KR101860003B1 - 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 화학제염을 이용하여 다양한 구조, 형상 또는 재질을 갖는 제염 대상물에 대해 범용적인 화학제염이 가능한 장치에 관한 것으로서, 제염 대상물의 제염처리가 이루어지는 제염부(100)와; 순수가 저장되는 순수저장부(200)와; 냉각수가 저장되어 상기 제염부(100)의 공정수가 순환되어 공정수와 냉각수 사이의 열교환이 이루어지는 냉각부(300)와; 상기 제염부(100)에 저장된 공정수의 순환이 이루어져 공정수의 저장이 이루어지는 공정수 저장부(400)와; 상기 제염부(100)에 공급되는 공정수의 화학약품을 공급하게 되는 약품공급부(500)와; 제염 처리에 사용된 폐공정수를 정화 처리하기 위한 공정수 정화처리부(600)를 포함하며, 상기 제염부(100)는, 개폐 가능한 상부커버(120)가 구비된 제염탱크(110)와; 제염 대상물이 수납되어 상기 제염탱크(110) 내에 회전 가능하게 구비되는 바스켓(130)과; 상기 상부커버(120)에 구비되어 상기 바스켓(130)을 회전 구동하기 위한 구동부(140)와; 상기 제염탱크(110) 내에 상기 순수저장부(200)에 저장된 순수를 살수하기 위한 고압살수부(150)와; 상기 공정수 저장부(400)에 저장된 공정수를 제염 대상물에 살포하기 위한 노즐헤드부(160)와; 상기 제염탱크(110) 내에서 초음파를 발생시키는 초음파발생부(170)와; 방사선량을 검출하기 위한 방사선량 계측기(180);를 포함한다.

Description

원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치{Equipment of chemical decontamination for removing radioactive contaminants}

본 발명은 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력 발전소는 원자로를 중심으로 방사성 물질을 갖고 있는 증기발생기까지 냉각재의 순환이 이루어지는 1차계통과, 증기발생기에서 발생된 증기를 이용하여 터빈과 발전기를 순환하여 전기를 생산하는 2차 계통으로 구분되며, 1차 계통은 원자로와 직접 접촉이 이루어져 방사성 물질을 갖는 냉각재가 흐르게 되며, 1차 계통 설비의 부품을 수리하거나 교체하기 위해서는 부품을 외부로 취출한 후에 수리하거나 교체하게 된다.

예를 들어, 원자로 냉각재 펌프(Reactor Coolant Pump)는 스테인리스 스틸재로 제작되어 원자로와 증기 발생기 사이에서 냉각재를 강제 순환시키기 위한 부품으로서, 내장품의 수리 및 교체 작업이 빈번하게 일어나는 부품이며, 원자로에서 운전 중에 축의 균열, 임펠러 느슨해짐, 써멀 슬리이브 누수, 베어링 손상, 임펠러 날개 균열, 열차폐벽 열교환기의 누설 등의 손상이 많이 발생되어 교체/수리를 할 경우가 빈번히 발생한다.

이러한 원자로 냉각재 펌프 내장품을 수리/교체할 때에는 작업자가 대략 20,000mR/hr정도의 강도를 갖는 방사선에 과피폭되는 것을 방지하기 위하여 냉각재 펌프 내장품을 제염 장치에서 제염하여 방사선량을 줄이게 되며, 이러한 제염 장치에서 사용되는 공정수는 정화 처리하여 고체 폐기물은 폐기 처리하고, 나머지는 순수 상태로 만들어 발전소 폐기물 처리 계통으로 배수하게 된다. 이 밖에도 제염 설비에 사용되는 공정수의 정화 처리를 위해 사용되는 이온교환수지 등은 방사능 오염 폐기물과 비오염 폐기물로 나누어서 제거하게 된다.

이와 같이 방사선 폐기물은 형상, 사이즈, 및 재질 등에 따라서 적절한 제염 처리가 요구되며, 특히 대부분의 종래기술의 제염처리 방식은 살수식으로 살수노즐의 위치에 따라서 방사성 부식생성물(CRUD)이 제거되지 않는 부위가 발생될 수 있다.

공개특허공보 제10-2014-0056947호(공개일자: 2014.05.12.)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특정 부품에 국한되지 않고 다양한 사이즈, 형상 또는 재질 등과 상관없이 원전 방사선 오염물을 효율적으로 제거할 수 있는 화학제염 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 화학제염 장치는, 제염 대상물이 수납되어 제염처리가 이루어지는 제염부와; 상기 제염부의 살수에 사용되는 순수가 저장되는 순수저장부와; 냉각수가 저장되어 상기 제염부의 공정수가 순환되어 공정수와 냉각수 사이의 열교환이 이루어지는 냉각부와; 상기 제염부에 저장된 공정수의 순환이 이루어져 공정수의 저장이 이루어지는 공정수 저장부와; 상기 제염부에 공급되는 공정수의 화학약품을 공급하게 되는 약품공급부와; 제염 처리에 사용된 공정수 중의 방사선 오염물질 및 잔류 화학약품을 정화 처리하기 위한 공정수 정화처리부를 포함하며, 상기 제염부는, 개폐 가능한 상부커버가 구비된 제염탱크와; 제염 대상물이 수납되어 상기 제염탱크 내에 회전 가능하게 구비되는 바스켓과; 상기 상부커버에 구비되어 상기 바스켓을 회전 구동하기 위한 구동부와; 상기 제염탱크 내에 상기 순수저장부에 저장된 순수를 살수하기 위한 고압살수부와; 상기 공정수 저장부에 저장된 공정수를 제염 대상물에 살포하기 위한 노즐헤드부와; 상기 제염탱크 내에서 초음파를 발생시키는 초음파발생부와; 방사선량을 검출하기 위한 방사선량 계측기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제염탱크는, 상기 바스켓이 수직으로 관통하여 위치하게 되는 고정림과; 상기 바스켓이 상부에 안착되고 상기 고정림과 베어링부재를 매개로 하여 회전 운동이 가능한 회전부재를 포함한다.

보다 바람직하게는, 상기 베어링부재는, 상기 고정림에 배치되어 상기 회전부재의 수직하중을 지지하게 되는 복수의 볼베어링과; 상기 고정림에 배치되어 상기 회전부재의 회전마찰을 저감하게 되는 복수의 롤러 베어링을 포함한다.

바람직하게는, 상기 바스켓은, 복수의 파이프가 서로 용접되어 골격을 구성하여 전체적으로 원통 형상을 갖는 케이지와; 상기 케이지에 고정되는 메쉬망과; 상기 케이지의 상단 개구부에 고정되는 보강플랜지를 포함한다.

바람직하게는, 상기 구동부는 상기 상부커버에 마련되어 웜과 웜기어로 구성된 감속기에 의해 회전 구동이 이루어지는 구동축과, 상기 구동축 하측 선단에 고정되어 상기 바스켓 상단을 가압하게 되는 회전바를 포함한다.

바람직하게는, 상기 고압살수부는, 상기 제염탱크에 관통하여 고정되는 노즐몸체부와; 상기 노즐몸체부의 선단에서 회동 가능하게 구비되어 살수가 이루어지는 살수건을 포함한다.

보다 바람직하게는, 상기 노즐몸체부는 전후 이동이 가능하여 상기 살수건의 전후 위치 조작이 이루어지며, 더욱 바람직하게는, 상기 제염탱크는, 상기 고압살수부와 인접하여 상기 제염탱크 내부를 관찰할 수 있는 관찰창을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 냉각부는, 상기 제염부에 저장된 공정수가 이송되어 열교환이 이루어지는 배관라인에 히팅을 위한 라인 히터를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 냉각부는, 상기 공정수 저장부에 저장된 공정수가 순환하여 열교환이 이루어지는 열교환 코일을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 약품공급부의 배출단에서 분기된 배관라인을 통해 전달된 공정수를 샘플링하여 농도 및/또는 전기전도도의 분석이 이루어지는 분석부를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 노즐헤드부는 복수의 노즐이 배치되어 상기 제염부의 내주면과 하부에 배치된다.

본 발명에 따른 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치는, 제염 대상물의 다양한 구조, 형상 또는 재질에 대해 범용적으로 적용이 가능한 화학제염 설비를 제공할 수 있으며, 또한 초음파를 사용한 화학제염을 이용하여 효과적인 제염 처리가 이루어질 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화학제염 장치의 계통도를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 화학제염 장치의 과망간산 제조부의 계통도를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 화학제염 장치의 제염부의 단면 구성도,
도 4의 (a)(b)는 각각 본 발명에 따른 화학제염 장치의 상부커버의 평면 구성도 및 단면 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 화학제염 장치의 회전부재와 베어링부재를 보여주는 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 화학제염 장치의 바스켓의 구성도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 화학제염 장치의 고압살수부가 구비된 제염탱크를 보여주는 종단면 및 횡단면 구성도,
도 9의 (a)(b)는 본 발명에 따른 화학제염 장치의 초음발발생부가 설치된 제염탱크의 종단면 및 횡단면 구성도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학제염 장치의 계통도를 보여주는 도면,
도 11은 도 10의 제2공정수 정화처리부의 계통도.

본 발명의 실시예에서 제시되는 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 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 화학제염 장치는, 제염 대상물의 제염 처리가 이루어지는 제염부(100)와, 순수가 저장되는 순수저장부(200)와, 냉각수의 보관이 이루어지고 공정수와의 열교환에 의해 공정수의 온도를 조절하기 위한 냉각부(300)와, 제염부(100)에 살수되는 공정수의 저장이 이루어지는 공정수 저장부(400)와, 약품을 공급하게 되는 약품공급부(500)와, 폐공정수를 정화 처리하기 위한 공정수 정화처리부(600)를 포함한다.

제염부(100)는 제염 대상물이 수납되어 제염 처리가 이루어지는 제염탱크(110)와, 제염탱크(110)의 상부에 개폐하게 마련되는 상부커버(120)를 포함하며, 제염탱크(110)는 강도 및 화학약품에 대한 내식성이 갖는 재질이 사용되어 주요 구성품들과 함께 레벨게이지와, 온도를 검출하기 위한 아날로그 및/또는 디지털 온도계 등과 같은 부속설비와, 공정수의 농도(pH), 전기전도도 등으로 계측하기 위한 계측설비가 구비될 수 있다. 각종 부속설비와 계측설비에서 검출된 데이터는 제염수행 중에 계속 수집이 이루어져 데이터베이스에 저장될 수 있다.

상부커버(120)는 제염 대상물을 회전 구동하기 위한 구동부(140)가 마련되며, 제염 과정에서 제염 대상물은 바스켓에 수납되어 구동부(140)에 의해 정회전 및/또는 역회전이 이루어지며, 구동부(140)의 제어방식에 따라서는 일정시간 정회전 후 역회전 또는 역회전 후 정회전이 이루어질 수 있다.

제염탱크(110)는 순수를 고압 살수하기 위한 고압살수부(150)와, 공정수를 살수하기 위한 복수의 노즐이 구비된 노즐헤드부(160)가 적절히 배치된다.

제염탱크(110)는 초음파를 발생시키는 초음파발생부(170)가 구비되며, 초음파발생부(170)는 공정수 사용온도, 압력 및 화학약품 등으로 인하여 손상이 발생되지 않도록 외부 보호케이스 내에 설치될 수 있으며, 보호케이스는 내식성을 갖는 재질과 충분한 강도를 갖는 구조로 제작된다.

제염탱크(110)는 온라인(on line) 방사선량 계측기가 설치되어 방사선량의 계측이 이루어지며, 제염탱크(110) 내부의 방사선량 계측은 제염수행 중에 계속 모니터링이 이루어질 수 있으며, 공정별, 기간별 등으로 계속 수집이 이루어져 데이터의 저장이 이루어질 수 있다. 방사선량 계측기는 제염탱크의 크기에 따라서 서로 다른 위치에 복수 개가 배치되어 방사선량의 계측이 이루어질 수도 있다.

제염부(100)는 배가스의 정화처리를 위한 공기정화부(190)가 구비될 수 있다. 공기정화부(190)는 화학제염 진행 중에 제염탱크(110) 내의 오염된 수증기를 물과 공기로 분리하게 되며, 공기의 배출을 위한 송풍기가 설치될 수 있다.

순수저장부(200)는 순수가 저장되며, 고압살수펌프(210)가 구비된 배관을 통해 고압살수부(150)와 연결되어 순수저장부(200)에 저장된 순수는 제염탱크(110) 내에 고압 살수가 이루어진다. 본 발명에서 순수는 오염 않거나 화학약품이 첨가되지 않은 상태의 제염수를 의미하며, 공정수는 제염에 필요한 화학약품이 포함된 제염수를 의미하는 것으로 구분하여 사용한다. 고압살수펌프(210)의 입수배관 측에는 스트레이너(STR)(211)가 마련되어 순수에 포함된 고형물의 제거가 이루어져 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이러한 스트레이너(STR)는 탱크류 또는 각종 펌프 류에 설치되어 이물질의 유입을 방지한다.

순수저장부(200)는 순수를 보관하는 탱크에 의해 제공될 수 있으며, 강도 및 화학약품에 대한 내식성을 갖는 것이 바람직하며, 상부에 커버가 설치되어 탱크의 분해 및 설치가 가능할 수 있다. 순수저장부(200)는 유량을 확인할 수 있는 주지의 레벨게이지가 마련될 수 있다. 순수저장부(200)는 외부로부터 순수 공급이 이루어지는 순수 공급라인이 부설될 수 있다.

냉각부(300)는 열교환 코일(311)(312)(313)이 구비되어 냉각수가 저장되며, 이때 냉각수는 제염탱크(110) 및/또는 공정수 저장부(400)에 저장된 공정수와 열교환이 이루어져 공정수의 온도 조절이 이루어질 수 있다.

냉각부(300)는 별도의 냉각기(320)가 마련되어 냉각수의 온도 조절이 이루어질 수 있으며, 냉각기(320)는 계통에서 요구하는 냉각능력에 따라서 적절히 선택될 수 있으며, 바람직하게는, 공랭식이 사용되나 이에 한정되는 것은 아니다.

열교환 코일(311)(312)(313)은 냉각부(300) 내에 설치되어 열교환 코일(311)(312)(313)을 경유하는 공정수와 냉각수의 열교환이 이루어지며, 화학약품(강산성)에 대한 내식성을 갖는 소재가 사용됨이 바람직하다.

본 발명에서 열교환 코일(311)(312)(313)은 제염탱크(110) 내에 저장된 공정수를 냉각시키기 위한 제1열교환 코일(311)과, 제염탱크(110) 내에 저장된 공정수를 가열하기 위한 제2열교환 코일(312)과, 공정수 저장부(400)에 저장된 공정수의 온도 조절을 위한 제3열교환 코일(313)로 구성될 수 있다.

제1열교환 코일(311)은 제1순환펌프(321)에 의해 제염탱크(110)의 공정수의 순환에 의한 열교환이 이루어지며, 제염탱크(110)의 고온 공정수는 제1열교환 코일(311)에서 열교환이 이루어져 저온으로 냉각되어 온도 조절이 이루어질 수 있다. 제1순환펌프(321)는 별도의 제어수단에 의해 자동적으로 제어가 이루어져 공정 중에 제염탱크(110)의 공정수 온도가 상승하면 자동적으로 제1순환펌프(321)가 작동되어 온도 조절이 이루어질 수도 있다.

제2열교환 코일(311)은 제2순환펌프(322)에 의해 제염탱크(110)의 공정수의 이송이 이루어져 열교환이 이루어지며, 이때 제2순환펌프(322)의 출력단의 배관에는 라인 히터(332)가 구비되어 공정(산화, 분해, 환원) 중에 제염탱크(110)의 공정수를 가열이 이루어질 수 있으며, 별도의 제어수단에 의해 자동적으로 제어가 이루어져 공정수 온도가 떨어지면 자동적으로 제2순환펌프(322)가 기동하여 공정수의 온도 조절이 이루어질 수 있다.

제3열교환 코일(313)은 제3순환펌프(323)에 의해 공정수 저장부(400)에 저장된 공정수의 순환이 이루어져 공정수의 열교환이 이루어지며, 공정 중에 공정수 저장부(400)에 저장된 공정수의 온도가 상승하면 제3순환펌프(323)가 기동하여 공정수 저장부(400)에 저장된 공정수의 냉각이 이루어질 수 있다. 제3순환펌프(323)의 기동은 별도의 제어수단에 의해 제어가 이루어질 수 있으며, 공정수 저장부(400)의 공정수 온도와 연동되어 제3순환펌프(323)의 작동은 자동적으로 기동이 이루어질 수 있다.

공정수 저장부(400)는 공정수의 저장이 이루어지며, 강도 및 화학약품에 대한 내식성을 갖는 탱크에 의해 제공될 수 있으며, 레벨게이지, 온도검출부 등의 부속설비가 구비될 수 있으며, 공정수의 가열을 위한 히터(410)가 구비될 수 있다.

공정수 저장부(400)는 살수펌프(420)가 구비되어 제염탱크(110)의 노즐헤드부(160)와 배관으로 연결되며, 살수펌프(420)의 작동에 의해 공정수 저장부(400)에 저장된 공정수는 노즐헤드부(160)를 통해 제염 대상물에 공정수의 살포가 이루어진다.

또한 공정수 저장부(400)는 살수펌프(420)의 배관라인과는 별도의 배관으로 연결되어 제1이송펌프(430)가 마련되며, 제1이송펌프(430)의 작동에 의해 제염탱크(110)에 살수된 공정수는 다시 공정수 저장부(400)로 환수될 수 있다.

또한 공정수 저장부(400)는 공정수 정화처리부(600)와 제2이송펌프(440)가 구비되어 배관으로 연결될 수 있으며, 공정수 저장부(400) 내에 저장된 공정수를 공정수 정화처리부(600)로 이송하여 정화처리가 이루어질 수 있다.

약품공급부(500)는 화학제염을 위한 화학약품을 공급하기 위한 것으로서, 복수의 약품주입탱크(510)와, 각 약품주입탱크(510)의 약품 혼합이 이루어지는 혼합기(520)와, 각 약품주입탱크(510)에 구비되어 약품을 혼합기(520)로 주입하기 위한 약품주입펌프(530)를 포함할 수 있다.

본 발명에서 약품주입탱크(510)는 과망간칼륨 저장탱크, 질산 저장탱크, 옥살산 저장탱크, 수산화리튬 저장탱크, 구연산 저장탱크로 구성될 수 있으며, 모든 약품저장 탱크는 집합체로 구성이 바람직하다. 약품주입펌프(530)는 화학약품에 대한 내식성을 갖는 재질이 사용된다.

한편 산화제로 사용되는 과망간칼륨은 2차 폐기물의 감소를 위해 과망간산(HMnO4)으로 제조되어 공급될 수 있으며, 과망간산칼륨 용액을 강산성 양이온 수지컬럼에 통과시켜 과망간산의 제조가 이루어질 수 있다.

구체적으로 도 2는 본 발명에 따른 화학제염 장치의 과망간산 제조부의 계통도를 보여주는 도면으로서, 과망간산 제조부(560)는 과망간산칼륨 용액을 저장하는 원료탱크(561)와, 강산성을 띠는 양이온 교환 수지컬럼(562)(563)과, 강산성 양이온수지 컬럼(562)(563)에서 제조된 과망간산을 저장하는 저장탱크(564)를 포함한다. 원료탱크(561)와 강산성 양이온수지 컬럼(562)(563) 사이의 배관에는 공급펌프(565)가 구비되어 강산성 양이온수지 컬럼(562)(563)에 과망간산칼륨 용액의 공급이 이루어지며, 공급펌프(565)는 콘트롤러(566)에 의해 제어가 이루어진다. 또한 과망간산 제조 시에 발생하는 열을 감지하기 위한 다수의 온도 센서가 구비될 수 있다.

다시 도 1을 참고하면, 혼합기(520)는 상부에서 순수의 공급이 이루어질 수 있도록 순수공급라인이 설치될 수 있으며, 약품주입탱크에서 주입되는 화학약품이 분말인 경우에 순수가 공급되어 분말 형태의 화학약품은 용해되어 약품공급펌프(540)에 의해 이송되어 노즐헤드부(160)를 통해 제염탱크(110) 내에 살포가 이루어진다.

혼합기(520)의 배출단에는 분기된 배관라인을 통해 분석부(550)가 연결되어 혼합기(520)에서 배출된 공정수를 샘플로 하여 분석이 이루어지는 분석부(550)가 마련될 수 있으며, 분석부(550)는 화학약품의 농도(pH), 전기전도도 등의 계측이 이루어져 약품의 추가 투입 여부의 결정이 이루어질 수 있다. 본 실시예에서 분석부(550)는 제2열교환 코일(312)을 따라서 이송된 공정수가 경유하도록 배관라인이 구성된 것을 보여주고 있으며, 기타 공정 중에 화학약품의 pH, 전기전도도의 확인이 요구되는 배관라인에는 분석부(550)로 전달될 수 있도록 적절히 분기된 배관라인과 밸브가 추가될 수 있다.

공정수 정화처리부(600)는 폐공정수를 정화 처리하기 위한 것으로서 화학제염 완료 후에 공정수에 포함된 방사선 오염물질(CRUD) 및 잔류 화학약물의 제거가 이루어진다. 공정수 정화처리부(600)는 복수의 수지탑(610)으로 구성될 수 있으며, 주지의 압력계와 유량계가 구비될 수 있다. 이러한 공정수 정화처리부(600)는 제2이송펌프(440)에 의해 공정수가 이송되거나 제염탱크(110) 내에 저장된 공정수가 전달되어 폐공정수의 정화 처리가 이루어지며, 정화 처리된 공정수는 순수저장부(200) 또는 냉각부(300)로 전달될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 화학제염 장치의 제염부의 단면 구성도이며, 도 4의 (a)(b)는 각각 본 발명에 따른 화학제염 장치의 상부커버의 평면 구성도 및 단면 구성도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 제염부(100)는 상부가 개방된 실린더 형태의 제염탱크(110)와, 제염탱크(110)의 상부를 개폐하게 되는 상부커버(120)와, 제염 대상물이 수납되어 제염탱크(110) 내에서 회전 운동 가능하게 구비되는 바스켓(130)과, 상부커버(120)에 마련되어 상기 바스켓(130)을 회전 구동하게 되는 구동부(140)와, 제염탱크(110) 내에 순수를 고압 살수하기 위한 고압살수부와, 제염탱크(110) 내에 구비되어 공정수를 살수하기 위한 복수의 노즐(161)로 구성된 노즐헤드부(160)와, 제염탱크(110) 내에 구비되어 초음파를 발생시키는 초음파발생부(170)를 포함한다.

제염탱크(110)의 상부에는 개폐 가능한 상부커버(120)가 구비되며, 바람직하게는, 제염탱크(110)와 상부커버(120)에 각각 제1,2승강 브라켓(111)(121)이 마련되며, 제1,2승강 브라켓(111)(121)과 연직으로 나사 조립되는 구동스크류(122)가 구비된 조작핸들(123)을 포함한다. 조작핸들(123)의 조작 방향에 따라서 구동스크류(122)의 회전에 의해 상부커버(120)는 상하 승강이 이루어져 개폐가 이루어질 수 있다. 상부커버(120)는 관찰창(124)이 구비되어 공정 중에 제염탱크(110)의 관찰이 가능하며, 관찰창은 주지의 강화유리에 의해 제공될 수 있다. 제염탱크(110)와 상부커버(120)는 잠금 상태를 고정하기 위한 락볼트가 구비되어 기밀이 유지될 수 있다.

구동부(140)는 상부커버(120)에 마련되어 바스켓(130)을 회전 구동하기 위한 것으로서 웜과 웜기어로 구성됨 감속기에 의해 구동축(141)의 회전 구동이 이루어지며, 구동축(141)은 상부커버(120)에 마련된 베어링(142)에 의해 축 지지되어 상부커버(120) 내에 수평하게 구비되는 회전바(143)와 고정된다. 회전바(143)는 상부커버(120)와 함께 상하 승강이 이루어져, 상부커버(120)가 닫히게 되면 회전바(143)는 바스켓(130) 상단을 가압하여 고정되며, 상부커버(120)가 상승하여 개방되면 회전바(143) 역시 같이 상승하면서 바스켓(130)과의 접촉이 해제된다.

제염탱크(110)은 상단에 내경 방향으로 돌출 형성되어 바스켓(130)이 수직으로 관통하여 위치하게 되는 고정림(112)이 형성되며, 바스켓(130)은 회전부재(113)에 안착 위치하여 다수의 베어링부재(114)(115)에 의해 회전 운동이 이루어진다.

회전부재(113)는 고정림(112)에 삽입되는 고리 형상의 수직몸체(113a)와 수직몸체(113a)의 상단에서 절곡 형성된 수평몸체(113b)로 구성되며, 수직몸체(113a)의 하단에는 고정림(112)의 하부면과 대면하여 회전부재(113)의 상하 유격을 규제하는 가이드핀(113c)이 구비될 수 있다.

베어링부재(114)(115)는 수평몸체(113b)의 하면과 접하는 볼베어링(114)과, 수직몸체(113)의 외주면과 접하는 롤러 베어링(115)으로 구성될 수 있으며, 볼베어링(114)은 회전부재(113)에 작용하는 수직 하중을 지지하고 롤러 베어링(115)은 회전부재(113)와 회전 마찰을 저감하는 역할을 한다.

도 5는 본 발명에 따른 화학제염 장치의 회전부재와 베어링부재를 보여주는 평면도로서, 회전부재(113)은 복수의 베어링부재(114)(115)에 의해 지지되며, 바람직하게는, 복수의 볼베어링(114)은 서로 일정 각도(θ1)를 갖고 배치되고 롤러 베어링(115) 역시도 서로 일정 각도를 갖고 배치된다. 또한 볼베어링(114)과 롤러 베어링(115) 사이도 일정 각도(θ2)를 갖고 배치된다. 본 실시예에서 볼베어링(114)은 8개로 구성되어 서로 등각(45ㅀ)으로 배치되고 롤러 베어링(115)은 4개로 구성되어 서로 직각으로 배치되고 볼베어링(114)과 롤러 베어링(115) 사이의 각도(θ2)는 22.5ㅀ로 배치가 이루어지는 것을 보여주고 있다.

이와 같이 회전부재(113)에 균등하게 배치되는 복수의 베어링부재(114)(115)는 회전부재(113)에 안착되는 바스켓의 하중을 지지하면서 제염탱크 내에서 원활한 회전 운동이 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 화학제염 장치의 바스켓의 구성도로서, 바스켓(130)은 복수의 파이프가 서로 용접되어 골격을 구성하여 전체적으로 원통 형상을 갖는 케이지(131)와, 케이지(131)의 적어도 하부에 고정되는 메쉬망(132)과, 케이지(131) 상단의 개구부에 고정되는 보강플랜지(133)를 포함한다. 케이지(131), 메쉬망(132) 및 보강플랜지(133)는 용접 등에 의해 견고히 고정이 가능하다.

보강플랜지(133)는 외경 방향으로 돌출된 구조를 갖고 회전부재(113)(도 1 참고)에 안착되어 하중을 지지할 수 있는 강도의 소재와 두께로 제작되며, 또한 보강플랜지(133)는 바스켓(130)을 인양하기 위한 복수의 고리(134)가 마련될 수 있다.

이와 같이 구성된 바스켓(130)은 중, 소형 밸브 및 펌프, 공기구 등과 같은 다양한 형태와 크기를 갖는 제염 대상물의 수납이 가능하여 다양한 제염 대상물에 대해 제염 처리가 이루어질 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 화학제염 장치의 고압살수부가 구비된 제염탱크를 보여주는 종단면 및 횡단면 구성도로서, 고압살수부(150)는 제염탱크(110)에 관통하여 고정되는 노즐몸체부(151)와, 노즐몸체부(151)의 선단에 회동 가능하게 구비되어 플렉셔블한 호스(153)에 의해 순수가 공급되어 분사가 이루어지는 살수건(152)을 포함한다. 노즐몸체부(151)는 유압 또는 공압에 의해 전후 구동이 가능하여 노즐건(152)의 위치 조작이 이루어질 수 있다.

살수건(152)은 노즐몸체부(151)의 선단에 회동 가능한 링크로 연결되며, 링크축에는 전동모터가 구비되어 외부의 제어에 의해 살수건(152)의 회전 조작이 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 제염탱크(110)는 고압살수부(150)와 인접하여 제염탱크(110) 내부를 관찰할 수 있는 관찰창(116)이 마련될 수 있으며, 작업자는 관찰창(116)을 통해 내부를 관찰하면서 살수건(152)을 조작하여 세척수 살수 작업을 수행할 수 있으며, 또는 다른 실시예로서 관찰창(116)을 모니터링할 수 있는 CCTV가 마련되어 작업자는 제염설비와 분리된 공간에서 제염탱크(110) 내부를 관찰하면서 살수건(152)을 원격 조작하여 세척 작업을 수행할 수 있다.

다시 도 1을 참고하면, 노즐헤드부(160)는 다수의 노즐(161)을 갖고 제염탱크(110) 내부에 배치되며, 바람직하게는, 제염탱크(110)의 내주면과 하부에 모두 배치되어 제염 대상물 전체에 골고루 공정수의 살수가 이루어질 수 있다.

도 9의 (a)(b)는 본 발명에 따른 화학제염 장치의 초음발발생부가 설치된 제염탱크의 종단면 및 횡단면 구성도로서, 본 실시예에서 초음파발생부는 제염탱크(110) 내부의 측면에 사각판 형태로 두 개의 초음파진동부(171)(172)가 서로 직각으로 배치되며, 하부에도 수평 방향으로 사각판 형태의 초음파진동부(173)(174)가 두 개가 설치된다. 진동자의 접촉 부위의 두께는 대략 수 mm이며, 표면에는 내구성을 위해 크롬 코팅될 수 있다.

이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 화학제염 장치를 이용한 제염 대상물의 제염 과정을 간략히 설명한다.

제염 공정준비 작업으로서 먼저 제염 대상물을 바스켓에 수납하고 제염탱크(110) 내에 안착시키며, 다음으로 상부커버(120)를 닫는다.

다음으로 순수저장부(200)에 저장된 순수이 이송이 이루어져 제염부(100)에 순수의 살수가 이루어지며, 이때 제염탱크(110) 내의 공정수는 제염 대상물의 부피에 따라서 수위의 조절이 이루어질 수 있으며, 이러한 과정은 제염탱크(110)의 수위를 검출하여 고압살수펌프(210)의 작동을 제어함으로써 자동화가 이루어질 수 있다.

다음은 산화공정으로서 약품공급부(500)에서 화학약품의 주입되어 공정수가 제염부(100)로 공급되며, 살수펌프(420)와 제1이송펌프(430)에 의해 공정수는 제염부(100)와 공정수 저장부(400)를 순환하게 되며, 또한 제염부(100) 내의 공정수는 냉각부(300)와 열교환이 이루어져 일정 온도가 유지될 수 있다.

분해공정은 산화공정이 종료한 후에 이루어지며, 약품공급부(500)에서 분해공정에 필요한 약품의 공급이 이루어지며, 이러한 과정은 혼합기(520)에서 자동으로 계량되어 제염부(100)로 공급될 수 있다. 분해공정 중에 제염부(100)의 초음파발생부(170)가 작동하여 초음파의 발진이 이루어지며, 초음파발생부(170)의 운전시간은 제염 대상물의 재질 등을 고려하여 설정된 시간동안 자동적으로 이루어질 수 있다. 분해공정 이후의 환원공정, 공정수 냉각, 공정수 정화 공정 등이 순차적으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 전체 제염공정에 대한 단위 공정들은 각 계측기들로부터 전달된 계측신호와, 프로그램된 조건을 처리하여 각 배관라인에 마련된 밸브와, 펌프들을 제어하게 되는 제어부에 의해 자동화가 이루어질 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학제염 장치의 계통도를 보여주는 도면으로서, 화학제염 공정 중에 발생하는 환원약품(옥살산 등)의 분해를 위해 제2공정수 정화처리부가 부가된 계통도를 보여주는 도면이며, 앞서 실시예와 동일 구성에 대해서는 동일부호를 사용하여 설명한다. 도 11은 도 10의 제2공정수 정화처리부만을 보여주는 계통도이다.

도 11을 참고하면, 제2공정수 정화처리부(700)는, 메인탱크(710), 이온교환수지 컬럼(720), UV반응기(730), 인산탱크(740) 및 리시버탱크(750)를 포함하여 환원약품이 포함된 폐공정수의 정화 처리가 이루어질 수 있다.

메인탱크(710)는 교반을 위한 교반기(711)를 더 포함할 수 있으며, 필요 시에 완전배수를 위해 탱크 바닥은 구배가 형성될 수 있으며, 드레인 라인이 마련될 수 있다.

메인탱크(710)와 이온교환수지 컬럼(720)을 연결하는 배관에는 폐공정수를 이송하기 위한 메인펌프(711)가 마련될 수 있으며, 또한 리시버 탱크(750)의 배출라인에는 이송펌프(751)가 마련되어 정화 처리된 공정수의 이송이 이루어지며, UV반응기(730)와 병렬 형태로 배관에 의해 연결되는 인산탱크(740)에도 인산 주입을 위한 인산주입펌프(741)가 마련될 수 있다.

UV반응기(730)는 오존 보다 강한 산화력을 가진 OH라디칼의 생성을 최대화시킬 수 있는 고도화산화공정(Advanced Oxidation Process; AOP)의 반응기가 사용될 수 있다.

도 10을 참고하면, 이와 같이 구성된 제2공정수 정화처리부(700)는 공정수 정화처리부(600)에서 분기되어 폐공정수가 제2공정수 정화처리부(700)로 이송되며, 제2공정수 정화처리부(700)에서 정화 처리가 이루어진 공정수는 제염부(100)에 공급이 이루어진다. 미설명 도면부호 601은 공정수 정화처리부(600)로 전달되는 폐공정수를 여과 처리하기 위한 필터이다.

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.

100 : 제염부 110 : 제염탱크
112 : 고정림 114 : 볼베어링
115 : 롤러 베어링 116 : 관찰창
120 : 상부커버 122 : 구동스크류
123 : 조작핸들 124 : 관찰창
130 : 바스켓 140 : 구동부
150 : 고압살수부 160 : 노즐헤드부
161 : 노즐 170 : 초음파발생부
180 : 방사선량 계측기 190 : 공기정화부
200 : 순수저장부 210 : 고압살수펌프
300 : 냉각부 311: 제1열교환 코일
312 :제2열교환 코일 313 : 제3열교환 코일
321 : 제1순환펌프 322 : 제2순환펌프
323 : 제3순환펌프 400 : 공정수 저장부
410 : 히터 420 : 살수펌프
430 : 제1이송펌프 440 : 제2이송펌프
500 : 약품공급부 510 : 약품주입탱크
520 : 혼합기 530 : 약품주입펌프
540 : 약품공급펌프 550 : 분석부
560 : 과망간산 제조부 600 : 공정수 정화처리부
610 : 수지탑 700 : 제2공정수 정화처리부
710 : 메인탱크 720 : 이온교환수지 컬럼
730 : 인산탱크 750 : 리시버탱크

Claims (14)

1. 제염 대상물이 수납되어 제염처리가 이루어지는 제염부와;
   상기 제염부의 살수에 사용되는 순수가 저장되는 순수저장부와;
   냉각수가 저장되어 상기 제염부의 공정수가 순환되어 공정수와 냉각수 사이의 열교환이 이루어지는 냉각부와;
   상기 제염부에 저장된 공정수의 순환이 이루어져 공정수의 저장이 이루어지는 공정수 저장부와;
   상기 제염부에 공급되는 공정수의 화학약품을 공급하게 되는 약품공급부와;
   제염 처리에 사용된 공정수 중의 방사선 오염물질 및 잔류 화학약품을 정화 처리하기 위한 공정수 정화처리부를 포함하며,
   상기 제염부는, 개폐 가능한 상부커버가 구비된 제염탱크와; 제염 대상물이 수납되어 상기 제염탱크 내에 회전 가능하게 구비되는 바스켓과; 상기 상부커버에 구비되어 상기 바스켓을 회전 구동하기 위한 구동부와; 상기 제염탱크 내에 상기 순수저장부에 저장된 순수를 살수하기 위한 고압살수부와; 상기 공정수 저장부에 저장된 공정수를 제염 대상물에 살포하기 위한 노즐헤드부와; 상기 제염탱크 내에서 초음파를 발생시키는 초음파발생부와; 방사선량을 검출하기 위한 방사선량 계측기;를 포함하며,
   상기 바스켓은, 복수의 파이프가 서로 용접되어 골격을 구성하여 전체적으로 원통 형상을 갖는 케이지와; 상기 케이지에 고정되는 메쉬망과; 상기 케이지의 상단 개구부에 고정되는 보강플랜지를 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제염탱크는,
   상기 바스켓이 수직으로 관통하여 위치하게 되는 고정림과;
   상기 바스켓이 상부에 안착되고 상기 고정림과 베어링부재를 매개로 하여 회전 운동이 가능한 회전부재;를 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 베어링부재는,
   상기 고정림에 배치되어 상기 회전부재의 수직하중을 지지하게 되는 복수의 볼베어링과;
   상기 고정림에 배치되어 상기 회전부재의 회전 마찰을 저감하게 되는 복수의 롤러 베어링을 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 구동부는 상기 상부커버에 마련되어 웜과 웜기어로 구성된 감속기에 의해 회전 구동이 이루어지는 구동축과, 상기 구동축 하측 선단에 고정되어 상기 바스켓 상단을 가압하게 되는 회전바를 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 고압살수부는,
   상기 제염탱크에 관통하여 고정되는 노즐몸체부와;
   상기 노즐몸체부의 선단에서 회동 가능하게 구비되어 살수가 이루어지는 살수건을 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 노즐몸체부는 전후 이동이 가능하여 상기 살수건의 전후 위치 조작이 이루어지는 것을 특징으로 하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제염탱크는, 상기 고압살수부와 인접하여 상기 제염탱크 내부를 관찰할 수 있는 관찰창을 더 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 제염부에 저장된 공정수가 이송되어 열교환이 이루어지는 배관라인에 히팅을 위한 라인 히터를 더 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 공정수 저장부에 저장된 공정수가 순환하여 열교환이 이루어지는 열교환 코일을 더 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 약품공급부의 배출단에서 분기된 배관라인을 통해 전달된 공정수를 샘플링하여 농도 및/또는 전기전도도의 분석이 이루어지는 분석부를 더 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 노즐헤드부는 복수의 노즐이 배치되어 상기 제염부의 내주면과 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 약품공급부는, 과망간산칼륨 용액을 강산성 양이온 수지컬럼에 통과시켜 과망간산을 제조하여 산화제로서 과망간산을 공급하는 과망간산 제조부를 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 공정수 정화처리부에서 분기되어 전달된 폐공정수 중의 환원약품을 분해 처리하여 상기 제염부로 전달하기 위해 고도화산화공정의 자외선(UV) 반응기가 구비된 제2공정수 정화처리부를 더 포함하는 원전 방사선 오염물 제거를 위한 화학제염 장치.

Images