KR102096451B1

KR102096451B1 - 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템

Info

Publication number: KR102096451B1
Application number: KR1020190072641A
Authority: KR
Inventors: 임병우; 주종식; 이수호
Original assignee: 임병우; 주종식; 이수호
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2020-04-02
Also published as: JP2021001857A

Abstract

본 발명은 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 물과 혼합된 슬러리 형태의 오염점성토를 고속분산시켜 점성토의 입자속에 단단히 고정되어 있는 방사성세슘을 물속으로 탈리시켜 용출하는 용출기, 비중차이를 이용해 세슘이 용출된 오염수와 정화점성토로 분리하는 분리기, 및 세슘이 용출된 상기 오염수를 알갱이 타입의 고효율 세슘흡착재가 충전된 포집카트리지 필터를 통과시켜 오염수로부터 세슘을 분리회수하는 포집기로 이루어지는 제염장치 시스템 설비를 구성하되, 상기 제염장치 시스템 설비는 이동형 컨테이너에 설치되어 필요에 따라 이동 가능한 것을 특징으로 하는 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템에 관한 것이다.

Description

방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템{A Transportable system to decontaminate and purify the silt soil contaminated with radioactive cesium}

일반적으로, 원자력발전소나 원자력 관계시설의 운영시 정상 발생하는 방사성폐기물은 통상적으로 원자력발전소의 내부 또는 방사성폐기물 처분장과 같은 관리시설에 저장 보관한다. 그러나 이러한 방사성폐기물을 보관하기 위해서는 방사성폐기물 처분장 건설 등에 소요되는 비용이 상당하여 현실적으로 많은 부담이 된다.

특히, 후쿠시마 원전 사고와 같이 예기치 않은 사고가 발생하는 경우에는, 방사성 물질이 대기환경에 대량으로 확산되어 국토의 넓은 부분이 단시간 내에 방사성세슘으로 오염됐다. 여러 오염 중 특히 오염토양은 일본 정부에 의해 수거되어 임시보관 되고 있는바, 일본정부의 공식발표에 의하면 임시보관 중인 오염토양은 2018년 말 기준 2,200만 m³에 달하는 방대한 물량이 임시하치장 또는 중간저장시설에 저장되어 있다.

원자력발전소의 대형 방사능 재난사고시에는 단시간 내에 방대한 토양이 오염되어 방사성폐기물이 되는데, 생활권에서 오염토양은 표토박리 등의 제거작업을 실시하여 플렉시블한 백에 담아 소규모 단위로 여러 곳에 임시 보관한다. 임시보관중인 오염토양은 대규모 중간저장시설로 운반하여 집중관리 되며, 중간저장시설에 장기간 보관한 후에는 최종처분장으로 보내어 영구처분 한다.

그러나 이러한 일련의 활동을 하기 위해서는 엄청난 비용이 소요될 뿐만 아니라, 장기 중간저장과 최종처분을 위한 부지를 마련하는 것도 매우 어려운 상황이다. 만약 오염토양에서 방사능 물질만을 제거하여 토양을 정화한다면, 장기간 저장 또는 처분해야 할 폐기물 물량이 대폭 감소하여 전체 비용을 큰 폭으로 절감할 수가 있을 것이다. 따라서 방사능 오염물을 제염하여 정화하는 기술은 경제적 및 사회적으로도 매우 중요하며, 이러한 기술의 개발은 원자력발전을 직접 수행하는 국가뿐만 아니라, 방사능의 국경을 넘는 대형 재난사고시를 대비하기 위해서도 매우 중요한 과제이다.

방사성세슘으로 오염된 토양을 제염하는 종래 기술은 크게 구분하여 수세정방법, 화학적 처리방법 및 열처리 방법이 있다.

토양은 입자의 크기에 따라 구분하기도 하는데, 자갈이나 모래와 같이 입자가 굵고 단단한 사질토양은 세슘이 속으로 파고들기 어려워 물로 세정하는 것만으로도 겉표면에 묻은 세슘을 분리해낼 수가 있으나, 점성토와 같이 입자가 작고 부드러우며 유기질이 부식된 물질과 섞여 있는 점성토의 경우는, 풍화작용과 더불어 시간이 지남에 따라 세슘이 점성토 입자 속으로 파고들어 단단히 고정되어 있기 때문에, 점성토에서 세슘을 분리하는 것은 대단히 어렵다. 따라서 점성토를 단순히 일반적인 수세정 방법으로 제염 정화하는 기술은 아직도 실용화되어 있지 않은 실정이다.

화학적 처리방법 또는 열처리 방법으로 점성토에서 세슘을 어느 정도 분리할 수는 있다. 그러나 이러한 처리방법들은 처리비용이 많이 드는 것은 물론, 유기질이 다량 포함되어 있는 농지의 경우 이러한 처리방법이 적용되면 작물에 이로운 점성토 내의 미생물과 영양소가 파괴되거나 토양의 성상이 변경되어 재생이용에 한계가 있기에 실용적이라고 할 수 없다.

따라서 세슘이 내부에 단단히 고정되어 있는 점성토를 제염 및 정화하기 위해서는, 처리비용이 저렴해야 하며, 점성토가 갖고 있는 유기질의 손상이 없어야 하며, 점성토의 성상이 변하지 않아야 하는 조건을 만족시킬 수 있는 기술이 필요하다.

국내 등록특허 10-1668075 (2016.10.14. 등록) 국내 등록특허 10-1563300 (2015.10.20. 등록) 국내 등록특허 10-1445452 (2014.09.22. 등록) 일본 공개특허 2013-68484 (2013.04.18. 공개) 일본 공개특허 2013-101098 (2013.05.23. 공개)

본 발명의 목적은 방사능에 오염된 토양 중에서 비교적 제염이 용이한 사질토를 제외하고, 특히 방사성세슘이 입자속에 단단히 고정되어 있어 세슘의 탈리가 어려운 점성토를 대상으로 세슘의 탈리 및 용출을 극대화하고, 물로 용출된 세슘의 재흡착을 최소화하며, 알갱이 형태의 세슘흡착재를 충전한 카트리지를 사용하여 점성토에서 물로 용출되어 나온 방사성세슘을 연속적으로 포집하도록 하여, 점성토의 제염과 정화를 위한 일련의 과정이 연속적으로 수행되도록 하므로써, 제염작업의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염하여 정화하는 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 세슘의 포집 회수수단을 세슘흡착재 카트리지로 마련하여 제반 제염장비의 크기를 대폭 줄임으로써, 컨테이너에 제염장비를 설치하여 운반될 수 있도록 한 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염하는 이동형 시스템을 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용출기에서 방사성 세슘으로 오염된 오염물과 물을 혼합한 슬러리를, 분리기에서 오염수와 정화고형물로 분리하고, 상기 오염수에서 오염원인 세슘을 추출하는 포집기를 포함하는 제염장치가 설치된 컨테이너를 구비한 이동형 시스템에 있어서, 상기 용출기는, 펌프; 상기 펌프의 동작으로 상기 오염물인 오염점성토 및 상기 물의 혼합상태인 상기 슬러리를 일정량 수용하는 세슘용출조; 상기 세슘용출조에 수용된 상기 슬러리를 흡입하고 고속분산시켜 상기 오염점성토로부터 세슘을 탈리시키는 고속분산부; 상기 고속분산부에 의해 상기 오염점성토로부터 세슘이 탈리된 상기 슬러리가 이송되는 믹서;로 구성되고, 상기 분리기는, 상기 믹서에서 이송된 상기 슬러리를 비중차이를 이용해 세슘이 용출된 상기 오염수와 상기 정화고형물인 정화점성토로 분리하는 분리부; 상기 분리부에서 상기 오염수가 이송되는 오염수탱크; 상기 분리부에서 상기 정화점성토가 이송저장되는 정화점성토탱크;로 구성되며, 상기 포집기는 상기 오염수탱크에서 이송된 상기 오염수에서 흡착재 알갱이가 충전된 포집카트리지를 이용해 세슘을 흡착포집하는 세슘포집부; 상기 세슘포집부에서 세슘이 제거된 정화수가 이송저장되는 정화수탱크;로 구성되는 것을 기본적인 특징으로 한다.

또한, 상기 용출기는 상기 세슘용출조에 설치된 상기 고속분산부에 의해 상기 오염점성토로부터 탈리된 세슘이온이 점성토에 재침착하는 것을 방지하는 교환이온을 상기 세슘용출조에 주입하는 교환이온주입부가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포집기는 상기 오염수로부터 세슘포집이 연속적으로 이루어지도록 상기 세슘포집부가 복수로 구성되고, 상기 복수의 세슘포집부 사이에는 연결관로 및 상기 연결관의 개폐를 제어하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포집기는 상기 세슘포집부를 통해 세슘이 제거된 상기 정화수에 함유된 중금속을 포집제거하는 중금속포집부가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨테이너는 복수로 마련되고, 각 구성간 플렉시블 유체관으로 연결되는 상기 제염장치는 상기 각 컨테이너에 구분되어 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염정화하는 이동형 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 점성토의 조성과 성상이 변하지 않으면서도 점성토에 단단히 고정된 세슘의 탈리와 용출이 극대화될 수 있는 효과가 있다.

종래의 단순한 용출기와는 달리, 본 발명은 고강도 물리력을 이용한 고속분산부를 이용하여 점성토와 물을 균질하게 혼합하는 동시에 점성토의 입자속에 고정된 세슘이온을 최대한 탈리 및 용출시키는 효과가 있으며, 또한 종래의 압착방식에 의한 탈수와는 달리, 비중차이를 이용하는 고속원심분리기인 분리부를 통해 분리하므로, 세슘의 재흡착을 근본적으로 방지할 수 있기 때문에, 정화점성토와 세슘이 용출된 오염수가 효과적으로 분리되는 효과가 있다.

둘째, 용출기-분리기-포집기에 이르기까지 일련의 과정이 연속하여 이루어짐으로써, 제염 작업시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

오염수의 제염 과정이 각 단계별로 멈추지 않고, 오염수가 다음 단계로 지속적으로 공급됨과 동시에 제염이 이루어질 수 있는데, 이는 세슘포집부가 세슘흡착재 알갱이로 구성된 포집카트리지를 포함하고 있기 때문에, 세슘이 용출된 오염수가 상기 세슘포집부의 포집카트리지를 통과함과 동시에 세슘이 포집되기 때문이다.

즉, 종래의 제염장치는, 세슘회수 단계에서 미세분말 상태의 세슘 흡착재가 세슘을 흡착한 후에, 이들 미세분말을 침전시키기 위하여 응집재를 혼입하여 흡착재가 더 큰 입자로 응집되어 침전하는 동안 일정 시간을 대기해야 하며, 또한 한단계 더 고액분리 단계를 거쳐야 하므로, 처리 시간이 많이 소요되어 효율성이 떨어졌다 그러나 본 발명은 오염수의 지속적인 공급만을 통해 세슘흡착 포집카트리지에서 세슘의 포집이 이루어짐으로써 제염시간을 대폭 단축할 수 있으며 제염 작업의 효율성을 높일 수 있는 것이다.

셋째, 포집기를 포함한 각 제염 장비의 간소화로 인해, 컨테이너에 제염 장치를 설치할 수 있으므로, 장치의 설치장소 및 제염작업 장소에 제약을 받지 않는 효과가 있다.

따라서, 점성토 제염이 요구되는 장소로 제염장치를 용이하게 이동할 수 있으므로, 오염점성토의 이동에 따른 주민들의 민원을 근원적으로 초래하지 않으며, 제염장치 설치 부지에 대한 애로 사항을 해소할 수 있게 되며, 이에 따른 상당한 경제적 이득을 볼 수 있다.

넷째, 오염점성토의 제염과 정화공정 후의 결과물은 세슘 농축물인 폐포집카트리지뿐이며, 이 폐포집카트리지의 취급을 포함하여 안전보관이 매우 간편하여, 방사성폐기물 처리·처분 관점에서도 대단히 유용한 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 정화하는 이동형 시스템이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 정화하는 이동형 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염정화하는 이동형 시스템을 통해 점성토가 제염되는 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템에 대하여 설명하도록 한다.

도 1과 같이, 본 발명은 이동 가능한 컨테이너(C)의 내부 설치공간에 제염장치(100)가 설치되는바, 이러한 구성으로 인해 상기 제염장치(100)의 이동이 가능한 것이다. 이때 상기 컨테이너(C)는 상기 제염장치(100)의 규모에 따라 하나 또는 그 이상으로 마련될 수 있다.

본 발명에서는 도 1과 같이, 바람직하게 상기 컨테이너(C)가 2개로 구성되며, 이때 상기 제염장치(100)는 각 컨테이너(C1, C2)에 구분되어 설치된다. 그리고 각 컨테이너(C1, C2)에 구분되어 설치되는 상기 제염장치(100)의 구성 간은 플렉시블 유체관(P)으로 연결된다.

다시 말해, 상기 첫번째 컨테이너(C1)에는 물과 혼합된 슬러리 형태의 오염점성토를 고속분산시켜 점성토의 입자속에 단단히 고정되어 있는 세슘을 물속으로 탈리시켜 용출하는 용출기(110)와, 비중차이를 이용해 세슘이 용출된 오염수 및 정화점성토로 분리하는 분리기(120)가 설치된다. 그리고 상기 두번째 컨테이너(C2)에는 세슘이 용출된 상기 오염수를 알갱이 타입의 고효율 세슘흡착재가 충전된 포집카트리지(132) 필터를 통과시켜 오염수로부터 세슘을 분리회수하는 포집기(130)가 설치된다. 이때, 제염장치(100)인 용출기(110), 분리기(120) 및 포집기(130)의 구성 간에는 과정별 순서에 적합하도록 각 구성 간에 플렉시블 유체관(P)이 연결된다.

도 2와 같이, 상기 용출기(110)는 제1 슬러리펌프(111), 세슘용출조(112), 고속분산부(113) 및 믹서(114)를 포함한다.

상기 용출기(110)에서 상기 제1 슬러리펌프(111)를 동작시켜 오염점성토(O)와 물(W)을 혼합흡입하면, 오염점성토(O)와 물(W)은 유동성을 갖는 고형물과 액체의 혼합물인 슬러리(slurry) 상태가 되어 상기 세슘용출조(112)로 일정량이 수용된다.

상기 제1 슬러리펌프(111)의 동작으로 상기 세슘용출조(112)에 수용되는 상기 슬러리는 상기 오염점성토(O)와 물(W)의 단순한 혼합물에 불과하다. 이러한 단순 슬러리는 상기 세슘용출조(112)와 연결 구성된 상기 고속분산부(113)로 이송되어 고속분산되는 과정을 거친다. 이때, 상기 고속분산부(113)는 상기 세슘용출조(112)의 외부에서 양측이 상기 세슘용출조(112)와 연결되어 일측에서 세슘용출조(112)로부터 슬러리를 공급받아 타측을 통해 세슘용출조(112)로 고속분산시키는 구성일 수 있고, 또는 상기 고속분산부(113)는 상기 세슘용출조(112)의 내부에서 상기 슬러리를 고속분산시키는 구성일 수 있다.

이러한 고속분산 과정을 통해, 상기 오염점성토 입자에 들러붙어 있던 부식성 유기물이 떨어지면서 오염점성토 입자의 층간구조가 느슨해지고, 이로 인해 오염점성토의 입자에 박혀있던 세슘이온이 점성토에서 탈리되게 된다. 이같은 오염점성토로부터 세슘이온의 탈리를 극대화시키기 위해서는, 상기 세슘용출조(112)에 단순 슬러리를 일정량 수용한 후, 수용된 일정량의 단순 슬러리만을 상기 고속분산부(113)에서 고속분산시킨 다음 고속분산된 슬러리를 다시 고속분산부(113)로 이송하여 재고속분산시키는 방법을 수차례 반복실행한다. 이같은 고속분산을 반복적으로 실행할수록 오염점성토로부터 세슘이온의 탈리효과는 극대화된다.

또한, 바람직하게 상기 세슘용출조(112)에는 교환이온주입부(115)가 연결설치된다. 상기 교환이온주입부(115)에서는 산성약제를 세슘용출조(112)로 투입하는바, 바람직한 산성약제는 초산, 옥살산, 염산, 질산이다. 이러한 산성약제의 투입을 통해 상기 고속분산부(113)의 고속분산시 오염점성토로부터 세슘이온의 탈리가 촉진될 뿐만 아니라, 탈리된 세슘이온이 있던 자리에 투입된 산성약제의 이온이 들어가 탈리된 세슘이온이 재침착되어 재고정되는 것을 방지하게 된다.

이렇게 상기 슬러리를 상기 고속분산부(113)를 이용해 반속 고속분산시켜 오염점성토로부터 세슘이온을 탈리시키고, 이와 더불어 상기 교환이온주입부(115)를 통해 탈리된 세슘을 대체하는 교환이온을 주입하면, 상기 오염점성토로부터 탈리된 세슘이온이 모두 물에 녹아 상기 슬러리는 오염점성토와 물의 단순 혼합물이 아닌, 오염점성토로부터 세슘이 모두 탈리되어 물에 용출된 상태인 세슘용출 슬러리 상태가 된다. 즉, 상기 슬러리는 오염점성토와 물의 단순 혼합슬러리에서 정화점성토와 세슘용출 오염수의 세슘용출 슬러리로 전환된다.

정화점성토와 세슘이 용출된 오염수의 혼합상태인 상기 세슘용출 슬러리는 상기 세슘용출조(112)로부터 상기 믹서(114)로 이동되며, 세슘용출조(112)에는 오염점성토와 물의 단순 혼합슬러리가 재수용되어 상기와 같은 과정을 반복한다.

그리고 상기 믹서(114)로 이동된 정화점성토와 세슘이 용출된 오염수의 혼합상태인 상기 세슘용출 슬러리는 믹서(114)에서 슬러리 상태가 유지되도록 계속해서 믹싱된다. 상기 세슘용출 슬러리는 이후 단계인 상기 분리기(120)의 분리부(121)로 이송되어 오염수와 정화점성토로 분리되는 단계를 거쳐야 한다. 상기 믹서(114)에서 상기 분리부(121)로 이동이 원활하기 위해서는 유동성이 좋은 슬러리 형태이어야 하는바, 비중이 커 침전이 용이한 정화점성토가 침전되어 유동성이 저해되지 않도록 상기 믹서(114)에서는 슬러리상태가 유지되도록 계속하여 혼합작업을 수행한다.

다음으로, 상기 분리기(120)는 상기 용출기(110)의 세슘용출과정을 통해 오염점성토로부터 세슘이 용출된 상기 믹서(114)의 세슘용출 슬러리를 고형물인 정화점성토와 세슘이 용출된 오염수로 분리한다.

이러한 역할을 수행하기 위해 상기 분리기(120)는 상기 믹서(114)에서 이송된 상기 세슘용출 슬러리를 비중차이를 이용해 세슘이 용출된 오염수와 정화고형물인 정화점성토로 분리하는 분리부(121)와, 상기 분리부(121)에서 상기 오염수가 이송되는 오염수탱크(122), 및 상기 분리부(121)에서 상기 정화점성토가 이송저장되는 정화점성토탱크(123)가 설치된다.

여기서 바람직하게 상기 믹서(114)와 상기 분리부(121) 사이에는 상기 세슘용출 슬러리가 원활하게 이동되도록 제2 슬러리펌프(116)가 설치된다. 이때 제2 슬러리펌프(116)는 복수로 설치될 수 있으며, 제2 슬러리펌프(116)를 제어하여 상기 믹서(114)로부터 상기 분리부(121)로 이동되는 상기 세슘용출 슬러리의 양을 조절할 수 있다.

상기 분리부(121)는 공지된 다양한 원심분리기가 사용될 수 있다. 바람직하게는 비중이 다른 액체 상태를 분리할 때 사용되는 원심침강기와 원심여과기 중 비중의 차이를 이용하여 정화점성토와 세슘이 용출된 오염수로 분리하는 분리용 원심침강기가 사용된다.

다음으로, 상기 포집기(130)는 상기 오염수탱크(122)에서 이송된 상기 오염수에서 세슘흡착재 알갱이가 충전된 포집카트리지(132)를 이용해 세슘을 흡착포집하는 세슘포집부(131), 상기 세슘포집부(131)에서 세슘이 제거된 정화수가 이송저장되는 정화수탱크(134)를 포함한다.

상기 세슘포집부(131)는 상기 오염수로부터 세슘 포집이 효과적으로 이루어질 수 있도록 복수로 마련됨이 바람직하다. 이러한 상기 세슘포집부(131)는 내부에 포집카트리지(132)를 구성하여, 오염수가 세슘포집부(131)를 통과하면서 포집카트리지(132)를 통해 세슘이 걸러지도록 한 구성이다.

상기 포집카트리지(132)는 입자 상태의 세슘흡착재를 포함하여 구성된다. 본 발명에서는 알갱이로 구성된 세슘흡착재를 복수의 카트리지로 구성함으로써, 제염장치(100)의 구성을 최소화하였다.

다시 말해, 상기 오염수가 상기 오염수탱크(122)에서 상기 세슘포집부(131)로 유입된 후 배출되는 과정에서 세슘흡착재 알갱이로 구성된 상기 포집카트리지(132)를 통과하면서 오염수 안에 포함된 세슘이 세슘흡착재 알갱이에 흡착되도록 함으로써, 카트리지를 소형화할 수 있어 제염장치(100)의 전체 크기를 소형화하여 제염시간의 단축을 구현할 수 있는 것이다.

또한, 상기 세슘포집부(131)와 상기 오염수탱크(122) 사이에는 오염수펌프(135)와 전처리필터(136)가 설치됨 바람직하다.

상기 오염수펌프(135)는 상기 오염수탱크(122)의 오염수를 상기 세슘포집부(131)에 펌핑하는 역할을 하고, 상기 전처리필터(136)는 상기 오염수가 상기 세슘포집부(131)에 유입되기 전 이물질을 걸러내는 역할을 한다.

또한, 세슘 흡착을 위한 포집카트리지(132)로 구성된 복수의 상기 세슘포집부(131)들 사이에는 연결관(131a)이 연결되며, 각 연결관(131a)에는 밸브가 설치됨이 바람직하다. 이는 상기 밸브의 제어를 통해 상기 오염수가 복수의 세슘포집부(131)를 모두 거쳐가게 하거나, 또는 일부 세슘포집부(131)만을 거쳐 갈 수 있도록 구성한 것으로, 이를 통해 상기 세슘포집부(131)의 포집카트리지(132) 교체시 여러개의 세슘포집부(131) 중 교체가 필요한 특정 세슘포집부(131)를 차단한 후 포집카트리지(132)를 교체하는데 용이하다.

이러한 상기 포집기(130)에는 상기 세슘포집부(131)를 통해 세슘이 제거된 제염수(除染水)를 재차 필터링하여 제염수에 포함된 중금속을 포집제거하는 중금속포집부(133)가 더 설치될 수 있다.

상기 중금속포집부(133)도 상기 세슘포집부(131)와 마찬가지로 복수로 마련됨이 바람직하며, 복수의 중금속포집부(133) 사이에는 밸브가 마련된 연결관(133a)을 설치하여 제염수가 거쳐가는 중금속포집부(133)의 개수를 제어할 수 있도록 한다.

상기 중금속포집부(133)의 구성 및 원리는 공지된 기술의 중금속을 포집하는 원리와 동일하며 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 세슘포집부(131)와 상기 중금속포집부(133) 사이에는 부스터펌프(137)가 더 설치될 수 있다. 상기 오염수탱크(122)에 집수된 오염수는 상기 오염수펌프(135)의 펌핑력에 의해 상기 세슘포집부(131) 및 상기 중금속포집부(133)를 통과하면서 세슘 및 중금속이 걸러지는데, 상기 세슘포집부(131)를 통과하면서 오염수의 수압이 약해지므로 상기 부스터펌프(137)를 통해 세슘포집부(131)를 통과한 제염수의 수압을 높일 수 있도록 상기 부스터펌프(137)가 바람직하게 설치된다.

상기 정화수탱크(134)는 상기 세슘포집부(131) 및 상기 중금속포집부(133)를 통해 세슘 및 중금속이 제거된 정화수가 수용되는 저장소이다. 정화수탱크(134)에 수용된 정화수는 재사용 가능하며, 바람직하게는 상기 정화수펌프(138)에 의해 오염점성토와 함께 상기 세슘용출조(112)로 재순환 사용된다.

다시 말해, 상기 세슘용출조(112)에서 오염점성토가 슬러리 상태로 혼합되는 과정에서 사용되는 물을 상기 정화수탱크(134)로부터 공급받아 사용함으로써, 본 발명 제염장치(100)에 사용되는 물을 절감할 수 있다. 이때, 상기 정화수탱크(134)의 정화수를 상기 세슘용출조(112)로 펌핑하는 정화수펌프(138)가 설치될 수 있다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 이동형 제염장치(100)를 통해 오염점성토가 제염되는 과정에 대하여 설명하도록 한다.

트레일러를 이용해 제염장치(100)가 설치된 컨테이너(C)를 방사성폐기물로 오염된 오염점성토가 발생한 임시하차장으로 이동한다.

임시하차장에 도착하면, 개별 컨테이너(C1, C2)를 근접배치하여 제염장치(100)의 각 구성 간에 플렉시블 유체관(P)으로 서로 연결한다. 이때, 각 플렉시블 유체관(P) 간의 연결은 커플러 등의 커넥터로 연결한다.

다음으로, 모아 놓은 오염점성토는 대형 마대자루인 톤백에 담겨 있으므로, 이 톤백을 컨테이너(C1) 가까이 운반한 후 세슘용출조(112)로 유입시킨다. 이때, 상기 세슘용출조(112) 내로 오염점성토의 유입이 원활하도록 제1 슬러리펌프(111)를 이용해 상기 오염점성토와 물을 혼합하여 상기 세슘용출조(112)로 유입시킨다.

이 과정이 수월하도록 상기 컨테이너(C1)의 측면은 개방이 가능하도록 구성됨이 마땅하다.

상기 세슘용출조(112)에 오염점성토와 물이 혼합된 단순 슬러리가 일정량 유입되면, 고속분산부(113)를 가동하여 세슘용출조(112)에 수용된 일정량의 단순 슬러리를 반복순환하여 고속분산시킴으로써, 오염점성토의 입자에 고정되어 있던 세슘이 탈리되어 물에 용출되도록 한다.

상기 과정에서 오염점성토로부터 세슘의 탈리가 촉진되도록 함은 물론, 오염점성토에서 탈리된 세슘이온이 다시 점성토에 재침착되는 것을 방지하기 위해 교환이온주입부(115)에서는 상기 세슘용출조(112)에 산성약제를 투입한다.

이렇게 세슘용출조(112)에서 오염점성토로부터 세슘이 용출되어 정화점성토와 세슘이 용출된 오염수로 변환된 세슘용출 슬러리는 믹서(114)에서 슬러리형태로 더 혼합되어 상기 분리기(120)의 분리부(121)로 이송된다.

상기 분리부(121)로 이송된 세슘용출 슬러리는 비중차이에 의해 원심분리되어 고형분인 정화점성토와 세슘이 용출된 오염수로 분리된다.

이때, 세슘용출 슬러리로부터 분리된 물은 세슘을 포함하는 오염수로서, 다음 과정을 위해 오염수탱크(122)로 이송된다.

그리고 세슘용출 슬러리로분터 세슘이 기준치 이하로 분리된 고형물인 정화점성토는 정화점성토탱크(123)로 이송된 후 재사용되거나 일반 폐기물로 처리된다.

한편, 오염수탱크(122)로 이송된 오염수는 오염수펌프(135)를 통해 포집기(130)의 세슘포집부(131)로 펌핑된다. 이때, 오염수는 세슘포집부(131)에 유입되기 전에 전처리필터(136)를 거침으로써, 오염수에 포함되었을 수 있는 이물질이 걸러지도록 구성하여 세슘포집부(131)를 통한 세슘 포집과정이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.

전처리필터(136)를 거쳐 세슘포집부(131)로 펌핑된 오염수는 세슘포집부(131) 내의 포집카트리지(132)를 통과하게 되는데, 이 과정에서 오염수에 포함된 세슘은 포집카트리지(132)를 구성하는 세슘흡착재 알갱이에 포집된다.

이 과정에서 오염수의 양에 따라 오염수가 통과하는 세슘포집부(131)의 개수를 제어할 수 있다. 즉, 복수인 세슘포집부(131)들 사이에 연결된 연결관의 밸브를 제어하여 오염수가 통과되는 세슘포집부(131)의 개수를 제어하는 것이 가능하다.

이후, 세슘포집부(131)를 통과하여 세슘이 걸러져 제염된 제염수는 중금속포집부(133)를 거치게 되고, 이 과정에서 제염수에 포함된 중금속은 중금속포집부(133)를 통해 포집된다.

이때, 세슘포집부(131)를 통과하면서 수압이 떨어진 제염수는 부스터펌프를 통해 수압이 상승되어 중금속포집부(133)를 통과함에 따라 중금속 포집이 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.

또한, 중금속포집부(133) 역시, 연결관(133a)에 설치된 밸브의 개폐를 통해 사용하고자 하는 중금속포집부(133)의 개수를 제어할 수 있다.

이렇게 중금속 포집부를 통과하여 중금속까지 걸러진 정화수는 정화수탱크(134)에 집수된다. 정화수탱크(134)의 정화수는 외부 용수로 사용하거나, 정화수펌프(138)를 통해 용출기(110)에서 오염점성토와 물의 혼합시 혼합수로 재활용될 수 있다.

이러한 과정을 반복수행하여 세슘으로 오염된 오염점성토를 정화점성토로 정화하는 제염 작업이 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 방사성 세슘으로 오염된 오염점성토를 제염하는 이동형 시스템은, 알갱이 타입의 세슘흡착재를 카트리지화하여 오염점성토의 세슘을 연속적으로 포집할 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

세슘흡착재를 카트리지화하여 구성함으로써, 제염장치(100)의 구성을 간소화할 수 있으며 제염 작업이 각 단계별로 멈춤없이 연속적으로 이루어질 수 있으므로 제염작업에 대한 효율성 및 생산성을 높일 수 있게 된다.

또한, 제염장치(100)를 컨테이너(C)에 설치함으로써 이동형 설비가 될 수 있어, 임시하치장 현장에 설비를 직접 투입하여 제염 작업을 실시할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

C, C1, C2: 컨테이너 100: 제염장치
110: 용출기 111: 제1 슬러리펌프
112: 세슘용출조 113: 고속분산부
114: 믹서 115: 교환이온주입부
116: 제2 슬러리펌프
120: 분리기 121: 분리부
122: 오염수탱크 123: 정화점성토탱크
130: 포집기 131: 세슘포집부
132: 포집카트리지 133: 중금속포집부
134: 정화수탱크 135: 오염수펌프
136: 전처리필터 137: 부스터펌프
138: 정화수펌프

Claims

용출기(110)에서 방사성 세슘으로 오염된 오염물과 물을 혼합한 슬러리를 형성하고 분리기(120)에서 오염수와 정화고형물로 분리하고, 상기 오염수에서 오염원인 세슘을 추출하는 포집기(130)를 포함하는 제염장치(100)가 설치된 컨테이너(C)(C1)(C2)를 구비하며;
상기 용출기(110)는, 제1 슬러리펌프(111); 상기 제1 슬러리펌프(111)의 동작으로 상기 오염물인 오염점성토 및 상기 물의 혼합상태인 상기 슬러리를 일정량 수용하는 세슘용출조(112); 상기 세슘용출조(112)에 수용된 상기 슬러리가 이송되어 슬러리 상태가 유지되도록 계속해서 혼합작용을 하는 믹서(114);로 구성되고;
상기 분리기(120)는, 상기 믹서(114)에서 이송된 상기 슬러리를 비중차이를 이용해 세슘이 포함된 상기 오염수와 상기 정화고형물인 정화점성토로 분리하는 분리부(121); 상기 분리부(121)에서 상기 오염수가 이송되는 오염수탱크(122); 상기 분리부(121)에서 상기 정화점성토가 이송저장되는 정화점성토탱크(123);로 구성되며;
포집기(130)는, 상기 오염수탱크(122)에서 이송된 상기 오염수에서 세슘흡착재 알갱이가 충전된 포집카트리지(132)를 이용해 세슘을 흡착포집하는 세슘포집부(131); 상기 세슘포집부(131)에서 세슘이 제거된 정화수가 이송저장되는 정화수탱크(134);로 구성되는 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템에 있어서;
상기 용출기(110)는,
상기 세슘용출조(112)에 수용된 상기 슬러리를 흡입하고 고속분산시켜 상기 오염점성토로부터 세슘을 탈리시키는 고속분산부(113);를 더 포함하여 이루어지며;
상기 고속분산부(113)는,
상기 세슘용출조(112)에 수용된 상기 슬러리를 고속분산시키는 것을 반복하여 오염점성토로부터 세슘이온을 탈리하도록 되고;
상기 용출기(110)에는,
상기 세슘용출조(112)에 연결설치된 상기 고속분산부(113)에 의해 상기 오염점성토로부터 탈리된 세슘이온이 점성토에 재침착하는 것을 방지하는 교환이온을 상기 세슘용출조(112)에 주입하는 교환이온주입부(115)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 포집기(130)는,
상기 오염수로부터 세슘포집이 연속적으로 이루어지도록 상기 세슘포집부(131)가 복수로 구성되고, 상기 복수의 세슘포집부(131) 사이에는 연결관 및 상기 연결관의 개폐를 제어하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 포집기(130)는,
상기 세슘포집부(131)를 통해 세슘이 제거된 상기 정화수에 함유된 중금속을 포집제거하는 중금속포집부(133)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템.
제1항에 있어서,
상기 컨테이너(C)(C1)(C2)는,
복수로 마련되고, 각 구성간 플렉시블 유체관으로 연결되는 제염장치(100)는 상기 각 컨테이너(C)(C1)(C2)에 구분되어 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성세슘으로 오염된 점성토를 제염 및 정화하는 이동형 시스템.