KR101238831B1 - 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치 및 그 운전 방법 - Google Patents

고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치 및 그 운전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우라늄전착물에 함유된 염을 효율적으로 분리하기 위한 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 염 제거 장치 및 운전 방법에 관한 것이다. 상기 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치는 진공증류탑 내 압력을 유지하기 위한 상부플랜지, 고액분리용 그물망과 진공증류용 도가니가 함께 장착된 그물망-도가니 어셈블리, 중앙이 아래쪽으로 경사져 있는 깔때기 형태의 열차단판, 진공증류 및 고액분리가 가능한 진공증류탑 본체 및 진공증류를 위한 진공펌프를 포함한다.

Description

고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치 및 그 운전 방법{Equipment and method for the removal of adhered salt from uranium deposits by an integrated salt separation system of a liquid salt separation column and a vacuum distillation tower}
본 발명은 우라늄전착물에 함유된 염을 효율적으로 분리하기 위한 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 염 제거 장치 및 이를 이용한 염 제거 방법에 관한 것이다.
사용후핵연료에는 반감기가 매우 긴 장수명 핵종이 포함되어 있어서 수십년이상 장기간 보관해야 하는 부담이 있다. 사용후 핵연료의 장수명핵종을 회수하여 고속로 등의 원자로 핵연료로 재순환하면 폐기물 양을 줄임으로써 고준위 폐기물 처분장의 공간을 절약하고, 관리기간을 수십 년 이상에서 수백 년으로 단축시킬 수 있다. 파이로 프로세스는 플루토늄과 우라늄과 다른 초우란 원소들(Np, Am, Cm)이 함께 회수되어 핵확산 저항성이 크고, 공정이 비교적 간단하다는 장점이 있어서 우리나라를 비롯한 미국, 일본 및 유럽의 여러 나라에서 활발하게 연구, 개발 중에 있다.
한국원자력연구원이 개발하고 있는 파이로프로세스는 LiCl-KCl 공융염을 전해질로하여 고온에서 전기화학적으로 우라늄과 초우란 원소들을 회수하는 공정이다. 파이로프로세스의 주요공정들은 산화물 상태의 사용후 핵연료를 전해환원공정에 의해 환원시킨 후 얻어진 금속 잉곳 혹은 그래뉼을 전해정련공정의 양극 바스켓에 넣고 고체음극을 이용하여 사용후 핵연료의 90% 이상을 차지하고 있는 우라늄을 전해정련공정에 의해 분리해낸다.
우라늄 제거 작업이 끝나면 공융염중에 녹아 있는 원소들 중에서 잔류 우라늄과 TRU 원소들을 액체음극에 회수한다.
전해정련공정에서는 고체음극에 수지상의 우라늄이 전착되며 이를 용융염중에서 분리해내면 우라늄 전착물에 다량의 염이 함유되어 있다. 이 우라늄 전착물은 추후 고속로 등의 핵연료의 조성을 조정할 때 사용될 수도 있고, 사용후 핵연료와는 달리 방사능이 약하여 천층 처분하기도 한다.
우라늄 전착물은 수지상의 작은 입자이기 때문에 잉곳 상태로 만들어 보관하며, 이를 위해 함유된 염을 분리해 내어야 한다.
일반적으로는 진공증류에 의해 염을 분리하지만, 20 wt% 이상을 차지하는 염을 진공증류하려면 고온에서 장시간 조업을 해야 한다.
미국 INL 연구소에서는[ B. R. Westphal, K. C. Marsden, J. C. Price, and D. V. Laug, Nuclear Engineering and Technology, 40(3), 163 (2008)] 전해정련과정에서 발생한 우라늄 전착물로부터 공융염을 제거하기 위해 캐소드 프로세서(Cathode Processor)라 불리는 진공증류탑을 공학규모 장치로 개발하여 사용하고 있으며, 탑 상부에 우라늄 전착물을 넣고 외부에 설치된 유도가열방식의 히터를 이용하여 가열하며, 공랭식으로 냉각되는 하부 응축부위에 공융염 회수도가니를 두어 증발된 공융염을 응축 회수하게 된다. 이 장치는 회분식으로 운전되며, 함유된 공융염 전량을 진공증류하게 되어 많은 열량이 소모되고, 단위 시간당 처리 속도를 올리기 위해서는 증발 단면적이 커져야 하거나 공융염의 증기압이 높은 고온에서 조업되어야 한다. 그러나 이 방법은 고온에서 운전하게 되어 고온에 견디는 구조재의 재질이 필요로 하여 제작비도 비싸진다.
한국원자력연구원에서는 상기의 문제점들을 극복하기 위하여 증류탑 내에서 진동식 거름망을 이용하여 미리 액체 상태로 우라늄전착물중의 공융염을 분리하고, 미분리된 공융염은 진공증류에 의해 추가로 분리하는 방법을 개발하였다(특허출원번호: 10-2010-0053953). 이 방법은 낮은 온도에서 고체-액체 분리에 의해 상당량의 공융염을 제거함으로써 염제거를 위한 조업시간이 단축될 수 있으며, 진공증류 전 상당량의 염을 고-액 분리하기 때문에 진공증류공정에서 단위 시간당 염의 증발속도에 대한 부담이 줄어든다. 따라서 진공증류 공정의 조업온도를 낮출 수 있어서 초고온재료를 사용하지 않아도 되는 장점을 가지고 있다.
한국원자력연구원에서 위의 방법을 개선하여 또 다른 (특허출원번호: 10-2010-0067442) 공정을 개발하였으며, 장치를 개발하였다. 이 방법은 고-액 분리 컬럼 및 진공증류탑으로 이루어진 우라늄 전착물로부터 염 제거를 하되 액체상태의 염이 거름망을 잘 빠져 나가도록 거름망 진동장치 대신 상단부에서 불활성 기체의 펄스를 주기적으로 주는 장치와 하단에서 배출밸브에 의해 강제 배출하는 장치를 사용하여 컬럼 내부에 기계적 장치가 들어가지 않아 내부구조가 간단하고, 별개의 고-액 분리 컬럼을 도입함으로써 진공증류 장치의 구조를 단순하게 해준다. 또한 고-액 분리와 진공증류를 고-액 분리 컬럼과 진공증류탑을 동시에 가동하여, 서로 다른 조업 배치에서 나온 우라늄 전착물의 진공증류와 염의 고-액 분리를 동시에 수행할 수 있어서 진공증류장치의 가동 활용도를 높여주는 방법이다.
한편 상기의 고액분리-진공증류의 염분리 시스템은 각각 별개의 장치 혹은 동일 장치 내에서 단계적으로 염분리를 수행하며, 이 방법은 조작이 복잡하여 원격으로 조작하는 방사능 물질 취급시설인 핫셀에서는 조업에 어려움이 있고, 고액분리 후 냉각과 진공증류를 위해 다시 가열하는 데 따르는 시간과 에너지의 손실이 크다.
본 발명자들은 파이로프로세스를 이용하여 사용후핵연료로부터 악티늄족원소를 회수하는 공정에서 고체음극의 우라늄 전착물로부터 공융염을 제거하는 방법을 연구하던 중, 고-액 분리와 진공증류의 복합공정을 한 장치 내에서 수행하며, 고액분리를 위한 그물망과 진공증류를 위한 도가니가 상하로 배치된 일체형 어셈블리를 진공증류장치의 도가니 대신 사용하는 방법을 개발하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 염분리시스템은 고-액 분리 장치와 진공 증류 장치가 별개로 있거나 동일 장치 내에서 그물망 위에 우라늄전착물을 올려놓고 액체상태의 염을 분리 후 우라늄전착물을 진공증류를 위한 도가니에 옮겨 담아 잔류염을 추가로 분리하여왔던 방법 대신 조업이 간단하면서 우라늄전착물에 함유된 염을 효율적으로 분리할 수 있는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치 및 그 운전방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 우라늄전착물의 염 제거장치는 진공증류탑 내 압력을 유지하기 위한 상부플랜지, 고액분리용 그물망(22, 42)과 진공증류용 도가니(21, 41)가 함께 장착된 그물망-도가니 어셈블리, 중앙이 아래쪽으로 경사져 있는 깔때기 형태의 열차단판, 진공증류 및 고액분리가 가능한 진공증류탑 본체, 진공증류를 위한 진공펌프를 포함한다.
상기 열차단판은 고-액분리시 아래쪽으로 떨어지는 액체 염의 원활한 배출을 위하여 중앙부에 위치하는 홈, 상기 중앙부가 진공증류탑 외벽 쪽보다 낮은 깔때기 형태로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 진공증류탑은, 증발조, 응축조 및 진공장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 증발조 영역은 전착물이 포함된 도가니 및 열선으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
응축조 영역은 증류장치의 하단에 해당하고 외벽에 냉각코일이 설치되며, 상기 진공장치는 필터와 진공펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는 불활성 기체를 이용하여 상기 그물망-도가니 어셈블리를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는 외부와 연결된 이중관 회전막대를 이용하여 그물망-도가니 어셈블리를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 우라늄 전착물로부터의 염의 제거 방법은 상하로 일체형인 그물망-도가니 어셈블리의 그물망 위에 공융염이 함유된 우라늄전착물을 놓고 공융염의 녹는점 보다 높은 온도로 가열하여 공융염을 녹여 액체상태에서 분리하는 단계(단계 1), 상기 단계 1의 그물망-도가니 어셈블리를 180도 상하로 회전하여 도가니가 아래쪽으로 오게 하여 우라늄전착물을 그물망에서 도가니 쪽으로 쏟아 넣는 단계(단계 2) 및 상기 단계 2에서 진공증류탑의 온도를 올려 우라늄 전착물로부터 진공증류에 의해 염을 추가로 제거하는 단계(단계 3)를 포함한다.
상기 단계 1은 상하로 일체형인 그물망 - 도가니 어셈블리의 그물망 위에 공융염이 함유된 우라늄전착물을 놓고 공융염의 녹는점 보다 높은 온도로 가열하여 공융염을 녹여 액체상태에서 분리하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 단계 2는 상기 단계 1로부터 분리된 공융염이 그물망 아래쪽에 있는 깔때기 형태의 열차단판의 중앙부를 통과하여 응축영역의 회수용기에 모인 후, 상기 그물망- 도가니 어셈블리를 상하로 180도 회전하여 도가니가 아래쪽으로 오게 하여 우라늄전착물을 그물망에서 도가니 쪽으로 쏟아 넣는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 단계 3은 상기 단계 2에서 진공증류용 도가니를 진공증류탑에 장착한 뒤 고-액분리를 위한 낮은 온도에서 진공증류를 위해 온도를 더 올리고 증류탑 내부를 진공으로 하여 공융염을 증류하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 단계 3은 진공증류를 위해 진공펌프를 이용하여 진공증류탑 내부를 진공조건이 되도록, 히터를 이용하여 고액분리를 위한 온도 보다 높은 온도인 진공증류 조업 조건인 약 800℃-900℃ 까지 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치 및 그 운전 방법은 우라늄전착물에 함유된 염을 효율적으로 분리하기 위한 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 염 제거 장치 및 그 운전방법은 진공증류 조업온도 보다 낮은 온도에서 고액분리 후 그물망-도가니 어셈블리를 상하 회전시키면 도가니 쪽으로 전착물이 옮겨지고 이 상태에서 온도를 올리고 진공 조건으로 하여 진공증류 조업을 수행함으로써 그물망에서 도가니로 우라늄전착물을 옮기는 작업이 필요 없어 공정이 단순화 되고, 동일한 장치 내에서 고액분리와 진공증류가 이루어짐으로써 전착물을 옮기는 과정의 냉각과 가열에 필요한 에너지 사용량이 감축된다.
도 1은 본 발명에 따른 그물망-도가니 어셈블리가 고액분리를 위한 상태에서의 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 그물망-도가니 어셈블리가 진공증류를 위한 상태에서의 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치의 운전 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 그물망-도가니 어셈블리가 고액분리를 위한 상태에서의 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치를 나타낸 예시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 그물망-도가니 어셈블리가 상하로 180도 회전하여 진공증류용 도가니가 아래쪽으로 배치되어 있는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치를 나타낸 예시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거장치(100,200)는 진공증류탑 내 압력을 유지하기 위한 상부플랜지(12, 32), 고액분리용 그물망(22, 42)과 진공증류용 도가니(21, 41)가 함께 장착된 그물망-도가니 어셈블리 중앙이 아래쪽으로 경사져 있는 깔때기 형태의 열차단판(24,44), 진공증류 및 고액분리가 가능한 진공증류탑 본체(13, 33) 및 진공증류를 위한 진공펌프(19, 39)를 포함한다.
상기 열차단판(24, 44)은 고-액분리시 아래쪽으로 떨어지는 액체 염의 원활한 배출을 위하여 중앙부에 위치하는 홈을 포함하며, 상기 중앙부가 진공증류탑 본체(13,33) 외벽 쪽보다 낮은 깔때기 형태로 경사지게 형성된다.
상기 진공증류탑은 증발조, 응축조 및 진공장치로 구성된다.
상기 증발조는 우라늄전착물(23,43)이 포함된 도가니 및 열선으로 구성될 수 있으며, 응축조는 증류장치의 하단에 해당하고 외벽에 응축조 냉각코일(17,37)이 설치되며, 상기 진공장치는 필터(18,38)와 진공펌프(19,39)로 구성된다.
여기서, 상기 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거장치(100,200)는 불활성 기체를 이용하여 상기 그물망-도가니 어셈블리를 회전시키도록 설계되며, 외부와 연결된 그물망-도가니 어셈블리 회전용 막대(20,40)를 이용하여 그물망-도가니 어셈블리를 회전시키도록 설계된다.
여기서, 본 발명의 장치(100,200)는 고-액 분리와 진공증류의 복합공정을 한 장치 내에서 수행하도록, 고액분리용 그물망(22, 42)과 진공증류용 도가니(21, 41)가 상하로 배치된 일체형 어셈블리를 진공증류장치의 도가니 대신으로 사용하도록 설계된다.
또한, 상기 장치(100, 200) 내의 증발구역과 응축구역의 열구배를 크게 하기 위해 설치하는 열차단판(24,44)을 중심부의 높이가 낮고 구멍이 뚫려 있는 갈때기 형태로 만들어 고액분리시 분리된 액체 염이 염회수용기(15,45)로 용이하게 회수되는 구조로 설계된다.
이러한, 일체형 어셈블리의 구조는 고액분리용 그물망(22, 42)과 진공증류용 도가니(21, 41)가 상하로 서로 마주 보게 배치하며 초기에 우라늄전착물(23,43)을 그물망 위에 넣고 도가니를 그 위에 거꾸로 놓고 조립한다.
고-액분리가 끝나면 그물망-도가니 어셈블리를 회전하여야 하며, 외부에서 알곤(Ar) 등의 기체를 이용하여 그물망-도가니 어셈블리의 회전축에 달린 페달을 밀어 회전시키거나, 외부와 통해 있는 튜브 속의 막대를 이용하여 회전시킨다.
막대의 외부 끝과 이를 둘러싼 튜브는 기밀이 유지되도록 막혀 있다.
도 3은 본 발명에 따른 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치의 운전 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 단계 1(S10) 내지 단계 3(S30)을 포함한다.
상기 단계 1(S10)은 상하로 일체형인 그물망 - 도가니 어셈블리의 그물망위에 공융염이 함유된 우라늄전착물을 놓고 공융염의 녹는점 보다 높은 온도로 가열하여 공융염을 녹여 액체상태에서 분리하는 단계일 수 있다.
이때, 그물망을 통과한 공융염은 그물망 아래쪽에 있는 깔때기 형태의 열차단판의 중앙부를 통과하여 응축영역의 회수용기에 모여지게 된다.
다음으로, 상기 단계 2(S20)는 상기 단계 1(S10)의 그물망- 도가니 어셈블리를 상하로 180도 회전하여 도가니가 아래쪽으로 오게 하여 우라늄전착물을 그물망에서 도가니 쪽으로 쏟아 넣는 단계일 수 있다.
마지막으로 상기 단계 3(S20)은 상기 단계 2(S20)에서 진공증류용 도가니를 진공증류탑에 장착한 뒤 고-액분리를 위한 낮은 온도에서 진공증류를 위해 온도로 더 올리고 진공증류탑 내부를 진공으로 하여 공융염을 증류하는 단계일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치(100,200)의 상하로 일체형인 그물망 - 도가니 어셈블리의 고액분리용 그물망(22,42) 위에 공융염이 함유된 우라늄전착물(23,43)을 놓고 히터(14,34)를 이용하여 공융염의 녹는점 보다 높은 온도로 가열하여 공융염을 녹여 액체상태에서 분리하면 액체상태로 분리된 염은 그물망-도가니 어셈블리의 아래쪽에 있는 열차단판(24,44)의 중앙부위의 구멍을 통과하여 진공증류탑 아래의 응축조에 있는 염회수용기(15,45)로 모인다.
고-액 분리가 충분히 이루어지도록 일정한 시간을 유지한 후 고-액 분리 작업이 끝나면 그물망-도가니 어셈블리를 상하로 180도 회전하여 진공증류용 도가니(21, 41)가 아래쪽으로 배치되도록한다.
이때 상하 회전은 진공증류탑 외부에서 알곤 등의 기체를 이용하여 그물망-도가니 어셈블리의 회전축에 달린 페달을 밀어 회전시키거나, 외부와 연결되어 있는 튜브 속의 그물망-도가니 어셈블리 회전용 막대(20,40)를 이용하여 회전시킨다. 상기 그물망-도가니 어셈블리 회전용 막대(20,40)의 외부 끝과 이를 둘러싼 튜브는 기밀이 유지되도록 막혀 있다. 막대의 상하 이동은 진공증류탑 상부 플랜지(12,32) 위에 설치된 그물망-도가니 어셈블리 회전용 모터(11,31)로 작동된다.
그물망 - 도가니 어셈블리를 상하로 180도 회전하여 도가니가 아래쪽으로 오면 중력에 의해 우라늄전착물(23, 43)이 도가니로 옮겨 온다. 진공증류를 위해 진공펌프(19, 39)를 이용하여 진공증류탑 내부를 진공조건이 되도록 하고, 히터(14, 34)를 이용하여 고액분리를 위한 온도(약 500℃에서 600℃)보다 높은 온도인 진공증류 조업 조건인 약 800℃에서 900℃ 까지 상승시킨다.
상기 진공증류탑은 증발조와 응축조 및 진공장치로 구성되며, 상기 증발조 영역은 우라늄전착물(23, 43)이 포함된 진공증류용 도가니(21, 41)와 열선으로 이루어진다. 또한, 증류장치의 하단은 응축조 영역에 해당하고 외벽에 응축조 냉각코일(17,37)이 설치되며, 진공장치는 필터(18,38)와 진공펌프(19,39)로 구성된다. 우라늄 전착물이 담긴 진공증류용 도가니(21, 41)를 가열하여 증발시키면 고액분리단계에서 미분리된 공융염이 증발되어 증류탑 바닥부분인 응축조에 모이고, 우라늄전착물(23,43)은 진공증류용 도가니(21, 41)에 남는다.
진공증류가 끝나면 장치를 상온으로 냉각한 후 상부 플랜지(12, 32)를 열어 공융염이 제거된 우라늄전착물(23,43)을 회수하고, 하부 플랜지를 열어 회수된 공융염(16,46)을 꺼낸다.
본 발명에 따르면, 진공증류 조업 온도보다 낮은 온도에서 고액분리 후 그물망-도가니 어셈블리를 상하 회전시키면 진공증류용 도가니(21,41) 쪽으로 우라늄전착물이 옮겨지고 이 상태에서 온도를 올리고 진공 조건으로 하여 진공증류 조업을 수행함으로써 고액분리용 그물망(22,42)에서 진공증류용 도가니(21,41)로 우라늄전착물을 옮기는 작업이 필요 없어 공정이 단순화되고, 동일한 장치 내에서 고액분리와 진공증류가 이루어짐으로써 전착물을 옮기는 과정의 냉각과 가열에 필요한 에너지 사용량이 감축되는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
11, 31 : 그물망-도가니 어셈블리 회전용 모터
12, 32 : 상부플랜지
13, 33 : 진공증류탑 본체
14, 34 : 히터
15, 45 : 염회수용기
16, 46 : 회수 공융염
17, 37 : 응축조 냉각코일
18, 38 : 필터
19, 39 : 진공펌프
20, 40 : 그물망-도가니 어셈블리 회전용 막대
21, 41 : 진공증류용 도가니
22, 42 : 고액분리용 그물망
23, 43 : 우라늄전착물
24, 44 : 열차단판

Claims (12)

  1. 진공증류탑 내 압력을 유지하기 위한 상부플랜지;
    고액분리용 그물망과 진공증류용 도가니가 함께 장착된 그물망-도가니 어셈블리;
    중앙이 아래쪽으로 경사져 있는 깔때기 형태의 열차단판;
    진공증류 및 고액분리가 가능한 진공증류탑 본체; 및
    진공증류를 위한 진공펌프를 포함하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열차단판은,
    고-액분리시 아래쪽으로 떨어지는 액체 염의 원활한 배출을 위하여 중앙부에 위치하는 홈을 포함하며,
    상기 중앙부가 진공증류탑 외벽 쪽보다 낮은 깔때기 형태로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진공증류탑은,
    증발조, 응축조 및 진공장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 증발조 영역은,
    전착물이 포함된 도가니 및 열선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    응축조 영역은,
    증류장치의 하단에 해당하고 외벽에 응축조 냉각코일(17,37)이 설치되며, 상기 진공장치는 필터(18,38)와 진공펌프(19,39)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    불활성 기체를 이용하여 상기 그물망-도가니 어셈블리를 회전시키는 것을 특징으로 하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    외부와 연결된 이중관 회전막대를 이용하여 그물망-도가니 어셈블리를 회전시키는 것을 특징으로 하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치.
  8. 상하로 일체형인 그물망 - 도가니 어셈블리의 그물망 위에 공융염이 함유된 우라늄전착물을 놓고 공융염의 녹는점 보다 높은 온도로 가열하여 공융염을 녹여 액체상태에서 분리하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1의 그물망- 도가니 어셈블리를 180도 상하로 회전하여 도가니가 아래쪽으로 오게 하여 우라늄전착물을 그물망에서 도가니 쪽으로 쏟아 넣는 단계 (단계 2); 및
    상기 단계 2에서 진공증류탑의 온도를 올려 우라늄 전착물로부터 진공증류에 의해 염을 추가로 제거하는 단계(단계 3)를 포함하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 제2단계에서 진공증류용 도가니를 진공증류탑에 장착한 뒤 고-액분리를 위한 낮은 온도에서 진공증류를 위해 온도를 더 올리고 진공증류탑 내부를 진공으로 하여 공융염을 증류하는 단계인 것을 특징으로 하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치의 운전 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    진공증류를 위해 진공펌프를 이용하여 진공증류탑 내부를 진공조건이 되도록하고, 히터를 이용하여 고액분리를 위한 온도 보다 높은 온도인 진공증류 조업 조건인 약 800℃-900℃ 까지 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고액분리컬럼-진공증류탑 일체형 우라늄전착물 염 제거 장치의 운전 방법.
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KR102075786B1 (ko) * 2018-07-31 2020-02-11 한국생산기술연구원 진공 증류 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0971826A (ja) * 1995-08-31 1997-03-18 Mishima Kosan Co Ltd 鉄屑中の非鉄金属回収装置
JP2000156562A (ja) 1998-11-19 2000-06-06 Sony Corp 処理装置及び方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0971826A (ja) * 1995-08-31 1997-03-18 Mishima Kosan Co Ltd 鉄屑中の非鉄金属回収装置
JP2000156562A (ja) 1998-11-19 2000-06-06 Sony Corp 処理装置及び方法
KR100861262B1 (ko) 2007-06-29 2008-10-01 한국원자력연구원 희토류 및 ｔｒｕ 핵종을 포함하는 공융염폐기물의 재생장치 및 방법

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