KR101687660B1 - 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로 - Google Patents

중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중ㆍ저준위 방사성 폐기물의 종류에 상관없이 밀폐상태에서 각각의 폐기물 특성에 맞게 일괄 처리가 가능함으로써 2차 오염물질을 최소화시킬 수 있는 중ㆍ저준위 방사성 폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로(10)에 관한 것으로, 일 측에 호퍼(110)가 연통 마련되고, 상기 호퍼(110)로부터 투입된 폐기물을 수직방향으로 적층시키는 폐기물공급챔버(100); 상기 폐기물공급챔버(100)의 일 측에 마련되고, 폐기물공급챔버(100)와 연통 결합된 열분해챔버채널(210); 상기 열분해챔버채널(210의 일 측에 마련되고, 버너가 장착 구비된 열분해챔버(200); 상기 열분해챔버(200)의 일 측에 마련되고, 연통 마련된 열분해챔버(200)로부터 이송된 폐기물이 낙하되도록 가이드하며, 일 측에 액상폐기물 투입용 노즐(311)이 구비된 용융챔버채널(310); 상기 용융챔버채널(310)의 일 측에 마련되고, 플라즈마 토치(320)가 장착 구비되며, 하면에 용융물이 수용되는 노내부(330)가 형성 마련된 용융챔버(300); 상기 용융챔버(300)의 하부에 마련되고, 용융챔버(300)에서 생성된 용융처리물의 배출을 위해 형성 마련된 융용처리물배출채널(350); 상기 열분해챔버(200)의 일 측에 마련되고, 상기 용융챔버(300)에서 생성된 배가스 흐름을 유도 배기하는 2차연소챔버채널(410); 및 상기 2차연소챔버채널(410)의 일 측에 마련되고, 연통 마련된 2차연소챔버채널(410)로부터 유입된 상기 배가스의 완전연소를 유도하는 2차연소챔버(400)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로{THE SEALED PLASMA REACTOR FOR TREATMENT OF MIDDLEㆍLOW LEVEL RADIOACTIVE WASTE}
본 발명은 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력발전소에서 발생하는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 물리화학적 성질에 좌우되지 아니하고 대량으로 안전하게 처리할 수 있는 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로에 관한 것이다.
원자력발전소에서 발생하는 방사성 폐기물의 대부분은 저준위 폐기물로, 고체상 저준위 방사성 폐기물에는 액상폐기물을 고상화 처리한 것과 발전소의 운전이나 정기점검에 의해 발생하는 금속, 보온재 등의 잡고체 폐기물 등이 있다.
방사성 관리구역에서 발생하는 잡고체는 면이나 종이, 비닐, 고무, 플라스틱, 목재류 등의 가연성 잡고체와, 철재나 유리, 필터, 토양, 콘크리트, 전선 등의 비가연성 잡고체로 구분하여 처리되고 있다.
잡고체의 발생량은 발전소의 운전 상태에 따라 다소 차이가 있으나 전체 폐기물 발생량의 40~50%를 차지하고 있으며, 잡고체 중에서도 비가연성 폐기물은 대체로 15~20%의 발생비율을 차지하고 있다.
잡고체는 그 종류가 다양하고 복잡하며, 융점이 높은 폐기물도 일부 포함되어 있다. 이러한 잡고체는 폐기물에 기체 필터나 캔류처럼 금속이나 불연물 또는 가연성 난연성 물질들이 여러 종류로 구성되어 있거나 금속 부품에 시트 등이 포함되어 드럼통에 같이 들어간 경우가 많아 엄밀하게 분별하기가 어렵다.
원자력 발전소에서 발생하는 고상 폐기물의 처리방법에는, 시멘트고화법이나 아스팔트고화법, 압축법, 소각법 등 여러 가지 다양한 방법이 있으나, 중ㆍ저준위 방사성 폐기물의 종류가 다양할 뿐만 아니라 방사성물질인 세슘(Cs)과 코발트(Co)가 함유되어 있어, 이를 안정되게 처리하기 위한 최선의 처리방법은 용융법이다.
용융 처리를 위해서는 유기물의 건조, 열분해 및 연소, 무기물의 용융처리를 위한 많은 양의 에너지가 요구되는데, 이를 위해 설비에 장착된 플라즈마 토치로 초고온의 플라즈마열을 발생시켜 폐기물의 물리화학적 성질에 구분 없이 다량의 폐기물을 안전하게 처리할 수 있다.
폐기물들 중에서 발생량이 가장 많은 잡고체는, 유기성 물질이 많아 처리 시 다양한 배가스 성분들이 발생되므로 이러한 방사성 물질로 인한 배가스 처리공정에도 안전성 확보를 필요로 한다.
더 나아가 유해폐기물을 처리하기 위한 소각 및 용융설비는, 건조장치와 열분해실, 용융실, 2차연소실이 제각각 설치마련되어 넓은 설치면적을 요하고, 별도 장치별 가열에 따른 열손실이 일어나며, 많은 부대장치들이 장착됨으로 해서 방사성물질의 노출 내지 비산 등의 위험상황이 발생될 여지가 있으므로, 안전성 확보를 위해 이의 개선을 위한 장치개발이 요구되고 있다.
등록특허공보 제10-1172659호(공고일자: 2012.08.08)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 중ㆍ저준위 방사성 폐기물의 종류에 상관없이 밀폐상태에서 각각의 폐기물 특성에 맞게 일괄 처리가 가능함으로써 2차 오염물질을 최소화시킬 수 있는 중ㆍ저준위 방사성 폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로는, 일 측에 호퍼가 연통 마련되고, 상기 호퍼로부터 투입된 폐기물을 수직방향으로 적층시키는 폐기물공급챔버; 상기 폐기물공급챔버의 일 측에 마련되고, 폐기물공급챔버와 연통 결합된 열분해챔버채널; 상기 열분해챔버채널의 일 측에 마련되고, 버너가 장착 구비된 열분해챔버; 상기 열분해챔버의 일 측에 마련되고, 연통 마련된 열분해챔버로부터 이송된 폐기물이 낙하되도록 가이드하며, 일 측에 액상폐기물 투입용 노즐이 구비된 용융챔버채널; 상기 용융챔버채널의 일 측에 마련되고, 플라즈마 토치가 장착 구비되며, 하면에 용융물이 수용되는 노내부가 형성 마련된 용융챔버; 상기 용융챔버의 하부에 마련되고, 용융챔버에서 생성된 용융처리물의 배출을 위해 형성 마련된 융용처리물배출채널; 상기 열분해챔버의 일 측에 마련되고, 상기 용융챔버에서 생성된 배가스 흐름을 유도 배기하는 2차연소챔버채널; 및 상기 2차연소챔버채널의 일 측에 마련되고, 연통 마련된 2차연소챔버채널로부터 유입된 상기 배가스의 완전연소를 유도하는 2차연소챔버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 중ㆍ저준위 방사성 폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로는, 하나의 용융로가 열분해챔버와 용융챔버, 2차연소챔버를 구비하여 일괄 처리함으로써 설치면적이 최소화되고 방사성 물질의 누출가능성을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 별도의 구동장치 없이 열분해챔버채널과 용융챔버채널, 2차연소챔버채널, 용융처리물배출채널의 구조적 특성만으로 방사성 폐기물의 이동이 원활하며 기기의 고장 및 효율 저하가 발생하지 않아 전체 설비의 효율 향상을 도모할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 수직구조의 용융챔버채널 구조적 특성상, 용융챔버 내 플라즈마 토치의 열원을 손쉽게 열분해챔버에 전달시킬 수 있어 반응로 전체 열효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 슬래그배출채널에 미닫이개폐부를 구비함으로써, 방사성 폐기물의 밀폐처리로 외부로 노출 내지 비산되지 않도록 하여 안전성을 유지시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 피더헤드부 실링은, 피더인입부와 열분해챔버용 피더 사이에 발생할 수 있는 틈새를 메워줌으로써, 외부로 누출되지 않도록 할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 피더밀폐커버는, 피더인입부를 통해 외부로 노출되지 않도록 이중 차폐기능을 구비함으로써, 외부와의 차폐성능이 향상시켜 설비 효율의 향상에 도모할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중ㆍ저준위 방사성 폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로의 사시도,
도 2는 도 1의 A-A' 단면도,
도 3은 도 2의 슬래그 컨테이너 이동시 단면도,
도 4는 도 1의 B-B' 단면도.
본 발명의 실시예에서 제시된 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들로 한정 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중ㆍ저준위 방사성 폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로(10)의 사시도, 도 2는 도 1의 A-A' 단면도, 도 3은 도 2의 슬래그 컨테이너 이동시 단면도, 도 4는 도 1의 B-B' 단면도이다. 도 1과 도 2에 예시된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 중ㆍ저준위 방사성 폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로(10)는, 폐기물공급챔버(100)와 열분해챔버(200), 용융챔버(300), 2차연소챔버(400)를 포함하여 구성될 수 있다. 추가적으로 열분해챔버채널(210)과 용융챔버채널(310), 2차연소챔버채널(410)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
폐기물공급챔버(100)는, 일 측에 호퍼(110)가 연통 마련되고, 호퍼(110)로부터 투입된 폐기물을 수직방향으로 적층시킬 수 있다. 폐기물공급챔버(100)는, 호퍼(110)로 투입된 폐기물을 저장할 수 있도록 수직방향으로 일정 깊이를 가지는 내공부가 마련될 수 있고, 내공부에 폐기물이 적층되며 채워짐으로써 연속운전에 따라 용융처리 중 장입 시에도 밀폐되어 외부 공기가 열분해챔버(200)로 주입되지 않도록 할 수 있다.
열분해챔버채널(210)은, 폐기물공급챔버(100)와 열분해챔버(200)의 사이에 마련되어, 가입밀폐챔버(100)와 열분해챔버(200)를 연통 결합시킬 수 있다. 열분해챔버채널(210)은, 폐기물의 이동방향을 가이드할 수 있는 경사로가 마련될 수 있다. 열분해챔버채널(210)은, 열분해챔버용 피더(211)를 포함하여 구성될 수 있다.
열분해챔버용 피더(211)는, 폐기물의 이동방향인 열분해챔버(200) 측으로 폐기물을 밀어주는 역할을 할 수 있다. 열분해챔버용 피더(211)는, 외벽의 일 측에 형성 마련된 피더인입부(미도시)의 내공부에 안착되어, 내공부를 직진 왕복운동하며 열분해챔버(200)로 폐기물의 이동속도를 제어할 수 있다.
열분해챔버용 피더(211)는, 피더인입부(미도시)의 내공부에 내입되는 피더헤드부(미도시)를 포함할 수 있고, 피더헤드부(미도시)는, 그 둘레면에 억지끼움으로 수밀하게 결합되는 피더헤드부 실링(212)을 더 포함할 수 있다. 피더헤드부 실링(212)은, 피더헤드부(미도시)의 둘레면에 하나 이상 마련될 수 있다.
열분해챔버용 피더(211)는, 피더인입부(미도시)를 차폐하기 위한 피더밀폐커버(314)를 포함할 수 있고, 피더밀폐커버(314)는, 외벽 벽체에 마련된 피더인입부(미도시)의 전면을 수밀하게 에워싸며 결합 설치될 수 있다.
위와 같이 본 발명에 따른 피더헤드부 실링(212)은, 피더인입부(미도시)와 열분해챔버용 피더(211) 사이에 발생할 수 있는 틈새를 메워줌으로써, 외부로 노내 가스나 폐기물이 배출되지 않도록 할 수 있는 이점이 있다.
더 나아가 본 발명에 따르면 피더밀폐커버(314)는, 피더인입부(미도시)의 틈새를 통해 외부로 폐기물 일부가 노출되지 않도록 이중 차폐기능을 구비함으로써, 외부와의 차폐성능이 향상시켜 설비 효율의 향상에 도모할 수 있는 이점이 있다.
열분해챔버(200)는, 열분해챔버채널(210)의 일 측에 마련되는데, 폐기물공급챔버(100)에서 열분해챔버채널(210)의 경사로를 통해 이동해온 방사성 폐기물을 건조와 열분해시킬 수 있다. 열분해챔버(200)는, 버너(220)와 공기인입구(230), 관찰창(240)을 포함하여 구성될 수 있다.
버너(220)는, 플라즈마 토치(320)로 발생되는 열원만으로 부족할 경우 보충적으로 작동시켜 열분해챔버(200)의 내부를 예열시킬 수 있다.
더욱 상세하게 열분해챔버(200)의 운전이 시작된 초기공정일 경우나 플라즈마 토치(320)의 가동에 의한 운전 도중에 공정이 원활하지 않을 경우, 이에 대비해 보조적으로 버너(220)를 사용하여 방사성 폐기물을 건조 또는 열분해시키기 위하여 열분해챔버(200)의 내부를 적정처리 조건으로 제어할 수 있다.
공기인입구(230)는, 열분해챔버(200)의 연소조건을 제어하기 위하여 열분해챔버(200)의 내부로 공기를 투입하고자, 일정 배열로 형성될 수 있다. 더욱 상세하게 공기인입구(230)는, 열분해챔버(200)의 운전 중 필요한 연소용 공기를 투입시켜 연소 효율을 증가시키기 위하여, 열분해챔버(200)의 외벽이나 열분해챔버채널(210) 경사로에 일정 배열로 형성 마련될 수 있다.
관찰창(240)은, 열분해챔버(200)의 내부를 관찰하여 방사성 폐기물의 열분해챔버(200)로의 장입상태를 확인하기 위하여, 열분해챔버(200)의 일 측, 바람직하게는 천장부에 하나 이상이 구비될 수 있다. 관찰창(240)은, 열분해챔버(200)의 내부를 관찰함으로써 내부 상황에 따른 필요한 조치를 적절히 가능하게 하는 이점이 있다.
용융챔버채널(310)은, 열분해챔버(200)와 용융챔버(300)의 사이에 마련될 수 있다. 용융챔버채널(310)은, 연통마련된 열분해챔버(200)로부터 이송된 폐기물이 낙하되도록 가이드하기 위해, 열분해챔버(200)와 용융챔버(300)가 연통 결합된 수직구조로 배치결합될 수 있다.
용융챔버채널(310)은, 액상폐기물 투입용 노즐(311)과 용융챔버용 피더(312)를 포함하여 구성될 수 있다.
액상폐기물 투입용 노즐(311)은, 용융챔버채널(310) 외벽의 일 측, 바람직하게는 용융챔버(300)와 가까운 위치에 구비될 수 있다. 이러한 액상폐기물 투입용 노즐(311)을 구비함으로써, 플라즈마 토치(320)에 의한 고에너지를 이용해 선택적으로 액상폐기물 처리를 할 수 있다.
용융챔버용 피더(312)는, 용융챔버채널(310) 내 폐기물의 이동방향인 용융챔버(300) 측으로 폐기물을 밀어주는 역할을 할 수 있다. 용융챔버용 피더(312)도, 외부로부터 완전한 밀폐를 위하여 피더헤드부 실링(313)과 피더밀폐커버(314)를 포함할 수 있는데, 열분해챔버용 피더(211)와 마찬가지이므로 이에 대한 원용은 생략하기로 한다.
용융챔버채널(310)의 구조적 특징으로, 용융챔버(300)의 플라즈마 토치(320)의 발생 열원이 손쉽게 열분해챔버(200)로 전달되어 열분해챔버(200) 내부에서 건조 또는 열분해시킬 수 있다.
위와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 용융챔버채널(310)의 수직구조 특성상, 용융챔버(300) 내 플라즈마 토치(320)의 열원을 손쉽게 열분해챔버(200)에 전달시킬 수 있어 열효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
용융챔버(300)는, 용융챔버채널(310)의 일 측에 마련되는데, 열분해챔버(200)에서 용융챔버채널(310)을 통해 이동해온 방사성 폐기물을 용융시킬 수 있다. 용융챔버(300)는, 플라즈마 토치(320)와 하면에 용융물이 수용되는 노내부(330)를 포함하여 구성될 수 있다. 추가적으로 관찰창(340)과 용융처리물배출채널(350)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
플라즈마 토치(320)는, 용융챔버(300)의 일 측에 마련되어 초고온의 플라즈마 열을 발생시켜, 방사성 폐기물의 물리화학적 성질에 좌우되지 않고 다량의 폐기물을 안전하게 처리할 수 있다. 플라즈마 토치(320)는, 용융챔버(330)의 바닥면에 구비된 바닥전극(333)에 의한 주울열과 토치 프레임 온도, 아크열을 활용하여 용융효율을 극대화시킬 수 있다.
노내부(330)는, 슬래그층(331)과 메탈층(332)이 형성 마련될 수 있다. 노내부(330)는, 열분해챔버(200)를 통과하여, 금속과 무기물이 혼재된 잔류물이 용융되어 금속과 슬래그로 분리되면, 금속층과 슬래그층을 각각 수용할 수 있다.
슬래그층(331)은, 메탈층(332)의 상부에 형성 마련되는데, 비중차를 이용해 금속보다 비중이 작은 슬래그를 수용할 수 있다.
메탈층(332)은, 노내부(330)의 바닥면으로 분리된 금속이 용융 후 잔류하도록 슬래그층(331)보다 낮게 단차 형성될 수 있다. 메탈층(332)은, 메탈층(332)의 바닥면에 바닥전극(333)이 마련될 수 있다.
관찰창(340)은, 용융챔버(300)의 내부를 관찰하여 방사성 폐기물의 용융챔버(300)로의 장입상태를 확인하기 위하여, 용융챔버(300)의 일 측, 바람직하게는 측벽에 하나 이상이 구비될 수 있다. 관찰창(340)은, 슬래그가 연속적으로 배출되는지 확인하기 위하여 용융챔버(300)의 내부를 관찰함으로써, 슬래그 배출이 원활하지 않을 경우 용융 조건을 제어함으로써, 연속처리가 가능하게 할 수 있다.
용융처리물배출채널(350)은, 용융챔버(300)의 하부에 마련되어, 용융챔버(300)에서 생성된 용융처리물을 배출시킬 수 있다. 용융처리물배출채널(350)은, 슬래그배출채널(351)과 금속배출구(354)를 포함하여 구성될 수 있다.
슬래그배출채널(351)은, 노내부(330)의 일 측에 구비되는데, 오버플로우 단턱(334)이 마련되어, 노내부(330)와 오버플로우 단턱(334)을 두고 마주보는 위치에 구비될 수 있다. 오버플로우 단턱(334)은, 낙차 방식을 이용하기 위한 것으로 슬래그층(331)에 모아진 슬래그가 오버플로우(overflow)되어 슬래그배출채널(351)로 슬래그를 배출시키기 위한 것으로, 일정 높이 이상으로 마련될 수 있다.
슬래그배출채널(351)은, 일 측에 슬래그컨테이너(500)가 구비될 수 있다. 슬래그배출채널(351)은, 슬래그컨테이너(500)와 연결되는 부분에, 기밀 유지 결합홈(353)이 형성될 수 있다. 슬래그배출채널(351)은, 미닫이개폐부(352)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3에 예시된 것과 같이 슬래그컨테이너(500)는, 슬래그배출채널(351)의 하단에 구비되어, 슬래그층(331)에서 슬래그배출채널(351)을 통해 배출된 슬래그를 인입 후 저장 공간으로 제공될 수 있다. 슬래그컨테이너(500)는, 이동이 가능하도록 하부에 레일부(510)를 포함하여 구성될 수 있다. 레일부(510)는, 슬래그컨테이너(500)에 적정량의 슬래그가 모아지면 미닫이개폐부(352)로 슬래그배출채널(351)의 개구부를 막아 반응로 내부를 외부와 차단시킨 후, 슬래그컨테이너(500)를 분리시켜 이동시키기 위하여 구비될 수 있다.
미닫이개폐부(352)는, 슬래그배출채널(351)을 통해 배출된 슬래그 적정량이 슬래그컨테이너(500)에 모아지면, 슬래그컨테이너(500)와 연결되는 슬래그배출채널(351)의 개구부를 외부와 차단하기 위해, 슬래그배출채널(351) 하단 개구부에 슬라이딩으로 결합될 수 있다. 미닫이개폐부(352)는, 기밀 유지 결합홈(353)에 수평방향으로 슬라이딩되어 수밀하게 결합될 수 있다.
기밀 유지 결합홈(353)은, 미닫이개폐부(352)에 서로 대향되어 밀착 결합되도록 제1면과 제2면을 구비할 수 있다. 기밀 유지 결합홈(353)의 제1면은 슬래그배출채널(351)의 하단 개구부를 향하고, 제2면은 슬래그컨테이너(500)를 향하도록 마련될 수 있다. 기밀 유지 결합홈(353)의 제1면과 제2면의 단차는, 미닫이개폐부(352)의 단면 두께에 상응되고, 결합 시 유격이 발생하지 않게 억지 끼움으로 결합될 수 있다.
금속배출구(354)는, 금속용융물의 배출을 위하여, 메탈층(332) 하단의 바닥면으로부터 상측으로 일정 높이 이상의 측벽에 형성 마련될 수 있다. 금속배출구(354)는 홀 형상으로, 용융 금속이 메탈층(332)에 일정 수준 이상 모일 경우 용융챔버(300)의 측벽을 천공하여 용융금속의 배출이 가능하도록 할 수 있다. 금속배출구(354) 하단은, 용융 금속이 저장될 수 있는 메탈층(332)이 마련될 수 있다.
금속배출구(354)에서 배출된 용융 금속은, 금속배출구(354)의 후단에 연통 마련된 금속컨테이너(미도시)에 포획될 수 있다.
도 4에 예시된 것과 같이 2차연소챔버채널(410)은, 용융챔버(300)에서 생성된 배가스 흐름을 유도 배기하기 위하여, 열분해챔버(200)와 2차연소챔버(400)의 사이에 마련될 수 있다. 즉, 2차연소챔버채널(410)은, 열분해챔버(200)의 일 측에 마련되어 2차연소챔버(400)와 연통 결합될 수 있다.
더욱 자세하게 2차연소챔버채널(410)은, 용융챔버(300)에서 발생한 배가스가 용융챔버채널(310)과 열분해챔버(200)를 거쳐 2차연소챔버(400)로 이동시키기 위해 마련될 수 있다.
2차연소챔버(400)는, 2차연소챔버채널(410)의 일 측에 마련되어, 연통 마련된 2차연소챔버채널(410)로부터 유입된 배가스의 완전연소를 유도할 수 있다. 2차연소챔버(400)는, 열분해챔버(200) 및 용융챔버(300) 측과 수평한 위치에 마련되는데, 용융챔버(300) 내 폐 금속자원의 용융 시 발생되는 유해가스를 고온에서 가열하여 완전연소시킬 수 있다. 2차연소챔버(400)는, 하부에 가스배출구(420)를 구비하여, 가스청정장치(미도시)로 완전연소시킨 배가스를 이동시킬 수 있다. 이 경우 가스청정장치(미도시)는, 완전연소된 배가스에서 먼지 및 기타 유해성분을 완전히 제거한 후 대기로 방출시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 중ㆍ저준위 방사성 폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로(10)를 이용하여 방사성 폐기물의 처리방법을 살펴보면, 준비가 완료된 폐기물을 호퍼(110)에 투입하고, 열분해챔버채널(210)을 통해 열분해챔버(200)로 이동하는데, 열분해챔버용 피더(211)로 열분해챔버(200)에 밀어 넣음으로써, 폐기물은 열분해챔버채널(210)의 경사면을 따라 열분해챔버(200)로 이동시켜 건조 또는 열분해가 이루어 질 수 있다.
열분해된 방사성 폐기물은 용융챔버채널(310)을 통해 연통 구비된 용융챔버(300)로 이동하는데, 이때에도 용융챔버용 피더(312)로 용융챔버(300)에 밀어 넣음으로써, 폐기물은 용융챔버채널(310)을 따라 수직 하향 이동해 용융챔버(300)로 이동 후 용융 처리될 수 있다.
운전이 시작된 이후에도 방사성 폐기물의 장입과 피더는 반복적으로 이루어지므로 연속적인 운전이 가능하다. 열분해챔버용 피더(211)와 용융챔버용 피더(312)는 피더헤드부 실링(212)과, 별도 피더인입부(미도시)에 피더밀폐커버(314)를 구비함으로써 틈새를 이중으로 막아 폐기물 내지 노내 가스가 외부로 새어나오는 것을 막을 수 있다.
용융챔버(300)에서 폐기물이 연속적으로 용융처리되면 하중에 의하여 노내부(330)에 축적되면서 금속층과 슬래그층으로 분리되어 포획될 수 있다. 이 경우 금속층이 쌓이는 메탈층(332)과 그 상부에 슬래그가 쌓이는 슬래그층(331)으로 비중차에 의해 분리될 수 있다.
이때 처리되어야 할 금속폐기물이 다량 발생할 경우에는 코크 등의 첨가제를 추가하거나 용융챔버(300) 내부를 환원성 분위기로 유도하여 가능한 많은 양의 금속을 회수할 수 있도록 할 수 있다.
슬래그층(331)에 모아진 슬래그는, 일정 수위 이상으로 모아져 오버플로우 단턱(334)까지 다다르면 오버플로우 되면서 슬래그배출채널(351)을 통해 슬래그컨테이너(500)로 거두어들일 수 있다.
메탈층(332)에 모아진 금속은, 슬래그층 하부에 모아지는데, 일정수위 이상으로 쌓이면 금속배출구(354)를 통해 외부의 금속컨테이너(미도시)에 포획될 수 있다.
별도 용융챔버(300)에서 폐기물 용융으로 인해 발생한 배가스는, 용융챔버채널(310)과 열분해챔버(200)를 이동 후, 열분해챔버(200)에서 발생한 배가스와 함께 2차연소챔버채널(410)을 거쳐, 2차연소챔버(400)로 모아질 수 있다.
이 경우 2차연소챔버(400)에 모아진 배가스는 완전연소된 후 그 하부에 설치된 가스배출구(420)와 가스청정장치(미도시)를 거치면서 먼지와 기타 유해성분이 제거된 채로 대기로 방출될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1 : 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로
100 : 폐기물공급챔버 110 : 호퍼
200 : 열분해챔버 210 : 열분해챔버채널
211 : 열분해챔버용 피더 212 : 피더헤드부 실링
213 : 피더밀폐커버 220 : 버너
230 : 공기인입구 240 : 관찰창
300 : 용융챔버 310 : 용융챔버채널
311 : 액상폐기물 투입용 노즐 312 : 용융챔버용 피더
313 : 피더헤드부 실링 314 : 피더밀폐커버
320 : 플라즈마 토치
330 : 노내부 331 : 슬래그층
332 : 메탈층 333 : 바닥전극
334 : 오버플로우 단턱 340 : 관찰창
350 : 용융처리물배출채널 351 : 슬래그배출채널
352 : 미닫이개폐부 353 : 기밀 유지 결합홈
354 : 금속배출구
400 : 2차연소챔버 410 : 2차연소챔버채널
420 : 가스배출구
500 : 슬래그컨테이너 510 : 레일부

Claims (13)

  1. 일 측에 호퍼가 연통 마련되고, 상기 호퍼로부터 투입된 폐기물을 수직방향으로 적층시키는 폐기물공급챔버;
    상기 폐기물공급챔버의 일 측에 마련되고, 폐기물공급챔버와 연통 결합된 열분해챔버채널;
    상기 열분해챔버채널의 일 측에 마련되고, 버너가 장착 구비된 열분해챔버;
    상기 열분해챔버의 일 측에 마련되고, 연통 마련된 열분해챔버로부터 이송된 폐기물이 낙하되도록 가이드하며, 일 측에 액상폐기물 투입용 노즐이 구비된 용융챔버채널;
    상기 용융챔버채널의 일 측에 마련되고, 플라즈마 토치가 장착 구비되며, 하면에 용융물이 수용되는 노내부가 형성 마련된 용융챔버;
    상기 용융챔버의 하부에 마련되고, 용융챔버에서 생성된 용융처리물의 배출을 위해 형성 마련된 융용처리물배출채널;
    상기 열분해챔버의 일 측에 마련되고, 상기 용융챔버에서 생성된 배가스 흐름을 유도 배기하는 2차연소챔버채널; 및
    상기 2차연소챔버채널의 일 측에 마련되고, 연통 마련된 2차연소챔버채널로부터 유입된 상기 배가스의 완전연소를 유도하는 2차연소챔버를 포함하며,
    상기 용융처리물배출채널은,
    상기 노내부와 오버플로우 단턱을 두고 마주보는 위치에 구비되며, 상기 용융챔버에서 생성되어 상기 오버플로우 단턱을 넘어온 슬래그의 배출을 위해 형성 마련된 슬래그배출채널;
    메탈층 하단의 바닥면으로부터 상향 일정 높이의 측벽에 형성되어, 금속 용융물의 배출을 위해 형성 마련된 금속배출구;
    상기 슬래그배출채널의 하단에 구비되어, 슬래그배출채널로부터 배출된 슬래그가 인입되는 슬래그컨테이너; 및
    상기 슬래그배출채널 하단의 개구부에 슬라이딩되어 결합되는 미닫이개폐부를 더 포함하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열분해챔버채널의 경사로를 따라 상기 폐기물의 이동방향인 상기 열분해챔버 측으로 폐기물을 밀어주는 열분해챔버용 피더를 더 포함하며,
    상기 열분해챔버용 피더는,
    외벽의 일 측에 형성 마련된 피더인입부의 내공간에 배치되고, 왕복운동하며 상기 폐기물의 이동속도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용용챔버채널을 따라 상기 폐기물의 이동방향인 상기 용융챔버 측으로 폐기물을 밀어주는 용융챔버용 피더를 더 포함하며,
    상기 용융챔버용 피더는,
    외벽의 일 측에 형성 마련된 피더인입부의 내공간에 배치되고, 왕복운동하며 상기 폐기물의 이동속도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    피더헤드부의 둘레면에 억지끼움으로 구비된 피더헤드부 실링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 피더인입부를 차폐하도록, 상기 외벽 벽체에 마련된 피더인입부의 전면을 수밀하게 에워싸며 결합 설치되는 피더밀폐커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열분해챔버는,
    상기 열분해챔버의 내부로 투입된 공기가 상기 버너에 의해 가열 유도하기 위하여, 일정 배열로 형성된 공기인입구를 더 포함하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노내부는,
    상기 슬래그가 수용되는 슬래그층이 형성 마련되고, 상기 슬래그층보다 낮게 단차 형성되어 용융물에 의한 금속이 잔류하도록 상기 메탈층이 형성 마련되며, 상기 메탈층의 바닥면에 바닥전극이 마련된 것을 특징으로 하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폐기물의 장입상태를 확인하기 위하여 상기 열분해챔버의 일 측과 상기 용융챔버의 일 측에 각각 구비되어 내부를 관찰 가능한 관찰창을 더 포함하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그배출채널은,
    상기 미닫이개폐부에 서로 대향되어 밀착 결합되도록 제1면과 제2면을 가지는 기밀 유지 결합홈이 형성되며,
    상기 제1면은 상기 개구부를 향하고 상기 제2면은 상기 슬래그컨테이너를 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그컨테이너는,
    이동이 가능하도록 상기 슬래그컨테이너의 하부에 레일부를 더 포함하는, 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로.
KR1020160095844A 2016-07-28 2016-07-28 중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리를 위한 밀폐형 플라즈마 용융로 KR101687660B1 (ko)

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