KR100822022B1

KR100822022B1 - The process of reducing nuclear wastes including uranium and theradionuclide

Info

Publication number: KR100822022B1
Application number: KR1020060075773A
Authority: KR
Inventors: 권석근; 가쯔요시 다떼누마; 유끼오 히시누마
Original assignee: (주)에스알에스테크놀; 가부시키가이샤 치요다테크놀로지
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-04-15
Also published as: KR20080014286A

Abstract

본원은 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 함유하는 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화를 위한 처리장치에 관한 것이다.The present application relates to a treatment apparatus for reducing and reducing the radioactive waste containing uranium and other radionuclides.

방사성 폐기물을 현재 상태로 저장 보관하면 저장시설이 과대하게 되며, 처분에 소요되는 비용이 방대하고, 대량의 방사성 폐기물을 장기간에 걸쳐 보관 관리해야 한다는 등의 문제가 있어 이들 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화를 위한 처리 기술이 요구되고 있다. Storing and storing radioactive waste in its present state causes excessive storage facilities, enormous costs for disposal, and the need for long-term storage and management of large amounts of radioactive waste. There is a need for treatment techniques for neutralization.

본원은 이의 해결수단으로서 방사성 폐기물에 포함되어 있는 규산 등의 비 방사성물질을 불화수소산과 반응시켜 휘발성의 4불화수소로 변환하여 휘발시킴으로써 비 휘발성 방사성 물질에서 분리시켜 제거할 수 있음을 확인하고 발명을 완성하였다. The present invention as a solution to the non-radioactive materials, such as silicic acid contained in the radioactive waste to react with the hydrofluoric acid is converted to volatile hydrogen tetrafluoride by volatilization can be removed from the non-volatile radioactive material to remove the invention and the invention Completed.

또한 잔류 농축된 방사성 물질은 고형화제로 고화시킴으로써 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화 처리가 가능함을 확인하고 발명을 완성하기에 이르렀다.In addition, the residual concentrated radioactive material was solidified with a solidifying agent, thereby confirming that it is possible to reduce and reduce the radioactive waste.

Description

The process of reducing nuclear wastes, including uranium and the radionuclide, of radioactive wastes containing uranium and other radionuclides.

본 발명은 방사성 오염물이나 방사성 폐기물 중에 포함된 우라늄 또는 기타 방사성핵종을 방사성 오염물이나 방사성 폐기물 중에 포함된 비 방사성 물질에서 제거ㆍ분리함으로써, 방사성 오염물이나 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화를 목적으로 하는 처리방법과 그 처리 프로세스 및 처리장치에 관한 것이다.The present invention removes and separates uranium or other radionuclides contained in radioactive contaminants or radioactive wastes from radioactive contaminants or non-radioactive materials contained in radioactive wastes, thereby treating and reducing the radioactive contaminants or radioactive wastes. It relates to a method, a processing process and a processing apparatus thereof.

원자력산업이나 방사성 물질을 취급하는 시설 등에서 발생되는 방사성 오염물이나 방사성 폐기물, 또는 방사성 물질이 포함된 재료 등을 이용하는 산업에서 발생되는 산업폐기물 등에 포함된 방사성 오염물이나 방사성 폐기물 등에 대하여 이들을 안전하게 격리시키거나 감용화 또는 감중화 처리를 하여 안정하게 처분해야 하는 것이 시급히 해결해야 할 사회적 과제로 인식되고 있다.Safely isolate or reduce radioactive contaminants or radioactive wastes from radioactive contaminants or radioactive wastes generated in the nuclear industry or facilities handling radioactive materials, or industrial wastes generated from industries using radioactive materials. It is recognized that the social problem to be solved urgently needs to be disposed of in a stable manner by dissolving or reducing the weight.

일반적으로 방사성 물질로 오염된 물질은 매우 근소한 방사성 핵종이 포함되기만 해도 그 전체가 방사성 오염물로 다루어지게 되며, 그 전체 물량을 모두 폐기처분하기 위해서는 막대한 경비나 과대한 저장시설을 필요로 하게 되며 더욱이 매우 장기간의 저장보관을 필요로 하는 경우가 대부분이다.In general, substances contaminated with radioactive materials will be treated as radioactive contaminants, even if they contain very few radionuclides, and in order to dispose of the total quantity, it will require enormous expenses or excessive storage facilities. Most cases require long-term storage.

따라서 방사성 물질로 오염된 물질이나 방사성 폐기물을 처리 또는 처분하고자 하는 경우에는 이들을 우선 이들을 감용화 하거나 또는 감중화를 위한 처리가 가능한지를 검토하는 것이 필요하다. Therefore, if you want to treat or dispose of radioactive material contaminated with radioactive material, it is necessary to first consider whether they can be reduced or reduced.

예를 들면, 고체 방사성 오염물의 경우는 그 오염상태가 표면 뿐 이라면 처리약제로 처리하고, 표면오염이 금속오염물의 경우는 전해연마처리 등으로 그 표면만 제염처리하며, 제염제에 용해된 방사성 핵종을 더욱 농축처리 하여 감용화를 시도하는 방법이 개시되어 있고, 또 다른 예로는 방사성 물질이 용해된 용액의 경우에는 이온교환수지나 침전법 또는 가열농축법 등으로 감용화를 시도하는 방법 등이 부분적으로 개시되어 있다.For example, in the case of solid radioactive contaminants, if the contamination is only on the surface, the treatment agent is treated. If the surface contamination is a metal contaminant, only the surface is decontaminated by electropolishing, and radionuclides dissolved in the decontamination agent. The method of attempting to solubilize by further concentrating is disclosed, and another example is a method of attempting solubilization by ion exchange resin, precipitation method or heat concentration method in the case of a solution in which radioactive material is dissolved. Is disclosed.

그러나 방사성 물질이 전체적으로 분산되어 포함되어 있는 고체 방사성 오염물 또는 폐기물의 경우에는 일단 그 방사성 오염물이나 폐기물 전체를 용해시켜 그 안에 포함되어 있는 방사성 물질을 분리 및 회수하는 조작이 필요하게 된다. However, in the case of solid radioactive contaminants or wastes in which radioactive materials are dispersed and contained as a whole, an operation of dissolving the radioactive contaminants or wastes in their entirety and separating and recovering the radioactive substances contained therein is required.

따라서 이렇게 고체 방사성 오염물이나 폐기물을 일단 용해하는 조작이 필요하게 되면 그 후의 방사성 물질을 제거하는 조작이 불완전하게 처리되는 경우에는 오히려 방사성 오염물질이 더욱 늘어날 위험성을 갖게 된다. Therefore, once the operation for dissolving the solid radioactive contaminants or wastes is necessary, there is a risk that the radioactive contaminants will increase even more if the subsequent operation for removing the radioactive substances is incompletely processed.

그러므로 방사성 물질이 전체적으로 분산돼 있는 고체폐기물 등의 경우에는 그 상태로 시멘트, 콘크리트, 아스팔트 등으로 고화시키는 처리를 실행하여, 고화된 상태로 저장 보관하는 방식으로 처분하는 것이 일반적이다.Therefore, in the case of solid wastes in which radioactive materials are dispersed as a whole, it is common to dispose in such a manner that solidification is performed in such a state as cement, concrete, asphalt, and the like.

상기에 소개된 종래기술 중에서도 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화 처리가 어려운 경우가 대부분이고 저장시설이 확대되어 그 처분에 들어가는 코스트가 방대해지며, 대량의 방사성 폐기물을 장기간에 걸쳐 보관 및 관리하면서 안정성을 확보해야 하는 등 여전히 많은 문제점을 남기게 된다. Among the prior arts mentioned above, in most cases, it is difficult to reduce and reduce the radioactive waste, and the storage facilities are expanded, and the cost for disposal thereof is enormous, and the stability is maintained while storing and managing a large amount of radioactive waste for a long time. There are still many problems left to do.

그 중에서도 특히 상기에서 제시한 고체 방사성 오염물이나 폐기물 문제를 해결 할 수 있는 처리방법 및 처분방법은 선결과제로서 필요로 하게 되는 것이다.In particular, a treatment method and a disposal method that can solve the above-mentioned problems of solid radioactive contaminants or wastes will be required as a priority.

본 발명은 방사성 폐기물에 포함되어 있는 여러 가지 화합물이나 혼합물 각각에 포함되어 있는 원소의 화학적인 성질을 이용하고자 하는 방법이며, 특히 방사성 폐기물 중에 많이 포함되어 규산(SiO₂)은 비 방사성 물질임에도 방사성 폐기물 중에 포함되어 폐기물의 중량과 용적을 크게 차지하고 있는바, 본원은 규산을 많이 포함하는 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화 처리를 실행할 경우 특히 유용하게 사용할 수 있는 방사성 폐기물의 감용화 및 감량화 처리방법을 찾고자 하는 과제를 갖고 출발한 것이다.The present invention is a method for utilizing the chemical properties of the elements contained in each of the various compounds or mixtures contained in the radioactive waste, especially in the radioactive waste contained a lot of silicic acid (SiO ₂ ) is a radioactive waste Since the present invention occupies a large amount of weight and volume of wastes, the present application seeks to find a method for reducing and reducing radioactive wastes that can be particularly useful when carrying out the reduction and reduction of radioactive wastes containing silicic acid. It started with the task to do.

본원은 상기 종래기술의 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명은 방사성물질이 내용물 내에 전체적으로 분산되어 포함되어 있는 고체 방사성 오염물이나 폐기물에서 비 방사성 물질을 먼저 분리하고 난 후, 방사성 물질 성분을 농축시킴으로써 방사성 폐기물의 량을 전체적으로 감소시킬 수 있는 처리방법과 그 프로세스 및 이를 위한 장치를 제공하는 것에 발명의 목적을 두고 있다. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention is to first separate the non-radioactive material from the solid radioactive contaminants or wastes in which the radioactive material is dispersed in the contents as a whole, and then concentrate the radioactive material components It is an object of the present invention to provide a treatment method, a process and an apparatus therefor that can reduce the amount of radioactive waste as a whole.

본 발명은 종래기술의 과제를 해결하고 상기 목적을 달성하기 위한 기술구성으로서 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 함유하는 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화를 위한 처리방법과 그 프로세스 및 이를 위한 장치 등이 제시된다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a treatment method for reducing and reducing the radioactive waste containing uranium and other radionuclides, a process and an apparatus therefor as a technical configuration for solving the problems of the prior art and achieving the above object. .

본원은 방사성 폐기물에 여러 가지 화합물이나 혼합물 형태로 포함되어 있는 원소의 화학적인 성질을 이용하여 특정물질을 분리시키고자 하는 것이며, 특히 방사성 폐기물 중에 다량 포함되어 있는 규산염 화합물을 불화수소산이나 불화암모늄등의 불소계화합물 이와 유사한 기능을 갖는 약품으로 가열처리함으로써 규산염 화합물을 휘발성 4불화규소(SiF₄)로 변환시켜 분리시키고자 하는 것이다.The present application aims to separate specific substances by using the chemical properties of elements contained in various compounds or mixtures in radioactive waste, and in particular, silicate compounds contained in large amounts in radioactive waste, such as hydrofluoric acid or ammonium fluoride, Fluorine-based compounds It is intended to separate silicate compounds by converting them into volatile silicon tetrafluoride (SiF ₄ ) by heat treatment with chemicals having similar functions.

본원 제1의 기술사상은 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 함유하는 방사성 폐기물을 약제와 반응시켜 비 방사성의 중금속을 포함한 휘발성물질과 우라늄 및 기타 방사성핵종을 포함한 비 휘발성물질로 변환시킨 후 이들을 분리하여, 비 휘발성물질을 고화 처리하고자 하는 기술사상을 갖는다.The first technical idea of this application is to react radioactive wastes containing uranium and other radionuclides with drugs to convert volatiles, including non-radioactive heavy metals, and non-volatiles, including uranium and other radionuclides, to separate them, It has a technical idea to solidify volatile materials.

제1의 기술사상에서 비 방사성의 중금속을 포함하는 휘발성물질과 우라늄 및 기타 방사성핵종을 포함하는 비 휘발성물질로 변환시키기 위한 약제로서는 불화수소산이나 불화암모늄 등의 불소화합물 및 그 외 유사 반응성을 갖는 다른 화합물을 사용함으로써 일반적으로 방사성 폐기물 중에 다량으로 포함돼 있는 규산 등 비 방사성물질을 휘발성물질로 변환시켜 휘발 분리시킴으로써 비 휘발성물질인 우라늄 및 타 방사성핵종 등과 분리시키고자 하는 기술사상이다.In the first technical idea, agents for converting non-radioactive heavy metals into volatiles including uranium and other radionuclides include fluorine compounds such as hydrofluoric acid and ammonium fluoride and other compounds having similar reactivity. It is a technical idea to separate non-volatile materials such as uranium and other radionuclides by converting non-radioactive materials such as silicic acid, which are contained in large amounts in radioactive waste into volatiles, and volatilizing them.

본원의 제2의 기술사상은 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 함유하는 방사성 폐기물을 약제와 반응시켜 비 방사성의 중금속을 포함하는 휘발성물질과 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 비 휘발성물질로 변환시킨 후 휘발성물질과 비 휘발성물질로 분리하고, 휘발성물질 중에 방사성 물질이나 유해한 물질이 없다는 것을 확인한 후 환경기준에 적합하도록 처리하여 방출하고자 하는 기술사상이다. The second technical idea of the present application is to react radioactive wastes containing uranium and other radionuclides with drugs to convert volatiles containing non-radioactive heavy metals and uranium and other radionuclides into non-volatiles, It is a technical idea to separate into volatile substances, confirm that there are no radioactive substances or harmful substances in the volatile substances, and then treat them to meet environmental standards and release them.

상기의 기술사상은 일반적으로 방사성 폐기물에 다량으로 포함돼 있는 규산 등 비 방사성물질을 제거함으로써 본 발명이 목적으로 하는 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화 처리를 행하는 일련의 프로세스를 구체화하는 수단이다.The above technical idea is a means of embodying a series of processes to reduce and reduce the radioactive waste for the purpose of the present invention by removing non-radioactive materials such as silicic acid, which are generally contained in a large amount in the radioactive waste.

본원의 또 다른 기술사상은 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 포함하지 않는 휘발성물질을 가열 또는 감압시키는 수단에 의해 휘발 분리하고, 비 휘발성물질에는 시멘트, 콘크리트, 아스팔트, 소석회 등을 첨가하여 고화처리 하는 일련의 프로세스를 갖고 분리 농축된 방사성 물질을 안정적으로 보관 처분할 수 있는 상태로 만들고자 하는 기술사상을 갖는다.Another technical idea of the present application is to volatilize and separate a volatile material that does not contain uranium and other radionuclides by means of heating or depressurizing, and to a non-volatile material by adding cement, concrete, asphalt, slaked lime, etc. It has a technical idea to have a process and make the radioactive material separated and concentrated stably.

본원의 또 다른 기술사상은 고체 방사성 폐기물을 불소계 약제와 반응시켰을 때 일반적으로 비 방사성 물질로서 고체 방사성 폐기물 중에 대량으로 포함돼 있는 규산(SiO₂)을 [SiO₂ + 4HF -> SiF₄ + 2H₂O]의 반응에 의해 휘발성 불화규산(SiF₄)로 변환시켜 휘발 분리하고자 하는 기술사상을 갖는다.Another technical idea of the present application is that when a solid radioactive waste is reacted with a fluorine-based agent, silicic acid (SiO ₂ ) contained in a large amount in the solid radioactive waste as a non-radioactive material is generally [SiO ₂ + 4HF-> SiF ₄ + 2H ₂ O. ] Is converted into volatile silicic acid fluoride (SiF ₄ ) to have a technical idea to volatilize.

상기 4불화규소(SiF₄)는 규산과 불화수소산의 반응에 의해 쉽게 생성되며 끓는 온도가 -86℃인 물질이기 때문에 생성된 후에는 쉽게 기체로 휘발하므로 비 휘발성의 방사성 물질로부터 쉽게 분리할 수 있게 된다.The silicon tetrafluoride (SiF ₄ ) is easily produced by the reaction of silicic acid and hydrofluoric acid, and since it is a material having a boiling temperature of -86 ° C., it is easily volatilized to a gas so that it can be easily separated from non-volatile radioactive material. do.

본원의 또 다른 기술사상은 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 포함하는 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화를 목적으로 하는 방사성 물질의 처리공정에 있어서 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 함유하는 방사성 폐기물을 불소계 약제와 반응시키기 위한 용기, 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 포함하지 않는 휘발성물질을 분리한 후 그 비 휘발성물질에 시멘트, 콘크리트, 아스팔트, 소석회 중에서 하나 이상 선택되는 고화제류를 첨가하여 고화처리 하기 위한 장치, 우라늄 및 기타 방사성 핵종을 포함하지 않는 휘발성물질을 가열 또는 감압하여 휘발시키고 그 휘발성물질을 알칼리성 약제로 흡수하기 위한 장치, 이들 일련의 장치구성 등을 포함하며 이들 불소계 약제나 생성물이 접촉하는 용기나 장치의 내면이 불소계화합물에 대해 내식성을 가진 재료이거나 표면코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 '우라늄 및 기타 방사성 핵종을 함유하는 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화를 위한 처리장치'가 개시된다.Another technical idea of the present application is to react a radioactive waste containing uranium and other radionuclides with a fluorine-based agent in the treatment of radioactive material for the purpose of reducing and reducing the radioactive waste including uranium and other radionuclides. Apparatus for solidifying by separating volatiles that do not contain containers, uranium and other radionuclides, and then adding the hardener selected from cement, concrete, asphalt, and slaked lime to volatiles, uranium and other A device for volatilizing a volatile substance that does not contain radionuclides by heating or depressurizing it and absorbing the volatile substance as an alkaline medicament, a series of device configurations, and the like. It is a material that has corrosion resistance against fluorine compounds Disclosed is a 'treatment apparatus for reducing and reducing radioactive waste containing uranium and other radionuclides' characterized in that it is surface coated.

본 발명의 일 실시형태를 '도면-1'에 제시된 내용에 따라 그 처리계통을 설명할 수 있다. An embodiment of the present invention can be described in accordance with the contents shown in Figure 1-1.

방사성 폐기물(1)의 내용물을 분석하여 처리조건을 확인하고, 폐기물 투입용 호퍼(2)에서 반응용기(3)으로 폐기물의 내용물을 투입한다. 이 단계에서 반응용기(3)에 불화수소산(4)를 주입하고 예를 들면 50~90℃정도로 가온하여 반응을 돕는다. The contents of the radioactive waste (1) are analyzed to confirm the treatment conditions, and the contents of the waste are introduced into the reaction vessel (3) from the waste hopper (2). In this step, hydrofluoric acid (4) is injected into the reaction vessel (3) and warmed to, for example, about 50 to 90 ° C to help the reaction.

반응용기(3)에 투입된 폐기물 1의 내용물은 불화수소산과 반응하여 4불화수소(SiF₄,5)가 생성되어 휘발된다. 이 SiF₄를 수산화나트륨 등의 알칼리제(7)을 첨가한 알칼리용액이 담겨진 스크러버(6)로 이끌어 흡수시킨다. 이 SiF₄가스(5)는 알칼리흡수처리에 의해 SiF₄로 중화되어 무해하게 된다. 이 중화된 흡수액(8)을 분석하여 수소이온농도를 계측하고, 방사성 물질이나 그 밖의 유해물질이 포함되어 있는지를 확인하며, 더 나아가 환경방류기준을 충족시키는지의 여부를 확인한 후 환경부에서 요구하는 기준으로 적합한지 여부를 확인(9)하고 방류한다.The contents of waste 1 charged into the reaction vessel (3) react with hydrofluoric acid to form hydrogen tetrafluoride (SiF ₄ , 5) is generated and volatilized. The SiF ₄ is led to and absorbed into the scrubber 6 in which an alkaline solution containing an alkali agent 7 such as sodium hydroxide is added. The SiF ₄ gas 5 is neutralized with SiF ₄ by alkali absorption treatment and becomes harmless. The neutralized absorbent liquid 8 is analyzed to measure the hydrogen ion concentration, to check whether radioactive material or other harmful substances are contained, and furthermore, to check whether it meets the environmental discharge standard, and then the standards required by the Ministry of Environment. (9) and discharged to see if it is suitable.

이와 같은 처리에 의해 방사성 폐기물 중에 다량 포함되어 있는 비 방사성 물질, 특히 규산염 화합물의 대부분을 분리하여 제거할 수 있게 된다.This treatment allows the removal of most of the non-radioactive materials, especially silicate compounds, contained in large quantities in the radioactive waste.

불화수소산에 의해 처리되어 비 방사성 물질이 분리 제거된 방사성 폐기물 중의 방사성 물질을 포함하는 비 휘발성물질은 반응용기(3)의 밑부분에 조금씩 침전하여 퇴적되는바 상기 상태에서 침전물(10)을 뺀 농축액체 폐기물(11)의 수(물)성분(14)를 분리하면서 고형화제(12)인 시멘트, 콘크리트, 아스팔트, 소석회 가운데 선택되는 고화제를 첨가하여 최종적으로 감용처리 된 고체폐기물(13)을 얻게 된다. Non-volatile materials including radioactive materials in radioactive wastes treated with hydrofluoric acid to remove non-radioactive materials are precipitated and deposited at the bottom of the reaction vessel (3). While separating the water (water) component 14 of the liquid waste 11, the solidifying agent 12 selected from cement, concrete, asphalt, and slaked lime is added to obtain a finally treated solid waste 13. do.

이것을 저장보관 장소(16)에서 저장 관리하게 된다. This is stored and managed at the storage storage location 16.

덧붙여 농축액체 폐기물(11)에서 분리된 수(물)성분(14)는 그 것에 포함돼 있는 방사성 물질의 농도와 량의 레벨에 따라 농축액체 폐기물(11)에 혼입시켜 재 처리를 하거나 만약(14)의 방사성 레벨이 낮은 경우에는 액체농축 폐기 처리계(15)에서 처리한 후 알칼리용액 스크러버(6)을 경유하여 방류한다. 아울러 도시하지는 않았으나, 액체농축 폐기 처리계(15)에서 처리하여 발생하는 방사성 물질을 포함하는 액체나 침전물은 농축액체 폐기물(11)에 혼합시켜 다시 처리하는 것이 바람직하다. 이 처리에 의해 방사성 폐기물 중에 포함되어 있는 방사성 물질을 비 휘발성물질로 분리 회수하여 더욱 고도로 감용화시켜 장기간 저장해도 안정적인 고체폐기물로 얻을 수 있다.In addition, the water component (14) separated from the concentrated liquid waste (11) is mixed with the concentrated liquid waste (11) and reprocessed according to the level of the concentration and amount of radioactive material contained therein (14). When the radioactive level is low, it is discharged via the alkaline solution scrubber 6 after the treatment in the liquid concentration waste disposal system 15. In addition, although not shown, it is preferable that the liquid or precipitate containing the radioactive material generated by treatment in the liquid concentration disposal system 15 is mixed with the concentrated liquid waste 11 and treated again. By this treatment, the radioactive material contained in the radioactive waste can be separated and recovered as non-volatile material, which is more highly reduced in size, and can be obtained as a stable solid waste even after long-term storage.

상기 공정을 이용한 발명의 일 실시예로서, 우라늄 10%정도와 철 등 중금속 20%정도, 규산 60%정도를 포함하는 방사성 폐기물을 기준으로 시작하여, 본 발명의 프로세스에 따라 처리한 결과, 우라늄을 포함하는 고체폐기물의 최종적인 감용화 비율은 약78~85%로 감용화 할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 생성된 SiF₄를 휘발 분리시켜 알칼리용액 스크러버로 처리한 용액 중의 우라늄은 검출한계 이하로서 환경기준을 충족시키는 기준으로 일반 환경기준으로 방류가 가능한 수준이었다.As an embodiment of the invention using the above process, starting with the radioactive waste containing about 10% of uranium, about 20% of heavy metals such as iron, about 60% of silicic acid, and treated according to the process of the present invention, It was confirmed that the final solubilization ratio of the solid wastes included was about 78 to 85%, and the uranium in the solution treated with alkaline solution scrubber by volatilizing the produced SiF ₄ was less than the detection limit. As a standard that satisfies the standard, it could be discharged as a general environmental standard.

따라서 상기의 실시예에서도 본 발명의 기술적인 유효성을 판단할 수 있다.Therefore, the technical validity of the present invention can be determined even in the above embodiment.

한편, 방사성 핵종은 일반적으로 불화화합물이 비휘발성이기 때문에 이들 생성 불화물의 성질을 이용함으로써 서로 분리할 수 있다. 덧붙여 우라늄의 6불화물인 UF₆는 50~60℃에서 승화하는 물질이지만 본 발명과 같은 불화수소산과의 용액반응 조건에서는 휘발성 우라늄 불화물의 생성은 없고, 우라늄 불화물로서 3불화우라늄(UF₃₎나 4불화우라늄(UF₄)가 생성돼도 이들은 모두 끓는 온도가 1,000℃를 넘어가는 물질이기 때문에 본 발명의 장해가 되지 않는다.On the other hand, radionuclides are generally separated from each other by utilizing the properties of these produced fluorides because fluorinated compounds are nonvolatile. In addition, UF ₆ , a uranium hexafluoride, is a substance that sublimes at 50 to 60 ° C., but in solution reaction conditions with hydrofluoric acid as in the present invention, no volatile uranium fluoride is formed, and uranium trifluoride (UF ₃₎ 4 Even if uranium fluoride (UF ₄ ) is produced, these are not obstacles to the present invention because they are all materials whose boiling temperature exceeds 1,000 ° C.

이상과 같이 방사성 폐기물에서 중량과 용적을 크게 차지하고 있는 비 방사성물질을 불화물로 변환시켜 휘발 분리하고, 남은 방사성 핵종을 포함하는 비 휘발성물질은 또 다른 기술사상인 시멘트, 콘크리트, 아스팔트, 소석회 등에서 하나 이상 선택하여 혼합 및 고화처리시킴으로써 저장 및 보관이 용이한 고체 방사성 폐기물로 만들 수 있으며, 상기 고화처리에 있어 소석회를 사용하는 경우 방사성 핵종을 포함하는 불화물과 반응하여 화학적으로 안정된 형석(불화칼슘CaF₂)을 형성하게 되며 이는 저장 보관에 적당한 방사성폐기물로서 바람직한 형태의 하나이다.As described above, the non-radioactive material, which occupies a large weight and volume in the radioactive waste, is converted to fluoride for volatilization, and the non-volatile material containing the remaining radionuclides is at least one of the other technical ideas such as cement, concrete, asphalt, and slaked lime. By selecting, mixing and solidifying, it can be made into a solid radioactive waste which can be easily stored and stored.In the solidification treatment, when hydrated lime is used, chemically stable fluorite (calcium fluoride CaF ₂ ) is reacted with fluoride containing radionuclide. It is one of the preferred forms as radioactive waste suitable for storage and storage.

본 발명에 의해 비 방사성 물질인 규산을 낮은 끓는 온도에서 4불화규산 (SiF₄)으로 휘발 및 분리시킴으로써 방사성 폐기물의 량과 용적은 감소시킬 수 있지만, 가열 또는 감압에 의해 휘발분리 된 SiF₄를 그 상태로 방출한다면 주변 또는 대기 중에 포함되어 있는 물과 반응[SiF₄ + 2H₂O -> SiO₂ + 4HF]을 하여 부식성 및 생체 독성이 강한 불화수소(HF)를 형성하게 되므로 휘발 분리된 SiF₄를 알칼리성 용액의 스크러버로 이끌어 들여 중화시켜서 무해화 하는 처리가 필요하게 된다.In the present invention, the low boiling temperature of the non-radioactive materials of silicate by 4 bulhwagyusan (SiF ₄₎ as a volatile and separated by, but is possible to reduce the amount and the volume of radioactive waste, the SiF ₄ separated volatilized by heating or reduced pressure to the state the a and so to form a corrosive and bio-toxic hydrogen fluoride (HF) volatile separation SiF ₄ - react with water _{_{[> SiO 2 + 4HF SiF 4}} + 2H 2 O] , which is contained in the ambient or atmosphere, if released to the The process which leads to the scrubber of alkaline solution, neutralizes, and detoxifies is needed.

상기 알카리 용액으로는 수산화나트륨(NaOH)이나 수산화 칼슘(Ca(OH)₂)등이 이용될 수 있으며 예를 들면 10 ~ 30% 용액으로 이용될 수 있으며, 또한 중화처리 해야 할 4 불화수소(SiF₄)의 양에 따라 수산화 나트륨(NaOH)이나 수산화칼슘 (Ca(OH)₂)등의 중화제의 농도 또는 첨가량이 가감될 수 있음은 물론이다.As the alkali solution, sodium hydroxide (NaOH) or calcium hydroxide (Ca (OH) ₂ ) may be used, for example, 10 to 30% solution, and hydrogen tetrafluoride (SiF) to be neutralized. The concentration or amount of neutralizing agents such as sodium hydroxide (NaOH) or calcium hydroxide (Ca (OH) ₂ ) may be added or subtracted depending on the amount of ₄ ).

본 발명에 의해 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화 처리를 실시할 경우 폐기물을 불화수소산이나 불화암모늄 등의 약제와 반응시켜 불소화반응을 진행시키기 위한 반응용기, 그 안에서 생성된 휘발성 불화물을 반응용기에서 휘발 및 분리시켜 중화 흡수시키는 장치, 농축된 비 휘발성 방사성 물질을 반응용기 밖으로 꺼내 시멘트, 콘크리트, 아스팔트, 소석회 등의 고화제를 섞어 고화하기 위한 장치 등, 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화를 위한 일련의 처리가 안정적으로 수행 가능한 장치가 필요하게 된다. In the case of reducing and reducing the radioactive waste according to the present invention, a reaction vessel for reacting the waste with an agent such as hydrofluoric acid or ammonium fluoride to advance the fluorination reaction, and volatile fluoride generated therein is volatilized in the reaction vessel. And a device for separating and neutralizing and absorbing the radioactive waste, and a device for taking out the concentrated nonvolatile radioactive material out of the reaction vessel and solidifying by mixing solidifying agents such as cement, concrete, asphalt, and slaked lime. There is a need for an apparatus capable of performing the processing stably.

본원에서 사용하는 불소화합물에 대해서 내식성을 가지는 재료로서는 니켈계 금속, 알루미늄 합금 등의 금속재료, 또는 80~100℃이하의 저온 환경이라면 불소계 수지(테플론계)를 사용하거나 그 테플론계 수지를 코팅처리한 것이거나 또는 테플론계 수지를 라이닝처리를 실시한 금속재료가 사용될 수 있고, 관련시설의 배관에서도 테플론계 수지를 코팅하거나 라이닝 처리하여 사용하는 것이 바람직하다.As a material having corrosion resistance to the fluorine compound used in the present application, metal materials such as nickel-based metals and aluminum alloys, or fluorine-based resins (teflon-based) are used or the Teflon-based resin is coated in a low temperature environment of 80 to 100 ° C or lower. One or a metal material subjected to lining of the Teflon-based resin may be used, and it is preferable to use the coated or lining treatment of the Teflon-based resin in the piping of related facilities.

또한 이들 일련의 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화를 위한 처리는 금속재료에 대해 강한 부식성을 갖는 불소계 물질을 사용하기 때문에 이들 일련의 처리를 불소계 약제에 대해 내식성을 갖는 장치 안에서 취급할 필요가 있다.In addition, since this series of treatments for reducing and reducing the radioactive waste use fluorine-based materials having a strong corrosiveness to metal materials, these series of treatments need to be handled in a device having corrosion resistance to fluorine-based drugs.

그러나 원자력시설이나 방사성물질을 이용하는 시설 등에서 발생되는 방사성물질을 포함하는 각종 폐기물들은 각양 각색의 형태로 배출되고 있으므로 본 발명의 기술사상은 다양한 방사성 폐기물 중의 많은 부분에 대해, 특히 규산을 다량 함유한 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화 처리에 유효하게 적용될 수 있는 방법이기는 하나, 실제 방사성 폐기물의 감용화 및 감중화 처리를 실시할 경우 개개의 폐기물 특성에 적응할 수 있도록 본 발명 기술사상의 일부를 개량하여, 그 내용물에 적절한 처리방법과 프로세스 및 처리장치의 재질 구성 등을 변형하여 적용시킬 수 있을 것이다.However, since various wastes including radioactive materials generated in nuclear facilities or facilities using radioactive materials are discharged in various forms, the technical idea of the present invention is radioactive containing a large amount of silicic acid, especially a large portion of various radioactive wastes. Although it is a method that can be effectively applied to the reduction and reduction of waste, in the case of actual reduction and reduction of radioactive waste, part of the technical idea of the present invention can be improved to adapt to individual waste characteristics. Appropriate treatment methods, materials and construction of the process and treatment apparatus may be modified and applied to the contents.

본 발명에 의하면 중량과 용적이 부풀어 있는 방사성 폐기물에 대해 그 감용화 및 감중화 처리가 가능하게 된다. 그러므로 방사성 폐기물의 저장시설이 과대해 지고 처분에 소요되는 비용(Cost)이 방대하며 대량의 방사성 폐기물을 장기간에 걸쳐 보관 관리해야 하는 등의 제반 문제점을 크게 개선하고 저감 할 수 있게 되어, 앞으로 원자력 에너지의 개발이나 방사성 물질을 이용하는 기술개발 또는 원자력 산업의 경제적 이용 등에 대해 크게 공헌할 수 있는 우수발명이다.According to the present invention, it is possible to reduce and reduce the weight and volume of the radioactive waste. Therefore, it is possible to greatly improve and reduce problems such as excessive storage facilities for radioactive waste, huge cost for disposal, and long-term storage and management of a large amount of radioactive waste. It is an excellent invention that can contribute greatly to the development of technology, the development of technology using radioactive materials, or the economic use of the nuclear industry.

도 1 : 본 발명의 방사성폐기물의 감용화/감중화 프로세스 계통도.1: A schematic diagram of the process for reducing and reducing the radioactive waste of the present invention.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **

1 방사성폐기물(드럼통) 2 폐기물투입용하퍼1 Radioactive waste (drums) 2 Waste input hopper

3 반응기용기 4 약제 보관 및 주입3 Reactor Vessel 4 Storage and Injection

5 4 불화규산(휘발성) 6 알칼리용액 스크러버5 4 Silica fluoride (volatile) 6 Alkaline solution scrubber

7 알칼리용액 8 액체폐기물7 Alkaline solution 8 Liquid waste

9 환경에의 방류 10 비휘발성잔류물9 Discharge to the environment 10 Nonvolatile residues

11 농축액체폐기물 12 고형화제11 Concentrated Liquid Waste 12 Solidifying Agent

13 감용화처리고체폐기물 14 잉여액체13 Solubilized solid waste 14 Surplus liquid

15 액체농축폐기처리계 16 저장 보관15 Liquid Concentration Waste Disposal System 16 Storage Storage

17 폐기물케이싱의 처리17 Disposal of waste casings

Claims

In the treatment method for reducing and reducing the radioactive waste containing uranium or other radionuclides and a large amount of silicate compounds,

Radioactive materials containing uranium or other radionuclides and large amounts of silicate compounds are reacted with fluorine compounds to react with volatiles containing non-radioactive heavy metals.

A first step of converting it into a non-volatile material containing uranium or other radionuclides,

A second step of volatilizing and separating the volatile material by means of heating or reducing the volatile material including the non-radioactive heavy metal classified in the first step;

After confirming that there are no radioactive substances or harmful substances in the volatilized and separated substances separated through the second step process, the third step process for releasing to meet environmental standards,

Non-volatile material containing uranium or other radionuclides classified in the first step is a fourth step process of reacting with a solidifying agent to solidify

A method of treating radioactive waste, characterized in that comprises a.

The method of claim 1,

The fluorine compound used in the first step process is hydrofluoric acid or ammonium fluoride and a fluorine-based compound having a similar reactivity, characterized in that the treatment of radioactive waste.

The method of claim 1,

The solidifying agent used in the fourth step is a radioactive waste treatment method characterized in that the solidification treatment by the selected addition of cement, concrete, asphalt, lime.

The method of claim 1,

When the silicate contained in the radioactive material in the first step is reacted with hydrofluoric acid, it is converted into volatile silicon fluoride SiF ₄ by a reaction mechanism of [SiF ₂ + 4HF-> SiF ₄ + 2H ₂ O]. A method of treating radioactive waste, characterized in that it is separated by volatilization.

The method of claim 1,

After the volatiles are heated or reduced in pressure in the second step to separate the volatiles, the separated components are absorbed and neutralized by the alkaline chemicals and discharged to meet environmental standards.

In the radioactive waste treatment apparatus for reducing and reducing the radioactive waste containing uranium or other radionuclides and a large amount of silicate compounds,

Means for converting to non-volatile materials including uranium or other radionuclides;

Means for volatilizing and separating volatiles from volatiles including non-radioactive heavy metals;

Means for releasing volatile and separated substances in accordance with environmental standards by ensuring that there are no radioactive or harmful substances;

Treatment apparatus comprising a means for reacting and solidifying a non-volatile material containing uranium or other radionuclides with a solidifying agent

A radioactive waste treatment apparatus comprising a metal material coated with a nickel-based metal material, an aluminum alloy metal material, or a fluorine-based resin (Teflon-based).

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