성은 MG-2(B)와 같다.

<표 2. 잡고체, RWB 이온교환체, CVCS 폐수지 처리용 유리>

유리종류유리조성	MG-2(B)	MG-2(F)	MG-3(F)
Al2O3	14.42	12.30	12.76
B2O3	8.57	9.97	10.71
CaO		4.82	1.62
CoO	0.52	0.31	0.42
CeO2	1.04	0.62	0.83
Cr2O3			0.01
CuO
Fe2O3		1.78	1.34
K2O		1.63	0.55
Li2O	2.07	1.24	3.64
MgO		2.12	0.71
MnO2		0.05	0.05
Na2O	24.17	17.57	20.37
NiO			1.55
P2O5		0.40	0.13
Sb2O3	1.04	0.62	0.83
SiO2	44.52	43.14	41.14
TiO2		1.24	0.42
VO2	2.10	1.26	1.68
ZrO2	1.55	0.93	1.24
SUM	100.00	100.00	100.00

[ 실시 예 3] 고체와 RWB 이온교환체, CVCS 폐수지를 동시에 투입하여

유리화하는 경우

본 실시 예는 원전에서 발생되는 잡고체와 RWB에서 발생되는 유기 및 무기 이온교환체 및 CVCS 폐수지를 발생비 대로 동시에 투입하여 유리화하는 실시예이다. 원칙적으로 사용되는 유리 외에는 실시 예 1과 동일한 공정으로 운전한다.

본 실시예에서 사용되는 초기 조성 유리는 표 2에 나타나 있는 MG-2(B)와 같은 조성을 갖는 유리이며 목표 조성은 MG-3(F)과 같다. 또한 반복 사이클이 진행되는 동안 폐기물과 함께 투입하는 유리 frit의 조성은 MG-2(B)와 같다.

[시 예 4]VCS 폐수지만 단독으로 유리화하는 경우

본 실시 예는 원전에서 발생되는 CVCS 폐수지 만을 유리화하는 실시예이다. 원칙적으로 사용되는 유리 외에는 실시 예 1과 동일한 공정으로 운전한다.

본 실시예에서 사용되는 초기 조성 유리는 표 3에 나타나 있는 RG-1(B)와 같은 조성을 갖는 유리이며 목표 조성은 RG-1(F)와 같다. 또한 반복 사이클이 진행되는 동안 폐기물과 함께 투입하는 유리 frit의 조성은 RG-1(B)와 같다.

<표 3. CVCS 폐수지 처리용 유리>

유리종류유리조성	RG-1(B)	RG-1(F)
Al2O3	6.12	7.47
B2O3		9.88
CaO	24.50	5.98
CoO		0.01
Cr2O3		0.03
CuO		0.01
Fe2O3		3.30
K2O	3.26	0.80
Li2O		8.78
MnO2		0.14
Na2O	24.50	5.98
NiO		6.85
SiO2	41.62	50.78
합계	100.00	100.01

[실시 예 5]잡고체만 단독으로 유리화하는 경우

본 실시 예는 원전에서 발생되는 잡고체만을 유리화하는 실시예이다. 원칙적으로 사용되는 유리 외에는 실시 예 1과 동일한 공정으로 운전한다.

본 실시 예에서 사용되는 초기 조성 유리는 표 4에 나타나 있는 DG-1(B)과 같은 조성을 갖는 유리이며 목표 조성은 DG-1(F)과 같다. 또한 반복 사이클이 진행되는 동안 폐기물과 함께 투입하는 유리 frit의 조성은 DG-1(B)과 같다.

<표 4. 잡고체 처리용 유리>

유리종류 유리조성	DG-1(B)	DG-1(F)
Al2O3	16.50	15.45
B2O3	22.33	20.77
CaO		3.58
Fe2O3		0.04
K2O	9.71	9.29
MgO		0.45
MnO2		0.01
Na2O	9.71	9.14
P2O5		0.17
SO3		0.13
SiO2	41.75	39.89
TiO2		1.10
합계	100.00	100.02

본 발명에서 고안된 장치와 방법을 이용하면 원자력발전소에서 발생되는 방사성폐기물을 환경에 안전한 형태로 바꿀 수 있고 처분장에 처분해야 되는 폐기물의 양을 대폭 줄일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 폐기물을 처리하면 방사성폐기물 내에 존재하는 방사성 원소 및 비방사성 유해 원소들을 유리구조 내에 가둘 수 있기 때문에 이 원소들이 환경으로 빠져 나올 가능성이 거의 없고 유리고화체는 백 만년 이상 건전성을 유지할 수 있는 것으로 알려져 있기 때문에 유리고화체 내 방사능이 무해할 정도로 감소될 때까지 환경에 영향을 미치지 않게 된다. 또한 잡고체, 폐수지 등의 유기물질을 처분장에 처분하게 되면 처분환경에서 기체 발생 등에 의한 위험요인이 잠재하게 되어 이에 대비하여 처분장 안전설계를 고려해야 하나 폐기물을 유리화하면 고화체 내에 유기물이 존재하지 않기 때문에 이러한 안전설계를 고려하지 않아도 된다.

본 발명에 의한 또 다른 효과는 처분장에 처분해야 할 처분드럼 수를 현재의 원전 1개 호기 당 연간 150드럼(200리터 크기)에서 35드럼으로 감소시킬 수 있다는 것이다. 처분 드럼을 감소시키면 원자력발전소 내에서의 저장관리, 처분장 까지의 수송비를 절감할 수 있고 처분장 사용 연한을 대폭 연장시킬 수 있다. 위에서 기술한 실시예에 따라 잡고체와 RWB 이온교환체를 동시에 투입하여 유리화할 때 얻어지는 감용비(투입한 폐기물 부피/폐기물 처리 시 발생한 유리고화체 부피)는 약 80이고, 잡고체와 CVCS 폐수지를 동시 투입하거나 여기에 추가로 RWB 이온교환체를 동시 투입할 때의 감용비는 약 21, CVCS 폐수지만 유리화할 때의 감용비도 약 21, 잡고체만 유리화할 때의 감용비는 약 100이다.

본 발명에 의한 또 다른 효과는 CVCS 폐수지만 단독으로 처리할 때 발생할 수 있는 금속/sulfide생성으로 인한 용융로 구조물의 아크, 쇼트 등을 예방할 수 있다는 것이다. 즉 실시간으로 용융로 바닥에 침전된 금속/sulfide 농도를 측정하고 필요시 저항발열체를 이용하여 유리고화체에 박혀 있는 금속/sulfide들을 배출시킬 수 있다. 또한 본 발명에서 제시한대로 잡고체와 동시에 투입하면 금속/sulfide가 생성되는 양을 대폭 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 중·저준위 방사성 폐기물과 유리를 투입하여 유리화하는 유도 전류 가열식 저온로와 주변장치를 보여 주는 개념도.

도 2는 도 1의 장치를 이용하여 폐기물을 유리화 하는 공정을 보여주는 블록 다이어그램.

도 3은 도 2에 따라 폐기물을 유리화하는 공정에서 공정 변수를 제어하고 공정을 제어하는데 필요한 장치 및 방법을 보여주는 개념도도 4는 종래의 플라즈마 아크를 이용한 방사성 폐기물 유리화 시스템의 구성을 블록으로 나타낸 블록도도 5는 종래의 열분해 및 플라즈마 유리화 시스템의 계통도도 6은 도 5의 플라즈마 용융로의 구조를 도시하는 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 유리 투입 장치 2 : 폐수지 투입 호퍼

3 : 잡고체 투입 호퍼 4 : 잡고체 계량 호퍼

5 : 폐수지 계량 호퍼 6 : 폐기물 투입구

7 : 용융로 7a : 몸체

8 : 고화된 유리피막 9 : 유도코일

10: 용융유리 배출구 11 : 냉각수 유로

12 : 용융유리 13 : 분해중인 폐기물

14 : 산소 및 냉각수 유로 15 : 배기체 배출구

16 : 버블러

17 : Ti링 투입구 겸용 용융로 내부 관찰창

18 : 산소 공급관 19 : 저항발열체

20 : 저항발열체지지 및 전원공급관 21 : 유리 조성 측정 장치

22 : 유리 조성 및 특성 분석 시스템 연결부

Claims (24)

1. 폐수지와 잡고체를 투입하는 투입수단과, 상기 투입수단을 투입되는 폐수지와 잡고체와 함께 또는 별도로 유리를 투입하는 유리투입장치와, 상기 투입수단과 상기 유리투입장치를 통해 투입되는 유리를 용융하는 용융로를 포함하는 저준위 방사성폐기물 유리화 장치에 있어서,

   상기 융용로는,

   몸체;

   유도전류를 통해 상기 유리를 용융할 수 있도록 하고, 내부 벽면에 유리피막을 형성시켜 용융유리와 접촉으로 인한 재료 부식을 방지하기 위하여 형성되는 냉각수 유로;

   상기 몸체의 외측 둘레에 용융로의 내측으로 유도전류가 발생되도록 하는 유도코일;

   충진된 유리를 용융시키는 열을 발생시키는데 필요한 Ti링;

   유리화 과정을 연속적으로 감시할 수 있는 감시설비가 설치되는 관찰창의 역할을 하는 Ti링 투입구 겸용 용융로 내부 관찰창;

   산소 및 냉각수 유로와 연결되어 내부에 산소를 공급하는 산소 공급관;

   냉각된 유리를 재 가열하는데 사용되는 저항발열체;

   이들을 지지하는 저항발열체지지 및 전원 공급관;

   용융로 상부 또는 외부에 설치되어 용융유리의 성분을 실시간으로 측정하는 유리 조성 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 투입수단은,

   상기 용융로의 상방향으로 잡고체를 투입하기 위한 잡고체 투입 호퍼;

   상기 잡고체 계량호퍼의 하방향으로 상기 잡고체 계량호퍼를 통해 전달되는 잡고체의 투입량을 조절하는 잡고체 계량 호퍼;

   상기 잡고체 투입 호퍼의 일측과 상시 용융로의 상방향에 형성되어 폐수지를 투입하기 위한 폐수지 투입호퍼;

   상기 폐수지 투입호퍼를 통해 전달되는 폐수지의 투입량을 조절하는 폐수지 계량호퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 용융로에는 배기체를 배기체 처리공정을 통해 배출시키는 배기체 배출구가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 냉각수 유로와 일체로 연결된 산소 공급관은 원격으로 그 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 용융로는 유도전류의 생성을 최소화하기 위해 스테인레스 재질과 같은 비자성체로 형성된 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 산소 공급관은 냉각수로 냉각하고 유도전류에 의한 쇼트가 발생되지 않도록 반원의 튜브형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 산소 공급관과 상기 냉각수 공급관은 세라믹으로 코팅된 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 산소공급관은 튜브에 원주방향과 상하로 일정한 간격을 두고 두 계열의 산소 유출구를 뚫어 유출방향이 서로 다르도록 형성된 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 저항발열체지지 및 전원 공급관은 원격으로 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 저항 발열체는 유도전류에 의한 쇼트가 발생되지 않도록 서로 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치.
13. 제1항의 중, 저준위 방사성폐기물 유리화 장치를 이용한 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정에 있어서;

    금속폐기물 선별기를 거쳐 금속을 골라낸 후 절단기에서 적절한 크기로 절단하는 공정;

    상기 공정을 통해 절단된 잡고체를 잡고체 투입호퍼로 유입하고, 폐수지는 탈수 및 건조하는 공정;

    붕산폐액을 건조한 후 만든 펠렛과 배기체 처리공정에서 발생되는 분진을 그래뉼화하는 공정;

    폐기물이 준비되면 처리하고자 하는 폐기물에 맞는 초기 유리를 유리 투입장치 호퍼에 필요한 양만큼 충진하는 공정;

    유리화 설비의 모든 배기체 처리 설비와 용융로가 운전가능 한 상태로 준비되면, 초기 조성유리와 Ti링 충진을 하는 공정;

    상기 공정을 통해 유리투입호퍼에 준비된 유리의 3/4 정도를 투입한 후 Ti링 투입구 겸용 용융로 내부 관찰창을 통해 Ti링을 유리 위에 안치 한 상태에서 나머지 유리 충진 공정이 완료되면, 버블러를 통해 산소를 공급, 고주파발생기를 기동시킨 상태에서 출력을 서서히 증가시켜 유도전류가 발생되게 하여 유리의 용융상태를 유지하는 공정;

    산소 공급관을 통해 폐기물 종류에 따라 미리 설정된 유량만큼의 산소를 공급하면서 폐기물을 용융로에 투입하는 공정;

    폐기물의 투입량을 결정, 제어반에서 입력하면 계량 호퍼에서 폐기물을 계량하여 일정한 속도로 투입하고, 투입되는 폐기물 종류에 따라 미리 결정된 조성에 도달할 때까지 폐기물을 투입하며, 일정 수준에 도달하면 폐기물 투입을 중단하고, 중간 완전 연소하는 공정;

    용융유리 위에 남아 있는 분해중인 폐기물이 완전히 사라지면 산소공급관을 통한 산소 공급을 중단하고, 분진 그래뉼을 투입하고, 투입이 완료되면 버블링이 활발히 이루어지도록 유리를 균일하게 혼합하며, 증가된 유리의 양을 용융유리 배출구를 통해 배출하는 공정;

    산소를 재 공급하고, 폐기물 투입을 하며, 이때에는 초기 유리 조성과 거의 같은 조성의 유리를 폐기물과 함께 투입하는 공정;

    폐기물과 유리를 동시에 투입할 때는 폐기물을 통해서 유리 속으로 들어가는 무기물과 결합되어 용융유리와 거의 같은 조성의 유리를 만들 수 있는 조성과 양의 유리를 투입하는 공정;

    용융유리 위에 남아 있는 분해중인 폐기물이 완전히 사라지면 산소공급관을 통한 산소 공급을 중단하고, 분진 그래뉼을 투입하고, 투입이 완료되면 버블링이 활발히 이루어지도록 유리를 균일하게 혼합하며, 증가된 유리의 양을 용융유리 배출구를 통해 배출하는 공정;

    처리할 폐기물이 전부 소진되었을 때는 최종 사이클 운전으로 들어가 최종 완전연소 및 분진을 재 순환하는 공정;

    용융로 바닥에 침전되어 있는 유리내의 금속/sulfide 농도를 유리조성 측정 장치를 이용하여 측정하여 금속/sulfide 농도가 일정량 이상이 되면 저항발열체를 용융로 바닥으로 하강시켜 냉각된 유리를 녹이면서 금속/sulfide를 배출하는 공정;

    상기 용융로 운전 중 또는 종료 후에 배출한 유리 및 금속/sulfide가 담겨있는 유리고화체 용기를 냉각시키고 이송하여 저장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
14. 제13항에 있어서

    상기 용융로 상부 또는 외부에 설치된 용융유리의 성분을 실시간으로 측정하는 유리조성측정장치를 이용하여 레이저 등의 분석수단을 용융유리 또는 채취된 유리시료에 조사시키고, 용융유리 또는 채취된 유리시료에서 반사된 신호를 수집하여 유리 조성과 특성을 분석하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
15. 제13항에 있어서,

    상기 용융유리 증가분의 배출이 완료되면 반복사이클 운전으로 들어가 매 사이클을 시작할 때는 산소공급관을 통해 산소공급을 먼저 시작하고 폐기물 투입을 재개하는데 중간완전연소 및 분진 재 순환 공정을 종료하기 직전까지 투입하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
16. 제13항에 있어서,

    상기 공정에서 처리할 폐기물이 전부 소진되었을 때에는 최종 사이클 운전으로 들어가는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
17. 제13항에 있어서,

    상기 공정에서 유리조성장치를 이용하여 측정한 금속/sulfide 농도가 일정량 이상이 되면 저항발열체를 용융로 바닥으로 하강시켜 냉각된 유리를 녹이면서 금속/sulfide를 배출시키는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
18. 제13항에 있어서,

    상기 공정에서 잡고체와 화학 및 체적제어계통(CVCS)에서 발생되는 폐수지를 동시에 투입하여 유리화하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
19. 제13항 또는 제18항에 있어서,

    상기 공정에서 유리를 충진 시에 원전에서 붕산폐액이 발생될 때는 이를 건조시켜 네플라인(Nepheline) 유리와 1:8의 비율로 혼합시키는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
20. 제13항 또는 제18항에 있어서,

    상기 공정에서 유리를 충진 시에 원전에서 붕산폐액이 발생되지 않을 때는 MG-1(B)(유리의 종류 중 하나)의 조성을 갖는 유리 프릿(Frit)을 만들어 충진하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
21. 제13항에 있어서,

    상기 공정에서 잡고체와 폐기물처리건물(RWB)에서 발생되는 이온교환체를 동시에 투입하여 유리화하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
22. 제13항에 있어서,

    상기 공정에서 잡고체와 폐기물처리건물(RWB) 이온교환체와 화학 및 체적제어계통(CVCS) 폐수지를 동시에 투입하여 유리화하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
23. 제13항에 있어서,

    상기 공정에서 화학 및 체적제어계통(CVCS) 폐수지만 단독으로 유리화하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.
24. 제13항에 있어서,

    상기 공정에서 잡고체만 단독으로 유리화하는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성폐기물 유리화 공정.