KR101421352B1 - 헐 및 분말의 분리가 용이한 사용후핵연료 산화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용후핵연료 산화장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 사용후핵연료 산화장치는, 사용후핵연료가 투입되는 반응기; 상기 반응기에 사용후핵연료를 산화시키기 위한 열을 제공하는 가열부; 상기 반응기에서 배출된 사용후핵연료를 수거하기 위한 용기부; 및 상기 반응기 및 상기 용기부 사이에 구비되고, 상기 반응기에서 배출되는 사용후핵연료를 크기 별로 분리할 수 있는 분리밸브를 포함한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 분말의 반응성을 향상시키고, 헐 및 분말의 분리를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

Description

헐 및 분말의 분리가 용이한 사용후핵연료 산화장치{Spent Fuel Vol-oxidizer for seperating the hulls and oxidation powders}

본 발명은 사용후핵연료 산화장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 헐 및 분말의 분리가 용이한 사용후핵연료 산화장치에 관한 것이다.

핵연료는 원자로 안에 장입하여 핵분열을 연속적으로 일으켜서 이용 가능한 에너지를 얻을 수 있는 물질을 말하며, 사용후핵연료는 핵분열을 일으킨 후에 남은 물질을 말한다.

사용후핵연료의 관리에는 대략 두 가지 방법이 있다. 한가지는 사용후핵연료를 지하 500미터 이상의 암반에 넣고 인간생태계와 철저히 격리시키는 방법이다. 이를 영구처분이라고 부른다. 또 하나의 방법은 사용후핵연료로부터 재활용 물질을 분리하여 핵연료 물질을 다시 사용하고 고방사성 물질은 영구 처분하는 방법이다.

종래의 방식에 따르면, KR2000-0002843(2001.01.26)에 개시된 원자력 발전소에서 연소시킨 사용된 핵연료 집합체는 더 이상 처리하지 않은 상태로 수조에 보관 및 저장하고 있으나, 원자력 발전을 가동하는 기간이 길어질수록 사용된 핵연료봉의 양이 점차 누적되어 방대한 저장 공간을 필요로 하고 있다. 또한, 이렇게 누적된 폐기물을 처리해야 하는 필요성 및 위험성이 계속 지적되고 있다.

따라서, 고체 형태의 사용후핵연료의 재활용을 위한 관리 기술의 개발이 시급한 실정이며, 이에 대하여는 사용후핵연료를 분말화하여 이를 산화시켜 후속 공정으로 보내는 일부 공정장치가 개발되어 있다.

본 발명은 분말의 반응성을 향상시키고, 헐 및 분말의 분리를 용이하게 할 수 있는 사용후핵연료 산화장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 사용후핵연료 산화장치는, 사용후핵연료가 투입되는 반응기; 상기 반응기에 사용후핵연료를 산화시키기 위한 열을 제공하는 가열부; 상기 반응기에서 배출된 사용후핵연료를 수거하기 위한 용기부; 및 상기 반응기 및 상기 용기부 사이에 구비되고, 상기 반응기에서 배출되는 사용후핵연료를 크기 별로 분리할 수 있는 분리밸브를 포함한다.

본 발명에 의하면, 분말의 반응성을 향상시키고, 헐 및 분말의 분리를 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 분리밸브의 작용을 나타내는 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상을 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 분리밸브의 작용을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치(1)에는 가열부(11)와, 반응기(12)와, 바디부(13)와, 구동부(14)와, 용기부(15)와, 수거부(17)와, 분리밸브(20)를 포함한다.

상기 사용후핵연료 산화장치(1)는 사용후핵연료를 진동 상태에서 고온으로 가열하여 산화시킨다.

상기 가열부(11)는 사용후핵연료를 산화시키기 위한 열을 제공한다. 상기 반응기(12)를 고온 가열한다. 상기 가열부(11)는 사용후핵연료를 산화시키기 위해, 상기 반응기(12) 내부를 1250도 이상까지 가열할 수 있다.

상기 가열부(11)는 제1 히팅바디(11a) 및 제2 히팅바디(11b)로 구성될 수 있다. 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 반응기모듈(20)을 사이에 두고 양측에서 결합된다. 또한, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)의 내부에는 상기 반응기모듈(20)이 수용될 수 있는 공간부가 함몰되어 형성된다. 이에 따라, 상기 가열모듈(10)은 상기 반응기모듈(20)을 감싸고 있는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 바디부(13)는 평평한 지지판 및 상기 지지판을 지지하는 기둥부를 포함하고, 상기 가열부(11) 및 상기 반응기(12) 등을 지지하는 역할을 한다.

상기 반응기(12)는 사용후핵연료가 내부에 투입될 수 있고, 상기 반응기(12) 내부에 투입된 사용후핵연료는 상기 가열부(11)로부터 열을 받아서 산화될 수 있다. 상기 반응기(12) 내부에는 사용후핵연료를 이송하는 스크류(미도시)가 구비된다.

상기 스크류는 상기 반응기(12) 내부에 수평하게 구비된 회전축(미도시)을 중심으로 회전될 수 있다. 상기 스크류는 사용후핵연료의 산화 중에는 정방향으로 회전되어 사용후핵연료를 기설정된 방향으로 이송하고, 상기 사용후핵연료의 산화가 완료되면 상기 스크류는 역방향으로 회전되어 사용후핵연료를 기설정된 방향의 반대방향으로 이송한다. 상기 반응기(12) 내부의 상기 기설정된 방향의 반대측 단부에는 사용후핵연료가 배출될 수 있는 배출구(미도시)가 형성된다. 따라서, 사용후핵연료의 산화가 완료되면, 상기 스크류의 회전방향을 정방향에서 역방향으로 변경하여 사용후핵연료를 상기 배출구로 배출할 수 있다.

상기 구동부(14)는 상기 바디부(13)의 지지판에 구비되어, 상기 스크류를 회전시킬 수 있다. 상기 구동부(14)는 모터 등의 전동기일 수 있다.

종래에는 상기 반응기(12) 내부에 둘레가 망(mesh)으로 형성된 원통 형상의 산화용기가 구비되어, 산화된 사용후핵연료의 펠릿 분말은 상기 망을 통과하여 상기 반응기(12)의 하방으로 이동하여, 상기 반응기(12)와의 거리가 이격된 상태에서 반응하므로, 적정 온도에서 반응하지 못하고 적정 온도보다 낮은 온도에서 반응하여 반응성이 떨어지는 문제가 있었다. 다만, 본 발명에 의하면, 상기 반응기(12) 내부에서만 헐 및 펫릿 분말의 산화가 일어나므로, 종래보다 반응성이 좋아지는 장점이 있다.

상기 수거부(17)는 상기 배출구에서 배출된 사용후핵연료를 임시적으로 수거하는 역할을 한다. 상기 수거부(17)는 상기 반응기(12)와 배관 등으로 연결되고, 상기 반응기(12)의 하부에 배치된다. 상기 수거부(17)는 깔대기 형상으로 형성될 수 있고, 상기 반응기(12)에서 배출된 산화된 사용후핵연료를 상기 용기부(15)로 배출하기 위해 사용후핵연료를 모아놓을 수 있다.

상기 수거부(17)의 하부에는 배출배관(171)이 구비되고, 상기 배출배관(171)은 상기 분리밸브(20)와 연결된다. 사용후핵연료는 상기 배출배관(171)을 통하여 상기 분리밸브(20)로 이송된다.

상기 분리밸브(20)는 밸브판(21)과, 밸브 하우징(22)을 포함한다. 상기 배출배관(171)의 하부에 수평 이동 가능하게 설치될 수 있다. 상기 분리밸브(20)는 상기 밸브 하우징(22) 내부에 밸브판(21)이 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다. 상기 밸브판(21)은 평평한 판상으로 형성될 수 있다.

상기 밸브판(21)에는 헐 통과홀(22)과, 분말 통과홀(23)이 형성된다. 상기 헐 통과홀(22)는 헐보다 더 큰 직경의 구멍이 형성되는 부분으로서, 상기 반응기(12)에서 배출되는 헐을 통과시킬 수 있다. 상기 분말 통과홀(23)은 펠릿 분말보다는 직경이 크고 헐보다는 직경이 작은 직경으로 형성되어, 펠릿 분말은 통과시키면서 헐은 통과시킬 수 없다. 상기 분말 통과홀(23)은 매우 작은 구멍이 다수개 형성될 수 있다.

상기 밸브판(21)은 홀이 형성되지 않은 차폐 부분과, 상기 분말 통과홀(23)이 형성된 부분과, 상기 헐 통과홀(22)이 형성된 부분이 순서대로 배치될 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 밸브판(21)을 수평 이동하여 펠릿 분말 및 헐을 순차적으로 분리할 수 있다.

다시 말해, 처음에는 상기 밸브판(21)의 차폐 부분이 상기 배출배관(171)의 하부에 위치하게 하여 상기 배출배관(171)에서 헐 및 펠릿 분말이 상기 용기부(15)로 배출되지 않도록 차폐한다. 그 다음에, 상기 밸브판(21)을 수평으로 이동하여 상기 분말 통과홀(23)이 상기 배출배관(171)의 하부에 위치하게 하여, 펠릿 분말만 통과시킨다. 그 다음에, 상기 용기부(15)에 펠릿 분말이 채워지면, 상기 용기부(15)를 헐을 수거하기 위한 다른 용기부로 교체한다.

마지막으로, 상기 밸브판(21)을 수평으로 이동하여 상기 헐 통과홀(22)을 상기 배출배관(171)의 하부에 위치하게 하여, 헐을 통과시킨다. 그러면, 상기 용기부(15)에 헐이 수집되어 헐을 펠릿 분말과 별도로 수집할 수 있다.

상기 분리밸브(20)에는 기어 박스(미도시)가 설치되어, 사용자가 상기 기어 박스의 핸들을 조작하여 상기 밸브판(21)이 수평으로 이동하도록 할 수도 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 분말의 반응성을 향상시키고, 헐 및 분말의 분리를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

1: 사용후핵연료 산화장치 11: 가열부
12: 반응기 13: 바디부
14: 구동부 15: 용기부(15)
17:수거부(17) 20: 분리밸브
21: 밸브판 22: 헐 통과홀
23: 분말 통과홀 171: 배출배관

Claims (7)

1. 사용후핵연료가 투입되는 반응기;
   상기 반응기에 사용후핵연료를 산화시키기 위한 열을 제공하는 가열부;
   상기 반응기에서 배출된 사용후핵연료를 수거하기 위한 용기부;
   상기 반응기 및 상기 용기부 사이에 평평한 판상이 구비되고, 상기 반응기에서 배출되는 사용후 핵연료를 상기 판상이 수평이동 가능하게 이동되어, 펠릿분말 또는 헐을 크기 별로 분리할 수 있는 분리밸브로 구성되는 사용후 핵 연료 산화장치에 있어서,
   상기 분리밸브에는 상기 펠릿분말은 통과시키지만, 상기 헐은 통과시키지 않는 분말 관통홀;
   상기 헐을 통과시키며, 상기 분말 관통홀 보다 직경이 크게 형성된 헐 관통홀;
   이 형성되며, 상기 판상을 이동하여 상기 펠릿 분말을 먼저 통과시킨 다음에, 상기 헐을 통과시키는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 산화장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 분말 관통홀은 다수개 형성되는 사용후핵연료 산화장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 분리밸브는, 상기 헐 및 펠릿 분말이 통과하지 못하도록 막혀있는 차폐부와, 상기 분말 관통홀과, 상기 헐 관통홀이 순차적으로 배치되는 사용후핵연료 산화장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 반응기 내부에는 사용후핵연료를 이송하기 위한 스크류가 구비되고, 상기 스크류는 상기 반응기 내부의 사용후핵연료를 배출하기 위해 상기 스크류의 회전방향을 반대로 변경하는 사용후핵연료 산화장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 반응기 내부에서만 사용후핵연료의 산화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 산화장치.
   
   

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