KR101385666B1

KR101385666B1 - 방사성 폐수지 처리시스템 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법

Info

Publication number: KR101385666B1
Application number: KR1020130007480A
Authority: KR
Inventors: 최종서; 이충상; 임재원; 유정현; 이윤재
Original assignee: (주)대우건설
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-04-24

Abstract

방사성 폐수지 처리시스템 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 방사성 폐수지가 수용된 이온교환기와 가압라인을 통해 연결되어 이온교환기로 용수 또는 압축공기 또는 용수와 압축공기를 공급하는 가압수단과, 이온교환기와 회수라인으로 연결된 호퍼와, 이온교환기로 공급된 용수 또는 압축공기 또는 용수와 압축공기의 양이 미리 정해진 양에 도달되면 신호를 발하는 회수감지수단과, 회수라인에 설치되고 회수감지수단의 신호를 수신하면 개방되어 회수라인을 통하여 방사성 폐수지 및 용수의 혼합물이 호퍼로 유동되도록 하는 회수밸브를 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법이 제공될 수 있다.

Description

방사성 폐수지 처리시스템 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법{SYSTEM AND METHOD FOR TREATING RADIOACTIVE SPENT RESIN}

본 발명은 방사성 폐수지 처리시스템 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에 관한 것으로, 방사성 액체의 정화에 사용되는 이온교환수지를 안전하고 용이하게 교체 및 처리할 수 있는 방사성 폐수지 처리시스템 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에 관한 것이다.

원자로심(reactor core)이나 사용 후 핵연료(spent fuel) 등을 저장하는 탱크 또는 수조에는 일반적으로 물(경수 또는 중수)을 채움으로써 상기 물이 방사성물질로부터 발생되는 열과 방사선을 차단하는 냉각재 및 감속재로 작용되도록 하는 것이 일반적이다.

이와 같이 냉각재 및 감속재로 사용되는 물에는 핵분열 과정이나 그 영향에 의해 발생된 핵분열생성물, 방사성핵종, 부식생성물 등의 이물질이 혼입되므로, 물의 정화가 필요할 때에는 물로부터 이러한 이물질들이 제거되도록 할 필요가 있다. 이물질들 중 방사성핵종을 포함하는 이온의 제거에는 이온교환수지를 이용하여 이온교환하는 이온교환법이 사용되고 있다.

이온교환수지는 이온교환기(ion exchanger)에 수용된 상태로 사용되며, 사용 중 이온교환기 후단의 전기전도도 또는 이온교환기의 유입구와 유출구 사이의 차압이 미리 정해진 수치 이상으로 상승하였을 때 새로운 이온교환수지로 교체한다. 이때 이온교환기 내에 수용되어 있던 이온교환수지를 일반적으로 방사성 폐수지(spent resin) 라고 칭하는데, 방사성 폐수지는 아래와 같은 처리과정을 거쳐 교환되고 있다.

첫 번째는 이온교환수지를 카트리지(cartridge)에 담아 이온교환기에 장전 후 사용하는 방법으로, 이온교환수지를 교체하고자 할 때 크레인 등을 이용하여 카트리지를 교체하는 방법이다.

이 방법은 교체작업 중 이온교환기로부터 꺼낸 카트리지 내에 수용된 방사성 폐수지로부터 방출되는 방사선에 의해 작업자가 피폭될 가능성이 크다는 단점을 갖는다. 따라서 이 방법은 카트리지의 취급, 차폐 및 보관을 위한 크레인, 전용 캐스크(cask) 등의 구비를 필요로 한다.

두 번째 방법으로는 용수(service water) 자체의 압력을 이용하거나 폐수지 이송펌프로 용수에 압력을 가하여 방사성 폐수지를 이송하는 방법이다. 즉, 압력이 가해진 용수(물)를 이용하여 이온교환기 내의 방사성 폐수지를 폐수지 탱크로 이송하는 방법이다.

이 방법은 첫 번째 방법에 비하여 원격으로 폐수지를 이송 및 취급할 수 있으므로 작업이 용이하고 작업자의 피폭 저감측면에서도 유리하다. 그러나 폐수지 탱크 내에 수용된 방사성 폐수지의 드럼 포장 또는 고화처리 등을 위해서는 폐수지 탱크로부터 방사성 폐수지를 다시 꺼낼 수 있는 별도의 배출설비가 필요하다.

상용원전의 경우, 이온교환기에서 교체한 방사성 폐수지는 폐수지 저장탱크로 이송되며, 여기서 일정 기간 방사성붕괴(radioactive decay)가 일어나도록 하여 방사선준위가 낮아지도록 한다. 이후 폐수지 저장탱크에 폐수지 건조설비(SRDS: spent resin drying system)를 연결하거나, 다시 용수를 공급하여 방사성 폐수지가 고형화(solidification) 처리설비로 이송되도록 한다.

이 방법은 대용량의 방사성 폐수지의 교체 및 처리에는 적합하나, 소규모의 처리용으로는 부대설비, 설치면적 등을 고려할 때 효율적이지 못한 측면이 있다. 상용원전에서는 방사성 폐수지 배출기능을 포함하는 폐수지 건조설비 및 고형화 처리설비의 고비용 소요를 고려하여, 이들 설비를 이동식(mobile)으로 구비함으로써 원자력 발전소의 호기간 공용설비로 사용하고 있다.

폐수지 저장탱크 및 이들 설비간의 연계운전을 고려할 때 자주, 소량씩 방사성 폐수지를 배출하는 것은 용이하지 않으므로, 효율적인 운전을 위해서는 폐수지 저장탱크 등 관련 기기들을 상대적으로 크게 만들 필요가 있으며, 이에 따라 설비를 위한 많은 면적의 부지 또한 필요하게 된다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-04474315호(등록일: 2009년 4월 21일)

본 발명은 방사성 폐수지를 처리하는 설비의 최적화가 가능하고, 타 설비와의 연계성이 높으며, 제작의 용이성 및 경제성이 높은 방사성 폐수지 처리시스템 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이온교환수지를 이용한 방사성 액체의 정화 과정에서 생성된 방사성 폐수지를 처리하는 방사성 폐수지 처리시스템으로서, 상기 방사성 폐수지가 수용된 이온교환기와 가압라인을 통해 연결되어 상기 이온교환기로 용수 또는 압축공기 또는 상기 용수와 상기 압축공기를 공급하는 가압수단과, 상기 이온교환기와 회수라인으로 연결된 호퍼와, 상기 이온교환기로 공급된 상기 용수 또는 상기 압축공기 또는 상기 용수와 상기 압축공기의 양이 미리 정해진 양에 도달되면 신호를 발하는 회수감지수단과, 상기 회수라인에 설치되고 상기 회수감지수단의 신호를 수신하면 개방되어 상기 회수라인을 통하여 상기 방사성 폐수지 및 상기 용수의 혼합물이 상기 호퍼로 유동되도록 하는 회수밸브를 포함하고, 상기 호퍼는, 용기 형상의 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되고 상기 회수라인으로부터 유입되는 상기 혼합물로부터 상기 방사성 폐수지를 분리하는 하나 이상의 필터와, 상기 혼합물로부터 분리된 상기 방사성 폐수지를 상기 하우징의 외부로 배출하는 폐수지 배출수단을 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 가압수단은 상기 가압라인에 연결된 버퍼탱크 또는 급수수단과, 상기 가압라인에 설치된 급수펌프를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 가압수단은 상기 가압라인에 연결된 압축공기라인과, 상기 압축공기라인을 통하여 상기 압축공기를 공급하는 압축공기공급수단과, 상기 압축공기라인에 설치되어 상기 압축공기라인을 통하여 상기 가압라인으로 공급되는 상기 압축공기의 압력을 조정하는 압력조정밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 회수감지수단은, 상기 가압라인에 설치된 압력센서를 포함하고, 상기 압력센서는 상기 가압라인 내의 압력이 미리 정해진 압력에 도달되면 상기 신호를 발할 수 있다.

상기 회수감지수단은, 상기 이온교환기에 설치되고 상기 용수가 상기 미리 정해진 양을 초과하여 유입되면 상기 용수가 상기 이온교환기의 외부로 배출되도록 설치된 배수라인과, 상기 배수라인에 설치된 수류감지센서를 포함하고, 상기 수류감지센서는 상기 배수라인을 통하여 상기 용수가 배출되면 상기 신호를 발할 수 있다.

상기 회수감지수단은, 상기 가압라인에 설치되어 상기 이온교환기로 상기 용수가 유입되는지의 여부를 감지하는 수류감지센서를 포함하고, 상기 수류감지센서는 상기 용수가 상기 이온교환기로 유입되기 시작한 시점으로부터 미리 정해진 시간이 경과되면 상기 신호를 발할 수 있다.

상기 회수감지수단은, 상기 가압라인에 설치되어 상기 이온교환기로 상기 용수가 유입되는 양을 감지하는 수량센서를 포함하고, 상기 수량센서는 상기 가압라인을 통해 유동된 상기 용수의 양이 상기 미리 정해진 양에 도달되면 상기 신호를 발할 수 있다.

상기 호퍼는, 상기 하우징에 연결되어 상기 하우징 내로 공기를 공급하는 급기라인과, 상기 하우징에 연결되어 급기라인을 통해 유입된 상기 공기를 배출하는 배기라인을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방사성 폐수지 처리시스템은 상기 급기라인에 설치되어 상기 공기를 가열하는 가열수단을 더 포함할 수 있다.

상기 호퍼는, 상기 혼합물이 상기 필터에 의해 걸러지는 방향의 반대 방향으로 상기 용수를 분사하도록 상기 하우징에 설치된 역세척라인을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 필터는 일측이 개방된 원통 형상으로 형성되고, 상기 필터의 개방된 부분에는 상기 역세척라인이 연결될 수 있다.

상기 방사성 폐수지 처리시스템에 있어서, 상기 회수라인에는 내부에 수용된 내용물을 배출시키는 드레인이 설치될 수 있다.

상기 방사성 폐수지 처리시스템에 있어서, 상기 호퍼는 방사선을 차폐하는 차폐벽에 의해 형성된 차폐공간 내에 설치될 수 있다.

이때, 상기 하우징에는 상기 차폐공간 외부로 연결된 폐수지 배출구가 형성되고, 상기 폐수지 배출수단에는 상기 폐수지 배출구를 개폐하는 배출구 개폐수단이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 호퍼는, 상기 혼합물로부터 분리된 상기 방사성 폐수지를 교반하는 교반수단을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 호퍼는, 상기 하우징에 설치되어 상기 하우징에 진동을 가하는 가진수단을 더 포함할 수 있다.

상기 방사성 폐수지 처리시스템에는 상기 회수라인에 설치되어 상기 혼합물에 포함된 상기 방사성 폐수지의 양을 측정하는 검사수단이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법으로서, 상기 회수감지수단에 의해 감지된 상기 용수 또는 상기 압축공기 또는 상기 용수와 상기 압축공기의 양이 미리 정해진 양에 도달될 때까지 상기 버퍼탱크로부터 상기 이온교환기로 상기 용수가 공급되도록 하는 가압단계와, 상기 회수밸브가 개방되어 상기 혼합물이 상기 호퍼로 유동되는 회수단계와, 상기 호퍼로 유입된 상기 혼합물이 상기 필터에 의해 상기 방사성 폐수지 및 상기 용수로 분리되는 분리단계와, 상기 폐수지 배출수단에 의해 상기 호퍼 내의 방사성 폐수지가 상기 하우징의 외부로 배출되는 배출단계를 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 회수단계 중에는, 상기 회수라인을 통하여 유동되는 상기 혼합물의 방사선준위를 측정하거나, 상기 혼합물에 포함된 상기 방사성 폐수지의 양을 확인하는 검사단계가 더 포함될 수 있다.

이때, 상기 회수단계 이후에는, 상기 용수가 상기 이온교환기로 공급되는 것을 중단한 후 상기 회수라인 및 상기 가압라인 내에 잔류하는 상기 용수를 배출하는 드레인단계가 더 포함될 수 있다.

상기 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에서, 상기 분리단계 및 상기 배출단계 사이에는, 상기 방사성 폐수지의 방사선준위가 미리 정해진 수준 이하가 될 때까지 대기하는 대기단계가 더 포함될 수 있다.

여기서, 상기 대기단계 중에는, 상기 호퍼 내로 공기가 순환되도록 할 수 있다. 이때, 상기 분리단계 중 또는 상기 분리단계와 상기 대기단계 사이에는, 상기 혼합물이 상기 필터에 의해 걸러지는 방향의 반대 방향으로 상기 용수를 분사하는 역세척단계가 더 포함될 수 있다.

상기 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에서, 상기 배출단계에서는 상기 방사성 폐수지를 교반할 수 있다.

상기 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에서, 상기 배출단계에서는 상기 하우징에 진동을 가할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 방사성 폐수지의 탈수 및 배출을 동시에 행하는 호퍼를 구비하여 별도의 폐수지 배출설비가 불필요하며, 소용량부터 대용량까지 방사성 폐수지의 발생량에 맞춘 최적화 설계가 가능하다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 상술한 호퍼에는 대기압 이상의 압력이 가해지지 않으므로 호퍼의 제작성 측면에서 유리하다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 호퍼, 버퍼탱크 및 급수펌프를 기본요소로 하는 독립적 모듈형태로서, 단독운전뿐만 아니라 타 설비와의 연계운전이 가능하므로 연계성 측면에서 유리하다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 방사성 폐수지의 이송이 완료된 후 배관 내의 잔여물이 모두 배출되도록 함으로써 유지보수가 용이해질 수 있으며, 버퍼탱크에는 기존 계통수를 활용함으로써 재활용 측면에서 유리하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템의 계통도
도 2는 도 1에 도시된 호퍼를 상세히 나타낸 계통도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법을 설명하기 위한 순서도

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템의 계통도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템(100)에는 이온교환기(111), 회수라인(120), 회수밸브(121), 호퍼(130), 가압수단, 가압라인(150), 압력센서(152), 급수수단(160) 등이 포함된다. 여기서, 가압수단에는 버퍼탱크(140), 급수펌프(151), 압축공기라인(156), 압력조정밸브(157) 등이 포함될 수 있다.

급수수단(160)은 원자력 발전소(도시되지 않음) 내에 설치되어 물을 공급하는 수단으로, 이는 일반적인 사항이므로 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 급수수단(160)은 버퍼탱크(140) 대신 가압라인(150)에 직접 연결되어 가압수단에 포함될 수 있는데, 이에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.

정수계통(110)은 도시되지 않은 원자로 등에 감속재 또는 냉각재로서 사용되는 물(이하, 용수(service water)라고 칭함)을 순환시키는 수단으로, 정수계통(110)에는 이온교환기(111), 순환라인(112, 115), 순환펌프(113), 순환밸브(114), 배수라인(116), 배수밸브(117) 및 드레인(118) 등이 포함된다.

이온교환기(111) 내에는 이온교환수지가 장전되어 있고, 순환라인(112, 115)은 원자로에 연결된다. 따라서, 순환밸브(114)를 개방하고 순환펌프(113)를 작동시키면 원자로 내의 용수가 이온교환기(111)를 거치며 순환하게 되고, 이 과정에서 용수에 포함된 이물질 중 방사성핵종을 포함하는 이온은 이온교환수지 내의 이온과 교환되면서 이온교환수지에 포집된다.

앞에서 언급했던 바와 같이, 이온교환기(111)가 일정기간 사용되어 소정의 조건에 이르게 되면 이온교환기(111) 내에 장전되어 있던 이온교환수지를 새로 교환하게 되는데, 사용되고 있던 이온교환수지는 방사성 폐수지로서 취급된다.

버퍼탱크(140)는 이온교환기(111) 내의 방사성 폐수지를 이송시키는 등의 동작을 할 때 용수를 공급하기 위한 것으로, 급수라인(150)에 의해 이온교환기(111)와 연결된다.

가압라인(150)에는 급수펌프(151), 압력센서(152), 급수밸브(153), 압축공기라인(156) 및 압력조정밸브(157)가 설치된다.

한편, 호퍼(130)는 회수라인(120)에 의해 이온교환기(111)와 연결되며, 탈수라인(141)에 의해 버퍼탱크(140)와 연결된다. 회수라인(120)에는 회수밸브(121), 검사수단(122) 및 개폐밸브(123) 등이 설치된다.

슬라브(10, 20)는 방사성 폐수지 처리시스템(100)이 설치된 건축물(도시되지 않음)의 일부를 단순화하여 나타낸 것으로, 방사선을 차폐할 수 있도록 형성될 수 있다. 특히 호퍼(130)에는 아래에서 설명할 내용과 같이 방사성 폐수지가 일정 기간 수용된 상태가 유지될 수 있으므로, 별도의 차폐공간에 배치되도록 할 수 있다.

이에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에는 도 1에 도시된 호퍼의 계통도가 상세히 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 호퍼(130)는 슬라브(10, 20) 및 차폐벽(30, 40)에 의해 형성된 차폐공간(I) 내에 배치된다.

슬라브(20)에는 개폐가 가능한 해치도어(21) 및 보조해치도어(22)가 설치될 수 있다. 해치도어(21)는 호퍼(130)의 정비 등에 사용될 수 있으며, 보조해치도어(22)는 아래에서 설명할 수위계(138)를 포함한 각종 계기의 검침이나 차폐공간(I) 내의 감시 등에 사용될 수 있다.

호퍼(130)에는 용기 형상의 하우징(130a), 필터(131, 132, 133), 폐수지 배출수단(134), 교반수단(135), 배출구 개폐수단(136), 수위계(138), 급기라인(139), 급기밸브(139a) 및 배기라인(139b) 등이 포함된다.

필터(131, 132, 133)는 방사성 폐수지(R1) 및 용수의 혼합물로부터 방사성 폐수지(R1)를 거르기 위한 것으로, 하우징(130a) 내에 설치된다. 이때 필터(131, 132, 133)는 설치되는 위치에 따라 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(130a)의 측벽 부분이나 하측 부분에는 평판 형상의 필터(131, 133)가 설치될 수 있고, 하우징(130a) 내의 중간 위치에는 원통 형상의 필터(133)가 설치될 수 있다,

하우징(130a)에 연결된 회수라인(120) 및 탈수라인(141)은, 회수라인(120)을 통하여 하우징(130a) 내로 유입된 혼합물이 필터(131, 132, 133)에 의해 방사성 폐수지(R1) 및 용수로 분리된 후, 용수만 필터(131, 132, 133)를 통과하여 탈수라인(141)을 통해 하우징(130a) 외부로 유동될 수 있도록 설치된다.

여기서, 탈수라인(141)에는 탈수라인(141)을 개폐하는 탈수밸브(142)가 설치되는데, 탈수밸브(142)는 탈수라인(141)을 통하여 용수가 배출되도록 할 때에만 개방되도록 할 수 있다.

하우징(130a)에는 폐수지 배출구(137)가 형성될 수 있다. 이때 폐수지 배출구(137)는 차폐벽(40)을 관통하는 형상으로 형성되어 용수와 분리된 방사성 폐수지(R1)가 차폐공간(I) 외부로 배출될 수 있도록 형성된다.

배출수단(134)은 하우징(130a)의 하측에 설치될 수 있으며, 배출수단(134)에는 하우징(130a)의 하측으로부터 폐수지 배출구(137)에 이르도록 설치된 스크루(134c), 스크루(134c)에 연결된 스크루 구동축(134b) 및 스크루 구동축(134b)을 회전시키는 스크루 구동수단(134a)이 포함될 수 있다.

따라서 배출수단(134)은 스크루 구동수단(134a)의 작동에 따라 하우징(130a) 내에 수용되어 있던 방사성 폐수지(R1)가 폐수지 배출구(137)를 통하여 외부로 배출되도록 할 수 있다.

배출구 개폐수단(136)에는 폐수지 배출구(137)를 커버하는 커버(136c)와, 커버(136c)에 연결된 로드(136b) 및 로드(136b)를 이동시키는 실린더(136a)가 포함될 수 있다.

따라서 배출구 개폐수단(136)은 실린더(136a)의 작동에 따라 폐수지 배출구(137)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 여기서, 하우징(130a)의 폐수지 배출구(137)가 형성된 부분 및 커버(136c)는 방사선을 차폐할 수 있는 소재로 제조되어 커버(136c)가 폐수지 배출구(137)를 커버했을 때에는 방사성 폐수지(R1)로부터 방사되는 방사선이 차폐공간(I) 외부로 누출되지 않도록 할 수 있다.

교반수단(135)에는 하우징(130a) 내에 배치된 교반날개(135c), 교반롤러(135d), 교반축(135b) 및 교반날개 구동수단(135a) 등이 포함될 수 있다. 교반수단(135)은 하우징(130a) 내에 수용된 방사성 폐수지(R1)를 교반하기 위한 것으로, 방사성 폐수지(R1)는 교반수단(135)에 의해 배출수단(134)으로 용이하게 이동될 수 있다.

폐수지 배출구(137)에는 혼합물로부터 용수가 분리된 방사성 폐수지(R2)가 수용되는 폐수지 드럼(170)이 배치될 수 있고, 폐수지 드럼(170)이 배치된 부분에는 방사성 폐수지(R2)가 폐수지 드럼(170)에 수용된 양을 측정하기 위한 계량기(180)가 설치될 수 있다.

한편, 하우징(130a)에 연결된 급기라인(139) 및 배기라인(139b)은 하우징(130a)에 수용된 방사성 폐수지(R1)의 건조를 위하여 하우징(130a) 내부 공간 내로 공기를 유동시키기 위한 것으로, 급기라인(139)에 의해 하우징(130a) 내로 공급된 공기는 배기라인(139b)을 통하여 하우징(130a) 외부로 배출된다.

이때, 급기라인(139)에는 도시되지 않은 열선 등과 같은 가열수단이 더 설치될 수 있는데, 이는 급기라인(139)을 통하여 하우징(130a) 내로 공급되는 공기를 가열함으로써 방사성 폐수지(R1)의 건조속도를 향상시키기 위한 것이다.

참고로, 배기라인(139b)을 통하여 배출되는 공기에도 방사성물질이 포함될 수 있으므로, 배기라인(139b)은 원자로에 일반적으로 구비되는 기체폐기물처리계통(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 버퍼탱크(140)는 급수수단(160)과 입수라인(161)에 의해 연결되어 용수를 공급받을 수 있고, 가압라인(150)과 급수수단(160)은 출수라인(163)에 의해 연결되어 버퍼탱크(140) 내에 수용된 용수가 급수수단(160)으로 회수될 수도 있다. 입수라인(161)에 설치된 입수밸브(162) 및 출수라인(163)에 설치된 출수밸브(164)는 용수가 급수수단(160)으로부터 버퍼탱크(140)로 공급되거나 회수되는 것을 조절하기 위한 것이다.

가압라인(150)과 버퍼탱크(140)를 연결하는 복귀라인(154)은 가압라인(150) 내에 용수가 채워져 있을 경우 이를 버퍼탱크(140)로 다시 유동시키기 위한 것이다.

가압라인(150)에 연결된 압축공기라인(156)은 가압라인(150)으로 압축공기를 공급하기 위한 것으로, 가압라인(150)에는 도시되지 않은 압축공기공급수단이 연결된다. 그리고, 압축공기라인(156)에는 압력조정밸브(157)가 설치되어, 압축공기공급수단(도시되지 않음)을 통하여 압축공기라인(156)으로 공급되는 압축공기가 일정한 압력을 갖도록 한다.

참고로, 압력조절밸브(157)로는 감압밸브와 같은 압력조절밸브(pressure regulating valve)가 사용되는데, 이러한 압력조절밸브는 잘 알려진 사항이므로, 그 자체에 대한 설명은 생략한다.

그리고, 압축공기라인(156)에는 가압라인(150)을 통한 압축공기의 공급 여부가 조절될 수 있도록 개폐밸브(도시되지 않음)가 설치될 수 있으며, 가압라인(150)을 통하여 압축공기가 공급될 경우 버퍼탱크(140)로 유입되는 것을 방지하는 체크밸브(도시되지 않음)가 가압라인(150)에 설치될 수 있다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법을 설명하기 위한 순서도가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에 대하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에는 가압단계(S10), 회수단계(S20), 검사단계(S30), 분리단계(S40) 및 배출단계(S50)가 포함된다.

가압단계(S10)는 압력센서(152)에 의해 측정된 가압라인(150) 내의 압력이 미리 정해진 압력에 도달될 때까지 버퍼탱크(140)로부터 이온교환기(111)로 용수가 공급되도록 하는 단계로서, 아래와 같은 절차로 행해진다.

앞에서 설명했던 바와 같이, 이온교환기(111) 후단의 전기전도도 또는 이온교환기(111)의 순환라인(112, 115)이 연결된 유입구 및 유출구 사이의 차압이 미리 정해진 수치 이상으로 상승되면 이온교환수지를 새로운 것으로 교체하여야 한다.

이때 이온교환기(111) 내에 수용되어 있는 방사성 폐수지는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에 따라 처리하고, 이후 내부가 비워진 이온교환기(111)에 새로운 방사성 폐수지를 장전하여 사용한다.

이온교환기(111) 내의 방사성 폐수지를 처리하기 위해서는, 우선 정수계통(110)의 순환밸브(114)를 폐쇄하여 순환라인(112, 115)으로 용수가 순환되지 않도록 한다. 이때, 버퍼탱크(140)에는 급수수단(160)에 의해 용수가 공급되도록 한다.

순환라인(112, 115)은 이온교환기(111)의 상측으로부터 하방향으로 용수가 유동하며 이온교환이 일어나도록 구성되는 것이 일반적이다. 따라서, 방사성 폐수지는 이온교환기(111)의 저면으로부터 상방향으로 누적된 형상을 갖게 되며, 정수계통(110)의 용수 순환이 차단된 직후에는 이온교환기(111) 내에 순환라인(112, 115)에 의해 순환하던 용수가 가득 차있는 상태가 된다.

방사성 폐수지가 회수라인(120)을 통하여 호퍼(130)로 원활하게 유동되도록 하기 위해서는 상술한 바와 같이 누적된 상태인 방사성 폐수지가 유동성을 갖도록 할 필요가 있다.

따라서, 배수밸브(117)를 개방하여 이온교환기(111) 내에 만수 상태인 용수 중 일부 또는 전부가 드레인(118)으로 배출되도록 하여 이온교환기(111) 내에 공간이 형성되도록 한다. 여기서, 드레인(118)은 버퍼탱크(140)이거나 원자로에 일반적으로 구비된 액체폐기물처리계통(도시되지 않음)이 될 수 있다.

방사성 폐수지의 유동성을 향상시키기 위하여 가압라인(150)은 이온교환기(111)의 하측에 연결되도록 한다. 즉, 가압라인(150)을 통하여 용수 또는 압축공기 또는 용수와 압축공기가 이온교환기(111)의 하측으로부터 상방향으로 공급되도록 함으로써 이온교환기(111)의 저면에 누적된 상태인 방사성 폐수지가 용수 내에서 부유하도록 한다.

단, 가압라인(150)을 통하여 압축공기만이 공급되도록 할 경우에는 상술한 바와 같이 이온교환기(111) 내에 만수 상태였던 용수를 드레인(118)으로 배출되도록 할 때 용수의 일부가 이온교환기(111) 내에 잔류하도록 한다.

이 과정에서 배수밸브(117)는 개방된 상태를 유지하다가, 이온교환기(111) 내로 용수 또는 압축공기 또는 용수와 압축공기가 공급되어 방사성 폐수지와 용수가 혼합된 혼합물이 드레인(118)으로 배출되는 것이 확인되는 즉시 배수밸브(117)를 차단한다.

이후 압력센서(152)에 측정되는 가압라인(150)의 압력이 미리 정해진 압력에 도달될 때까지 급수펌프(151)를 작동시켜 용수가 이온교환기(111)로 공급되도록 하거나, 압축공기공급수단(도시되지 않음)을 작동시키고 압축공기라인(156)에 설치된 개폐밸브(도시되지 않음)를 개방하여 압력조절밸브(157)에 의해 압력이 일정하게 조정된 압축공기가 이온교환기(111)로 공급되도록 한다. 필요에 따라서는 용수 및 압축공기가 동시에 이온교환기(111)로 공급되도록 할 수도 있다.

가압라인(150)을 통한 용수 또는 압축공기 또는 용수와 압축공기의 공급은 압력센서(152)에 의해 측정된 압력이 미리 정해진 압력에 도달될 때까지 계속되는데, 미리 정해진 압력은 방사성 폐수지 처리시스템(100)을 설비할 당시에 테스트 등을 거쳐서 정할 수 있다.

참고로, 급수펌프(151)로는 충분한 축압을 연속적으로 가할 수 있는 공동펌프(progressive cavity pump) 형식의 것이 사용될 수 있다.

가압라인(150) 내의 압력이 미리 정해진 압력에 도달되면 압력센서(150)와 연동(interlink)된 회수밸브(121)가 개방되어 이온교환기(111) 내의 방사성 폐수지 및 용수의 혼합물이 회수라인(120)을 통하여 호퍼(130)로 유동되도록 하는 회수단계(S20)가 행해진다. 이때 개폐밸브(123) 또한 개방되도록 한다.

가압라인(150) 내의 압력이 충분히 높은 상태일 때 회수밸브(121)가 개방되도록 함으로써 이온교환기(111) 내의 방사성 폐수지는 회수라인(120)을 통하여 호퍼(130)로 신속하게 유동될 수 있다.

특히, 가압라인(150)을 통하여 압축공기가 이온교환기(111)에 공급되도록 하면, 앞에서 언급한 이온교환기(111) 내에 형성된 공간에 압축공기가 유입되어 방사성 폐수지 및 용수의 혼합물이 가압되도록 함으로써 혼합물이 회수라인(120)을 통하여 더욱 용이하게 유동되도록 할 수 있다.

예를 들어, 가압단계(S10)에서 이온교환기(111) 내에 60 내지 80%의 용수가 잔류하거나 가압라인(150)에 의해 공급되도록 한 후, 가압라인(150) 내부의 압력이 미리 정해진 압력에 도달될 때까지 가압라인(150)을 통하여 이온교환기(111) 내로 압축공기가 공급되도록 하면, 회수단계(S20)에서 압축된 공기가 팽창되면서 회수라인(120)을 통한 혼합물의 유동이 더욱 용이하게 진행될 수 있다.

참고로, 가압라인(150)을 통하여 공급되는 압축공기는 압력조정밸브(157)를 이용하여 일정한 압력으로 조절되므로, 압축공기공급수단(도시되지 않음)에 의해 공급되는 압축공기의 유량이 일정하게 유지될 수 있다면 압축공기가 공급되기 시작한 시점으로부터 일정한 시간을 측정함으로써 압력계(152) 없이도 가압라인(150) 내부의 압력이 미리 정해진 압력에 도달되었는지의 여부를 예측하는 것이 가능하다.

회수라인(120)의 길이가 길거나 이온교환기(111) 및 호퍼(130)가 설치된 상대적인 높이 차이가 작을 경우 등에는 급수펌프(151) 또는 압축공기공급수단(도시되지 않음)이 계속 작동되도록 하여 혼합물이 원활하게 유동되도록 할 수 있고, 회수라인(120)의 길이가 짧거나 호퍼(130)에 대하여 이온교환기(111)가 설치된 높이가 충분히 높은 경우에는 급수펌프(151) 또는 압축공기공급수단(도시되지 않음)의 작동을 중지시키고 가압라인(150) 및 회수라인(120)의 압력차에 의해서만 혼합물이 유동되도록 할 수도 있다.

즉, 이온교환기(111)가 호퍼(130)보다 상대적으로 높은 위치에 설치되고 회수라인(120)의 길이가 짧을수록 혼합물의 유동이 더욱 원활해지므로, 방사성 폐수지 처리시스템(100) 설치 시 이를 고려할 수 있다.

그리고, 상술한 바와 같이 회수단계(S20)에서 가압라인(150) 및 이온교환기(111)에만 압력이 가해지고 호퍼(130)에는 압력이 가해지지 않으므로, 호퍼(130)는 대기압 용기로 구성될 수 있다. 즉 호퍼(130)는 높은 압력을 견딜 수 있는 압력용기로 구성될 필요가 없다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템(100)은 호퍼(130)를 용이하게 제조할 수 있으며, 호퍼(130)의 제조에 소요되는 비용이 절약되는 장점이 있다.

한편, 수위계(138)는 호퍼(130) 내에 수용된 혼합물의 양을 측정하는 것으로, 수위계(138)를 이용함으로써 호퍼(130)의 하우징(130a) 내로 혼합물이 유입된 양을 확인할 수 있다. 호퍼(130)는 이온교환기(111)의 용량에 따라 적합한 용적을 갖도록 설계될 수 있으므로, 수위계(138)는 회수라인(120)이 막히거나 회수밸브(121) 및 개폐밸브(123) 등의 정상작동 여부를 판단하는 데에 사용될 수도 있다.

회수단계(S20) 중에는 이온교환기(111) 내의 방사성 폐수지가 호퍼(130)로 충분히 이동되었는지의 여부를 판단하는 검사단계(S30)가 행해질 수 있다.

검사단계(S30)에는 회수라인(120)에 설치된 검사수단(122)이 사용될 수 있는데, 검사수단(122)으로는 혼합물의 방사선준위를 측정하는 장치 또는 혼합물에 포함된 방사성 폐수지의 양을 확인할 수 있는 투명배관 등이 사용될 수 있다.

즉, 검사수단(122)을 통하여 혼합물에 포함된 방사성 폐수지의 양을 직접 관찰하거나 방사선준위를 측정함으로써 이온교환기(111) 내의 방사성 폐수지가 호퍼(130)로 충분히 이동되었는지의 여부를 판단할 수 있다.

검사단계(S30)를 통하여 이온교환기(111) 내의 방사성 폐수지가 충분히 이동되지 않았다고 판단될 경우 회수단계(S20)가 계속될 수 있으며, 방사성 폐수지의 이동이 완료되었다고 판단될 경우에는 회수단계(S20)가 완료되도록 할 수 있다. 이 과정에서, 이온교환기(111) 내부 및 회수라인(120)의 내부는 용수에 의해 충분히 세척될 수 있다.

회수라인(120)을 통한 혼합물의 유동, 즉 회수단계(S20)가 완료된 후에는 급수펌프(151) 또는 압축공기공급수단(도시되지 않음)의 작동을 중지시켜 용수 또는 압축공기가 이온교환기(111)로 공급되는 것을 중단한다. 이후 회수밸브(121), 개폐밸브(123) 및 급수밸브(153)를 차단하고, 회수라인(120)에 설치된 드레인(도시되지 않음), 가압라인(150)에 설치된 복귀밸브(155) 또는 드레인(도시되지 않음), 출수라인(163)에 설치된 출수밸브(164) 등을 개방하여 배관 내 및 버퍼탱크(140) 내에 잔류하는 용수가 배출되도록 하는 드레인단계가 행해질 수 있다.

드레인단계는 회수라인(120), 가압라인(150) 및 버퍼탱크(140) 내에 용수가 잔류함에 따라 부식이나 부패 등이 유발되는 것을 방지하고, 방사성 폐수지 처리시스템(100)의 유지 및 보수를 위한 작업을 용이하게 행할 수 있도록 하며, 방사성물질이 잔류하여 주변에 방사선이 방출되는 것이 방지되도록 할 수 있다.

한편, 회수단계(S20)가 완료된 후에는 분리단계(S40)가 행해질 수 있다. 분리단계(S40)는 호퍼(130)로 유동된 방사성 폐수지 및 용수의 혼합물이 앞에서 설명한 필터(131, 132, 133)에 의해 용수 및 방사성 폐수지로 분리되도록 하는 단계이다.

혼합물 중 용수만 필터(131, 132, 133)를 통과함에 따라 용수와 분리된 방사성 폐수지(R1)는 도시된 바와 같이 호퍼(130)의 하우징(130a) 내에 누적된다. 이 과정에서 혼합물에 포함된 용수가 필터(131, 132, 133)를 통하여 용이하게 배출될 수 있도록 교반수단(135)을 작동시켜 혼합물을 교반할 수 있다.

필터(131, 132, 133)를 통과한 용수는 탈수라인(141)을 통하여 버퍼탱크(140)로 유입된다. 여기서, 필터(131, 132, 133)로는 방사성 폐수지 입자보다 작은 눈을 갖는 스크린 등이 사용될 수 있다.

용수와 분리된 방사성 폐수지(R1)에는 방사성물질이 포함되어 있으므로 인체 또는 환경에 유해한 수준의 방사선이 방출될 수 있다. 따라서 앞에서 설명한 바와 같이, 호퍼(130)는 방사선이 외부로 유출되지 않도록 차폐된 차폐공간(I) 내에 설치된다.

방사성 폐수지(R1)에 포함된 방사선물질은 시간이 지남에 따라 붕괴되어 방사선의 방출량이 감소되므로, 방사성 폐수지(R1)의 방사선준위가 미리 정해진 수준 이하로 충분히 낮아질 때까지 호퍼(130) 내에 수용되어 있도록 하는 대기단계가 행해질 수 있다.

대기단계 중에는 방사성 폐수지(R1)에 포함된 수분이 충분히 제거되도록 하기 위하여 급기라인(139) 및 배기라인(139b)을 이용하여 호퍼(130)의 하우징(130a) 내에서 공기가 순환되도록 할 수 있으며, 앞에서 설명한 바와 같이 급기라인(139)에는 가열수단(도시되지 않음)이 설치되어 방사성 폐수지(R1)의 건조에 소요되는 기간이 단축되도록 할 수도 있다.

한편, 혼합물이 필터(131, 132, 133)에 의해 분리되는 과정에서 필터(131, 132, 133)가 방사성 폐수지(R1)의 입자에 의해 막혀서 혼합물의 분리 효과가 저하될 수 있다.

필터(131, 132, 133)의 성능이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 필터(131, 132, 133)의 적어도 일부(133)는 앞에서 언급했던 바와 같이 원통 형상 등으로 형성될 수 있다. 원통 형상의 필터(133)는 방사성 폐수지(R1)가 호퍼(130)의 하우징(130a) 내에 누적되더라도 그 일부분은 중력 등의 영향 등으로 방사성 폐수지(R1)의 입자에 의해 막히는 것이 방지될 수 있다.

또한, 필터(131, 132, 133)의 성능이 저하되는 것을 방지하기 위하여 필터(131, 132, 133)에는 도시되지 않은 역세척(backflushing)라인이 설치될 수 있다. 역세척라인은 혼합물이 필터(131, 132, 133)에 의해 걸러지는 방향의 반대 방향으로 용수가 분사되도록 하우징(130a)에 설치될 수 있다.

따라서, 방사성 폐수지(R1)의 입자에 의해 필터(131, 132, 133)가 막혔을 경우 역세척라인으로 용수를 분사함으로써 필터(131, 132, 133)로부터 방사성 폐수지(R1) 입자가 탈락되도록 할 수 있으므로, 필터(131, 132, 133)의 성능이 낮아지지 않게 유지될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 역세척라인은 탈수라인(141)과 함께 각 필터(131, 132, 133)에 연결될 수 있다. 예를 들어 원통 형상의 필터(133)는, 일측이 개방되도록 형성되고 이 개방된 부분에 탈수라인(141) 및 역세척라인(도시되지 않음)이 연결될 수 있다.

이러한 역세척을 행하는 역세척단계는 분리단계(S40) 중 또는 분리단계(S40)와 대기단계 사이에 행해질 수 있다.

상술한 바와 같은 작동에 의해 분리단계(S40)가 완료된 후에는, 배출단계(S50)가 행해질 수 있다. 배출단계(S50)는 배출수단(134)에 의해 방사성 폐수지(R1)가 호퍼(130)의 하우징(130a) 외부로 배출되도록 하는 단계이다.

방사성 폐수지(R1)는 다량의 작은 입자가 포함된 분말 형상이므로, 하우징(130a) 내에서 누적된 상태로 시간이 경과되면 서로 응집되거나 브리지(bridge)에 의한 공동현상 등이 발생될 수 있다. 이럴 경우, 배출수단(134)이 작동되더라도 호퍼(130)의 하우징(130a)에 수용된 방사성 폐수지(R1)가 원활히 배출되지 않을 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 배출단계(S50)가 행해지는 중에는 교반수단(135)에 의해 방사성 폐수지(R1)가 교반되도록 할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 하우징(130a)에 진동을 가할 수 있는 가진수단(rocker)을 더 설치하여 배출단계(S50)가 행해지는 중 하우징(130a)에 진동을 가함으로써 방사성 폐수지(R1)가 더욱 원활하게 배출수단(134)으로 이동되도록 하는 동시에 하우징(130a)의 내벽이나 필터(131, 132, 133) 등에 부착된 방사성 폐수지(R1)가 용이하게 탈락되도록 할 수 있다.

참고로, 배출단계(S50) 중에는 건조된 방사성 폐수지(R1)가 비산되어 배기라인(139b)을 통하여 외부로 유출될 수 있다. 이럴 경우 기체폐기물의 양이 증가될 수 있으므로, 배출단계(S50) 중에는 급기밸브(139a)가 폐쇄되도록 하여 급기라인(139) 및 배기라인(139b)을 통한 공기의 순환이 중단되도록 할 수도 있다.

배출수단(134)이 작동될 때에는 배출구 개폐수단(136)을 작동시켜 커버(136c)가 폐수지 배출구(137)를 개방하도록 한다. 따라서, 방사성 폐수지(R1)는 배출수단(134)에 의해 유동되어 폐수지 배출구(137)를 통해 배출된다.

폐수지 배출구(137)로 배출된 방사성 폐수지(R2)는 계량기(180)에 의해 측정되어 일정한 양씩 폐수지드럼(170) 또는 폐기물을 수용하는 자루(도시되지 않음) 등에 수용된다.

이때 계량기(180)에 의해 미리 정해진 양의 방사성 폐수지(R2)가 폐수지드럼(170) 또는 자루(도시되지 않음) 등에 수용된 것이 측정되면, 배출수단(134)의 작동을 정지시키고 커버(136c)가 폐수지 배출구(137)를 폐쇄하도록 한 후 폐수지드럼(170) 또는 자루를 교체하고 다시 방사성 폐수지가 배출되도록 하는 것을 반복할 수 있다.

방사성 폐수지(R2)의 핵종분석을 통하여 이에 포함된 방사성물질의 종류 및 양을 측정한 후, 측정된 결과에 따라 방사성준위가 처분제한치 이상일 경우에는 폐수지드럼(170)을 밀봉처리하고, 처분제한치 이하일 경우에는 자루와 같은 포장용기에 수용시켜서 자체적으로 구비된 폐기물 보관창고에 저장되도록 할 수도 있다. 이는 잘 알려진 사항이므로 상세한 설명을 생략한다.

참고로, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템(100)에는 각 구성요소의 상태를 측정하는 센서 및 각 구성요소의 작동을 제어하는 제어부가 구비되어, 운전실에서 모든 조종을 행하도록 할 수 있으며, 모든 제어가 자동화되도록 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에 따르면, 호퍼(130)가 방사성 폐수지(R1)의 탈수 및 배출을 동시에 행할 수 있으므로, 별도의 폐수지 배출설비를 구비할 필요가 없다.

따라서 방사성 폐수지 처리시스템(100)의 설치에 소요되는 비용이 절약되며 가동에 소요되는 운영비용 또한 절약될 수 있다.

참고로, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템(100) 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에서, 압력센서(152)는 이온교환기(111)로 공급된 용수 또는 압축공기 또는 용수와 압축공기의 양이 미리 정해진 양에 도달되면 신호를 발하여 이 신호를 수신한 회수밸브(121)가 개방되도록 하는 회수감지수단의 한 예를 적용한 것이다.

도시되지는 않았으나, 회수감지수단으로는 압력센서(152) 외에도 수류감지센서, 수위센서, 수량센서 등이 사용될 수 있다.

예를 들어, 회수감지수단으로 수류감지센서가 적용된 경우, 수류감지센서가 배수라인(116)에 설치되도록 하고, 가압라인(150)을 통하여 이온교환기(111)에 용수가 공급되도록 하면, 이온교환기(111)로 공급된 용수의 양이 미리 정해진 양을 초과할 경우 가압라인(150)을 통하여 용수가 배출되기 시작한다.

여기서, 미리 정해진 용수의 공급량은 가압라인(150)을 통하여 용수만 공급되는 경우, 압축공기만 공급되는 경우, 용수와 압축공기가 함께 공급되는 경우가 상이하므로, 배수라인(116)이 이온교환기(111)에 설치되는 위치가 변경될 수 있다.

수류감지센서가 배수라인(116)을 통하여 용수가 배출됨을 감지하여 신호를 발하면 회수밸브(121)가 이를 감지하여 회수라인(120)이 개방되도록 할 수 있다.

또는, 수류감지센서를 가압라인(150)에 설치하여 용수가 가압라인(150)을 통해 이온교환기(111)로 유입되는지의 여부를 감지하도록 하면, 용수가 이온교환기(111)로 유입되기 시작한 시점으로부터 미리 정해진 시간이 경과된 경우 이온교환기(111) 내로 충분한 양의 용수가 공급된 것으로 볼 수 있다. 이때 수류감지센서가 이를 감지하여 신호를 발하면 회수밸브(121)가 이를 감지하여 회수라인(120)이 개방되도록 할 수 있다.

또는, 회수감지수단으로 수위센서가 적용된 경우, 이온교환기(111)에 수위센서를 설치하고 이온교환기(111) 내로 공급된 용수의 양이 미리 정해진 양에 도달되면 수위센서가 신호를 발하게 함으로써 회수밸브(121)가 개방되도록 할 수 있다.

또는, 회수감지수단으로 수량센서가 적용된 경우, 가압라인(150)에 수량센서를 설치하여 이온교환기(111)로 유입되는 용수의 양을 측정하게 하고, 유입된 용수의 양이 미리 정해진 양에 도달되면 수량센서가 신호를 발하게 함으로써 회수밸브(121)가 개방되도록 할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템(100) 및 그것을 이용한 방사성 폐수지 처리방법에 적용되는 회수감지수단은 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 버퍼탱크(140)가 가압라인(150)을 통해 이온교환기(111)와 연결되어 용수를 공급하도록 구성되었으나, 급수수단(160)이 이온교환기(111)로 일정한 수압의 용수를 공급할 수 있다면 급수수단(160)이 가압라인(150)에 직접 연결될 수도 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예는 버퍼탱크(140), 급수펌프(151) 및 출수라인(163) 등을 포함하지 않고, 가압라인(150)에 입수라인(161)이 연결되도록 변형될 수 있다. 이때, 탈수라인(141)은 드레인(118)에 연결되어 호퍼(130)로부터 배출되는 용수가 드레인(118)으로 유입되도록 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 방사성 폐수지 처리시스템 및 그 방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 방사성 폐수지 처리시스템
10, 20: 슬라브 30, 40: 차폐벽
110: 정수계통 111: 이온교환기
112, 115: 순환라인 120: 회수라인
121: 회수밸브 122: 검사수단
130: 호퍼 131, 132, 133: 필터
134: 배출수단 135: 교반수단
136: 배출구 개폐수단 137: 폐수지 배출구
138: 수위계 139: 급기라인
139b: 배기라인 140: 버퍼탱크
150: 가압라인 151: 급수펌프
152: 압력센서 156: 압축공기라인
157: 압력조정밸브 160: 급수수단

Claims

이온교환수지를 이용한 방사성 액체의 정화 과정에서 생성된 방사성 폐수지를 처리하는 방사성 폐수지 처리시스템으로서,
상기 방사성 폐수지가 수용된 이온교환기와 가압라인을 통해 연결되어 상기 이온교환기로 용수 또는 압축공기 또는 상기 용수와 상기 압축공기를 공급하는 가압수단;
상기 이온교환기와 회수라인으로 연결된 호퍼;
상기 이온교환기로 공급된 상기 용수 또는 상기 압축공기 또는 상기 용수와 상기 압축공기의 양이 미리 정해진 양에 도달되면 신호를 발하는 회수감지수단; 및
상기 회수라인에 설치되고, 상기 회수감지수단의 신호를 수신하면 개방되어 상기 회수라인을 통하여 상기 방사성 폐수지 및 상기 용수의 혼합물이 상기 호퍼로 유동되도록 하는 회수밸브를 포함하고,
상기 호퍼는,
용기 형상의 하우징;
상기 하우징 내에 설치되고, 상기 회수라인으로부터 유입되는 상기 혼합물로부터 상기 방사성 폐수지를 분리하는 하나 이상의 필터; 및
상기 혼합물로부터 분리된 상기 방사성 폐수지를 상기 하우징의 외부로 배출하는 폐수지 배출수단을 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항에 있어서,
상기 가압수단은
상기 가압라인에 연결된 버퍼탱크 또는 급수수단;
상기 가압라인에 설치된 급수펌프를 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제2항에 있어서,
상기 가압수단은
상기 가압라인에 연결된 압축공기라인;
상기 압축공기라인을 통하여 상기 압축공기를 공급하는 압축공기공급수단; 및
상기 압축공기라인에 설치되어 상기 압축공기라인을 통하여 상기 가압라인으로 공급되는 상기 압축공기의 압력을 조정하는 압력조정밸브를 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항에 있어서,
상기 회수감지수단은,
상기 가압라인에 설치된 압력센서를 포함하고,
상기 압력센서는 상기 가압라인 내의 압력이 미리 정해진 압력에 도달되면 상기 신호를 발하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항에 있어서,
상기 회수감지수단은,
상기 이온교환기에 설치되고 상기 용수가 상기 미리 정해진 양을 초과하여 유입되면 상기 용수가 상기 이온교환기의 외부로 배출되도록 설치된 배수라인; 및
상기 배수라인에 설치된 수류감지센서를 포함하고,
상기 수류감지센서는 상기 배수라인을 통하여 상기 용수가 배출되면 상기 신호를 발하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항에 있어서,
상기 회수감지수단은,
상기 가압라인에 설치되어 상기 이온교환기로 상기 용수가 유입되는지의 여부를 감지하는 수류감지센서를 포함하고,
상기 수류감지센서는 상기 용수가 상기 이온교환기로 유입되기 시작한 시점으로부터 미리 정해진 시간이 경과되면 상기 신호를 발하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항에 있어서,
상기 회수감지수단은,
상기 가압라인에 설치되어 상기 이온교환기로 상기 용수가 유입되는 양을 감지하는 수량센서를 포함하고,
상기 수량센서는 상기 가압라인을 통해 유동된 상기 용수의 양이 상기 미리 정해진 양에 도달되면 상기 신호를 발하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 호퍼는,
상기 하우징에 연결되어 상기 하우징 내로 공기를 공급하는 급기라인; 및
상기 하우징에 연결되어 급기라인을 통해 유입된 상기 공기를 배출하는 배기라인을 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제8항에 있어서,
상기 급기라인에 설치되어 상기 공기를 가열하는 가열수단을 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 호퍼는,
상기 혼합물이 상기 필터에 의해 걸러지는 방향의 반대 방향으로 상기 용수를 분사하도록 상기 하우징에 설치된 역세척라인을 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제10항에 있어서,
상기 필터는 일측이 개방된 원통 형상으로 형성되고,
상기 필터의 개방된 부분에는 상기 역세척라인이 연결된 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회수라인에는 내부에 수용된 내용물을 배출시키는 드레인이 설치된 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 호퍼는 방사선을 차폐하는 차폐벽에 의해 형성된 차폐공간 내에 설치된 방사성 폐수지 처리시스템.
제13항에 있어서,
상기 하우징에는 상기 차폐공간 외부로 연결된 폐수지 배출구가 형성되고,
상기 폐수지 배출수단에는 상기 폐수지 배출구를 개폐하는 배출구 개폐수단이 더 포함된 방사성 폐수지 처리시스템.
제13항에 있어서,
상기 호퍼는,
상기 혼합물로부터 분리된 상기 방사성 폐수지를 교반하는 교반수단을 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제15항에 있어서,
상기 호퍼는,
상기 하우징에 설치되어 상기 하우징에 진동을 가하는 가진수단을 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회수라인에 설치되어 상기 혼합물에 포함된 상기 방사성 폐수지의 양을 측정하는 검사수단을 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템.
상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법으로서,
상기 회수감지수단에 의해 감지된 상기 용수 또는 상기 압축공기 또는 상기 용수와 상기 압축공기의 양이 미리 정해진 양에 도달될 때까지 상기 이온교환기로 상기 용수가 공급되도록 하는 가압단계;
상기 회수밸브가 개방되어 상기 혼합물이 상기 호퍼로 유동되는 회수단계;
상기 호퍼로 유입된 상기 혼합물이 상기 필터에 의해 상기 방사성 폐수지 및 상기 용수로 분리되는 분리단계; 및
상기 폐수지 배출수단에 의해 상기 호퍼 내의 방사성 폐수지가 상기 하우징의 외부로 배출되는 배출단계를 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법.
제18항에 있어서,
상기 회수단계 중에는,
상기 회수라인을 통하여 유동되는 상기 혼합물의 방사선준위를 측정하거나, 상기 혼합물에 포함된 상기 방사성 폐수지의 양을 확인하는 검사단계를 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법.
제19항에 있어서,
상기 회수단계 이후에는,
상기 용수가 상기 이온교환기로 공급되는 것을 중단한 후 상기 회수라인 및 상기 가압라인 내에 잔류하는 상기 용수를 배출하는 드레인단계를 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법.
제18항에 있어서,
상기 분리단계 및 상기 배출단계 사이에는,
상기 방사성 폐수지의 방사선준위가 미리 정해진 수준 이하가 될 때까지 대기하는 대기단계를 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법.
제21항에 있어서,
상기 대기단계 중에는,
상기 호퍼 내로 공기가 순환되도록 하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법.
제22항에 있어서,
상기 분리단계 중 또는 상기 분리단계와 상기 대기단계 사이에는,
상기 혼합물이 상기 필터에 의해 걸러지는 방향의 반대 방향으로 상기 용수를 분사하는 역세척단계를 더 포함하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법.
제18항에 있어서,
상기 배출단계에서는,
상기 방사성 폐수지를 교반하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법.
제18항에 있어서,
상기 배출단계에서는,
상기 하우징에 진동을 가하는 방사성 폐수지 처리시스템을 이용한 방사성 폐수지 처리방법.