KR100985997B1 - 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀룰로오스계의 방사성폐기물을 소각하지 않고도 효율적으로 그 중량을 저감시킴은 물론 폐기물에 함유된 방사성물질을 분리하여 처리함으로써 방사성폐기물의 처리효율을 증진시킬 수 있도록, 셀룰로오스계 방사성폐기물에 70∼80% 황산용액을 혼합하여 셀룰로오스계 방사성폐기물을 가수분해(hydrolysis)시키어 셀룰로오스계 방사성폐기물에 함유된 셀룰로우스계 물질은 단당체로 분해하고 방사성물질과 분리시킴으로써 셀룰로오스계 방사성폐기물의 중량과 부피를 저감시켜 처리하는 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법에 있어서, 상기한 가수분해는 90∼100℃ 의 온도조건에서 15∼20분 동안 진행하고, 상기한 가수분해가 진행되는 중에 수분이 증기(steam)형태로 공급되어 황산수용액의 황산의 농도는 20∼30%로 유지됨과 동시에 반응온도를 유지하며, 상기한 가수분해를 통해 셀루로오스계 방사성폐기물과 황산용액의 화학적반응의 결과로 발생된 황산과 당액과 고형분이 혼합된 슬러리에서 고형체인 고형분과 액상인 당액 및 황산을 분리하고, 상기 슬러리에서 고형분과 분리된 당액 및 황산의 혼합물에서 당액과 황산을 분리하며, 상기한 당액 및 황산의 혼합물에서 황산이 분리된 당액에서 방사성 물질을 흡착하여 흡착된 방사성폐기물은 보관처리하고 수분은 배수하도록 된다.

Description

셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법{A treatment of cellulose type radioactive waste}

본 발명은 방사성폐기물 중 제염지, 면류의복 등과 같은 셀룰로오스계 고체 폐기물의 그 중량을 저감처리하는 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀룰로오스계의 방사성폐기물을 소각하지 않고도 효율적으로 그 중량을 저감시킴은 물론 폐기물에 함유된 방사성물질을 분리하여 처리함으로써 방사성폐기물의 처리효율을 증진시킬 수 있도록 된 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 원자력발전소 및 병원 등과 같이 방사성물질을 사용하는 곳에서 발생되는 방사성페기물은 인체에 상단한 유행성을 가지는 것으로서, 일반산업폐기물과는 별도의 방식으로 처리하고 있다.

즉 방사성물질에서 방출되는 방사선(radiation)을 차폐하도록 된 저장통에 폐기물을 저장한 후, 방사능의 전파를 제한하는 수조의 내부에 저장하여 방사성물질의 반감기 동안 보관하고 있다.

그러나 이와 같이 방사성폐기물을 저장통에 수용하여 보관하는 기존의 처리방식은 저장통의 보관공간을 충분히 확보해야만 하는 문제점이 있다.

즉 보관장소의 시설이 커야만 하고, 방사성폐기물의 반감기가 긴 만큼 저장기간의 장기화를 고려해야만 한다.

따라서 각국에서는 방사성폐기물의 보관장소를 지속적으로 증설하고 있으며, 심지어 심해에 투기하여 처리하여 대양을 오염시키는 폐단을 불러일으키기도 한다.

근자에는 상기와 같은 방사성폐기물의 보관에 있어서 보관에 따른 공간을 효율적으로 활용할 수 있도록, 방사성폐기물의 중량 및 부피를 현저히 저감시켜 보관장소의 증설 등과 같은 비경제적인 조치를 취하지 않고도 원활하게 방사성폐기물을 보관하여 처리할 수 있는 장치 및 방법들이 제안되어 사용되고 있다.

상기와 같이 방사성페기물의 중량 및 부피를 저감시키는 방법으로는 방사성폐기물을 연소시켜 탄화시킴으로서 중량 및 부피를 저감하는 방법이 널리 이용되고 있다.

그러나 상기와 같이 방사성폐기물을 연소시켜 중량 및 부피를 저감시키는 종래의 방법은 저비용으로 처리하는 효과는 있으나, 방사성페기물의 연소과정에서 방사능물질이 미세화되어 부유된 후 배기됨으로써 공중으로 널리 전파되어 대중의 위생을 침해하는 문제점이 있었다.

즉 대기 중의 방사능 잔존량을 증대시켜 대중에게 피폭됨으로써 공중위생을 위험하는 치명적인 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 셀룰로오스계의 방사성폐기물을 소각하지 않고도 효율적으로 그 중량을 저감시킴은 물론 폐기물에 함유된 방사성물질을 분리하여 처리함으로써 방사성폐기물의 처리효율을 증진시킬 수 있도록 된 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법을 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법은,
셀룰로오스계 방사성폐기물에 70∼80% 황산용액을 혼합하여 셀룰로오스계 방사성폐기물을 가수분해(hydrolysis)시키어 셀룰로오스계 방사성폐기물에 함유된 셀룰로우스계 물질은 단당체로 분해하고 방사성물질과 분리시킴으로써 셀룰로오스계 방사성폐기물의 중량과 부피를 저감시켜 처리하는 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법에 있어서,
상기한 가수분해는 90∼100℃ 의 온도조건에서 15∼20분 동안 진행하고,
상기한 가수분해가 진행되는 중에 수분이 증기(steam)형태로 공급되어 황산수용액의 황산의 농도는 20∼30%로 유지됨과 동시에 반응온도를 유지하며,
상기한 가수분해를 통해 셀루로오스계 방사성폐기물과 황산용액의 화학적반응의 결과로 발생된 황산과 당액과 고형분이 혼합된 슬러리에서 고형체인 고형분과 액상인 당액 및 황산을 분리하고,
상기 슬러리에서 고형분과 분리된 당액 및 황산의 혼합물에서 당액과 황산을 분리하며,
상기한 당액 및 황산의 혼합물에서 황산이 분리된 당액에서 방사성 물질을 흡착하여 흡착된 방사성폐기물은 보관처리하고 수분은 배수하도록 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법은 제염지 등과 같은 셀룰로오스계 방사성폐기물을 소각하지 않고도 효율적으로 그 중량을 저감시킴은 물론 폐기물에 함유된 방사성물질을 분리하여 처리함으로써 방사성폐기물의 처리효율을 증진시킬 수 있고, 대기 중으로 방사능 물질이 부유되도록 배출되지 않아 환경을 보전하는데 유용하다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법을 보인 개략 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 의한 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법을 보인 도면으로서, 본 실시예의 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법은 제염지 및 면류의복 등과 같은 셀룰로오스계 고체 방사성폐기물의 부피와 중량을 저감시킴으로서 보관공간을 현저히 줄일 수 있도록 된 셀룰로오스계 방사성폐기물의 중량 및 부피를 저감처리하는 방법이다.

이와 같은 본 실시예의 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법(100)은 도 1에서 도시된 바와 같이 상기 셀룰로오스계 방사성폐기물(방사능으로 오염된 제염지, 면류의복)에 70∼80% 황산용액을 혼합하여 셀룰로오스계 방사성폐기물을 가수분해(hydrolysis)시키어 셀룰로오스계 방사성폐기물에 함유된 셀룰로우스계 물질은 단당체로 분해하고 방사성물질과 분리시키는 것으로 이루어진다.

즉 가수분해 반응을 통해 셀룰로오스계 방사성폐기물 비정질화 및 가용화(solubilization)시킴으로서 중량과 부피를 저감시키게 된다.

이때의 화학반응은

이와 같은 가수분해 반응은 90∼100℃의 온도조건에서 15∼20분 동안 진행되는 것이 바람직하다.

이때 황산용액과 방사성폐기물의 반응을 원활하게 이루어지도록 물리적인 교반을 수행하면 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

그리고 상기한 황산용액은 74%황산용액으로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

또한 상기한 가수분해가 진행되는 중에 수분이 증기(steam)형태로 공급되어 황산수용액의 황산의 농도는 20∼30%로 유지됨과 동시에 반응온도를 유지할 수 있도록 함으로써 가수분해 반응이 급격하게 일어나는 것을 방지하면서 안정되게 가수분해가 진행되도록 될 수도 있다.

그리고 상기와 같은 가용화의 효과를 더욱 증대시키기 위하여 마이크로웨이브(microwave)를 조사할 수도 있다.

상기한 바와 같이 가수분해를 통해 셀루로오스계 방사성폐기물과 황산용액의 화학적반응의 결과로 황산과 당액과 고형분이 혼합된 슬러리가 발생된다.

그리고 상기 슬러리에서 고형체인 고형분과 액상인 당액 및 황산을 분리하여 방사능물질이 함유된 고형분은 별도의 방사능물질 보관공간에 저장처리한다.

이때 슬러리에서 고형체와 액상으로 분리하는 것은 원심분리기를 통한 원심분리방법과 유리섬유필터를 이용한 여과분리방법을 선택하여 이용하면 된다.

실험결과 고형분이 초기중량에 대하여 4%로 감량됨을 얻을 수 있었다.

그리고 상기 슬러리에서 액상의 혼합액은 15%의 단당류와 20∼30% 황산용액으로 이루어진다.

이와 같이 상기 슬러리에서 고형분과 분리된 당액 및 황산의 혼합물에서 당액과 황산을 분리하여 분리된 황산은 별도로 저장한 후 농축되어 재사용된다.

이때 당액과 황산의 분리는 크로마토분리(SMB) 및/또는 이온교환막전기투석법(ED)를 이용하여 분리하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 당액 및 황산의 혼합물에서 황산이 분리된 당액에서 방사성 물질을 흡착하여 흡착된 방사성폐기물은 보관처리하고 수분은 배수된다.

이때 당액은 이온교환수지 및/도는 동적막을 통해 내부에 잔존된 방사성물질이 흡착처리된다.

상술한 바와 같이 본 실시예의 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법은 연소과정이 동반되지 않아 방사성 물질이 대기 중에서 부유되는 등의 환경오염을 발생시키지 않으면서도 중량 및 부피를 현저히 저감시키어 방사성폐기물의 보관효율을 극대화할 수 있다.

100 : 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법

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2. 셀룰로오스계 방사성폐기물에 70∼80% 황산용액을 혼합하여 셀룰로오스계 방사성폐기물을 가수분해(hydrolysis)시키어 셀룰로오스계 방사성폐기물에 함유된 셀룰로우스계 물질은 단당체로 분해하고 방사성물질과 분리시킴으로써 셀룰로오스계 방사성폐기물의 중량과 부피를 저감시켜 처리하는 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법에 있어서,
   상기한 가수분해는 90∼100℃ 의 온도조건에서 15∼20분 동안 진행하고,
   상기한 가수분해가 진행되는 중에 수분이 증기(steam)형태로 공급되어 황산수용액의 황산의 농도는 20∼30%로 유지됨과 동시에 반응온도를 유지하며,
   상기한 가수분해를 통해 셀루로오스계 방사성폐기물과 황산용액의 화학적반응의 결과로 발생된 황산과 당액과 고형분이 혼합된 슬러리에서 고형체인 고형분과 액상인 당액 및 황산을 분리하고,
   상기 슬러리에서 고형분과 분리된 당액 및 황산의 혼합물에서 당액과 황산을 분리하며,
   상기한 당액 및 황산의 혼합물에서 황산이 분리된 당액에서 방사성 물질을 흡착하여 흡착된 방사성폐기물은 보관처리하고 수분은 배수하도록 된 것을 특징으로 하는 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법.
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