KR101113706B1 - 폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법 - Google Patents

폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101113706B1
KR101113706B1 KR1020110034364A KR20110034364A KR101113706B1 KR 101113706 B1 KR101113706 B1 KR 101113706B1 KR 1020110034364 A KR1020110034364 A KR 1020110034364A KR 20110034364 A KR20110034364 A KR 20110034364A KR 101113706 B1 KR101113706 B1 KR 101113706B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
activated carbon
waste activated
vacuum
waste
gas
Prior art date
Application number
KR1020110034364A
Other languages
English (en)
Inventor
김진길
김상범
박종민
김동훈
Original Assignee
김진길
한국수력원자력 주식회사
(주)진공플랜트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김진길, 한국수력원자력 주식회사, (주)진공플랜트 filed Critical 김진길
Priority to KR1020110034364A priority Critical patent/KR101113706B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101113706B1 publication Critical patent/KR101113706B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3416—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising free carbon, e.g. activated carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2201/00—Codes relating to disintegrating devices adapted for specific materials
    • B02C2201/06—Codes relating to disintegrating devices adapted for specific materials for garbage, waste or sewage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B2101/00—Type of solid waste
    • B09B2101/20—Filters, e.g. oil filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/20—Waste processing or separation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 C-14(방사성탄소)와 H-3(삼중수소)에 오염된 폐활성탄(Waste Activated carbon)을 규제해제(Clearance)시킬 수 있는 농도 이하로 처리하는 방법과 그 공정에 관한 것이다.
이를 위해 폐활성탄을 1차 파쇄하여 폐활성탄 내부에 물리,화학적으로 흡착된 H-3 또는 C-4 화합물질을 표면에 노출시키는 파쇄공정과, 폐활성탄 내부에 흡착되어 있는 삼중수소(H-3) 또는 방사성탄소(C-4) 화합물질을 진공가열로에 투입하여 고온, 진공 조건에서 추출하는 추출공정과 추출공정에서 발생하는 유해가스를 촉매를 이용해 H2O와 CO2로 산화시키는 배기체 처리공정과을 포함하는 폐활성탄 처리방법을 제공한다.

Description

폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법{Treatment methods and process for waste activated carbon contaminated by radiocarbon and tritium compounds}
본 발명은 C-14(방사성탄소)와 H-3(삼중수소)에 오염된 폐활성탄(Waste Activated carbon)을 규제해제(Clearance)시킬 수 있는 농도 이하로 처리하는 방법과 그 공정에 관한 것이다.
본 발명은 국내 원전 배가스처리 시스템(Heating, Ventilating, and Air Conditioning; HVAC)에서 발생되는 폐활성탄에 함유된 방사성탄소와 삼중수소를 제거하기 위하여 발명된 것이다.
원자력시설에서 발생되는 기체 방사성물질은 공기정화계통을 통해 배출된다. 공기정화계통에 장입된 활성탄의 가장 큰 목적은 방사성 요오드를 제거하기 위한 것으로 TEDA(Triethylene Diamine)와 KI (Potassium Iodide)가 첨착되어 있는 특징이 있다. 원자력시설의 운영기간이 증가함에 따라 사용 후 발생된 폐 첨착 활성탄의 양은 점차 증가되는 추세이며, 이들 폐기물을 처리하기 위해서는 드럼 당 1,000만원의 처분비용이 소요되는 것으로 보고되고 있다. 특히, 활성탄과 같은 입자성 폐기물을 최종 처분장으로 인도하기 위해서는 폴리머를 이용한 고화(Solidification)공정이 요구되며, 이들 공정 적용을 통해 1드럼의 활성탄은 고화처리 후 약 3드럼으로 부피가 증가함으로써 폐기물 처분비용 증가 및 방폐장 수명을 단축시키는 등 다양한 문제점들이 발생됨에 따라 이들 방사성 폐기물 감량을 위한 기술 개발이 절실히 요구되고 있다. 다음 표 1은 국내 원전에 보관 중인 폐활성탄 량을 조사한 것이다. 2009년 7월 현재 약 1500드럼이 보관 중에 있으며, 이들 폐활성탄을 방폐장에 있도하는데 소요되는 비용은 약 500억원 이상이 소요될 것으로 평가되고 있으며, 특히 지속적으로 발생되는 폐활성탄 처분 비용으로 인한 원전 운영비 부담은 가중될 것으로 평가되고 있어 이들 폐기물의 처리 기술개발이 절실히 요구되는 실정이다.
[표 1. 국내 원전별 다공성폐기물 저장 현황(2009년 7월 기준)]
Figure 112011027215823-pat00001
폐활성탄내에 함유된 방사성 핵종은 주로 방사성 요오드(주로 131I)이지만 131I의 경우 반감기가 약 8.05일로 비교적 짧아 1년 정도 원전에 저장할 경우 대부분 붕괴되어 큰 문제가 되지 않을 것으로 판단된다. 그러나 최근 국내 원전에서 방사선 관리 구역 공기정화계통에서 발생되는 폐활성탄의 규제해제를 위한 방사능 분석 결과 감마 방사능핵종은 최소 검출 방사능 미만으로 규제해제가 가능한 수준이나 C-14 및 H-3의 방사능이 규제해제 제한치인 1 Bq/g 및 100 Bq/g를 각각 초과하고 있어 규제해제를 시행할 수 없는 실정이다. 다음 표 2는 해외 원자력 규제기관의 C-14와 H-3의 규제해제 기준치를 비교한 것이다.
[표 2. 해외의 규제해제(규제해제) 기준농도 ]
Figure 112011027215823-pat00002
*IAEA : IAEA SS No RS-G-1.7
*EC : EC RP No 122(2000)
*SSK : 독일(입법자문기구)
*NRC : NUREG-1640(1999)
*HPS : 미국보건물리학학회 ANSI/HPS-N13.12 (1999) : NRC 미채택)
특히, IAEA 보고서(IAEA Tec. Report 421)에 의하면, 일반적으로 경수로 원전과 중수로 원전의 경우 C-14 물질은 각각 75~95% 및 26.7~34.4%가 14CH4나 14C2H6 같은 탄화수소계열로 존재하며, 나머지는 14CO2 형태로 존재한다고 보고되고 있으며, 14CO2 형태의 C-14물질은 폐활성탄 내부에 물리/화학적으로 흡착되지 않으며, 폐활성탄을 오염시키는 C-14물질은 14CH4나 14C2H6 같은 탄화수소계열 물질인 것으로 보고되고 있다.
상기 서술한 폐활성탄에서 H-3과 C-14물질 제거를 위한 연구가 과거에 진행되어 왔으나, H-3물질을 규제해제 기준치 100Bq/g 미만으로 처리하는데 성공한 반면, C-14 물질은 규제해제 기준치 1Bq/g 미만으로 처리하는데 실패함으로써 국내 폐활성탄 처분 사업이 중단된 실정이다.
이에 본 발명에서는 기존 기술이 달성하지 못한 폐활성 내에서 C-14 물질을 기준치 미만으로 처리할 수 있는 기술 개발을 통해 기존 발생된 폐활성탄과 지속적으로 발생되는 폐활성탄을 처리함으로써 방사성폐기물 처분비용을 저감시킬 수 있는 기술 발명에 이르렀다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원자력 발전소에서 발생되는 폐활성탄에 함유된 방사성 물질을 규제해제 기준치 미만으로 처리할 수 있도록 하며, 특히 영구 처분할 방사성 폐기물 발생량을 최소화함으로써, 방사성 폐기장 운영기간 및 처분비용 절감할 수 있는 처리 방법 및 처리장치를 제공하는 데 있다.
더욱 구체적으로 본 발명의 목적은, 원자력발전소에서 발생되는 폐활성탄에서 H-3와 C-14를 규제해제 기준치 미만인 100Bq/g과 1Bq/g으로 처리하여 발전소 외부에서 위탁처리 함으로써, 방사성폐기물 처분비용 절감 및 방폐장 수명 연장에 상당부분 기여할 수 있는 폐활성탄 처리 기술을 개발하는데 있으며, 더욱 세부적으로는 폐활성탄 내부(Intermal surface)의 메조포아(Mesopores) 및 마이크로포아(Micropores) 크기의 기공에 물리/화학적으로 흡착되어 있는 방사성탄소와 삼중수소 화합물을 열분해-진공탈착 기술을 탈착시키는 기술을 개발하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 폐활성탄 내부에 흡착되어 있는 삼중수소(H-3) 또는 방사성탄소(C-4) 화합물질을 진공가열로에 투입하여 고온, 진공 조건에서 추출하는 추출공정;과 추출공정에서 발생하는 유해가스를 촉매를 이용해 H2O와 CO2로 산화시키는 배기체 처리공정;을 포함하는 폐활성탄 처리방법을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 상기 처리방법은 상기 추출공정 전에, 상기 폐활성탄을 1차 파쇄하여 폐활성탄 내부에 물리,화학적으로 흡착된 H-3 또는 C-4 화합물질을 표면에 노출시키는 파쇄공정;을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 폐활성탄을 파쇄장치를 이용하여 직경 1mm~1.5mm로 파쇄하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 추출공정은, 상기 진공가열로를 온도 200~500℃ 내외에서 운전하고, 압력조건을 10-2 ~ 10-5 Torr로 하여 운영할 수 있도록 하며, 나아가 상기 진공가열로 내부의 폐활성탄을 진동장치를 이용하여 교반하는 공정을 더 포함하거나, 상기 진공가열로 내부에 가스주입장치를 이용하여 주기적으로 가스를 공급하여 교반효과를 구현할 수 있다. 이 경우 상기 가스는 질소 또는 비활성가스인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배기체처리공정은, 상기 진공펌프에서 발생되는 배기가스를 Pt, Pd, Vd 및 TiO2 화합물로 구성된 귀금속 촉매를 이용해 CO2와 H2O로 산화하는 공정으로 구성될 수 있으며, 나아가 배출가스 중의 CO2 가스를 알칼리성 흡착 메디아를 이용해 제거하는 방사성 이산화탄소제거하는 제2배기체정화공정;을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 알칼리성 흡착 메디아는 칼슘, 마스네슘, 리튬, 칼륨 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 산화물일 수 있다.
상술한 폐활성탄 처리공정을 수행하는 처리장치는 다음과 같은 구성을 구비할 수 있다.
구체적으로, 폐활성탄 내부에 흡착되어 있는 H-3 또는 C-4 화합물질을 고온, 진공 조건에서 추출하는 진공가열로를 포함하는 진공모듈; 상기 진공가열로에서 발생하는 유해가스를 촉매를 이용해 H2O와 CO2로 산화시키는 촉매로를 포함하는 배기체 처리모듈;을 포함하여 구성될 수 있으며, 특히 폐활성탄을 파쇄하는 파쇄장치를 포함하며, 파쇄시 발생하는 분진을 포집하는 파쇄모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 진공모듈은, 상기 진공가열로에 진공을 형성하는 진공펌프;와 상기 진공가열로 내의 미세 먼지를 제거하는 필터;및 상기 진공루프 내부 유체 온도를 낮추는 열교환기;를 포함하여 구성될 수 있다.
나아가 상기 진공모듈은, 상기 진공가열로 내부에 주기적인 진동을 인가하여 폐활성탄을 교반하는 진동장치;를 더 포함할 수 있으며, 여기에 상기 진공가열로 내부에 주기적으로 질소 또는 불활성 가스를 공급하여 폐활성탄의 교반효과를 구현하는 가스주입장치;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 배기체 처리모듈은, 상기 진공펌프에서 배출되는 가스를 가온하는 히터; 촉매반응에 필요한 산소를 투입하는 공기 투입장치; 촉매가 장입된 촉매로;를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우 상기 배기체 처리모듈은, 상기 촉매로에서 산화된 가스를 알칼리성 흡착 메디아로 흡착하여 제거하는 흡착장치;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 원자력 발전소에서 발생되는 폐활성탄에 함유된 방사성 물질을 규제해제 기준치 미만으로 처리할 수 있도록 하며, 특히 영구 처분할 방사성 폐기물 발생량을 최소화함으로써, 방사성폐기장 운영기간 및 처분비용 절감이라는 효과를 구현할 수 있다.
특히, 구체적으로는, 원자력발전소에서 발생되는 폐활성탄에서 H-3와 C-14를 규제해제 기준치 미만인 100Bq/g과 1Bq/g으로 처리하여 발전소 외부에서 위탁처리 함으로써, 방사성폐기물 처분비용 절감 및 방폐장 수명 연장에 기여할 수 있는 폐활성탄 처리 기술을 제공할 수 있으며, 나아가 폐활성탄 내부(Intermal surface)의 메조포아(Mesopores) 및 마이크로포아(Micropores) 크기의 기공에 물리/화학적으로 흡착되어 있는 방사성탄소와 삼중수소 화합물을 열분해-진공탈착 기술을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 처리장치의 요부 구성도를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명에 따른 처리장치의 상세 구성도를 도시한 것이다.
도 3은 폐활성탄 처리장치를 이용한 처리공정 순서를 도시한 순서도이다.
도 4는 활성탄입자의 절단면과 절단면 내부의 기공(Pores)크기를 나타낸 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
본 발명은 진공추출 및 열분해 기술을 이용해 폐활성탄 내에 함유된 방사성물질을 제거하는 방법 및 그 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원전 공기 정화 계통 및 수처리 계통에서 발생되는 폐활성탄에 함유된 H-3와 C-14를 법적기준 미만로 제거하여 처리하는 방법과 그 공정, 이를 구현하는 장치에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 페활성탄 처리장치의 개략적인 시스템 블록도이다.
도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 폐활성탄 처리장치는 폐활성탄 내부에 흡착되어 있는 H-3 또는 C-4 화합물질을 고온, 진공 조건에서 추출하는 진공가열로를 포함하는 진공모듈(300)과 상기 진공가열로에서 발생하는 유해가스를 촉매를 이용해 H2O와 CO2로 산화시키는 촉매로를 포함하는 배기체 처리모듈(400)을 포함하여 구성된다. 나아가, 폐활성탄의 크기 또는 폐활성탄의 농도를 고려하여 폐활성탄을 일정하게 파쇄하는 파쇄모듈(200)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 파쇄모듈(200)은 기본적으로, 방사성폐기물 저장 드럼에 보관 중인 폐활성탄을 1차 수거하여 파쇄하는 파쇄장치(210)과 상기 파쇄장치(210)에서 발생되는 분진을 포집하여 정제하는 필터(220) 및 이를 배출하는 배출블로워(230)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 파쇄장치(210)는 폐활성탄을 1차 파쇄하여 폐활성탄 내부(Internal surface)에 물리/화학적으로 흡착되어 있는 제거대상 물질들을 표면에 노출시키는 기능을 수행하며, 특히 폐활성탄의 직경이 1~1.5mm가 되도록 파쇄하는 것이 바람직하다.
즉, 이는 후술하는 진공가열로(310)에 가해주는 에너지가 활성탄 내부에 흡착되어 있는 방사성 물질 제거 효율을 극대화하기 위해 폐활성탄의 직경을 파쇄장치(210)를 이용해 1~1.5mm 수준으로 파쇄해 줌으로써 활성탄 내부 핵(Core)을 최대한 외부로 노출시켜 진공가열로(310)에서 활성탄 입자 내부의 메소포아와 마이크로포아에 물리/화학적으로 흡착되어 있는 C-14물질과 H-3물질의 추출을 용이하게 할 수 있는 특징이 있다. 그러나 폐활성탄의 C-14, H-3 농도가 각각 약 5Bq/g과 200Bq/g으로 낮을 경우 파쇄모듈(200)의 적용은 생략할 수도 있다.
상기 진공모듈(300)은 상기 파쇄모듈(200)에서 파쇄된 폐활성탄이나 또는 파쇄모듈(200)을 거치지 않고 공급되는 일정 크기의 폐활성탄을 진공가열로(310)에 투입하여 C-14물질과 H-3물질을 추출하는 기능을 수행한다.
특히, 상기 진공모듈(300)은, 일정한 크기로 파쇄된 폐활성탄을 200~500℃의 온도와 10-2 ~ 10-5 Torr의 압력조건에서 삼중수소(H-3)와 방사성탄소(C-14)를 제거하는 진공가열로(310)을 구비하며, 나아가 상기 진공가열로(310)에 진공을 형성하는 진공펌프(360)와 상기 진공가열로 내의 미세 먼지를 제거하는 필터(340) 및 상기 진공루프 내부의 유체 온도를 낮추는 열교환기(350)을 포함하여 구성될 수 있다. 보다 상세히는, 상기에서 서술한 바와 같이 폐활성탄의 원전에서 발생되는 C-14 물질은 75~95%가 14CH4나 14C2H6 같은 탄화수소계열로 존재하며, 이들 탄화수소계 화합물은 도면 4에서와 같이 0.4~25nm의 기공에 물리/화학적으로 흡착되어 존재한다. 본 발명에서는 파쇄된 폐활성탄을 진공가열로(310)에 투입하고, 온도와 압력을 각각 200~500℃와 10-2~10-5Torr로 유지하고, 주기적인 혼합(Mixing)을 시켜 줌으로써, H-3와 C-14 화합물을 각각 100Bq/g과 1Bq/g 미만으로 제거할 수 있다. 이를 위해 상기 진공가열로(310) 내부를 10-2~10-5Torr의 진공상태로 만들어 주는 진공펌프(360)가 적용되며, 진공가열로(310)에서 미세하게 배출될 수 있는 먼지 제거를 위해 0.5㎛의 필터(340)와 진공모듈(300) 내부의 유체 온도를 낮추기 위한 열교환기(350)가 설치될 수 있다.
또한, 상술한 상기 진공모듈(300)은, 진공상태의 진공가열로(310)에 열원을 가하는 가열장치(320)이외에 상기 진공가열로(310) 내부에 주기적인 진동을 인가하여 폐활성탄을 교반하는 진동장치(330)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 진공모듈(300)은 상기 진공가열로(310) 내부에 투입된 폐활성탄에서 C-14와 H-3물질 제거 효율을 높이기 위해서는 주기적인 교반(Mixing)을 통해 진공가열로(310) 내부의 완벽한 혼합이 요구되며, 이를 위해서 상기 진동장치(330)를 상기 진공가열로(310) 외부에 설치하여 주기적인 진동을 발생시켜 주도록 함이 바람직하다.
또한, 이와는 별개로 상기 진공모듈(300)은 상술한 진공가열로 내의 진동을 통한 교반을 위해 가스주입장치(120)를 이용해 진공상태에서 주기적으로 질소를 공급함으로써 교반효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 상기 가스주입장치(120)에서 투입되는 가스는 질소 또는 불활성 가스로 한정하는 것이 바람직하며, 이는 진공가열로(310) 내부 온도가 200~500℃로 높고, 건조한 조건에서 산소가 투입될 경우 100% 탄소로 구성된 폐활성탄의 발화 가능성을 최소화하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 배기체처리모듈(400)은 상기 진공가열로에서 발생하는 유해가스를 촉매로(420)에서 촉매를 이용해 H2O와 CO2로 산화시키는 작용을 수행한다. 즉, 유해가스를 촉매를 이용해 CO2와 H2O로 산화시키는 , 촉매를 이용해 최종 CO2로 산화된 가스를 알칼리성 흡착 메디아를 통해 CaCO3, MgCO3, LiCO3, Na2CO3, K2CO3 등으로 제거할 수 있는 배기체 정화 기능을 수행한다. 이 경우, 초기 폐활성탄의 C-14 농도가 200Bq/g이하로 낮을 경우, 배출되는 14CO2에 의한 환경 영향이 낮을 경우 촉매로(420)에서 배출되는 가스를 CO2흡착장치(440)를 통해 염(Salts)형태로 포집할 필요는 없다. 상기 촉매는 Pt, Pd, Vd, TiO2 중 어느 하나 또는 이들의 혼합믈을 이용할 수 있다.
또한, 아울러, 본 발명에 따른 처리공정에서는 TEDA(Triethylene Diamine)가 첨착된 폐활성탄을 고온/진공 조건에서 처리할 경우 CO 및 THC(Total Hydro-Carbon) 물질들이 진공펌프(360)를 통해 배출될 수 있다.
이에, 상기 배기가스처리모듈(400)은 상기 진공펌프(360)에서 배출되는 가스를 300℃로 가온하는 히터(410), 촉매반응에 필요한 산소를 투입하는 공기 투입장치(401), Pt, Pd, Vd 및 TiO2로 구성된 촉매가 장입된 촉매로(420)를 이용해 완벽하게 산화처리하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상술한 처리장치를 통해 방사성탄소와 삼중수소 화합물에 오염된 폐활성탄 정화 공정을 이용한 상기 방사성 폐활성탄 정화 공정을 제공할 수 있게 된다. 이하에서는 도 3을 참조하여, 상술한 본 발명에 따른 폐활성탄 처리장치를 이용한 폐활성탄 처리공정을 상술하기로 한다.
본 발명에 따른 폐활성탄 처리공정은 폐활성탄 내부에 흡착되어 있는 삼중수소(H-3) 또는 방사성탄소(C-4) 화합물질을 진공가열로에 투입하여 고온, 진공 조건에서 추출하는 추출공정과 추출공정에서 발생하는 유해가스를 촉매를 이용해 H2O와 CO2로 산화시키는 배기체 처리공정을 포함하여 구성될 수 있다. 여기사 상기 배기체처리공정은 추출공정에서 발생되는 유해가스를 촉매를 이용해 CO2와 H2O로 산화시키는 배기체 정화 공정(제1정화공정)과 배출가스 중 14CO2 가스를 알칼리 흡착제를 이용해 제거하는 방사성 이산화탄소 제거 공정을 포함하는 배기체 정화 공정(제2정화공정)을 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 폐활성탄 처리공정은 상기 추출공정 전에, 상기 폐활성탄을 1차 파쇄하여 폐활성탄 내부에 물리,화학적으로 흡착된 H-3 또는 C-4 화합물질을 표면에 노출시키는 파쇄공정을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 파쇄공정이 추가된 형태의 처리공정을 통해 본 발명에 따른 공정을 설명하면 다음과 같다.
1. 파쇄공정
상기 파쇄공정은 다음과 같은 특징이 있다.
본 발명의 폐활성탄 처리공정은, 폐활성탄 중 C-14물질과 H-3물질 제거의 핵심은 도 4에 도시한 활성탄 입자 내부(Internal surface)의 메소포아(Mesopores)와 마이크로포아(Micropores)에 물리/화학적으로 흡착되어 있는 C-14물질과 H-3물질들을 제거하는 기술을 핵심요지로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 공정에서는 도 2에서 상술한 본 발명에 따른 진공가열로에 가해주는 에너지가 활성탄 내부에 흡착되어 있는 방사성 물질 제거 효율을 극대화하기 위해 폐활성탄의 직경을 파쇄장치를 이용해 1~1.5mm 수준으로 파쇄해 줌으로써 활성탄 내부 핵(Core)을 최대한 외부로 노출시켜 진공가열로에서 활성탄 입자 내부의 메소포아와 마이크로포아에 물리/화학적으로 흡착되어 있는 C-14물질과 H-3물질의 추출을 용이하게 할 수 있도록 한다. 다만, 폐활성탄의 C-14, H-3 농도가 각각 약 5Bq/g과 200Bq/g으로 낮을 경우 파쇄공정의 적용은 생략할 수도 있다.
2. 추출공정
상술한 파쇄공정에서 파쇄장를 통해 일정한 크기로 파쇄된 폐활성탄을 진공가열로에 투입하여 H-3와 C-14 물질을 고온/진공 조건에서 추출해 내는 추출공정으로, 상기에서 서술한 바와 같이 폐활성탄의 원전에서 발생되는 C-14 물질은 75~95%가 14CH4나 14C2H6 같은 탄화수소계열로 존재하며, 이들 탄화수소계 화합물은 4~25nm의 기공에 물리/화학적으로 흡착되어 존재하는 것으로 평가되고 있다. 본 공정에서는 파쇄된 폐활성탄을 진공가열로에 투입하고, 온도와 압력을 각각 200~500℃와 10-2~10-5Torr로 유지하고, 주기적인 혼합(Mixing)을 시켜 줌으로써, H-3와 C-14 화합물을 각각 100Bq/g과 1Bq/g 미만으로 제거할 수 있도록 한다. 이 경우 폐활성탄에서 C-14와 H-3물질 제거 효율을 높이기 위해서는 주기적인 교반(Mixing)을 수행하는 진동장치나 가스주입장치를 통해 주기적인 진동을 인가함이 바람직하다. 가스 주입의 경우, 질소 또는 불활성가스를 주입하여 내부 발화문제를 일소하여야 함은 상술한 것과 같다.
3. 배기가스처리공정
본 공정에서는 추출공정에서 발생되는 유해가스를 촉매를 이용해 CO2와 H2O로 산화시키는 배기체 정화 공정(제1정화공정)과 배출가스 중 14CO2 가스를 알칼리 흡착제를 이용해 제거하는 방사성 이산화탄소 제거 공정을 포함하는 배기체 정화 공정(제2정화공정)을 포함하며, 특히 제1정화공정은 Pt, Pd, Vd 및 TiO2로 구성된 촉매가 장입된 촉매로를 이용해 산화처리를 수행하며, 이후, 촉매를 이용해 최종 CO2로 산화된 가스를 알칼리성 흡착 메디아를 통해 CaCO3, MgCO3, LiCO3, Na2CO3, K2CO3 등으로 제거하게 된다.
상술한 전체 처리공정에 의하면, 원자력발전소에서 발생되는 폐활성탄에서 H-3와 C-14를 규제해제 기준치 미만인 100Bq/g과 1Bq/g으로 처리하여 발전소 외부에서 위탁처리 함으로써, 방사성폐기물 처분비용 절감 및 방폐장 수명 연장에 상당부분 기여할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 폐활성탄
110: 배출장치
120: 가스주입장치
200: 파쇄모듈
210: 파쇄장치
220: 필터
230: 배출브로워
300: 진공모듈
310: 진공가열로
320: 가열장치
330: 진동장치
340: 필터
350: 열교환기
360: 진공펌프
400: 배기체처리모듈
410: 히터
420: 촉매로
430: 냉각장치
440: 흡착장치

Claims (18)

  1. 폐활성탄을 1차 파쇄하는 파쇄공정;
    파쇄된 상기 폐활성탄 내부에 흡착되어 있는 삼중수소(H-3) 또는 방사성탄소(C-4) 화합물질을 진공가열로에 투입하여 폐활성탄을 교반하며 고온, 진공 조건에서 추출하는 추출공정;과
    추출공정에서 발생하는 유해가스를 촉매를 이용해 H2O와 CO2로 산화시키는 배기체 처리공정;과
    배출가스 중 CO2 가스를 알칼리성 흡착 메디아를 이용해 제거하는 방사성 이산화탄소를 제거하는 제2배기체정화공정;을 포함하는 폐활성탄 처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파쇄공정은,
    상기 폐활성탄을 파쇄장치를 이용하여 직경 1mm~1.5mm로 파쇄하여,
    폐활성탄 내부에 물리,화학적으로 흡착된 H-3 또는 C-4 화합물질을 표면에 노출시키는 것을 특징으로 하는 폐활성탄 처리방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 추출공정은,
    상기 진공가열로를 온도 200~500℃ 내외에서 유지하여 추출공정이 진행되도록 수행되는 폐활성탄 처리방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 추출공정은,
    상기 진공가열로의 압력조건을 10-2 ~ 10-5 Torr로 하여 운영하는 것을 특징으로 하는 폐활성탄 처리방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 추출공정은,
    상기 진공가열로 내에 진동장치를 이용하여 폐활성탄을 교반하거나,
    상기 진공가열로 내부에 가스주입장치를 이용하여 주기적으로 가스를 공급하여 교반효과를 구현하는 것을 특징으로 하는 폐활성탄 처리방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가스는 질소 또는 비활성가스인 것을 특징으로 하는 폐활성탄 처리방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기체처리공정은,
    진공펌프에서 발생되는 배기가스를 Pt, Pd, Vd 및 TiO2 화합물로 구성된 귀금속 촉매를 이용해 CO2와 H2O로 산화하는 공정인 폐활성탄 처리방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 알칼리성 흡착 메디아는 칼슘, 마스네슘, 리튬, 칼륨 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 산화물인 폐활성탄 처리방법.
  11. 폐활성탄을 파쇄하는 파쇄장치를 포함하며, 파쇄시 발생하는 분진을 포집하는 파쇄모듈;
    폐활성탄 내부에 흡착되어 있는 H-3 또는 C-4 화합물질을 고온, 진공 조건에서 추출하는 진공가열로를 포함하는 진공모듈;
    상기 진공가열로에서 발생하는 유해가스를 촉매를 이용해 H2O와 CO2로 산화시키는 촉매로를 포함하는 배기체 처리모듈;을 포함하되,
    상기 배기체 처리모듈은,
    진공펌프에서 배출되는 가스를 가온하는 히터; 촉매반응에 필요한 산소를 투입하는 공기 투입장치; 촉매가 장입된 촉매로; 및 상기 촉매로에서 산화된 가스를 알칼리성 흡착 메디아로 흡착하여 제거하는 흡착장치;를 더 포함하며,
    상기 진공가열로 내의 폐활성탄을 교반하기 위해 진동을 인가하는 진동장치 또는 상기 진공가열로 내부에 주기적으로 질소 또는 불활성 가스를 공급하여 폐활성탄의 교반효과를 구현하는 가스주입장치 중 어느 하나 또는 둘을 더 포함하는 폐활성탄 처리장치.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 파쇄장치는 상기 폐활성탄의 직경을 1~1.5mm로 파쇄하는 것을 특징으로 하는 폐활성탄 처리장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 진공모듈은,
    상기 진공가열로에 진공을 형성하는 진공펌프;와
    상기 진공가열로 내의 미세 먼지를 제거하는 필터;및
    상기 진공모듈의 내부 유체 온도를 낮추는 열교환기;
    를 포함하여 이루어지는 폐활성탄 처리장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020110034364A 2011-04-13 2011-04-13 폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법 KR101113706B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110034364A KR101113706B1 (ko) 2011-04-13 2011-04-13 폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110034364A KR101113706B1 (ko) 2011-04-13 2011-04-13 폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101113706B1 true KR101113706B1 (ko) 2012-02-27

Family

ID=45840312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110034364A KR101113706B1 (ko) 2011-04-13 2011-04-13 폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101113706B1 (ko)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101233542B1 (ko) 2012-12-21 2013-02-15 한국정수공업 주식회사 방사성 폐활성탄의 처리방법 및 장치
KR101305241B1 (ko) * 2012-09-27 2013-09-06 김진길 폐활성탄 중 삼중수소와 방사성탄소 분석을 위한 전처리 장치
KR101448986B1 (ko) 2013-08-14 2014-10-07 티더블유앤씨(주) 폐활성탄 내 방사성물질 제거장치
KR101474384B1 (ko) 2014-08-04 2014-12-18 주식회사 선광티앤에스 방사성 폐활성탄 처리공정 제어를 위한 실시간 모니터링 방법
KR101533977B1 (ko) * 2013-12-12 2015-07-07 한국수력원자력 주식회사 방사성 폐건조제의 삼중수소와 방사성탄소 제거시스템
KR101545440B1 (ko) 2014-03-14 2015-08-18 한국원자력연구원 폐공기 정화제의 처리 방법
KR20150118698A (ko) 2014-04-15 2015-10-23 (주)한국원자력 엔지니어링 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법 및 장치
KR101580271B1 (ko) 2014-07-23 2015-12-24 주식회사 멘도타 방사성 폐활성탄의 처리방법
KR101622336B1 (ko) * 2015-11-18 2016-05-18 (주)예평이앤씨 부피축소를 위한 저준위 방사성 폐기물 탄화 시스템
KR20180087743A (ko) 2017-01-25 2018-08-02 하나원자력기술주식회사 방사성 폐기물 분해장치
KR20190004396A (ko) * 2017-07-03 2019-01-14 한국원자력연구원 폐활성탄 내 방사성물질의 제거 방법 및 장치
KR20190023330A (ko) * 2017-08-28 2019-03-08 한국수력원자력 주식회사 감압가열 방식을 이용한 폐활성탄 처리장치
KR102716938B1 (ko) * 2024-06-13 2024-10-15 하이에어코리아 주식회사 폐흡착제의 폐기처리방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030039871A (ko) * 2001-11-16 2003-05-22 대한민국(서울대학교) 플라즈마를 이용한 폐기물 처리장치 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030039871A (ko) * 2001-11-16 2003-05-22 대한민국(서울대학교) 플라즈마를 이용한 폐기물 처리장치 및 방법

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101305241B1 (ko) * 2012-09-27 2013-09-06 김진길 폐활성탄 중 삼중수소와 방사성탄소 분석을 위한 전처리 장치
KR101233542B1 (ko) 2012-12-21 2013-02-15 한국정수공업 주식회사 방사성 폐활성탄의 처리방법 및 장치
KR101448986B1 (ko) 2013-08-14 2014-10-07 티더블유앤씨(주) 폐활성탄 내 방사성물질 제거장치
KR101533977B1 (ko) * 2013-12-12 2015-07-07 한국수력원자력 주식회사 방사성 폐건조제의 삼중수소와 방사성탄소 제거시스템
KR101545440B1 (ko) 2014-03-14 2015-08-18 한국원자력연구원 폐공기 정화제의 처리 방법
KR20150118698A (ko) 2014-04-15 2015-10-23 (주)한국원자력 엔지니어링 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법 및 장치
KR101580271B1 (ko) 2014-07-23 2015-12-24 주식회사 멘도타 방사성 폐활성탄의 처리방법
KR101474384B1 (ko) 2014-08-04 2014-12-18 주식회사 선광티앤에스 방사성 폐활성탄 처리공정 제어를 위한 실시간 모니터링 방법
KR101622336B1 (ko) * 2015-11-18 2016-05-18 (주)예평이앤씨 부피축소를 위한 저준위 방사성 폐기물 탄화 시스템
KR20180087743A (ko) 2017-01-25 2018-08-02 하나원자력기술주식회사 방사성 폐기물 분해장치
KR20190004396A (ko) * 2017-07-03 2019-01-14 한국원자력연구원 폐활성탄 내 방사성물질의 제거 방법 및 장치
KR102001232B1 (ko) * 2017-07-03 2019-07-19 한국원자력연구원 폐활성탄 내 방사성물질의 제거 방법 및 장치
KR20190023330A (ko) * 2017-08-28 2019-03-08 한국수력원자력 주식회사 감압가열 방식을 이용한 폐활성탄 처리장치
KR102009998B1 (ko) * 2017-08-28 2019-08-12 한국수력원자력 주식회사 감압가열 방식을 이용한 폐활성탄 처리장치
KR102716938B1 (ko) * 2024-06-13 2024-10-15 하이에어코리아 주식회사 폐흡착제의 폐기처리방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101113706B1 (ko) 폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법
KR101233542B1 (ko) 방사성 폐활성탄의 처리방법 및 장치
KR101533977B1 (ko) 방사성 폐건조제의 삼중수소와 방사성탄소 제거시스템
KR102001232B1 (ko) 폐활성탄 내 방사성물질의 제거 방법 및 장치
Chen et al. Gas circulating fluidized beds photocatalytic regeneration of I-TiO2 modified activated carbons saturated with toluene
CN105903460A (zh) 难降解有机废水处理的粉末活性炭异位自生及再生方法
CN102874888A (zh) 一种以腐殖酸为添加剂的微波辐照活性炭固定重金属离子的方法
KR101474384B1 (ko) 방사성 폐활성탄 처리공정 제어를 위한 실시간 모니터링 방법
KR101545440B1 (ko) 폐공기 정화제의 처리 방법
JP2008029967A (ja) 汚染物質の処理方法及び処理装置
JP2014016210A (ja) 放射性汚染水除染システム及び放射性汚染水除染プロセス
JP2007000853A (ja) Ｐｃｂ汚染土壌浄化処理方法
JP3945757B2 (ja) 黒鉛構造材料に吸着した放射性核種炭素１４を分離・回収する方法
KR101495546B1 (ko) 방사성 폐활성탄의 처리방법
KR101279718B1 (ko) 오염된 폐수지의 방사성핵종 제거방법 및 제거시스템
JP2008089451A (ja) 洗濯廃液の処理方法および処理装置
JP2014074694A (ja) 放射性セシウム除去方法
KR101580271B1 (ko) 방사성 폐활성탄의 처리방법
JP2007325979A (ja) 揮発性有機ハロゲン化合物の処理方法
JP2005034742A (ja) 廃活性炭の処理方法及び利用方法
JP5918590B2 (ja) 排ガス中のダイオキシン類分解処理方法及び処理装置
JP2018047421A (ja) ダイオキシン類・重金属・放射性物質の炭素担持多孔性吸着剤
JP4494334B2 (ja) 有機ハロゲン化合物等の有害物質の処理装置
KR102716938B1 (ko) 폐흡착제의 폐기처리방법
JP2000007586A (ja) 有機塩素系ガスの分解処理方法及びその装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee