KR101231763B1 - 방사성 폐기물 고화용 드럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드럼통체의 내부표면과 방사성 폐기물이 접촉하는 부분에서 방사성 폐기물을 고화제로 완전히 감싸 고형화하지 못함으로써 발생하는 고형물 표면부분에서의 균열이나 부스러짐 현상을 방지할 수 있고, 특히 드럼통체가 손상되어 고형물의 표면이 외부로 노출되는 경우에도 고화제로 완전히 감싸여지지 않은 방사성 폐기물이 외부로 노출되지 않도록 하여 방사능 누출 사고를 예방할 수 있는 방사성 폐기물 고화용 드럼을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 상부가 개방되어 분말 또는 작은 덩어리 형태의 방사성 폐기물을 내부에 수용할 수 있도록 된 통형상 드럼통체를 구비하고, 폴리머와 경화제를 주제로 하는 고화제를 드럼통체 내에 투입하여 방사성 폐기물을 고화시킴으로써 고형화 형태로 폐기시키기 위한 방사성 폐기물 고화용 드럼에 있어서, 폴리머와 경화제를 주제로 하는 고화제를 상기 드럼통체의 내부표면에 도포하여 고형물표면보호층을 형성하고, 상기 드럼통체와 고형물표면보호층이 상호 분리되는 것을 쉽게 하기 위해 드럼통체와 고형물표면보호층 사이에 고형물표면보호층을 형성하는 고화제보다 결합력이 낮은 성분으로 이루어진 분리층을 형성하여 구성된 것이다.

Description

방사성 폐기물 고화용 드럼{SOLIDIFICATION DRUM OF RADIOACTIVE WASTE}

본 발명은 방사성 폐기물 고화용 드럼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자력 발전소에서 발생하는 분말 또는 덩어리 형태의 방사성 폐기물을 드럼통체 내에 수용하고 폴리머와 경화제로 이루어지는 고화제를 투입하여 방사성 폐기물을 고화시킴으로써 고형물 형태로 폐기처리할 때 사용하는 방사성 폐기물 고화용 드럼에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소 가동중에 발생하는 액체 방사성 폐기물은, 증발기에 의하여 증발처리되며, 이 과정에서 증발기 하부에 농축된 폐액이 잔류하게 되고, 이 농축폐액은 중,저준위 방사성 폐기물로서 농축폐액 건조설비(CWDS)에 의하여 증발, 농축시켜 소립자 형태로 분말화한 후, 드럼 내에 수용하고 고화제를 투입하여 고화시킴으로써 고형물 형태로 폐기처리하고 있다.

또한, 원자력 발전소의 감속재계통, 열수송계통, 차폐냉각계통, 핵연료저장계통 등에서 사용을 마친 작은 알갱이 형태의 이온교환수지도 중저준위 방사성 폐기물로서 역시 드럼 내에 수용하고 고화제를 투입하여 고화시킴으로써 고형물 형태로 폐기처리하고 있으며, 방사성 폐기물의 고화제로는 액상의 폴리머에 폴리머용 경화제를 혼합하여 사용하고 있다.

도 1은 상기한 분말 또는 작은 덩어리 형태의 방사성 폐기물을 고형화하여 폐기처리할 때 사용하는 드럼을 나타낸 것으로, 드럼은 도시된 바와 같이 상부가 개방되어 분말 또는 작은 알갱이 형태의 방사성 폐기물(W)을 내부에 수용할 수 있도록 금속재로 제작된 통형상의 드럼통체(110)와, 상기 드럼통체(110) 내의 하부에 공간부(111)를 형성하도록 바닥으로부터 소정높이 이격 설치되고 다수의 관통구멍(121)이 형성된 하부판(120)과, 상기 하부판(120) 상에 설치되어 방사성 폐기물(W)이 하부판(120)의 관통구멍(121)을 통해 공간부(111)로 배출되지 않도록 방사성 폐기물(W)보다 작은 크기의 메쉬(mesh)를 가지는 메쉬망(130)과, 드럼통체(110)의 내부에 수직방향으로 설치되어 하단이 상기 하부판(120)과 메쉬망(130)을 관통하여 공간부(111)와 연통하도록 된 금속재의 배출관(140)으로 구성되어 있다.

이러한 구성의 방사성 폐기물 고화용 드럼을 사용하여 방사성 폐기물을 고형화하는 과정은, 먼저 배출관(140)의 상단에 진공흡입관(150)을 연결하고, 드럼통체(110) 내에 방사성 폐기물(W)을 투입하게 되면, 방사성 폐기물(W)은 메쉬망(130) 위에 쌓이게 되고, 방사성 폐기물(W)에 섞여 있는 물은 메쉬망(130)을 통과하여 하부판(120)의 관통구멍(121)을 통해 공간부(111)로 배출된다.

이어서 드럼통체(110) 내에 고화제(P)를 주입하면서, 진공흡입관(150)을 통해 공간부(111)에 진공압을 작용하게 되면, 고화제(P)는 방사성 폐기물(W) 사이로 서서히 침투하면서 하부로 흐르게 되고, 이어서 메쉬망(130)을 통과하여 하부판(120)의 관통구멍(121)을 통해 공간부(111)로 배출된다.

진공흡입관(150)과 연결된 배출관(140)으로 작용하는 진공압은, 공간부(111)에 부압을 형성함으로써 고화제(P)가 방사성 폐기물(W) 사이로 침투하여 하부로 흐르는 것을 용이하게 하고, 공간부(111)로 배출된 물과 고화제(P)는 배출관(140)을 통해 진공흡입관(150)으로 배출되며, 도시하지 않은 배출라인에는 고화제 검출수단이 설치되어 고화제(P)의 배출이 검출될 때 드럼통체(110) 내로 공급되는 고화제(P)의 주입을 중단시키게 되고, 고화제(P)의 주입이 중단된 후, 일정시간 방치하게 되면, 고화제(P)가 경화되어 방사성 폐기물(W)은 고화제(P) 내에 매립된 상태로 고화됨으로써 고형물(160)을 형성하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 방사성 폐기물 고화용 드럼은, 드럼통체(110)의 중심부에 위치한 진공흡입관(140)에서 진공압이 작용하게 되므로, 진공흡입관(140)에서 가장 멀리 떨어져 있는 드럼통체(110)의 내부표면 부근에서는 진공압이 상대적으로 약하게 작용하게 되고, 이로써 드럼통체(110)의 내부표면 부근에서는 고화제(P)가 드럼통체(110)와 방사성 폐기물(W) 사이 또는 방사성 폐기물(W) 간에 형성되는 좁은 틈새로 침투하는 능력이 취약하게 된다.

따라서, 도 1 및 도 2에 나타낸 부분 상세도에서와 같이, 드럼통체(110)의 내부표면에 방사성 폐기물(W)이 접촉되어 형성된 좁은 틈새로는 고화제(P)의 침투가 어렵게 되므로, 드럼통체(110)의 내부표면에 접촉하고 있는 방사성 폐기물(W)에 대하여는 고화제(P)로 완전히 감싸 고형화하는 것이 어렵다.

이와 같이 드럼통체(110)의 내부표면에 접촉하고 있는 방사성 폐기물(W)에 대하여 고화제(P)로 완전히 감싸 고형화하지 못하는 부분이 발생하게 되면, 고화제(P) 경화에 따른 고형물(160)의 수축으로 인해 드럼통체(110)의 내부표면으로부터 고형물(160)의 표면이 이격되고, 이 때에 고형물(160)의 표면부분에서 균열이나 부스러짐 현상을 유발하는 것은 물론이고, 고형물(160) 표면부분의 강도를 취약하게 하는 문제가 있다.

또한, 고화제(P)에 의해 고화된 방사성 폐기물(W)은 드럼통체(110) 내에서 수십년 이상 장기간 안전하게 보관하도록 되어 있으나, 외부 요인에 의한 사고 또는 드럼통체(110)의 자체 내구성 한계에 의한 요인 등으로 인해 드럼통체(110)의 일부가 손상될 염려가 있고, 이 경우, 손상된 부분을 통해 고형물(160)의 표면이 외부로 노출되는 사고가 발생한다.

이때, 드럼통체(110) 내부표면에 접촉되어 고화제(P)로 완전히 감싸 고화하지 못한 방사성 폐기물(W)의 일부가 드럼통체(110)의 외부로 노출되거나, 떨어져 나오게 되면, 심각한 방사능 누출사고가 발생되는 문제가 있으며, 특히 방사성 폐기물(W)이 물에 잘 녹는 건조된 보론산 덩어리인 경우, 침출수 우려로 인해 더욱 심각한 방사능 누출사고로 확대되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 드럼통체의 내부표면과 방사성 폐기물이 접촉하는 부분에서 방사성 폐기물을 고화제로 완전히 감싸 고형화하지 못함으로써 발생하는 고형물 표면부분에서의 균열이나 부스러짐 현상을 방지할 수 있고, 특히 드럼통체가 손상되어 고형물의 표면이 외부로 노출되는 경우에도 고화제로 완전히 감싸여지지 않은 방사성 폐기물이 외부로 노출되지 않도록 하여 방사능 누출 사고를 예방할 수 있는 방사성 폐기물 고화용 드럼을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부가 개방되어 분말 또는 작은 덩어리 형태의 방사성 폐기물을 내부에 수용할 수 있도록 된 통형상 드럼통체를 구비하고, 폴리머와 경화제를 주제로 하는 고화제를 드럼통체 내에 투입하여 방사성 폐기물을 고화시킴으로써 고형화 형태로 폐기시키기 위한 방사성 폐기물 고화용 드럼에 있어서, 폴리머와 경화제를 주제로 하는 고화제를 상기 드럼통체의 내부표면에 도포하여 고형물표면보호층을 형성한 방사성 폐기물 고화용 드럼에 특징이 있다.

또한 본 발명은 상기 드럼통체와 고형물표면보호층이 상호 분리되는 것을 쉽게 하기 위해 드럼통체와 고형물표면보호층 사이에 고형물표면보호층을 형성하는 고화제보다 결합력이 낮은 성분으로 이루어진 분리층을 더 형성한 방사성 폐기물 고화용 드럼에 특징이 있다.

상기의 특징적 구성에 의하면, 폴리머와 경화제를 주제로 하는 고화제를 드럼통체의 내부표면에 도포하여 고형물표면보호층을 형성함에 따라, 드럼통체 내에 방사성 폐기물과 고화제를 투입하여 방사성 폐기물을 고화제로 고화시킬 때, 드럼통체의 내부표면에 형성된 고형물표면보호층의 성분과 방사성 폐기물 고화용 고화제의 성분이 동일 또는 유사하기 때문에, 고형물의 표면에 고형물표면보호층을 견고하게 결합시켜 일체화할 수 있다.

따라서, 드럼통체의 내부표면과 방사성 폐기물이 접촉하는 부분에서 방사성 폐기물을 고화제로 완전히 감싸 고형화하지 못함으로써 발생하는 고형물 표면의 균열이나 부스러짐 현상이 방지되어 고형물 표면부분에서의 고화강도를 강하게 유지할 수 있으며, 특히 드럼통체가 손상되어 고형물의 표면이 외부에 노출되는 경우에도, 고형물표면보호층이 고형물의 표면을 덮고 있는 것이므로, 고화제로 완전히 감싸여지지 않은 방사성 폐기물이 외부로 노출되는 것이 방지되어 방사능 누출 사고를 예방할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래의 방사성 폐기물 고화용 드럼을 나타낸 종단면도.
도 2는 도 1의 A부 확대 단면도로서, 방사성 폐기물의 고화 후의 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 방사성 폐기물 고화용 드럼을 나타낸 종단면도.
도 4는 도 3의 B부 확대 단면도로서, 방사성 폐기물의 고화 후의 상태를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 방사성 폐기물 고화용 드럼을 나타낸 종단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 방사성 폐기물 고화용 드럼은, 상부가 개방되어 분말 또는 작은 덩어리 형태의 방사성 폐기물(W)을 내부에 수용할 수 있도록 금속재로 제작된 통형상의 드럼통체(10)와, 상기 드럼통체(10) 내의 하부에 공간부(11)를 형성하도록 바닥으로부터 소정높이 이격 설치되고 다수의 관통구멍(21)이 형성된 하부판(20)과, 상기 하부판(20) 상에 설치되어 방사성 폐기물(W)이 하부판(20)의 관통구멍(21)을 통해 공간부(11)로 배출되지 않도록 방사성 폐기물(W)보다 작은 크기의 메쉬(mesh)를 가지는 메쉬망(30)과, 드럼통체(10)의 내부에 수직방향으로 설치되어 하단이 상기 하부판(20)과 메쉬망(30)을 관통하여 공간부(11)와 연통하도록 된 금속재의 배출관(40)으로 구성된다.

또한, 상기 드럼통체(10)의 내부표면에는 도 3 및 도 4의 확대단면도에서와 같이 폴리머와 경화제를 주재로 하는 고화제를 도포하여 형성된 고형물표면보호층(70)이 구성되어 있다.

고형물표면보호층(70)을 형성하기 위한 고화제는, 폴리머와 경화제를 혼합한 것을 사용하되, 방사성 폐기물(W)의 고화에 사용하는 고화제(P)와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 방사성 폐기물(W)의 고화에 사용하는 고화제(P)와 친화력이 높아 경화시에 견고하게 상호 결합될 수 있는 성분으로 이루어진 고화제라면 모두 사용 가능하다.

또한, 본 발명은 상기 드럼통체(10)의 내부표면과 고형물표면보호층(70) 사이에 형성된 분리층(80)을 더 구비한다. 분리층(80)은 드럼통체(10)와 고형물표면보호층(70)이 외력에 의해 서로 분리될 때 용이하게 분리되도록 하는 기능을 수행하기 위한 것으로, 고형물표면보호층(70)을 구성하는 고화제의 결합력보다 낮은 결합력을 가지는 성분으로 구성하는 것이 좋고, 예를 들면 도료를 드럼통체(10)의 내부표면에 도포하여 구성하는 것이 가장 바람직하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 방사성 폐기물 고화용 드럼은, 드럼통체(10) 내에 분말 또는 작은 알갱이 형태의 방사성 폐기물(W)을 충전하고, 폴리머와 경화제를 주재로 하는 고화제(P)를 주입하면, 고화제(P)가 방사성 폐기물(W) 사이로 침투하여 경화됨으로써 방사성 폐기물(W)은 드럼통체(10) 내에서 고화제(P)에 의해 매립된 상태로 고화되어 고형물(60)을 형성하게 된다.

이때, 방사성 폐기물(W)을 고화시키기 위해 드럼통체(10) 내로 투입된 고화제(P)는, 드럼통체(10)의 내부표면에 형성된 고형물표면보호층(70)과도 접촉하여 경화시 고형물표면보호층(70)과 결합되고, 고형물표면보호층(70)은 방사성 폐기물(W) 고화용 고화제(P)와 동일하거나 유사한 성분의 폴리머와 경화제를 주제로 하는 고화제를 도포하여 형성된 것이므로, 고형물표면보호층(70)과 고화제(P)의 결합력은 매우 견고하여 고형물표면보호층(70)과 고형물(60)을 일체화할 수 있다.

이와 같이 고형물표면보호층(70)과 고형물(60)이 일체화된 상태에서 도 4의 상세 단면도에서와 같이 방사성 폐기물(W) 고화용 고화제(P)가 경화되면서 고형물(60)이 수축하게 되면, 고형물표면보호층(70)은 금속재질인 드럼통체(10)쪽의 결합력보다 동종 재질인 고형물(60)쪽의 결합력이 더 강하므로, 고형물(60)과 함께 드럼통체(10)로부터 이격되고, 또한 도료를 도포하여 형성된 분리층(80)에 의해 드럼통체(10)와 고형물표면보호층(70) 사이의 결합력은 고형물표면보호층(70)과 고형물(60) 사이의 결합력보다 더 약하므로 고형물표면보호층(70)이 고형물(60)에 결합된 상태에서 드럼통체(10)로부터 이격시키는 작용을 더욱 확실하게 수행할 수 있다.

따라서, 방사성 폐기물(W)을 고화제(P)로 완전히 감싸 고형화하지 못함으로써 고형물(60)의 표면에 방사성 폐기물(W)이 노출되는 경우에도 고형물표면보호층(70)이 고형물(60)의 표면을 덮어 일체적으로 결합됨으로써 고형물(60) 표면부분에서의 고화강도를 유지할 수 있고, 이로써 고형물(60) 표면에서의 균열이나 부스러짐 현상을 방지할 수 있다.

또한 드럼통체(10)가 외부적인 요인에 의해 파손되거나 내구성 한계로 손상되는 경우에도, 고형물표면보호층(70)에 의해 고형물(60)의 표면으로 노출된 방사성 폐기물(W)이 차단되므로 방사성 폐기물(W)의 노출로 인한 방사능 누출 사고를 방지할 수 있다.

지금까지 본 실시예에서는 드럼통체의 하부에 진공압을 작용하면서 고화제를 침투시켜 고화하는 방법을 사용한 방사성 폐기물 고화용 드럼에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 드럼통체 내에 방사성 폐기물과 고화제를 투입한 후, 드럼통체 내에서 교반하여 고화시키는 방법을 사용하는 방사성 폐기용 드럼에도 적용할 수 있고, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 드럼통체 60 : 고형물
70 : 고형물표면보호층 80 : 분리층
W : 방사성 폐기물 P : 고화제

Claims (2)

1. 상부가 개방되어 분말 또는 작은 덩어리 형태의 방사성 폐기물을 내부에 수용할 수 있도록 된 통형상 드럼통체를 구비하고, 폴리머와 경화제를 주제로 하는 고화제를 드럼통체 내에 투입하여 방사성 폐기물을 고화시킴으로써 고형화 형태로 폐기시키기 위한 방사성 폐기물 고화용 드럼에 있어서,
   폴리머와 경화제를 주제로 하는 고화제를 상기 드럼통체의 내부표면에 도포하여 고형물표면보호층을 형성한 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 고화용 드럼.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 드럼통체와 고형물표면보호층이 상호 분리되는 것을 쉽게 하기 위해 드럼통체와 고형물표면보호층 사이에 고형물표면보호층을 형성하는 고화제보다 결합력이 낮은 성분으로 이루어진 분리층을 더 형성한 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 고화용 드럼.

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