KR102148894B1 - 중·저준위 방사성 액체 폐기물의 운반 및 저장 장치 - Google Patents

중·저준위 방사성 액체 폐기물의 운반 및 저장 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 중·저준위 방사성 액체를 운반 및 저장하는 장치는 상기 액체를 주입하는 주입부, 배출하는 배출부가 하나 이상 마련되는 액체 운반 및 저장 용기 및 가로 바와 세로 바가 복수로 연결되고 하부에 팔레트가 마련됨으로써 상기 액체 운반용기를 수용, 보호, 운반 및 저장 하는 케이싱을 포함하며, 상기 액체 운반 및 저장 용기는 폴리에틸렌 재질로 마련돼 종래의 설정 값보다 비중이 큰 금속 성분을 포함함으로써 차폐성능을 확보하는 것을 특징으로 한다.

Description

중·저준위 방사성 액체 폐기물의 운반 및 저장 장치{Transport and storage tank for low- and intermediate-level Radioactive Liquid Waste}
본 발명은 액체 방사성 폐기물 운반 및 저장장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 액체 폐기물 운반용기에 방사선 차폐성능을 확보함으로써 안전하게 중·저준위 방사성 액체를 운반 및 저장할 수 있는 액체 운반 및 저장 장치에 관한 것이다.
일반적으로 방사성 폐기물(Radioactive Waste)은 방사성 핵종이 규정치 농도 이상 함유되어 있거나 방사성 핵종에 의해 오염된 물질을 의미한다. 방사성 폐기물은 원자력안전법 제2조제18호에서'방사성물질 또는 그에 따라 오염된 물질로서 폐기의 대상이 되는 물질(제35조제4항에 따라 폐기하기로 결정한 사용 후 핵연료를 포함한다.)을 말한다.'라고 정의되어 있다.
방사성 폐기물은 방사능 농도 및 열 발생률에 따라 고준위 방사성 폐기물과 중·저준위 방사성 폐기물로 분류될 수 있다. 원자력안전법시행령2조1항의 규정에서 고준위 방사성 폐기물은 방사성 폐기물 중 방사능 농도 및 열 발생률이 원자력안전위원회가 정하는 값 이상인 방사성 폐기물로 정의되어 있다.
또한, 원자력안전법시행령2조1항의 규정에서 중·저준위 방사성 폐기물은 고준위 방사성 폐기물 외의 방사성 폐기물로 정의되어 있다. 원자력안전위원회고시 방사선방호 등에 관한 기준(제2016-16호) 제3조에서는 고준위 방사성 폐기물과 중·저준위 방사선 폐기물의 구분 기준을'반감기20년 이상인 알파선을 방출하는 핵종으로 방사능 농도4,000Bq/g 및 열 발생률2kW/㎥'로 정하고 있다.
방사성 폐기물의 대부분은 원자력 발전 과정에서 발생될 수 있지만 의료계, 연구계 및 산업계에서도 그 발생량이 점점 증가하고 있는 추세다. 예를 들어, 방사성 폐기물은 우라늄광의 채굴, 정련, 변환, 농축, 연료 가공, 원전 운전, 재처리 과정, 원자력 시설 해체 과정 등에서 발생되고 암치료와 같은 의료 시술뿐만 아니라 육종개발, 멸균처리, 미용제품 개발 등과 같은 연구 개발 분야에서 발생하고 있다.
이 중 원자력 시설 해체 과정은 수명이 다한 원전의 원자력 시설이 해체되는 과정을 의미하는데, 이러한 과정은 방사성 오염 물질을 원자력 시설로부터 제염 및 제거한 후 주요 시설에 대한 접근을 통제하는 것부터, 방사능에 의해 오염된 시설과 구조물의 해체 및 철거를 통해 최종적으로 부지를 제한 없이 사용 가능한 수준까지 방사능 준위를 낮추는 단계를 포함한다.
최근, 원전의 가동연수가 증가함에 따라 수명이 다하여 운영이 종료된 원전이 점차적으로 증가되고 있기 때문에, 운영이 종료된 원전의 원자력 시설이 해체되는 과정에서 발생되는 방사성 폐기물을 처리하기 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다.
방사성 폐기물 발생지에서 발생(해체)된 방사성 폐기물은 특수 용기, 드럼, 대형 용기 등과 같은 용기에 저장된 후, 방사성 폐기물 처분지로 이송되어 격리 처분될 수 있다. 예를 들어, 방사성 폐기물 처분지로 이송된 방사성 폐기물은 지표면 가까이 위치하는 표층 처분 시설에 격리 처분되거나, 지표면으로부터 수십 미터 이하의 지하에 위치하는 동굴 처분 시설에 격리 처분될 수 있다.
그런데, 중·저준위 방사성 액체의 경우 이동이나 운반을 위해 종래에는 일반적인 액체 운송용기를 사용하고 있다. 흔히 IBC 탱크 또는 토트통이라고 하는 용기를 케이싱에 수용하여 운반하고 있는데, 이와 같이 중·저준위 방사성 액체를 운반하는 경우 방사선의 차폐가 전혀 이뤄지지 않아 중·저준위 방사성 액체로부터 방사선이 유출되어 작업자가 피폭될 수 있는 문제점이 있다.
등록특허 제10-1604406호(2016.3.1. 공고)
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차폐 성능을 확보한 액체 운반용기를 이용하여 안전하게 중·저준위 방사성 액체를 저장 운반하는 액체 운반 및 저장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 중·저준위 방사성 액체를 운반하는 장치는 상기 액체를 주입하는 주입부, 배출하는 배출부가 하나 이상 마련되는 액체 운반 및 저장 용기 및 가로 바와 세로 바가 복수로 연결되고 하부에 팔레트가 마련됨으로써 상기 액체 운반 및 저장 용기를 수용, 보호, 운반 및 저장하는 케이싱을 포함하며, 상기 액체 운반 및 저장 용기는 폴리에틸렌 재질로 마련돼 종래의 설정 값보다 비중이 큰 금속 성분을 포함함으로써 방사선 차폐성능을 확보하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 성분은 납(Pb), 텅스텐(W), 우라늄(U), 토륨(Th) 및 바륨(Ba) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합하여 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 성분을 상기 액체 운반 및 저장 용기의 내면 또는 외면에 도포함으로써 차폐성능을 추가로 확보할 수 있으며, 상기 액체 운반 및 저장 용기의 내면 또는 외면에 연직 방향으로의 소정의 폭을 따라 상기 금속성분을 도포하지 않음으로써 액체 운반용기 내부의 수위를 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액체 운반 및 저장 용기의 두께는 2 내지4 mm로 마련되되, 일면에서 타면으로 갈수록 상기 금속성분의 종류, 농도를 상이하게 마련함으로써 차폐성능을 확보하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 중·저준위 방사성 액체를 운반 및 저장하는 액체 운반 장치의 제조방법은 용기 제작을 위한 재료를 준비하는 단계, 상대적으로 비중이 큰 금속 성분의 재료를 추가하는 단계, 재료를 혼합 및 용융하는 단계, 액체 운반 및 저장 용기 형태를 제작하는 단계 및 검사 및 출고하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 금속 성분은 납(Pb), 텅스텐(W), 우라늄(U), 토륨(Th) 및 바륨(Ba) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합하여 마련하며, 상기 액체 운반용기의 두께는 2 내지 4 mm로 마련되고, 일면에서 타면으로 갈수록 상기 금속성분의 종류, 농도를 상이하게 마련함으로써 차폐성능을 확보하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 성분을 상기 액체 운반용기의 내면 또는 외면에 도포함으로써 차폐성능을 추가로 확보할 수 있으며, 상기 액체 운반용기의 내면 또는 외면에 연직 방향으로의 소정의 폭을 따라 상기 금속성분을 도포하지 않음으로써 용기 내부의 수위를 확인할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방사성 액체 운반 및 저장장치는 방사선을 차폐하여 안전하게 중·저준위 방사성 액체 물질을 운반 및 저장하는 장치로 이용할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 액체 운반 및 저장장치에 관한 사시도,
도2는 본 발명에 따른 액체 운반용기의 다양한 실시 예에 따른 단면 확대도,
도 3는 본 발명에 따른 액체 운반 및 저장 용기의 제조과정에 관한 순서도,
도 4은 본 발명에 따른 용기의 방사선 차폐성능에 관한 실험결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예에 따른 액체 운반 및 저장 장치에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예로 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
본 발명에 따른 중·저준위 방사성 액체의 운반 및 저장 장치는 도1에 도시된 바와 같이 상기 액체를 주입하는 주입부(110), 배출하는 배출부(130)가 하나 이상 마련되는 용기(100)와 가로 바(310)와 세로 바(330)가 복수로 연결되고 하부에 팔레트(350)가 마련됨으로써 상기 용기(100)를 수용, 보호, 운반 및 저장하는 케이싱(300)으로 마련된다.
상기 액체 운반 및 저장 장치(1)는 액체를 수용하는 상기 액체 운반 및 저장 용기(100)가 상기 케이싱(300)에 수용되어 저장 및 운반되고 있으며, 본 발명에 따른 액체 운반 및 저장 장치(1)은 상기 용기 및 케이싱을 모두 포함하되, 방사능 차폐성능이 확보된 상기 용기(100)에 본 발명의 특징이 있는 것이다.
상기 용기(100)는 합성수지 재질로 제작되며 바람직하게는 폴리에틸렌 재질로 마련되고, 종래의 설정된 값이나 기준보다 상대적으로 비중이 큰 금속 성분(b)을 포함함으로써 상기 용기(100) 내부에 수용된 중·저준위 방사성 액체로부터의 방사선을 차폐한다.
금속의 경우 비중이 상대적으로 크기 때문에 금속성분을 차폐성분으로 사용하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 방사선 차폐 성능을 얻을 수 있다면 상기 금속성분 이외에도 다양한 성분이 활용될 수 있으며, 이러한 금속성분 내지 차폐성분은 혼합하거나 단독으로 사용할 수도 있고 혼합 시 가장 적합한 혼합비율에 따라 마련될 수도 있다.
비중이란 어떤 물질의 질량과, 이것과 같은 부피를 가진 표준물질의 질량과의 비율이다. 표준물질로서는 고체및 액체의 경우에는 보통 1atm, 4℃의 물을 취하고, 기체의 경우에는 0℃, 1atm 하에서의 공기를 취한다. 비중은 온도 및 압력(기체의 경우)에 따라 달라진다. 비중은 무차원수(無次元數)이며, 고체, 액체에 대해서는 그 값이 소수점 이하 5자리까지 밀도와 일치한다. 따라서 비중과 밀도는 그 값이 같다고 생각해도 무방하다.
방사선 차폐란, 주위의 한정된 영역을 둘러싸서 바깥으로 방사선이 새어나가는 것을 방지하는 것으로서, 복사선 차폐(가리기)라고도 한다. 중성자나 γ(감마)선과 같은 투과력이 센 방사선의 세기를 줄이기 위하여 쓰는 가리개, 주로 방사선으로부터 인체를 보호하기 위하여 또는 측정 대상이 아닌 배후 방사선을 줄이기 위하여 쓰인다. γ선에 대하여는 납이나 쇠, 중성자 빔에 대하여는 물이나 파라핀의 사용이 효과적이다. 철저한 차폐가 요구될 때는, 보통 콘크리트나 중(重) 콘크리트 등이 쓰이고 있다.
원자력 시설이나 방사선 작업장 등에서 방사선원(放射線源) 주위의 국한된 영역을 막아 외부로 누출되는 방사선을 차단하는 조치, 구조재나 기기(機器)의 방사선 손상, 발열, 방사화 등을 경감시키고 방사선 측정기에 대한 방사선 백그라운드(측정대상인 시료 외에서 오는 방사선)를 경감시키기 위해 방사선을 차단한다.
차폐체를 설계할 때 대상이 되는 방사선의 종류, 에너지, 방사선원의 모양, 차폐체에 대한 제약(공간의 제한, 마루하중의 제한 등) 등을 고려하여 차폐재료를 선택해야 한다. 차폐 재료는 감마선인 경우 감마선의 에너지 크기에 따라 다르며 일반적으로 원자번호가 크고 무거운 원소일수록 차폐효과는 크다. 따라서 실용적으로 철이나 납, 콘크리트 등이 사용되는 경우가 많다.
또한, 미약한 방사능을 측정하기 위한 차폐의 경우에는 차폐재료 중의 미소한 천연방사능 또는 인공방사능이 문제가 되므로 재료의 선택에 주의할 필요가 있다. 중성자 빔에 대해서는 수 MeV 이하인 경우 물이나 파라핀 같이 수소를 많이 함유한 물질이 효과가 있다. 에너지가 높아짐에 따라 비탄성 산란에 의한 중성자 에너지의 손실이 중요하므로 원자번호가 큰 원소를 함유한 재료가 효과적이다.
이와 같이 방사성 액체 특히 중·저준위 방사성 물질의 경우에는 원자번호가 크거나 상대적으로 비중이 큰 성분을 이용하여 차폐를 할 수 있으며 바람직하게는 상기 금속 성분으로 납(Pb), 텅스텐(W), 우라늄(U), 토륨(Th) 및 바륨(Ba) 중 적어도 어느 하나 이상을 사용하는 것이다.
상기 중·저준위 방사성 액체를 운반 또는 저장 하는 경우 일반적으로 사용하는 IBC 탱크는 단순히 합성수지로만 제작되어 있으므로 방사선의 차폐가 불가능한 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 액체 운반 및 저장 장치의 용기(100)는 상술한 차폐성분인 금속 성분을 포함하여 방사선을 차폐한다.
상기 용기(100)에 금속 성분을 포함시키는 방법으로 가장 바람직하게는 용기의 제작 과정에서 상기 금속 성분을 혼합하여 형태를 성형시키는 것이다. 즉, 용기 성형 재료의 혼합 과정에서 금속성분(b)을 혼합시킨 후 용융시킨 재료를 사출이나 압출성형을 이용하여 제작하며 경우에 따라서는 상기 금속 성분(b)을 상기 용기(100)의 내면 또는 외면에 일정 두께(T3) 도포할 수도 있는 것이다.
또는, 인서트 사출을 통해 상기 용기(100) 내면에 차폐 성능의 확보를 위한 차폐 필름의 형태가 부착될 수도 있는 것이다. 즉, 상기 금속 성분(b)을 상기 용기(100)의 내면 또는 외면에 도포함으로써 차폐성능을 추가로 확보할 수 있다.
상기 액체 운반 및 저장 용기의 내면 또는 외면에 연직 방향으로의 소정의 폭을 따라 상기 금속성분을 도포하지 않음으로써 용기 내부의 수위를 확인할 수도 있다. 즉, 상기 용기(100)는 내부 물질의 유무 또는 양을 주로 육안으로 관찰하기에 내부의 액체가 외부에서 확인할 수 있도록 확인 수단이 마련되어야 하는 것이다.
도2(a)는 본 발명에 따라 상기 용기(100) 내부에 고르게 상기 금속성분, 차폐성분(b)이 포함된 것을 보여주는 설명도이며, 도2(c)는 상술한 바와 같이 일정 두께(T3)를 갖는 차폐 층, 필름 등이 내면 또는 외면에 마련되는 것을 보여준다. 이때에는 외부에서 내부 액체의 수위를 확인하기 위한 별도의 확인수단이 마련된다.
상기 용기(100)의 두께(T)는 2 내지 4 mm로 마련되고, 일면에서 타면으로 갈수록 상기 금속성분의 종류, 농도를 상이하게 마련함으로써 차폐성능을 추가로 확보할 수도 있으며, 도2(b)에 도시된 바와 같이 내부에서 외부로 갈수록 상기 액체 운반용기(100)에 포함된 차폐 성분의 농도를 상이하게 변경하거나 조정할 수 있는 것이다. 순차적으로 상기 금속성분(b)의 농도를 조절할 수 있으며 각각의 두께(T1, T2)를 상이하게 조합하거나 변경할 수도 있다.
도2에 도시된 바와 같이 상기 용기(100)에 차폐 성능을 확보하기 위해서는 다양한 방법이 이용될 수 있으며 이와 같은 다양한 실시 예는 단독 또는 혼합되어 설치될 수도 있다. 따라서, 운반 또는 저장이 필요한 액체의 방사능 정도에 따라 선택 적용하는 것이다.
도4는 본 발명에 따라 상기 용기(100)의 제조과정에서 금속성분을 추가하여 용기를 제작한 후 방사능 차폐성능을 테스트한 실험결과이다. 도시된 바와 같이 납, 우라늄, 텅스텐의 경우 각각 차폐성능이 매우 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
물론, 상기 금속성분의 혼합비율이 높아질수록 차폐성능이 향상되는 것은 당연한 것이며 본 발명에 따른 중·저준위 방사성 액체의 운반 및 저장 장치는 제작 비용이나 경제성을 고려하고, 이와 함께 외부에서 내부 액체를 확인할 수 있도록 상기 용기(100) 투명도 등을 종합적으로 고려하여 상기 금속성분을 선택하거나 혼합비율을 선택하여야 할 것이다.
본 발명에 따른 중·저준위 방사성 액체를 운반 및 저장하는 장치의 제조방법은 용기 제작을 위한 재료를 준비하는 단계(S100), 상대적으로 비중이 큰 금속 성분의 재료를 추가하는 단계(S200), 재료를 혼합 및 용융하는 단계(S300), 용기 형태를 제작하는 단계(S400) 및 검사 및 출고하는 단계(S500)를 포함한다.
상기 금속 성분(b)은 납(Pb), 텅스텐(W), 우라늄(U), 토륨(Th) 및 바륨(Ba) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합하여 마련하며, 상기 액체 운반용기(10)의 두께(T)는 2 내지 4 mm로 마련되고, 일면에서 타면으로 갈수록 상기 금속성분의 종류, 농도를 상이하게 마련함으로써 차폐성능을 추가로 확보할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 상기 금속 성분을 상기 용기(100)의 내면 또는 외면에 도포함으로써 차폐성능을 추가로 확보할 수 있으며, 상기 용기의 내면 또는 외면에 연직 방향으로의 소정의 폭을 따라 상기 금속성분을 도포하지 않음으로써 액체 운반 및 저장 용기 내부의 수위를 확인 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
본 발명에 따른 액체 운반 및 저장 시스템은 차폐성능을 확보하여 중· 저준위 방사선 액체 물질의 저장 및 운반에 이용될 수 있다.
1: 중·저준위 방사성 액체 운반 및 저장 장치
100: 액체 운반 및 저장 용기 110: 주입부
130: 배출부 300: 케이싱
310: 가로 바 330: 세로 바
350: 파레트
b: 차폐성분(금속성분) T: 용기 두께
T3: 차폐 층 두께
S100: 용기 재료 준비
S200: 금속성분 재료 준비
S300: 재료 용융 및 혼합
S400: 용이 형태 제작
S500: 출고 및 검사

Claims (7)

  1. 중·저준위 방사성 액체의 운반 및 저장 장치에 있어서,
    상기 액체를 주입하는 주입부, 배출하는 배출부가 하나 이상 마련되는 액체 운반 및 저장 용기; 및
    가로 바와 세로 바가 복수로 연결되고 하부에 팔레트가 마련됨으로써 상기 액체 운반 및 저장 용기를 수용, 보호, 운반 및 저장하는 케이싱; 을 포함하며,
    상기 액체 운반 및 저장 용기는 폴리에틸렌 재질로 마련되고 기 설정 값보다 비중이 큰 금속 성분을 포함함으로써 방사선 차폐성능을 확보하고, 상기 금속 성분을 상기 액체 운반 및 저장 용기의 내면 또는 외면에 도포함으로써 차폐성능을 추가로 확보할 수 있으며, 상기 용기의 내면 또는 외면에 연직 방향으로의 소정의 폭을 따라 상기 금속 성분을 도포하지 않음으로써 용기 내부의 수위가 확인 가능한 것을 특징으로 하는 액체 운반 및 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 성분은 납(Pb), 텅스텐(W), 우라늄(U), 토륨(Th) 및 바륨(Ba) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합하여 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 운반 및 저장 장치.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 액체 운반 및 저장 용기의 두께는 2 내지 4 mm로 마련돼, 일면에서 타면으로 갈수록 상기 금속성분의 종류, 농도를 상이하게 마련함으로써 차폐성능을 확보하는 것을 특징으로 하는 액체 운반 및 저장 장치.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 중·저준위 방사성 액체를 운반하는 액체 운반 및 저장 장치의 제조방법에 있어서,
    용기 제작을 위한 재료를 준비하는 단계;
    상대적으로 비중이 큰 금속 성분의 재료를 추가하는 단계;
    재료를 혼합 및 용융하는 단계;
    용기 형태를 제작하는 단계; 및
    검사 및 출고하는 단계; 를 포함하며,
    상기 금속 성분은 납(Pb), 텅스텐(W), 우라늄(U), 토륨(Th) 및 바륨(Ba) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합하여 마련하며, 상기 용기의 두께는 2 내지 4 mm로 마련돼, 일면에서 타면으로 갈수록 상기 금속성분의 종류, 농도를 상이하게 마련함으로써 차폐성능을 확보하는 것을 특징으로 하는 액체 운반 및 저장 장치의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 금속 성분을 상기 용기의 내면 또는 외면에 도포함으로써 방사선 차폐성능을 추가로 확보할 수 있으며, 상기 용기의 내면 또는 외면에 연직 방향으로의 소정의 폭을 따라 상기 금속성분을 도포하지 않음으로써 용기 내부의 수위를 확인 가능한 것을 특징으로 하는 액체 운반 및 저장 장치의 제조방법.

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KR20120028951A (ko) * 2012-02-15 2012-03-23 (주)한스이엔지 중형산적용기
KR20120119158A (ko) * 2011-04-20 2012-10-30 국방과학연구소 다층구조의 방사선 차폐체 및 이의 제조방법
KR101604406B1 (ko) 2014-09-12 2016-03-17 한양대학교 산학협력단 방사성 폐기물 저장 용기

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