KR100874759B1 - 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 중성자 조사된 핵연료, 조사시편들의 조사후 시험 및 핫셀 운영에 사용되는 고준위 폐기물을 분쇄하도록 하는 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치는 분쇄 블레이드로 고준위 폐기물을 분쇄하는 분쇄부; 상기 분쇄 블레이드의 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동력을 상기 분쇄기에 전달하는 구동력 전달부; 및 상기 분쇄부에 의해 분쇄되어 낙하되는 고준위 폐기물을 처리하는 처리수단을 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성의 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치에 의하여, 고준위 폐기물을 분쇄하여 드럼에 저장할 수 있으므로 드럼 내의 잉여공간을 없앨 수 있어 드럼의 공간효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 핫셀용 고준위 폐기물의 저장용기가 되는 드럼을 절감할 수 있고, 방사성 폐기물 처리시설로 반출되는 드럼이 줄어들 수 있다.
고준위 폐기물, 분쇄기, 블레이드

Description

핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치{Crushing device of high level radioactive waste in hot cell}
본 발명은 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 중성자 조사된 핵연료, 조사시편들의 조사후 시험 및 핫셀 운영에 사용되는 고준위 폐기물을 분쇄하도록 하는 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치에 관한 것이다.
일반적으로 원자력발전소에서 발생되는 폐기물들은 방사성 정도에 따라 고, 중저준위 폐기물로 구분된다. 특히, 조사후 시험시설의 핫셀 내에서 중성자 조사된 핵연료, 조사시편들의 조사후 시험 등에 사용되고 남은 핵연료, 재료캡슐, 수명완료 후 교체한 핫셀 필터 등은 거의 고준위 폐기물이다.
이와 같은 고준위 폐기물은 부피가 커서, 폐기물을 수용하는 드럼에 담으면 드럼 내에 잉여부분이 많이 발생한다.
결국, 드럼에 수용할 수 있는 고준위 폐기물의 양이 적어서 고준위 폐기물 저장 드럼을 충분히 활용할 수 없는 문제점이 있다.
핫셀 내의 방사성 폐기물을 효율적으로 처리하기 위하여 폐기물 압축기술에 대한 연구는 지속적으로 이루어져 왔으나 압축 후 드럼에 넣어도 고준위 폐기물의 큰 부피 때문에 압축이 효율적이지 않아 드럼 내의 공간을 효율적으로 이용하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 고준위 폐기물을 핫셀 내에서 효율적으로 폐기할 수 있도록 하는 고준위 폐기물의 분쇄장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치는 분쇄 블레이드로 고준위 폐기물을 분쇄하는 분쇄부; 상기 분쇄 블레이드의 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동력을 상기 분쇄기에 전달하는 구동력 전달부; 및 상기 분쇄부에 의해 분쇄되어 낙하되는 고준위 폐기물을 처리하는 처리수단을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명에 따른 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치는 분쇄 블레이드로 고준위 폐기물을 분쇄하는 분쇄기가 수용되는 분쇄챔버; 상기 분쇄 블레이드의 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동력을 상기 분쇄기에 전달하는 구동력 전달부; 상기 분쇄챔버에서 분쇄된 고준위 폐기물이 낙하하도록 가이드하며 폐기물 이동부; 및 상기 분쇄챔버와 상기 폐기물 이동부로 연결되며, 고준위 폐기물을 수용하는 드럼이 인출입되는 지지대;를 포함하며, 상기 지지대에는 상기 폐기물 이동부에서의 분쇄된 고준위 폐기물이 상기 드럼에 낙하하도록 개폐되는 안내플레이트가 형성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명에 따른 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치는 분쇄 블레이드로 고준위 폐기물을 분쇄하는 분쇄기가 수용되는 분쇄챔버; 상 기 분쇄 블레이드의 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동력을 상기 분쇄기에 전달하는 구동력 전달부; 상기 분쇄챔버에서 분쇄된 고준위 폐기물이 낙하하도록 가이드하는 폐기물 이동부; 및 상기 분쇄챔버와 상기 폐기물 이동부로 연결되며, 고준위 폐기물을 수용하는 드럼이 인출입되는 지지대;를 포함하며, 상기 폐기물 이동부는 분쇄된 고준위 폐기물이 상기 드럼에 낙하하도록 개폐되는 안내플레이트가 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성의 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치에 의하여, 고준위 폐기물을 분쇄하여 드럼에 저장할 수 있으므로 드럼 내의 잉여공간을 없앨 수 있어 드럼의 공간효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 핫셀 용 고준위 폐기물의 저장용기가 되는 드럼을 절감할 수 있고, 방사성 폐기물 처리시설로 반출되는 드럼이 줄어들 수 있다.
또한, 핫셀 내부의 드럼의 양을 줄일 수 있어, 크레인 등의 움직임 범위가 늘게되어 작업효율성이 좋게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방사성 고준위 폐기물의 분쇄장치에 대한 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 분쇄기를 구동하기 위한 구동력이 전달되는 모습을 도시한 개략 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 핫셀(2) 내에 사용되는 분쇄장치(1)는 고준위 방사성 폐기물을 분쇄하는 분쇄부(30), 상기 분쇄부(30)에 구동력을 제공하는 구동부(10), 상기 구동부(10)의 구동력을 상기 분쇄부(30)에 전달하는 구동력 전달부(20) 및 분쇄된 방사성 폐기물이 저장되는 드럼(50)이 내부로 인출입되는 지지대(40)를 포함한다.
상기 분쇄부(30)는 고준위 폐기물이 분쇄되는 공간이 되는 분쇄챔버(35) 내부에 분쇄기(34)를 포함한다. 상기 분쇄챔버(35)의 상부는 고준위 폐기물이 투입되어 상기 분쇄기(34)로 가이드하는 호퍼(hopper) 형상의 폐기물투입부(32)가 구비된다.
상기 분쇄챔버(35)의 아래에는 상기 지지대(40)와 연결되어 분쇄된 폐기물이 이동되어 지지대(40) 내부의 드럼에 저장될 수 있도록 하는 폐기물 이동부(36)가 구비된다.
상기 분쇄챔버(35)와 상기 지지대(40) 상부에 배치되는 폐기물 이동부(36)를 체결부재(38)로 체결될 수 있도록 하여, 부품별로 제조가 가능하고 용이하게 조립될 수 있도록 할 수 있다.
상기 구동부(10)는 회전력에 의해 구동력이 발생되는 구동모터(12)와 구동모 터(12)의 회전축(16)에 구비되어 전달기어(27)에 동력을 제공하는 모터기어(14)를 포함한다.
상기 구동력 전달부(20)는 상기 모터기어(14)의 회전과 대응하여 회전하면서, 강도와 경도가 큰 스틸로 제조되는 전달기어(27)를 구비한다. 상기 전달기어(27)는 분쇄장치(1)의 크기에 따라 변형가능하며, 다수 개 일 수 있다. 본 실시예에는 제 1 기어(22), 제 2 기어(24) 및 제 3 기어(26)의 세 개로 구성된 것이며, 분쇄기(34)의 블레이드 회전을 하향으로 향하도록 하기 위해 제 1 기어(22)는 시계방향, 제 2 기어(24)는 반시계방향 및 제 3 기어(26)는 시계방향으로 회전한다.
상기 지지대(40)는 내부가 빈 공간인 드럼 수납부(46)가 형성되어, 상기 드럼 수납부(46) 내로 드럼(50)이 인출입될 수 있다. 도 1에서는 드럼 수납부(46)의 공간에 드럼(50)이 두 개인 것을 기본으로 하였으나, 드럼 수납부(46)의 공간을 하나의 드럼(50)이 인출입될 정도로 줄여서 분쇄장치(1) 전체의 크기를 컴팩트하게 구성할 수도 있다. 또한, 드럼(50) 및 지지대(40)는 분쇄된 고준위 폐기물을 처리할 수 있는 처리수단으로, 분쇄챔버(35) 아래의 지지대(40)에 분쇄된 고준위 폐기물이 드럼(50)에 용이하게 삽입되도록 분쇄부 하측에 경사로가 형성되는 등 다양한 변형예가 도출될 수 있다.
상기 지지대(40)의 일측에는 드럼 지지부(52)가 인출입될 수 있도록 가이드 홈(56)이 형성되며, 드럼 지지부(52)의 하측에는 롤러(54)가 부착되어 부드럽게 슬라이딩될 수 있도록 한다. 본 실시예에서는 상기 지지대(40)에 가이드 홈(56)이 형성되는 것을 설명하였으나, 상기 드럼지지부(52) 일측에 가이드 홈이 형성되도록 하고, 지지대(40)에 상기 가이드 홈에 수용되는 돌기를 구성할 수도 있다.
상기 분쇄장치(1)는 핫셀(2) 내에서 작동되는 것으로 모든 제어는 원격조정으로 제어된다. 핫셀(2) 외부의 작업장에서 핫셀(2)에 형성되는 납유리창을 통해 상기 분쇄장치(1)를 조종한다. 상기 분쇄장치(1)의 조종을 위해 상기 핫셀(2) 외부에 제공되어, 상기 핫셀(2) 내의 분쇄장치의 전 작동을 제어하는 컨트롤러(62)가 구비된다. 상기 컨트롤러(62)의 코드선(66)은 분쇄장치(1)의 제어부(미도시)와 연결되며, 핫셀(2)의 코드홀(64)를 통해 코드선(66)이 외부로 나온다. 이때, 방사성이 외부로 유출되지 않도록 상기 코드홀(64)은 완전히 밀폐되도록 구성된다.
도 3은 방사성 고준위 폐기물이 본 발명에 따른 분쇄기에 투입되는 모습을 도시한 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 분쇄 블레이드의 모습을 도시한 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 분쇄챔버(35) 내의 분쇄기(34)의 구조를 더욱 명료하게 알 수 있다.
상기 분쇄장치(1)에 투입되는 고준위 폐기물, 예를 들어 핫셀 운영에 사용된 폐필터(80) 및 조사시험된 시편들의 캡슐(82) 등은 부피가 상당히 크므로, 핫셀(2) 내에서 사용되는 절단기를 이용하여 200mm를 넘지 않도록 커팅한다.
상기 커팅된 고준위 폐기물들을 원격조정기(크레인 등)를 이용하여 분쇄챔버(35) 상의 폐기물 투입부(32)를 통하여 투입한다.
상기 분쇄기(34)는 하향으로 회전하는 두 개의 블레이드 어셈블리로 구성되며, 블레이드 어셈블리는 블레이드 회전축(346), 상기 회전축(346)에 번갈아 배치 되는 분쇄 블레이드(342)와 상기 분쇄 블레이드(342)의 진동방지 및 지지기능을 하는 컬러(344, coller)로 이루어진다. 상기 분쇄 블레이드(342)와 컬러(344)는 도 4의 A, B로 확대하여 도시하였다. 특히 분쇄 블레이드(342)의 커트는 날카롭게 구성될 수 있다.
상기 분쇄 블레이드(342)는 고준위 폐기물의 강도에 비해 고강도, 고경도인 스틸(예를 들어, SKD 11)을 이용한다. 또한, 고준위 폐기물 분쇄시 무리가 가지 않도록 분쇄 블레이드(342)를 저속으로 운전되도록 한다. 바람직한 분쇄 블레이드(342)의 회전수는 20rpm이다.
도 5는 본 발명에 따른 분쇄부가 지지대에 장착되는 모습과 상기 지지대에 장착된 안내플레이트가 개방되는 제 1 실시예를 도시한 개략도이다.
도 5를 참조하여, 분쇄부(30)가 지지대(40)에 장착되는 모습을 설명한다.
상기 분쇄부(30)의 분쇄챔버(35)의 하부에는 분쇄된 고준위 폐기물이 낙하할 수 있도록 개구가 형성된다. 또한, 상기 분쇄챔버(35)를 지지대(40)와 연결을 용이하게 하며, 폐기물의 이동경로가 되는 상하 개구된 폐기물 이동부(36)가 상기 지지대(40)의 상부에 구비된다.
상기 분쇄챔버(35)의 하부 또는 폐기물 이동부(36) 중 어느 하나는 다른 하나의 크기보다 소정부분만큼 크게 제조하여 너트홀(384, 386)이 서로 대응되도록 한다. 그리고, 그 대응된 너트홀(384, 386)을 볼트부재(382)로 체결한다.
이와 같은 체결은 하나의 실시예일 뿐이며, 다른 체결수단이 적용되어 체결될 수 있다.
그리고, 분쇄된 고준위 폐기물이 폐기물 이동부(36)를 통하여 상기 지지대(40)의 드럼 수납부(46)에 제공된 드럼(50)으로 배출될 때, 상기 지지대(40) 내의 수용부(44)를 두고 안내플레이트(42)로 차폐할 수 있다. 즉, 안내플레이트(42)를 외부로 인출하면, 상기 폐기물 이동부(36) 또는 드럼(50)과 대응되는 크기의 개구가 생겨서 분쇄된 폐기물이 드럼(50)으로 떨어질 수 있다. 안내플레이트(42)가 있는 경우는 드럼(50) 내로 들어갈 수 있는 폐기물의 양을 조절할 수 있으며, 분쇄장치를 사용하지 않을 때 분쇄챔버(35) 등에 남아 있는 폐기물 찌꺼기가 지지대(40) 하부 또는 핫셀(2)의 바닥에 떨어지지 않도록 조절할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명에 따른 안내플레이트가 폐기물 이동부에 설치되고 개방되는 제 2 실시예를 도시한 개략도이다.
도 6을 참조하면, 안내플레이트(92)가 폐기물 이동부(36)의 수용부(94)를 통해 인출입된다. 본 실시예에서는 지지대(40)의 상부가 상기 폐기물 이동부(36) 또는 드럼(50)과 대응되는 크기의 개구가 있다는 것을 전제로 한다.
제 2 실시예의 안내플레이트(92)는 폐기물이동부(36) 상에 장착된 점이 지지대(40) 상에 설치된 제 1 실시예의 안내플레이트(42)와 차이점이 있다.
이와 같은 안내플레이트(92)의 효과는 제 1 실시예와 같이, 드럼(50) 내로 들어갈 수 있는 폐기물의 양을 조절할 수 있으며, 분쇄장치를 사용하지 않을 때 분쇄챔버(35) 등에 남아 있는 폐기물 찌꺼기가 지지대(40) 하부 또는 핫셀(2)의 바닥에 떨어지지 않도록 조절할 수 있다는 점이다.
상기와 같은 구성의 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치에 의하여, 고 준위 폐기물을 분쇄하여 드럼에 저장할 수 있으므로 드럼 내의 잉여공간을 없앨 수 있어 드럼의 공간효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 핫셀용 고준위 폐기물의 저장용기가 되는 드럼을 절감할 수 있고, 방사성 폐기물 처리시설로 반출되는 드럼이 줄어들 수 있다.
또한, 핫셀 내부의 드럼의 양을 줄일 수 있어, 크레인 등의 움직임 범위가 늘게되어 작업효율성이 좋게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 방사성 고준위 폐기물의 분쇄장치에 대한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 분쇄기를 구동하기 위한 구동력이 전달되는 모습을 도시한 개략 단면도.
도 3은 방사성 고준위 폐기물이 본 발명에 따른 분쇄기에 투입되는 모습을 도시한 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 분쇄 블레이드의 모습을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 분쇄부가 지지대에 장착되는 모습과 상기 지지대에 장착된 안내플레이트가 개방되는 제 1 실시예를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 안내플레이트가 폐기물 이동부에 설치되고 개방되는 제 2 실시예를 도시한 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 분쇄장치 10: 구동부
12: 모터 14: 모터기어
20: 구동력 전달부 30: 분쇄부
32: 폐기물 투입부 34: 분쇄기
36: 폐기물 이동부 38: 체결부
40: 지지대 42: 안내플레이트
50: 드럼 52: 드럼지지부
62: 컨트롤러

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  10. 분쇄 블레이드로 고준위 폐기물을 분쇄하는 분쇄기가 수용되는 분쇄챔버;
    상기 분쇄 블레이드의 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 구동부의 구동력을 상기 분쇄기에 전달하는 구동력 전달부;
    상기 분쇄챔버에서 분쇄된 고준위 폐기물이 낙하하도록 가이드하는 폐기물 이동부; 및
    상기 분쇄챔버와 상기 폐기물 이동부로 연결되며, 고준위 폐기물을 수용하는 드럼이 인출입되는 지지대를 포함하며,
    상기 지지대에는 상기 폐기물 이동부에서의 분쇄된 고준위 폐기물이 상기 드럼에 낙하하도록 개폐되는 안내플레이트가 형성되는 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치.
  11. 분쇄 블레이드로 고준위 폐기물을 분쇄하는 분쇄기가 수용되는 분쇄챔버;
    상기 분쇄 블레이드의 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 구동부의 구동력을 상기 분쇄기에 전달하는 구동력 전달부;
    상기 분쇄챔버에서 분쇄된 고준위 폐기물이 낙하하도록 가이드하는 폐기물 이동부; 및
    상기 분쇄챔버와 상기 폐기물 이동부로 연결되며, 고준위 폐기물을 수용하는 드럼이 인출입되는 지지대를 포함하며,
    상기 폐기물 이동부는 분쇄된 고준위 폐기물이 상기 드럼에 낙하하도록 개폐되는 안내플레이트가 형성되는 핫셀 내의 방사성 고준위 폐기물 분쇄장치.
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