KR102107406B1 - Method and Apparatus for Radioactive Material Removal of Radioactive Waste - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고체형태의 방사성 폐기물을 파쇄하거나 화학 처리하지 않고 방사성 물질을 제거할 수 있도록 함으로써 방사성 물질 제거과정에서의 피폭이나 2차적인 폐기물을 발생하지 않으면서 방사성 폐기물의 미세한 틈새나 기공에 존재하는 방사성 물질을 효율적으로 제거할 수 있는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법 및 장치는, 고체형태의 방사성 폐기물을 밀폐용기 내에 넣고 밀폐용기 내의 압력을 상승시키고, 설정된 압력으로 상승 될 때, 밀폐용기 내의 압력을 급하강시켜 방사성 폐기물을 팽창시킴으로써 방사성 폐기물의 미세한 틈새나 기공으로부터 방사성 물질을 빼내고, 방사성 폐기물에서 빠져나온 방사성 물질과 팽창공기는 정화필터를 통과시켜 대기로 방출시키고, 방사성 물질이 제거된 방사성 폐기물은 저장통으로 배출시켜 일반 폐기물로 처리할 수 있도록 한 것이다.The present invention, by allowing radioactive materials to be removed without crushing or chemically treating the solid form of radioactive waste, exists in minute gaps or pores in radioactive waste without generating exposure or secondary waste in the process of radioactive material removal. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for removing radioactive substances remaining in radioactive waste capable of efficiently removing radioactive substances.
The method and apparatus for removing radioactive substances remaining in the radioactive waste of the present invention, put radioactive waste in a solid form into an airtight container to increase the pressure in the airtight container, and when it rises to a set pressure, drop the pressure in the airtight container to make it radioactive. By expanding the waste, radioactive materials are removed from the microscopic gaps or pores of the radioactive waste, and the radioactive materials and expanded air released from the radioactive waste are discharged to the atmosphere through a purification filter, and the radioactive waste from which the radioactive materials have been removed is discharged into a storage bin. It was made to be treated as general waste.

Description

방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법 및 장치{Method and Apparatus for Radioactive Material Removal of Radioactive Waste}Method and Apparatus for Radioactive Material Removal of Radioactive Waste}

본 발명은 작은 고체형태 방사성 폐기물의 틈새나 기공에 잔존하는 방사성 물질을 제거함으로써 방사성 폐기물을 일반폐기물로 분류하여 처리할 수 있도록 하는 방사성 물질 제거방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for removing radioactive materials that can be used to classify and treat radioactive waste as general waste by removing radioactive material remaining in the gaps or pores of small solid form radioactive waste.

일반적으로, 작은 고체형태의 방사성 폐기물, 예를 들면 원자력시설의 공기정화계통(HVAC)에 사용되는 활성탄은 방출되는 방사성 기체 중 요오드(I) 및 제논(Xe)을 제거할 목적으로 사용되며, 흡착효율을 좋게 하기 위하여 이러한 활성탄에 주로 TEDA(Triethylene Diamine)와 KI(Potassium Iodide)가 첨착되어 있다. 활성탄에 흡착되어 제거된 방사성 물질 중 반감기가 짧은 요오드(반감기:8일)와 제논은 사용 후 장기간 보관 중에 대부분 감쇄되어 방사능이 소멸 되지만 반감기가 긴 방사성 탄소(C-14)나 삼중수소(H-3)는 오랫동안 남아 있게 된다.In general, small solid radioactive waste, for example, activated carbon used in air purification systems (HVAC) in nuclear facilities is used for the purpose of removing iodine (I) and xenon (Xe) from the emitted radioactive gas, adsorption To improve efficiency, these activated carbons are mainly impregnated with Triethylene Diamine (TEDA) and Potassium Iodide (KI). Among radioactive materials adsorbed and removed by activated carbon, iodine (half-life: 8 days) with short half-life and xenon are mostly attenuated during long-term storage after use, but radioactivity is lost, but radiocarbon (C-14) or tritium (H-) with long half-life 3) will remain for a long time.

국내 원자력발전소나 원자력시설에서 발생되고 있는 폐활성탄에서도 미량이지만 방사성탄소(C-14)와 삼중수소(H-3)가 잔류해 있는 것으로 확인되고 있다. 이러한 폐활성탄에서 국제원자력기구에서 제시하는 규제해제(IAEA, SSNo RS-G-1.7) 농도값인 1 Bq/g과 100 Bq/g을 각각 초과하는 방사성탄소(C-14)와 삼중수소(H-3)가 검출되어 폐활성탄을 원자력발전소에서 자체 처분을 하지 못하고 방사성 고체폐기물로 분류하여 약 1,000 드럼 이상의 폐활성탄을 원자력발전소 내에 저장하면서 관리하고 있다.It is confirmed that radioactive carbon (C-14) and tritium (H-3) remain, although trace amounts of waste activated carbon generated in domestic nuclear power plants and nuclear facilities are small. Radioactive carbon (C-14) and tritium (H) in excess of 1 Bq / g and 100 Bq / g, respectively, concentrations of deregulation (IAEA, SSNo RS-G-1.7) suggested by the International Atomic Energy Agency for these waste activated carbon. -3) is detected and the waste activated carbon cannot be disposed of by itself, but is classified as radioactive solid waste and managed by storing over 1,000 drums of activated carbon in the nuclear power plant.

더욱이, 발전소의 운전과 더불어 매년 수십 드럼의 폐활성탄이 지속적으로 발생되고 있어, 이를 전량 방사성 폐기물로 분류하여 관리할 경우 관리비용이 급증할 것으로 예상된다. 따라서 폐활성탄 중에 함유된 방사성 탄소(C-14)와 삼중수소(H-3)를 분리하여 제거한 후 폐활성탄을 일반 고체폐기물로 원자력발전소에서 자체적으로 처분할 수 있게 된다면 비용이 크게 절감될 뿐만 아니라 방사성 폐기물의 발생이 적게 되고 원자력발전소 폐기물 저장공간의 이용률을 크게 향상시킬 수 있을 것이다.Moreover, with the operation of the power plant, dozens of drums of waste activated carbon are continuously generated each year, and if they are classified and managed as radioactive waste, management costs are expected to increase rapidly. Therefore, if the radioactive carbon (C-14) and tritium (H-3) contained in the waste activated carbon are separated and removed, the waste activated carbon can be disposed of by itself in a nuclear power plant as a general solid waste, and not only can the cost be greatly reduced. The generation of radioactive waste will be reduced and the utilization rate of nuclear power plant waste storage space will be greatly improved.

종래에도 폐활성탄에서 방사성 물질을 제거하기 위한 노력이 있었고, 최근에 알려진 방법으로서, 등록특허 제10-1113706호의 "폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법"과, 등록특허 제10-1233542호의 "방사성 폐활성탄의 처리방법 및 장치"가 있다.In the past, efforts have been made to remove radioactive materials from waste activated carbon, and as a recently known method, there is "Lung activated carbon treatment device and waste activated carbon treatment method using the same" in Patent No. 10-1113706 and Patent No. 10-1233542. There is "a method and apparatus for treating radioactive waste activated carbon".

등록특허 제10-1113706호는, 폐활성탄을 1∼1.5mm의 크기로 파쇄하고, 10-2∼10-5torr의 진공과 200∼500℃의 온도에서 열처리하여 방사성탄소(C-14)와 삼중수소(H-3)를 추출하는 방법이나, 높은 진공상태를 유지시켜야 하고 별도의 파쇄장치를 사용하므로 파쇄 공정시 비산되는 분진으로 작업자가 피폭될 수 있고 방사능이 누출될 우려가 있다. 또한 추출공정에서 발생하는 가스가 정화필터를 통과하여 배출되는 과정에서 파쇄된 미세가루가 함께 배출되어 정화필터를 막게 되므로 배출가스의 정화효율을 저하시키는 문제가 있고, 1∼1.5mm 크기로 파쇄된 폐활성탄에도 미세한 틈새와 기공이 존재하게 되므로, 이 미세한 틈새와 기공 내에 존재하는 방사성 물질까지 완전히 제거하기 어려운 문제가 있다.Patent No. 10-1113706 crushes the waste activated carbon to a size of 1 to 1.5 mm, heat-treats at a temperature of 200 to 500 ° C. with a vacuum of 10 -2 to 10 -5 torr, and radiocarbon (C-14). As a method of extracting tritium (H-3) or maintaining a high vacuum state and using a separate crushing device, workers may be exposed to scattered dust during the crushing process, and there is a risk of leaking radioactivity. In addition, since the gas generated in the extraction process passes through the purifying filter and is discharged together, the shredded fine powder is discharged together to block the purifying filter, and thus there is a problem of deteriorating the purifying efficiency of the exhaust gas. Since fine gaps and pores exist in the activated carbon, there is a problem that it is difficult to completely remove even the radioactive substances present in the fine gaps and pores.

또한, 등록특허 제10-1233542호는, 물리화학적 처리방법을 이용한 것으로, 화학제염공정시 폐활성탄을 화학반응조에서 산성도 1∼2 정도의 황산이나 질산의 산성용액에 1~2시간 정도 침지시켜서 폐활성탄에 흡착되어 있는 무기형 방사성이산화탄소(CO2-14)를 기체방사성이산화탄소(CO2-14)로 분리시켜 제거하도록 된 것이나, 역시 폐활성탄의 미세한 틈새나 기공 내에 존재하는 공기에 포함된 방사성 물질까지 완전히 제거하기 어렵고, 특히 산성도가 높은 산성용액을 사용하게 되므로, 처리 후의 폐활성탄(고체 폐기물)과는 별개로 산성 액체(액체 폐기물), 즉 2차 폐기물이 발생하는 문제가 있다. In addition, Patent No. 10-1233542 uses a physicochemical treatment method. In the chemical decontamination process, waste activated carbon is immersed in an acidic solution of sulfuric acid or nitric acid having an acidity of about 1 to 2 hours in a chemical reaction tank for about 1 to 2 hours to be disposed of. Inorganic radioactive carbon dioxide (CO2-14) adsorbed on activated carbon is separated and removed by gaseous radioactive carbon dioxide (CO2-14), but also completely removes radioactive substances contained in the air in the fine gaps or pores of waste activated carbon. It is difficult to do this, and since an acidic solution having a particularly high acidity is used, there is a problem that an acidic liquid (liquid waste), that is, secondary waste is generated separately from waste activated carbon (solid waste) after treatment.

대한민국 등록특허 제10-1113706호(2012.02.27.공고) "폐활성탄 처리장치 및 이를 이용한 폐활성탄 처리방법"Republic of Korea Patent Registration No. 10-1113706 (2012.02.27.announcement) "Waste activated carbon treatment device and waste activated carbon treatment method using the same" 대한민국 등록특허 제10-1233542호(2013.02.15.공고) "방사성 폐활성탄의 처리방법 및 장치"Republic of Korea Registered Patent No. 10-1233542 (Announcement of Feb. 15, 2013) "Method and device for treating radioactive waste activated carbon"

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 원자력 발전소에서 발생하는 방사성 폐기물, 예를 들면 사용을 마친 폐활성탄이나 폐이온교환수지와 같이 작은 고체형태 방사성 폐기물의 경우, 방사성 폐기물을 팽창시켜 미세한 틈새나 기공에 존재하는 방사성 물질을 효율적으로 제거할 수 있는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법 및 장치를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the purpose of the radioactive waste generated in a nuclear power plant, for example, in the case of used small activated carbon or waste ion exchange resin, small solid form radioactive waste, radioactive Disclosed is a method and apparatus for removing radioactive substances remaining in radioactive waste that can efficiently remove radioactive substances present in microscopic gaps or pores by expanding waste.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고체형태의 방사성 폐기물을 밀폐용기 내에 넣고 밀폐용기 내의 압력을 상승시키는 승압단계; 상기 승압단계에서 밀폐용기의 내부 압력이 설정치에 도달할 때, 밀폐용기 내의 압력을 급하강시켜 방사성 폐기물을 팽창시킴으로써 방사성 폐기물의 미세한 틈새나 기공으로부터 방사성 물질을 빼내는 팽창단계; 및 상기 팽창단계를 통해 방사성 폐기물에서 빠져나온 방사성 물질과 팽창공기는 대기로 방출시키고, 방사성 물질이 제거된 방사성 폐기물은 저장통으로 배출시키는 배출단계로 이루어지는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법에 특징이 있다.The present invention for achieving the above object, the step of raising the pressure in the sealed container to put the radioactive waste in the form of a solid into a sealed container; When the internal pressure of the sealed container in the step of step-up reaches a set value, expanding the radioactive waste by dropping the pressure in the sealed container to extract the radioactive material from fine gaps or pores of the radioactive waste; And a method for removing radioactive substances remaining in the radioactive waste, comprising a discharge step of discharging radioactive substances and air expelled from the radioactive waste into the atmosphere through the expansion step, and discharging the radioactive waste from which the radioactive substances have been removed into a reservoir. have.

또한, 본 발명은 상기 배출단계에서 배출된 방사성 폐기물을 수분에 접촉시키는 수분공급단계와, 상기 수분과 접촉된 방사성 폐기물을 밀폐용기 내에 넣고, 상기 승압단계, 팽창단계 및 배출단계를 반복하는 재처리단계를 더 포함하는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법에 특징이 있다.In addition, the present invention is a reprocessing step of repeatedly supplying a moisture supply step of contacting the radioactive waste discharged in the discharge step with moisture, and the radioactive waste contacting the moisture in a sealed container, and repeating the step of boosting, expanding and discharging. It characterized by the method of removing radioactive substances remaining in the radioactive waste further comprising a step.

이때, 상기 승압단계에서 승압 압력은 3~12㎏f/㎠이고, 팽창단계에서의 급하강 압력은 상압인 것이 바람직하다.At this time, in the step of step-up, the step-up pressure is 3 to 12 kgf / cm 2, and the step-down pressure in the step of expansion is preferably normal pressure.

또한, 본 발명은 고체형태 방사성 폐기물을 다수 수용하여 밀폐상태에서 승압시키기 위한 것으로, 상기 방사성 폐기물을 투입하기 위한 투입구와, 팽창공기 및 방사성 폐기물을 배출하기 위한 배출구와, 내부 압력을 측정하기 위한 압력센서가 구비된 밀폐용기; 상기 밀폐용기를 가열하기 위한 가열기구; 상기 배출구와 연결되어 밀폐용기로부터 배출되는 팽창공기와 방사성 폐기물을 수용하기 위한 것으로, 기체배출구와 고체배출구를 구비한 배출통체; 상기 밀폐용기의 배출구를 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브; 및 상기 배출통체의 기체배출구와 연결된 배기관을 포함하여 이루어진 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거장치에 특징이 있다.In addition, the present invention is for receiving a plurality of solid form radioactive waste and boosting it in a closed state, an inlet for introducing the radioactive waste, an outlet for discharging expanded air and radioactive waste, and a pressure for measuring the internal pressure A sealed container equipped with a sensor; A heating mechanism for heating the sealed container; It is connected to the discharge port for receiving expanded air and radioactive waste discharged from the sealed container, the discharge cylinder having a gas discharge port and a solid discharge port; An opening / closing valve for selectively opening / closing the outlet of the sealed container; And it characterized in that the radioactive material removal apparatus remaining in the radioactive waste, including an exhaust pipe connected to the gas outlet of the discharge body.

또한 본 발명은 상기 배출통체의 기체배출구와 고체배출구를 개폐하기 위한 제1 및 제2 안전밸브를 더 구비하고, 상기 배출통체에는 내부 용적을 확장 가능하게 하는 주름부를 형성한 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거장치에 특징이 있다.In addition, the present invention further comprises first and second safety valves for opening and closing the gas discharge port and the solid discharge port of the discharge cylinder, wherein the discharge cylinder has radioactivity remaining in the radioactive waste having a corrugated portion to expand its internal volume. It features a material removal device.

또한 본 발명은 상기 압력센서와 연결되어 압력센서로부터 측정된 밀폐용기 내의 압력에 의거하여 상기 개폐밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 구비하는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거장치에 특징이 있다.In addition, the present invention is characterized in that the radioactive material removal apparatus remaining in the radioactive waste further comprises a control unit that is connected to the pressure sensor and controls opening and closing of the on-off valve based on the pressure in the sealed container measured from the pressure sensor.

상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 작은 고체형태 방사성 폐기물을 밀폐용기 내에 넣고 승압시킨 후, 압력을 급하강시키는 것에 의해 방사성 폐기물을 팽창시킬 수 있고, 방사성 폐기물이 팽창하는 과정에서 미세한 틈새는 더욱 벌어지고 미세한 기공은 터져버리게 되므로, 미세한 틈새와 기공 내에 잔존하는 방사성 물질을 빼내어 효과적으로 제거할 수 있다.According to the present invention having the above-described characteristic configuration, after placing the small solid form radioactive waste in an airtight container and boosting it, the radioactive waste can be expanded by dropping the pressure, and a fine gap in the process of expanding the radioactive waste Since it is wider and the fine pores burst, it is possible to effectively remove the fine gaps and radioactive substances remaining in the pores.

또한, 본 발명은 작은 고체형태 방사성 폐기물을 팽창시켜 방사성 물질을 제거하는 방식이므로, 방사성 폐기물을 분쇄하는 방식에 비해 방사성 물질의 제거효율이 높고, 분진에 의한 정화필터 막힘이나 피폭 등의 피해가 없으며, 화학적 처리 방식에 비해서는 2차 폐기물을 발생하지 않는 효과가 있다.In addition, since the present invention is a method of removing radioactive material by expanding small solid type radioactive waste, the removal efficiency of radioactive material is higher than that of pulverizing radioactive waste, and there is no damage such as clogging or exposure to purification filters due to dust. , Compared to the chemical treatment method, it has an effect of not generating secondary waste.

도 1은 본 발명의 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법을 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거장치를 나타낸 개략 단면도. 1 is a block diagram showing a method for removing radioactive substances remaining in the radioactive waste of the present invention.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing a radioactive material removal apparatus remaining in the radioactive waste of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법은, 승압단계(S1), 팽창단계(S2), 배출단계(S3)의 3단계로 이루어진다. 여기서 방사성 폐기물로서, 원자력시설의 공기정화계통(HVAC)에서 사용된 작은 고체형태의 폐활성탄을 예로서 설명한다. As shown in Figure 1, the radioactive material removal method remaining in the radioactive waste of the present invention, consists of three stages of step-up step (S1), expansion step (S2), and discharge step (S3). Here, as a radioactive waste, a small solid waste activated carbon used in the air purification system (HVAC) of a nuclear power plant will be described as an example.

승압단계(S1)는, 폐활성탄을 밀폐용기 내에 넣고 밀폐용기 내의 압력을 상승시키는 단계로서, 일정량의 폐활성탄을 밀폐용기 내에 넣고, 밀폐용기를 외부와 밀폐시킨 상태에서 가열기구로 밀폐용기를 가열함으로써 내부 압력을 상승시킬 수 있다. 이때 밀폐용기의 내부 상승 압력은 폐활성탄의 경우, 상압(대기압)의 3~5배인 3~5㎏f/㎠로 설정하는 것이 좋고, 폐활성탄보다 비교적 단단한 폐이온교환수지의 경우는, 9~12㎏f/㎠로 비교적 높게 설정하는 것이 좋다.The step of boosting (S1) is a step of putting the waste activated carbon in the sealed container and increasing the pressure in the sealed container, and putting a certain amount of the waste activated carbon in the sealed container and heating the sealed container with a heating device in a state where the sealed container is sealed to the outside. By doing so, the internal pressure can be increased. In this case, the internal rising pressure of the sealed container is preferably set to 3 to 5 kgf / cm 2, which is 3 to 5 times the normal pressure (atmospheric pressure) in the case of waste activated carbon. It is good to set it relatively high at 12㎏f / ㎠.

팽창단계(S2)는, 상기 승압단계(S1)에서 밀폐용기 내의 압력을 상승시켜 설정압력, 예를 들어 4㎏f/㎠에 도달하게 되면, 밀폐용기의 배출구를 개방하여 내부 압력을 예를 들어 상압으로 급하강시켜 폐활성탄을 팽창시키는 단계이다.In the expansion step (S2), when the pressure in the sealed container is raised in the step (S1) to reach a set pressure, for example, 4 kgf / cm 2, the discharge port of the sealed container is opened to determine the internal pressure. This step is to expand the waste activated carbon by descending to normal pressure.

폐활성탄이 팽창하게 되면 미세한 틈새는 더욱 벌어지게 되고, 내부에 형성된 미세한 기공은 터져버리게 되므로, 미세한 틈새나 기공에 있는 방사성 물질, 특히 방사성 탄소(C-14)나 삼중수소(H-3)를 빼낼 수 있게 된다.When the waste activated carbon expands, the fine gaps become wider, and the fine pores formed therein explode. It can be taken out.

배출단계(S3)는, 상기 팽창단계를 통해 폐활성탄에서 빠져나온 방사성 물질과 팽창공기를 배출하는 단계로서, 방사성 물질이 포함된 팽창공기는 정화필터를 통과시켜 이물질을 제거한 후, 대기로 방출시키고, 방사성 물질이 제거된 폐활성탄은 저장통으로 배출시켜 일반폐기물로 처리한다.Discharge step (S3), the step of discharging the radioactive material and air expelled from the waste activated carbon through the expansion step, the expanded air containing the radioactive material passes through the purification filter to remove foreign matter, and then released to the atmosphere , The waste activated carbon from which radioactive material has been removed is discharged into a storage bin and treated as general waste.

또한 본 발명은 상기 배출단계(S3)에서 배출된 폐활성탄을 재처리하기 위한 수분공급단계(S4)와 재처리단계(S5)를 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include a water supply step (S4) and a reprocessing step (S5) for reprocessing the waste activated carbon discharged in the discharge step (S3).

수분공급단계(S4)는, 상기 배출단계(S3)에서 배출된 폐활성탄에 수분을 접촉시키는 단계로서, 폐활성탄을 습도가 높은 환경에 장시간 두거나, 가습기를 이용하여 폐활성탄에 물을 분무형태로 접촉시킬 수 있다. 이와 같이 폐활성탄에 수분을 함유시킴으로써 재처리시 폐활성탄의 팽창을 가능하게 한다.The water supply step (S4) is a step of contacting moisture to the waste activated carbon discharged in the discharging step (S3), by placing the waste activated carbon in a high-humidity environment for a long time, or by spraying water onto the waste activated carbon using a humidifier. Can be contacted. In this way, by containing moisture in the waste activated carbon, it is possible to expand the waste activated carbon during reprocessing.

재처리단계(S5)는, 상기 수분공급단계(S4)에서 수분이 함유된 폐활성탄을 밀폐용기 내에 넣고, 상기 승압단계(S1), 팽창단계(S2) 및 배출단계(S3)를 반복하는 단계로서, 1차 팽창시 미쳐 벌어지지 않은 미세한 틈새나 파괴되지 않은 기공을 재차 팽창시킴으로써 미세한 틈새나 기공에 잔존하는 방사성 물질을 최대한 제거할 수 있다.In the reprocessing step (S5), the waste activated carbon containing moisture in the water supplying step (S4) is put in a closed container, and the step of step of step-up (S1), step of expanding (S2) and step of discharging (S3) are repeated. As, it is possible to remove as much radioactive material remaining in the fine gaps or pores as possible by re-expanding fine gaps that have not gone crazy or pores that are not destroyed during the first expansion.

도 2는 상기한 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법을 수행하기 위한 장치의 일실시예를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 본 발명의 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거장치는, 다수의 폐활성탄을 수용하여 밀폐상태에서 승압시키기 위한 밀폐용기(10)와 가열기구(20)를 구비한다. Figure 2 shows an embodiment of a device for performing a method for removing radioactive material remaining in the above-mentioned radioactive waste, as shown, the radioactive material removal device remaining in the radioactive waste of the present invention, a plurality of waste activated carbon It is provided with a sealed container 10 and a heating mechanism 20 for receiving and boosting in a closed state.

밀폐용기(10)는 폐활성탄을 투입하기 위한 투입구(11)를 상부에 형성하고, 폐활성탄의 팽창 후 발생하는 팽창공기 및 팽창된 폐활성탄을 배출하기 위한 배출구(12)를 하부에 형성한 구성이다. 또한 밀폐용기(10)에는 내부 압력을 측정하기 위한 압력센서(13)를 구비하고, 상기 배출구(12)에는 배출구(12)를 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브(30)가 구비되어 있다. The sealed container 10 is formed with an inlet 11 for injecting waste activated carbon at the top, and an outlet 12 for discharging expanded air and expanded waste activated carbon generated after expansion of the waste activated carbon is formed at the bottom. to be. In addition, the sealed container 10 is provided with a pressure sensor 13 for measuring the internal pressure, and the outlet 12 is provided with an on-off valve 30 for selectively opening and closing the outlet 12.

가열기구(20)는 상기 밀폐용기(10)를 가열하여 내부 압력을 상승시킬 수 있는 구성이면 좋고, 본 실시예에서는 밀폐용기(10)의 바깥둘레에 전열선을 설치한 전열히터를 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. The heating mechanism 20 may be a configuration that can increase the internal pressure by heating the sealed container 10. In this embodiment, an electric heater is provided in which an electric heating wire is installed on the outer circumference of the sealed container 10. It is not limited to this.

또한 본 발명은 상기 밀폐용기(10)의 배출구(12)와 연결되어 밀폐용기(10)로부터 배출되는 팽창공기와 팽창된 폐활성탄을 수용하기 위한 배출통체(40)를 구비한다.In addition, the present invention is provided with a discharge cylinder (40) for receiving expanded air and expanded waste activated carbon discharged from the sealed container (10) connected to the outlet (12) of the sealed container (10).

배출통체(40)는 밀폐용기(10)로부터 유입되는 팽창공기와 팽창된 폐활성탄을 충분히 수용할 수 있도록 밀폐용기(10)보다 큰 용적을 가지도록 형성한 것으로, 일측에 기체배출구(41)를 형성하고, 하부에 고체배출구(42)를 형성하고 있다.The discharge cylinder 40 is formed to have a larger volume than the closed container 10 so as to sufficiently accommodate the expanded air and expanded waste activated carbon introduced from the closed container 10, and has a gas outlet 41 on one side. It is formed, and a solid discharge port 42 is formed at the bottom.

이때, 배출통체(40)에는 내부 용적을 확장 가능하게 하는 주름부(43)를 형성하여 배출통체(40)의 용적을 최대한 작게 형성할 수 있도록 함과 동시에, 밀폐용기(10)로부터 팽창공기가 급속히 유입될 때, 주름부(43)가 신장되어 이를 흡수할 수 있도록 함으로써 압력을 완화시킬 수 있도록 한다. At this time, the discharge tube 40 is formed with a corrugated portion 43 to expand the internal volume so that the volume of the discharge tube 40 can be formed as small as possible, and at the same time, the expanded air from the closed container 10 is expanded. When rapidly flowing in, the wrinkle portion 43 is stretched so as to be able to absorb it so as to relieve pressure.

배출통체(40)의 기체배출구(41)는 배기관(50)과 연결되고, 배기관(50)에는 정화필터(60)를 설치하여 배기되는 팽창공기로부터 이물질을 제거한 후 대기로 방출할 수 있도록 하고, 기체배출구(41)와 고체배출구(42)에는 기체배출구(41)와 고체배출구(42)를 선택적으로 개폐하기 위한 제1 및 제2 안전밸브(44,45)를 설치한다. The gas outlet 41 of the discharge cylinder 40 is connected to the exhaust pipe 50, and a purification filter 60 is installed in the exhaust pipe 50 to remove foreign substances from the exhausted expanding air and to discharge it to the atmosphere. The gas outlet 41 and the solid outlet 42 are provided with first and second safety valves 44 and 45 for selectively opening and closing the gas outlet 41 and the solid outlet 42.

또한 본 발명은 밀폐용기(10)의 압력센서(13), 가열기구(20), 개폐밸브(30) 및 배출통체(40)의 제1 및 제2 안전밸브(44,45)와 연결하여 이들을 제어하기 위한 제어부(70)를 구비한다. 이를 위해 개폐밸브(30)와 제1 및 제2 안전밸브(44,45)는 전자제어가 가능한 버터플라이밸브를 사용하는 것이 바람직하다. 제어부(70)는 압력센서(13)로부터 측정된 밀폐용기(10) 내의 압력을 입력받아 가열기구(20), 개폐밸브(30), 제1 및 제2 안전밸브(44,45)를 제어하여 폐활성탄의 승압단계(S1), 팽창단계(S2) 및 배출단계(S3)가 자동적으로 수행되도록 미리 프로그램하여 둔다.In addition, the present invention is connected to the first and second safety valves 44 and 45 of the pressure sensor 13 of the sealed container 10, the heating mechanism 20, the on-off valve 30 and the discharge cylinder 40. A control unit 70 for controlling is provided. To this end, it is preferable to use a butterfly valve capable of electronic control of the on-off valve 30 and the first and second safety valves 44 and 45. The control unit 70 receives the pressure in the sealed container 10 measured from the pressure sensor 13 to control the heating mechanism 20, the on-off valve 30, the first and second safety valves 44, 45 Pre-programmed so that the step of boosting the activated carbon (S1), the step of expanding (S2) and the step of discharging (S3) are performed automatically.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저 밀폐용기(10)의 개폐밸브(30)와 배출통체(40)의 제1 및 제2 안전밸브(44,45)는 폐쇄하고, 밀폐용기(10) 내에 일정량의 폐활성탄을 넣고 밀폐시킨 상태에서 가열기구(20)를 가동하여 밀폐용기(10)를 가열하게 되면, 밀폐용기(10) 내의 압력을 상승시킬 수 있다.When explaining the operation of the present invention made of such a configuration is as follows. First, the opening / closing valve 30 of the sealed container 10 and the first and second safety valves 44 and 45 of the discharge cylinder 40 are closed, and a certain amount of waste activated carbon is put in the sealed container 10 and sealed. When the heating mechanism 20 is operated to heat the sealed container 10, the pressure in the sealed container 10 may be increased.

밀폐용기(10)에 구비된 압력센서(13)는 밀폐용기(10)의 내부 압력을 지속적으로 측정하여 제어부(70)로 출력하고, 밀폐용기(10)의 내부 압력이 상승하여 설정치에 도달하게 되면, 제어부(70)는 개폐밸브(30)를 제어하여 배출구(12)를 신속히 개방함으로써 밀폐용기(10)의 내부 압력을 급격히 하강시킨다.The pressure sensor 13 provided in the sealed container 10 continuously measures the internal pressure of the sealed container 10 and outputs it to the control unit 70, and the internal pressure of the sealed container 10 rises to reach a set value. When the control unit 70 controls the on-off valve 30 to rapidly open the outlet 12, the internal pressure of the sealed container 10 is rapidly lowered.

따라서, 폐활성탄은 급격한 압력 하강에 의해 팽창하게 되므로, 폐활성탄의 미세한 틈새가 더욱 확장되어 미세한 틈새에 잔존하고 있던 방사성 물질, 예를 들면 탄소(C-14)나 삼중수소(H-3)를 폐활성탄으로부터 빼낼 수 있고, 또한 폐활성탄 내의 미세한 기공도 팽창에 의해 파괴되어 터져버리게 되므로, 터진 틈새를 통해 탄소(C-14)나 삼중수소(H-3)를 빼낼 수 있게 된다. 폐활성탄으로부터 빠져나온 방사성 물질은 팽창공기와 함께 배출구(12)를 통해 배출통체(40)로 유입되고, 팽창된 폐활성탄도 배출구(12)를 통해 배출통체(40)로 유입된다.Therefore, the waste activated carbon expands due to a rapid pressure drop, so the fine gap of the waste activated carbon is further expanded to remove radioactive substances remaining in the fine gap, such as carbon (C-14) or tritium (H-3). It can be removed from the waste activated carbon, and also the fine pores in the waste activated carbon are destroyed and exploded by expansion, so that carbon (C-14) or tritium (H-3) can be taken out through the exploded gap. The radioactive material discharged from the waste activated carbon flows into the discharge cylinder 40 through the outlet 12 together with the expanded air, and the expanded waste activated carbon also flows into the discharge cylinder 40 through the outlet 12.

배출통체(40)는 밀폐용기(10)보다 큰 용적을 가지도록 제작된 것이므로, 밀폐용기(10)로부터 유입된 팽창공기와 팽창된 폐활성탄을 수용할 수 있고, 특히 배출통체(40)에 구비된 주름부(43)에 의해서는 팽창공기의 압력을 흡수하여 유입시의 충격을 완화시키게 된다.Since the discharge tube 40 is manufactured to have a larger volume than the closed container 10, it can accommodate expanded air and expanded waste activated carbon introduced from the closed container 10, and is particularly provided in the discharge container 40. The pleated portion 43 absorbs the pressure of the expanded air to mitigate the impact at the time of inflow.

이어서, 제어부(70)는 배출통체(40)의 제1 및 제2 안전밸브(44,45)를 개방하여 팽창공기는 기체배출구(41)를 통해 방사성 물질과 함께 배기관(50)으로 배출하고, 팽창된 폐활성탄은 고체배출구(42)를 통해 배출하여 저장통(80)에 담는다. 배기관(50)을 통해 배출되는 방사성 물질이 포함된 팽창공기는 정화필터(60)를 통해 이물질을 제거한 후, 대기로 방출시킨다.Subsequently, the control unit 70 opens the first and second safety valves 44 and 45 of the discharge cylinder 40 to discharge the expanded air through the gas outlet 41 to the exhaust pipe 50 together with the radioactive material, The expanded waste activated carbon is discharged through the solid discharge port 42 and stored in the storage container 80. After the expansion air containing the radioactive material discharged through the exhaust pipe 50 removes the foreign material through the purification filter 60, it is released to the atmosphere.

이때, 제어부(70)는 제1 안전밸브(44)를 먼저 개방하여 팽창공기를 배출시킨 다음, 제2 안전밸브(45)를 개방하여 폐활성탄을 배출하도록 할 수 있고, 도시하지는 않았지만, 배기관(50)에 송풍기를 설치하여 팽창공기의 배출이 더욱 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.At this time, the control unit 70 may discharge the expanded air by first opening the first safety valve 44 and then open the second safety valve 45 to discharge the activated carbon, although not shown, the exhaust pipe ( By installing a blower at 50), the discharge of the expanded air can be made more smoothly.

이와 같이, 본 발명은 폐활성탄을 팽창시켜 미세한 틈새와 기공에 잔존하는 방사성 물질을 빼내 제거할 수 있게 되므로 폐활성탄을 일반폐기물로 처리할 수 있고, 팽창된 폐활성탄에 수분을 접촉시킨 후, 밀폐용기(10) 내에 넣고 재차 팽창시키는 경우, 폐활성탄으로부터 방사성 물질을 최대한 제거할 수 있다. As described above, the present invention can expand the waste activated carbon and remove the radioactive substances remaining in the fine gaps and pores, so that the waste activated carbon can be treated as general waste, and after contacting the expanded waste activated carbon with moisture, it is sealed. When placed in the container 10 and expanded again, the radioactive material can be removed as much as possible from the waste activated carbon.

본 발명은, 상기한 폐활성탄 외에도, 원자력시설에서 사용을 마친 작은 알갱이 형태의 폐이온교환수지에도 적용할 수 있고, 이로써 폐이온교환수지에 잔존하는 스트론튬(Sr) 이나 세슘(Cs) 동위원소를 제거할 수 있다. The present invention, in addition to the above-mentioned waste activated carbon, can be applied to the waste ion exchange resin in the form of small particles that have been used in a nuclear facility, whereby strontium (Sr) or cesium (Cs) isotopes remaining in the waste ion exchange resin can be applied. Can be removed.

지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments described so far are merely illustrative of preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and those skilled in the art within the technical spirit and claims of the present invention. Various changes, modifications, or substitutions may be made by and it should be understood that such embodiments are within the scope of the present invention.

10 : 밀폐용기 11 : 투입구
12 : 배출구 13 : 압력센서
20 : 가열기구 30 : 개폐밸브
40 : 배출통체 41 : 기체배출구
42 : 고체배출구 43 : 주름부
44,45 : 제1 및 제2 안전밸브 50 : 배기관
60 : 정화필터 70 : 제어부 10: sealed container 11: inlet
12: outlet 13: pressure sensor
20: heating mechanism 30: opening and closing valve
40: discharge cylinder 41: gas outlet
42: solid discharge port 43: wrinkles
44,45: first and second safety valve 50: exhaust pipe
60: purification filter 70: control unit

Claims (6)

고체형태의 방사성 폐기물을 밀폐용기 내에 넣고 밀폐용기 내의 압력을 상승시키는 승압단계;
상기 승압단계에서 밀폐용기의 내부 압력이 설정치에 도달할 때, 밀폐용기 내의 압력을 급하강시켜 상기 방사성 폐기물을 팽창시킴으로써 방사성 폐기물의 미세한 틈새나 기공으로부터 방사성 물질을 빼내는 팽창단계; 및
상기 팽창단계를 통해 방사성 폐기물에서 빠져나온 방사성 물질과 팽창공기는 대기로 방출시키고, 방사성 물질이 제거된 방사성 폐기물은 저장통으로 배출시키는 배출단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법.A step of boosting the solid form of radioactive waste into a sealed container and raising the pressure in the sealed container;
An expansion step of extracting radioactive material from minute gaps or pores of the radioactive waste by expanding the radioactive waste by rapidly lowering the pressure in the airtight container when the internal pressure of the airtight container reaches a set value in the step of boosting; And
The radioactive material remaining in the radioactive waste characterized in that it comprises a discharge step of discharging the radioactive material and air expelled from the radioactive waste through the expansion step into the atmosphere, and the radioactive waste from which the radioactive material has been removed is discharged into a reservoir. How to remove. 제 1 항에 있어서, 상기 배출단계에서 배출된 방사성 폐기물을 수분에 접촉시키는 수분공급단계와, 상기 수분과 접촉된 방사성 폐기물을 밀폐용기 내에 넣고, 상기 승압단계, 팽창단계 및 배출단계를 반복하는 재처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거방법.The method of claim 1, wherein the water supply step of contacting the radioactive waste discharged in the discharge step with moisture, and the radioactive waste in contact with the moisture into the sealed container, the step of repeating the step of boosting, expansion and discharge step A method of removing radioactive substances remaining in radioactive waste, further comprising a treatment step. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 승압단계에서의 승압 압력은 3~12㎏f/㎠이고, 팽창단계에서의 급하강 압력은 상압인 것을 특징으로 하는 폐활성탄에 잔존하는 방사성 물질 제거방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the boosting pressure in the boosting step is 3 to 12 kgf / cm 2, and the steeping pressure in the expansion step is normal pressure. . 고체형태의 방사성 폐기물을 수용하여 밀폐상태에서 승압시키기 위한 것으로, 상기 방사성 폐기물을 투입하기 위한 투입구와, 팽창공기 및 방사성 폐기물을 배출하기 위한 배출구와, 내부 압력을 측정하기 위한 압력센서가 구비된 밀폐용기;
상기 밀폐용기를 가열하기 위한 가열기구;
상기 배출구와 연결되어 밀폐용기로부터 배출되는 팽창공기와 방사성 폐기물을 수용하기 위한 것으로, 기체배출구와 고체배출구를 구비한 배출통체;
상기 밀폐용기의 배출구를 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브; 및
상기 배출통체의 기체배출구와 연결된 배기관를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거장치.For receiving a solid form of radioactive waste and boosting it in a closed state, an inlet for injecting the radioactive waste, an outlet for discharging expanded air and radioactive waste, and a pressure sensor for measuring internal pressure Vessel;
A heating mechanism for heating the sealed container;
It is connected to the discharge port for receiving expanded air and radioactive waste discharged from the sealed container, the discharge cylinder having a gas discharge port and a solid discharge port;
An opening / closing valve for selectively opening / closing the outlet of the sealed container; And
Radioactive material removal apparatus remaining in the radioactive waste characterized in that it comprises an exhaust pipe connected to the gas outlet of the discharge body. 제 4 항에 있어서, 상기 배출통체의 기체배출구와 고체배출구를 개폐하기 위한 제1 및 제2 안전밸브를 더 구비하고, 상기 배출통체에는 내부 용적을 확장 가능하게 하는 주름부를 형성한 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거장치.The method of claim 4, further comprising first and second safety valves for opening and closing the gas discharge port and the solid discharge port of the discharge cylinder, characterized in that the discharge cylinder is formed with a corrugated portion to expand the internal volume A device for removing radioactive substances remaining in radioactive waste. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 압력센서와 연결되어 압력센서로부터 측정된 밀폐용기 내의 압력에 의거하여 상기 개폐밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물에 잔존하는 방사성 물질 제거장치.The method of claim 4 or 5, wherein the pressure sensor remaining connected to the radioactive waste characterized in that it further comprises a control unit for controlling the opening and closing of the on-off valve based on the pressure in the sealed container measured from the pressure sensor. Radioactive material removal device.
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