KR102387834B1 - Treatment methods and system for radioactive waste water - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 방법은 방사성 폐수를 증기조(200)에 유입하는 유입 단계(S100); 상술한 증기조(200)에 유입된 방사성 폐수의 상부에 태양광 흡수체를 위치시키고 태양광을 조사하여 상술한 방사성 폐수의 물을 증발시키는 증발 단계(S200); 상술한 증발 단계에서 생성된 수증기를 방사능 수치 분석부(300)로 유입시킨 후 방사능 수치를 분석하고 기 설정된 값과 비교하여 방사성 물질 배출 기준을 만족하는지 판별하는 방사능 수치 분석 단계(S300); 상술한 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 만족하는 경우, 상술한 수증기를 배수부(400)로 배출하는 배출 단계(S400); 및 상술한 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 불만족하는 경우, 상술한 수증기를 응축기(500)로 이송하여 응축한 후, 응축수를 증기조(200)로 다시 집수하는 집수 단계(S500);를 포함한다.The method for treating radioactive wastewater according to the present invention includes an inlet step of introducing radioactive wastewater into the steam tank 200 (S100); An evaporation step (S200) of evaporating the above-mentioned radioactive wastewater by placing a solar absorber on top of the radioactive wastewater introduced into the steam tank 200 and irradiating sunlight; After introducing the water vapor generated in the above-described evaporation step into the radioactivity numerical analysis unit 300, the radioactivity level analysis step (S300) of analyzing the radioactivity level and comparing it with a preset value to determine whether the radioactive material emission standard is satisfied; In the above-described radioactivity numerical analysis step (S300), when the radioactive material emission standard is satisfied, the discharge step (S400) of discharging the above-described water vapor to the drain unit 400; And in the above-described radioactivity numerical analysis step (S300), when the radioactive material emission standard is not satisfied, the water vapor is transferred to the condenser 500 and condensed, and then the condensed water is collected back into the steam tank 200 ( S500); includes.
Description
본 발명은 방사성 폐수 처리방법 및 이를 이용한 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a radioactive wastewater treatment method and a treatment apparatus using the same.
원자력 발전소 운영 및 해체 시 필연적으로 발생하는 방사성 폐수는 안전하게 격리시키기 위하여 별도의 저장시설에 저장해야만 한다. 그러나 이러한 저장시설의 공간은 매우 한정적이며, 새로운 부지 선정도 어려운 반면 방사성 폐기물은 더욱 더 늘어날 것으로 예상됨에 따라, 방사성 폐수의 부피 감량화가 절실한 실정이다.Radioactive wastewater that is inevitably generated during operation and dismantling of a nuclear power plant must be stored in a separate storage facility for safe isolation. However, the space of these storage facilities is very limited, and while it is difficult to select a new site, radioactive waste is expected to increase more and more, so there is an urgent need to reduce the volume of radioactive wastewater.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 화학적침전법, 원심분리법, 증발농축법 등이 연구되고 있다. 화학전침전법은 초기비용 및 운영비가 저렴하지만 처리효율이 낮고 다량의 폐기물(응집물)을 발생시킨다는 단점이 있으며, 원심분리법은 운영비가 저렴하고 운전이 용이하다는 장점이 있으나, 고농도의 폐수처리가 불가능하다는 단점이 있다. 증발농축법은 운영이 용이하고, 고농도의 폐수를 처리할 수 있으며, 대량의 폐수를 동시에 처리할 수 있다는 장점이 있으나, 가열에 의한 증발을 이용할 경우 별도의 열원을 공급해야만 함에 따라 시설구축 및 운영비용이 높으며, 자연 증발을 이용할 경우 증발 효율이 매우 떨어지는 단점이 있다.In order to solve this problem, chemical precipitation method, centrifugal separation method, evaporative concentration method, etc. are being studied. Although the chemical precipitation method has low initial and operating costs, it has the disadvantages of low treatment efficiency and generation of a large amount of waste (aggregates). There are disadvantages. The evaporative concentration method has the advantages of being easy to operate, capable of treating high-concentration wastewater, and processing a large amount of wastewater at the same time. The cost is high, and when natural evaporation is used, evaporation efficiency is very low.
본 발명은 방사성 폐수의 증발 및 농축을 위해 활용되는 가열농축법 및 자연증발법 대비 증발 속도를 현저하게 향상 시킬수 있는 방사성 폐수 처리 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a radioactive wastewater treatment method that can significantly improve the evaporation rate compared to the heat concentration method and the natural evaporation method used for evaporation and concentration of the radioactive wastewater.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법은 방사성 폐수를 증기조(200)에 유입하는 유입 단계(S100); 상술한 증기조(200)에 유입된 방사성 폐수의 상부에 태양광 흡수체를 위치시키고 태양광을 조사하여 상술한 방사성 폐수의 물을 증발시키는 증발 단계(S200); 상술한 증발 단계에서 생성된 수증기를 방사능 수치 분석부(300)로 유입시킨 후 방사능 수치를 분석하고 기 설정된 값과 비교하여 방사성 물질 배출 기준을 만족하는지 판별하는 방사능 수치 분석 단계(S300); 상술한 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 만족하는 경우, 상술한 수증기를 배수부(400)로 배출하는 배출 단계(S400); 및 상술한 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 불만족하는 경우, 상술한 수증기를 응축기(500)로 이송하여 응축한 후, 응축수를 증기조(200)로 다시 집수하는 집수 단계(S500);를 포함한다.The method for treating radioactive wastewater according to the present invention includes an inlet step of introducing radioactive wastewater into the steam tank 200 (S100); An evaporation step (S200) of evaporating the above-mentioned radioactive wastewater by placing a solar absorber on top of the radioactive wastewater introduced into the
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 태양광 흡수체는 폐수 상에 부유하며, 태양광을 흡수하여 열을 발생시키는 것일 수 있다.In the method for treating radioactive wastewater according to the present invention, the above-described solar absorber floats on wastewater and may absorb sunlight to generate heat.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 태양광 흡수체는 발열체 단독 또는 다공성 지지체 상에 코팅된 발열체를 포함할 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the above-described solar absorber may include a heating element alone or a heating element coated on a porous support.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 다공성 지지체는 섬유상, 다공성 고분자막, 다공성 금속체, 고분자 발포체, 탄소 발포체 또는 이들의 조합에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the above-mentioned porous support may be at least one selected from fibrous, porous polymer membrane, porous metal, polymer foam, carbon foam, or a combination thereof.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 발열체는 탄소화합물; 전도성 고분자; 금속 질화물; 금속 산화물; 금속; 또는 이들의 혼합물;을 포함할 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the above-described heating element is a carbon compound; conductive polymers; metal nitride; metal oxides; metal; Or a mixture thereof; may include.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 전도성 고분자은 폴리피롤(poly pyrrole), 폴리 3-헥실티오펜(poly 3-hexylthiophene) 및 폴리티오펜(poly thiophene)으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.In the method for treating radioactive wastewater according to the present invention, the conductive polymer is at least one selected from the group consisting of polypyrrole, poly 3-hexylthiophene, and polythiophene. can
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 태양광 흡수체(220)는 소수성 고분자를 더 포함할 수 있다.In the method for treating radioactive wastewater according to the present invention, the above-described
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 소수성 고분자는 폴리스티렌(poly styrene), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(EVA), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐다이플루오르에틸렌(polyvinyldifluoroethylene), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride), 폴리에테르케톤(polyetherketone), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌에테르나이트릴(polyethylene ether nitrile)로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the hydrophobic polymer described above is polystyrene, polyethylene (PE), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polypropylene (PP), polyimide (PI), polyamide (PA), polycarbonate (PC), polyacrylonitrile (PAN), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyldifluoroethylene , polyvinyl chloride (polyvinylchloride), polyvinylidene chloride (polyvinylidene chloride), polyether ketone (polyetherketone), polyether ether ketone (PEEK) and polyethylene ether nitrile (polyethylene ether nitrile) at least one or more selected from the group consisting of can
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 태양광 흡수체(220)는 상기 방사성 폐수의 방사성핵종을 흡착시키는 흡착체를 더 포함할 수 있다.In the method for treating radioactive wastewater according to the present invention, the above-described
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 흡착체는 제올라이트, 천연점토광물, 페로시안화 전이금속, 실리코타이타내이트(silicotitanate)계 화합물 또는 이들의 복합체를 포함할 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the above-mentioned adsorbent may include zeolite, natural clay minerals, ferrocyanide transition metals, silicotitanate-based compounds, or complexes thereof.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 흡착체는 태양광 흡수체의 표면에 술폰산기, 인산기, 카르복시메틸기, 크라운에테르, 아민기, 카르복실기, 하이드록실기, 알데하이드기 및 이들의 조합에서 적어도 하나 이상의 작용기가 개질되어 형성된 것일 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the above-described adsorbent is at least in the form of a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a carboxymethyl group, a crown ether, an amine group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an aldehyde group, and combinations thereof on the surface of the solar absorber. It may be formed by modifying one or more functional groups.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 방사성 폐수는 수집조(100)로부터 유입된 것일 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the aforementioned radioactive wastewater may be introduced from the
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 방사성핵종은 Cs, Sr, Pu, Am. Cr, Mn, Co, Fe, Sb, Ru, Zr, Nb, Ce 또는 이들의 조합일 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the above-mentioned radionuclides include Cs, Sr, Pu, Am. Cr, Mn, Co, Fe, Sb, Ru, Zr, Nb, Ce, or a combination thereof.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법에 있어서, 상술한 방사성핵종은 T2O, HTO, DTO 또는 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 저농도 삼중수소화합물일 수 있다.In the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, the aforementioned radionuclide may be a low-concentration tritium compound selected from the group consisting of T 2 O, HTO, DTO, or combinations thereof.
또한, 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 장치는 상술한 방사성 폐수 처리방법을 이용한다.In addition, the radioactive wastewater treatment apparatus according to the present invention uses the above-described radioactive wastewater treatment method.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 방법은 청정에너지인 자연태양광을 이용할 수 있는 태양광 흡수체(220)를 이용함으로써, 종래의 방사성 폐수 처리 방법 보다 현저하게 높은 증발속도를 가지며, 친환경적이고, 별도의 열원일 필요로 하지 않으며, 반영구적으로 사용 가능하고, 가격 경쟁력이 우수하다는 장점이 있다.The radioactive wastewater treatment method according to the present invention has a significantly higher evaporation rate than the conventional radioactive wastewater treatment method by using the
도 1은 본 발명에 따른 방사성 폐액 처리방법을 도시한 계통도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 흡수체의 확대 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 장치의 세슘수용액 농축 결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 장치의 재현성 특성 평가 결과이다.1 is a schematic diagram illustrating a method for treating radioactive waste according to the present invention.
2 is a system configuration diagram according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged configuration diagram of a solar absorber according to the present invention.
4 is a result of concentration of the cesium solution in the radioactive wastewater treatment apparatus according to the present invention.
5 is a result of evaluation of reproducibility characteristics of the radioactive wastewater treatment apparatus according to the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 방사성 폐수 처리방법 및 이를 이용한 처리 장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미한다.Hereinafter, a radioactive wastewater treatment method and a treatment apparatus using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise. In this specification and the appended claims, the units used without special mention are based on weight, and in one example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수 처리방법의 계통도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐수 처리방법의 시스템 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 태양광 흡수체의 확대 구성도이다.1 is a schematic diagram of a radioactive wastewater treatment method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a system configuration diagram of a radioactive wastewater treatment method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an aspect according to the present invention It is an enlarged configuration diagram of the light absorber.
먼저, 도 1 및 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리방법은 방사성 폐수를 증기조(200)에 유입하는 유입 단계(S100); 상술한 증기조(200)에 유입된 방사성 폐수의 상부에 태양광 흡수체(220)를 위치시키고 태양광을 조사하여 상술한 방사성 폐수의 물을 증발시키는 증발 단계(S200); 상술한 증발 단계에서 생성된 수증기를 방사능 수치 분석부(300)로 유입시킨 후 방사능 수치를 분석하고 기 설정된 값과 비교하여 방사성 물질 배출 기준을 만족하는지 판별하는 방사능 수치 분석 단계(S300); 상술한 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 만족하는 경우, 상술한 수증기를 배수부(400)로 배출하는 배출 단계(S400); 및 상술한 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 불만족하는 경우, 상술한 수증기를 응축기(500)로 이송하여 응축한 후, 응축수를 증기조(200)로 다시 집수하는 집수 단계(S500);를 포함한다.First, referring to FIGS. 1 and 2 , the method for treating radioactive wastewater according to the present invention includes an inflow step of introducing radioactive wastewater into the steam tank 200 ( S100 ); an evaporation step of evaporating the above-mentioned radioactive wastewater by placing the solar absorber 220 on top of the radioactive wastewater introduced into the
이때, 상술한 증기조(200)는 하나의 증기조 또는 복수개의 증기조일 수 있다. 증기조가 복수개일 경우, 제n호 증기조를 통해 생성된 증기가 방사능 물질 배출 기준을 불만족한 경우, 집수 단계(S500)에서 배출되는 응축수는 제n+1호 증기조로 재집수되어, 방사성 폐수의 증발 효율을 보다 향상시킬 수 있다.In this case, the above-described
상술한 유입 단계(S100)는 방사성 폐수를 수집조(100)로부터 방사성 폐수를 증기조(200)에 유입하는 단계로서, 유입량은 밸브(110)에 의해 조절될 수 있다.The above-described introduction step ( S100 ) is a step of introducing radioactive wastewater from the
상술한 증발 단계(S200)는 상술한 증기조(200)에 유입된 방사성 폐수의 상부에 태양광 흡수체(220)를 위치시키고 태양광을 조사하여 상술한 방사성 폐수의 물을 증발시키는 단계로서, 이때, 상술한 증발은 태양광 흡수체(220)로부터 기인될 수 있다.The above-described evaporation step (S200) is a step of evaporating the water of the above-mentioned radioactive wastewater by placing the solar absorber 220 on the upper part of the radioactive wastewater introduced into the above-described
도 3을 참조하면, 상술한 태양광 흡수체(220)는 발열체(222) 단독, 다공성 지지체(221) 상에 형성된 발열체(222)를 포함할 수 있다. 이때, 태양광 흡수체(220)가 발열체(222)를 단독으로 포함하는 경우, 발열체(222)는 입자상일 수 있으며, 태양광 흡수체(220)가 다공성 지지체(221) 상에 형성될 경우, 발열체(222)는 입자상 또는 막상일 수 있다. Referring to FIG. 3 , the above-described
일 구체예에 있어, 상술한 발열체(222)는 탄소 화합물; 전도성 고분자; 금속 질화물; 금속 산화물; 금속; 또는 이들의 혼합물;을 포함할 수 있다. 상술한 탄소 화합물은 흑연, 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노튜브 및 탄소리본에서 하나 이상 선택될 수 있다. 상술한 전도성 고분자는 폴리피롤(poly pyrrole), 폴리 3-헥실티오펜(poly 3-hexylthiophene) 및 폴리티오펜(poly thiophene)으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 상술한 금속 질화물은 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄, 나이오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속의 질화물 또는 복합 질화물일 수 있다. 상술한 금속 산화물은 타이타늄(Ti), 철(Fe), 지르코늄(Zr), 스트론튬(Sr), 징크(Zn), 인듐(In), 란타넘(La), 바나듐(V), 몰리브데넘(Mo), 텅스텐(W), 틴(Sn), 나이오븀(Nb), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 이트늄(Y), 스칸듐(Sc), 사마륨(Sm), 갈륨(Ga) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속의 산화물 또는 복합 산화물일 수 있다. 상술한 금속은 금, 은, 백금, 팔라듐, 알루미늄, 구리 및 니켈로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 다만, 지지체(221)의 다양한 구조적 형태와 물질 특성에 따라, 용액공정, 기상공정 등으로 도입이 무기물보다 용이하면서도 동시에, 넓은 파장영역에 걸친 우수한 흡광능력을 가지는 전도성고분자를 사용하는 것이 좋으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 흡광능력을 가지는 고분자면 족하다. In one embodiment, the above-described
또한, 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 방법은 태양광 흡수체(220)가 상술한 발열체(222) 물질을 단독으로 포함하는 경우, 흡수할 수 있는 태양광의 파장 영역이 단일 영역으로 한정될 수 있음에 따라, 복수의 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 복수의 물질을 가지는 발열체(222)를 포함하는 태양광 흡수체(220)를 이용할 경우, 보다 넓은 영역의 태양광을 흡수하여 열로 전환시킬 수 있음에 따라, 폐수 내 물의 증발 속도를 현저하게 향상시킬 수 있다.In addition, in the radioactive wastewater treatment method according to the present invention, when the
일 구체예에 있어, 상술한 다공성 지지체(221)는 섬유상, 다공성 고분자막, 다공성 금속체, 고분자 발포체, 탄소 발포체 또는 이들의 조합에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 일예로, 상술한 섬유상은 종이, 면, 유리섬유, 또는 탄소 섬유에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있으며, 상술한 다공성 고분자막은 셀룰로오스, 퍼플루오로설폰산, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 셀룰로오스아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리설폰 및 폴리에테르설폰 중 어느 하나로 형성되는 것일 수 있고, 상술한 다공성 금속체는 스테인리스 스틸, 철, 구리, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속의 망상구조체일 수 있으며, 상술한 고분자 발포체는 폴리스티렌(EPS) 폼, 폴리프로필렌(EPP) 폼, 폴리에틸렌(EPE) 폼 또는 폴리우레탄(EPU) 폼에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있고, 상술한 탄소 발포체는 흑연 폼, 그래핀 폼 또는 탄소나노튜브 폼에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 다공성 지지체(221)는 상술한 발열체(222)를 지지할 수 있는 물질이라면 제한되지 않고 이용될 수 있다.In one embodiment, the above-mentioned
비한정적인 일예로, 상술한 다공성 지지체(221) 상에 발열체(222)를 형성하는 방법은 기상증착방법이 이용될 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.As a non-limiting example, a vapor deposition method may be used as a method of forming the
아울러, 상술한 태양광 흡수체(220)는 발열체(222)가 친수성을 가지는 경우, 소수성 고분자(223)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상술한 태양광 흡수체(220)는 소수성 고분자(223)가 코팅된 발열체(222) 단독 또는 다공성 지지체(221)의 일면에 코팅된 발열체(222)와 상술한 발열체(222)의 상부 코팅된 소수성 고분자(223)를 포함으로써, 상술한 태양광 흡수체(220)는 소수성 고분자(223)을 포함함에 따라 친소수성 특성을 조절하여 자가 부유 특성을 가질 수 있다.In addition, the above-described
이때, 상술한 태양광 흡수체(220)의 친소수성 특성은 전체 태양광 흡수체의 중량 중 소수성 고분자의 함량에 따라 조절될 수 있다. 비한정적인 일예로, 소수성 고분자로서 폴리스티렌을 이용할 경우, 태양광 흡수체는 전체 태양광 흡수체의 중량 중 0.03 중량% 이상, 구체적으로 0.03 내지 0.15 중량%를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 태양광 흡수체(220)가 0.03 중량% 미만의 소수성 고분자를 포함할 경우, 친수성 특성이 보다 강하여 부유특성을 갖지 못하며, 0.15 중량% 초과하는 소수성 고분자를 포함할 경우, 형성되는 소수성 고분자의 무게가 증가하여 부유 특성이 저하될 우려가 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 소수성 고분자의 종류 및 혼합되는 소수성 고분자의 개수에 따라 조절될 수 있다.In this case, the hydrophobic property of the above-described
또한, 형성되는 소수성 고분자의 두께는 50nm 내지 200nm 일 수 있다. 상술한 두께를 만족하는 경우, 태양광 흡수체는 자가 부유 특성을 가지면서도, 지지체의 구조적 특성을 유지하고, 흡수체의 흡광 손실 없이 대부분의 태양광을 발열체까지 전달할 수 있다.In addition, the thickness of the formed hydrophobic polymer may be 50 nm to 200 nm. When the above-described thickness is satisfied, the solar absorber has a self-floating property, maintains the structural properties of the support, and can transmit most of the sunlight to the heating element without loss of absorption of the absorber.
일 구체예에 있어, 상술한 소수성 고분자는 폴리스티렌(poly styrene), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(EVA), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐다이플루오르에틸렌(polyvinyldifluoroethylene), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride), 폴리에테르케톤(polyetherketone), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌에테르나이트릴(polyethylene ether nitrile)로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.In one embodiment, the above-described hydrophobic polymer is polystyrene (poly styrene), polyethylene (PE), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polypropylene (PP), polyimide (PI), polyamide (PA), poly Carbonate (PC), polyacrylonitrile (PAN), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyldifluoroethylene (polyvinyldifluoroethylene), polyvinyl chloride ( Polyvinylchloride), polyvinylidene chloride (polyvinylidene chloride), polyether ketone (polyetherketone), polyether ether ketone (PEEK) and polyethylene ether nitrile (polyethylene ether nitrile) may be selected from the group consisting of at least one or more.
비한정적인 일예로, 상술한 다공성 지지체(221) 상에 소수성 고분자(223)를 형성하는 방법은 기상증착방법이 이용될 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.As a non-limiting example, a method of forming the
나아가, 상술한 태양광 흡수체(220)는 방사성 폐수의 방사성핵종을 흡착시키는 흡착체(224)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상술한 방사성핵종은 Cs, Sr, Pu, Am. Cr, Mn, Co, Fe, Sb, Ru, Zr, Nb, Ce 또는 이들의 조합인 방사성 물질; T2O, HTO, DTO 또는 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 저농도 삼중수소화합물; 또는 이들의 혼합물일 수 있다.Furthermore, the above-described
일 구체예에 있어, 상술한 흡수체(224)는 (1) 발열체가 형성되지 않은 다공성 지지체의 영역에 방사성핵종을 흡착할 수 있는 물질(복합체)을 형성시킨 것 또는 (2) 발열체가 형성되지 않은 다공성 지지체의 영역의 표면을 방사성핵종을 흡착할 수 있는 작용기로 개질시킨 것일 수 있다.In one embodiment, the
상술한 흡착체(224)가 (1) 방사성핵종을 흡착할 수 있는 물질(복합체)을 이용한 경우, 흡착체(224)는 제올라이트, 점토, 페로시안화 전이금속, 실리코타이타네이트(silicotitanate), 유기-금속 골격체(metal-organic framework, MOF) 또는 이들의 복합체를 포함할 수 있다. 상술한 천연점토광물은 석영, 조장석, 백운모 등일 수 있다. 상술한 페로시안화 전이금속에 포함되는 전이금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Ru, Rh, Ag, Cd, Ir, W, Au 및 Hg, 구체적으로는 Fe 및 Cu일 수 있다.When the above-described
이때, 유기-금속 골격체는 상술한 다공성 지지체(221) 없이 단일 소재로 사용될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this case, the organo-metal framework may be used as a single material without the aforementioned
상술한 흡착체(224)가 (2) 방사성핵종을 흡착할 수 있는 작용기로 개질시킨 것일 경우, 흡착체(224)는 태양광 흡수체의 표면에 술폰산기, 인산기, 카르복시메틸기, 크라운에테르, 아민기, 카르복실기, 하이드록실기, 알데하이드기 및 이들의 조합에서 적어도 하나 이상의 작용기가 개질되어 형성된 것일 수 있다. 다만, 복수의 흡착체 물질을 이용할 경우, 양이온성 방사성핵종, 음이온 방사성 핵종 및 삼중수소를 고루 흡착할 수 있어 좋다.When the above-described
이에, 본 발명의 방사성 폐수 처리 방법에 있어서, 상술한 태양광 흡수체(220)는 방사성핵종을 흡착할 수 있는 흡수체(224)를 더 포함함에 따라, 폐수의 물은 증발시키되, 방사성핵종의 증발은 최소화 할수 있어, 매우 안전한 수증기를 배출할 수 있다.Accordingly, in the radioactive wastewater treatment method of the present invention, as the above-described
상술한 방사능 수치 분석 단계(S300)는 상술한 증발 단계에서 생성된 수증기를 유입관(230)을 통해 방사능 수치 분석부(300)로 유입시킨 후 방사능 수치를 분석하고 기 설정된 값과 비교하여 방사성 물질 배출 기준을 만족하는지 판별하는 단계일 수 있다. 이때, 방사성 물질 배출 기준은 원자력안전위원회에서 요구하는 기준이다.In the above-described radioactivity level analysis step (S300), the water vapor generated in the evaporation step is introduced into the
상술한 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 만족하는 경우, 상술한 수증기는 배수부(400)를 통해 배출(방류)한다.In the above-described radioactivity numerical analysis step (S300), when the radioactive material emission standard is satisfied, the above-described water vapor is discharged (discharged) through the
방사성 물질 배출 기준을 불만족하는 경우, 상술한 수증기를 응축기(500)로 이송하여 응축한 후, 응축수(농축수)를 진공펌프(510)를 이용하여 증기조(200)로 다시 집수하여, 증발 단계(S200)부터 다시 수행하도록 한다.When the radioactive material emission standard is not satisfied, the above-described water vapor is transferred to the
이때, 방사능 수치 분석부(300)로부터 배수부(400) 또는 응축기(500)로의 수증기 유입 방향은 밸브(310, 320)를 통해 통제할 수 있다.At this time, the direction of water vapor inflow from the radiation
또한, 본 발명은 상술한 방사성 폐수 처리방법을 이용하는 방사성 폐수 처리 장치를 포함한다. 상세하게, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 방사성 처리 장치는 방사성 폐수 수집부(100); 상술한 수집부(100)로부터 방사서 폐수를 유입한 후 방사성 폐수의 상부에 태양광 흡수체(220)를 위치시키고 태양광을 조사하여 상술한 방사성 폐수의 물을 증발시키는 증기조(200); 상술한 증기조(200)로부터 생성된 수증기의 방사성 수치를 분석하고 기 설정된 값과 비교하여 방사성 물질 배출 기준을 만족하는지 판별하는 방사능 수치 분석부(300); 방사성 물질 배출 기준을 만족하는 경우, 방사능 수치 분석부(300)로부터 수증기를 유입하여 외부로 배출하는 배수부(400); 및 방사성 물질 배출 기준을 불만족하는 경우, 방사능 수치 분석부(300)로부터 수증기를 유입하고 응축하여 증기조(200)로 배출하는 응축기(500);를 포함한다. In addition, the present invention includes a radioactive wastewater treatment apparatus using the above-described radioactive wastewater treatment method. In detail, referring to FIG. 2 , the radioactive treatment apparatus according to the present invention includes a radioactive
일 구체예에 있어, 상술한 증기조(200)는 하나의 증기조 또는 복수개의 증기조일 수 있다. 증기조가 복수개일 경우, 제n호 증기조를 통해 생성된 증기가 방사는 물질 배출 기준을 불만족한 경우, 집수 단계(S500)에서 배출되는 응축수는 제n+1호 증기조로 재집수되어, 방사성 폐수의 증발 효율을 보다 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the above-described
일 구체예에 있어, 상술한 증기조(200)에서 폐수의 증발은 태양광 흡수체(220)로부터 기인될 수 있다. 이때, 상술한 태양광 흡수체(220)는 발열체(222) 단독, 다공성 지지체(221) 상에 형성된 발열체(222)를 포함할 수 있다. 태양광 흡수체(220)가 발열체(222)를 단독으로 포함하는 경우, 발열체(222)는 입자상일 수 있으며, 태양광 흡수체(220)가 다공성 지지체(221) 상에 형성될 경우, 발열체(222)는 입자상 또는 막상일 수 있다.In one embodiment, the evaporation of wastewater in the above-described
일예로, 상술한 발열체(222)는 흑연, 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노튜브 및 탄소리본에서 하나 이상 선택되는 탄소 화합물; 폴리피롤(poly pyrrole), 폴리 3-헥실티오펜(poly 3-hexylthiophene) 및 폴리티오펜(poly thiophene)으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 전도성 고분자; 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄, 나이오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속의 질화물 또는 복합 질화물인 금속 질화물; 타이타늄(Ti), 철(Fe), 지르코늄(Zr), 스트론튬(Sr), 징크(Zn), 인듐(In), 란타넘(La), 바나듐(V), 몰리브데넘(Mo), 텅스텐(W), 틴(Sn), 나이오븀(Nb), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 이트늄(Y), 스칸듐(Sc), 사마륨(Sm), 갈륨(Ga) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속의 산화물 또는 복합 산화물인 금속 산화물; 금, 은, 백금, 팔라듐, 알루미늄, 구리 및 니켈로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속; 또는 이들의 혼합물;일 수 있다. 다만, 방사성 폐수의 물이 증발되되 방사성 핵종은 즐발되지 않는 발열 온도를 가지는 측면에서, 발열체(222)는 전도성 고분자일 수 있다. 또한, 보다 넓은 영역의 태양광을 흡수하여 보다 많은 열에너지를 발생시키는 측면에서, 발열체(222)는 복수의 발열체 물질을 포함할 수 있다.For example, the above-described heating element 222 may include one or more carbon compounds selected from graphite, graphene, graphene oxide, carbon nanotubes, and carbon ribbons; a conductive polymer selected from the group consisting of poly pyrrole, poly 3-hexylthiophene, and poly thiophene; Titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium, niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), a metal nitride which is a nitride or a composite nitride of at least one metal selected from the group consisting of gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), and combinations thereof; Titanium (Ti), iron (Fe), zirconium (Zr), strontium (Sr), zinc (Zn), indium (In), lanthanum (La), vanadium (V), molybdenum (Mo), tungsten ( W), tin (Sn), niobium (Nb), magnesium (Mg), aluminum (Al), yttnium (Y), scandium (Sc), samarium (Sm), gallium (Ga), and combinations thereof a metal oxide which is an oxide or a complex oxide of at least one metal selected from the group; a metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, palladium, aluminum, copper, and nickel; or a mixture thereof; may be. However, in terms of having a heating temperature at which the water of radioactive wastewater is evaporated but radionuclides do not occur frequently, the
일예로, 상술한 다공성 지지체(221)는 종이, 면, 유리섬유, 또는 탄소 섬유에서 하나 이상 선택되는 섬유상; 셀룰로오스, 퍼플루오로설폰산, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 셀룰로오스아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리설폰 및 폴리에테르설폰 중 어느 하나로 형성되는 다공성 고분자막; 스테인리스 스틸, 철, 구리, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속의 망상구조체인 다공성 금속체; 폴리스티렌(EPS) 폼, 폴리프로필렌(EPP) 폼, 폴리에틸렌(EPE) 폼 또는 폴리우레탄(EPU) 폼에서 하나 이상 선택되는 고분자 발포체; 흑연 폼, 그래핀 폼 또는 탄소나노튜브 폼에서 하나 이상 선택되는 탄소 발포체; 또는 이들의 조합에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 다공성 지지체(221)는 상술한 발열체(222)를 지지할 수 있는 물질이면 족하다.For example, the above-described
일 구체예에 있어, 상술한 태양광 흡수체(220)는 소수성 고분자(223)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상술한 태양광 흡수체(220)는 소수성 고분자(223)가 코팅된 발열체(222) 단독 또는 다공성 지지체(221)의 일면에 코팅된 발열체(222)와 상술한 발열체(222)의 상부 코팅된 소수성 고분자(223)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the above-described
이에, 상술한 태양광 흡수체(220)는 소수성 고분자(223)을 포함함에 따라 친소수성 특성을 조절하여 자가 부유 특성을 가질 수 있다. 이러한 친소수성 특성은 전체 태양광 흡수체에 포함되는 소수성 고분자의 함량에 따라 조절될 수 있다.Accordingly, the above-described
비한정적인 일예로, 소수성 고분자로서 폴리스티렌을 이용할 경우, 태양광 흡수체는 전체 태양광 흡수체의 중량 중 0.03 중량% 이상, 구체적으로 0.03 내지 0.15 중량%를 포함할 수 있다. 태양광 흡수체가 상술한 범위를 만족하는 소수성 고분자를 포함하는 경우, 태양광 흡수체는 자가 부유 특성을 가지면서도, 우수한 광열변환 효율을 가질 수 있다.As a non-limiting example, when polystyrene is used as the hydrophobic polymer, the solar absorber may include 0.03 wt% or more, specifically 0.03 to 0.15 wt%, based on the total weight of the solar absorber. When the solar absorber includes a hydrophobic polymer satisfying the above-described range, the solar absorber may have excellent photothermal conversion efficiency while having self-floating properties.
일예로, 상술한 소수성 고분자는 폴리스티렌(poly styrene), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(EVA), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐다이플루오르에틸렌(polyvinyldifluoroethylene), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride), 폴리에테르케톤(polyetherketone), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌에테르나이트릴(polyethylene ether nitrile)로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.For example, the above-described hydrophobic polymer is polystyrene (poly styrene), polyethylene (PE), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polypropylene (PP), polyimide (PI), polyamide (PA), polycarbonate (PC) ), polyacrylonitrile (PAN), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyldifluoroethylene, polyvinylchloride, At least one may be selected from the group consisting of polyvinylidene chloride, polyetherketone, polyetheretherketone (PEEK) and polyethylene ether nitrile.
본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 장치에 포함되는 태양광 흡수체(220)는 Cs, Sr, Pu, Am. Cr, Mn, Co, Fe, Sb, Ru, Zr, Nb, Ce 또는 이들의 조합인 방사성 물질; T2O, HTO, DTO 또는 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 저농도 삼중수소화합물; 또는 이들의 혼합물인 방사성핵종을 흡착시킬 수 있는 흡착체(224)를 더 포함할 수 있다.The
이때, 상술한 흡수체(224)는 (1) 발열체가 형성되지 않은 다공성 지지체의 영역에 방사성핵종을 흡착할 수 있는 물질(복합체)을 형성시킨 것일수도 있고, (2) 발열체가 형성되지 않은 다공성 지지체의 영역의 표면을 방사성핵종을 흡착할 수 있는 작용기로 개질시킨 것일 수 있다.At this time, the above-described
상술한 복합체는 제올라이트, 점토, 페로시안화 전이금속, 실리코타이타네이트(silicotitanate), 유기-금속 골격체(metal-organic framework, MOF) 또는 이들의 조합일 수 있다. 이때, 상술한 천연점토광물은 석영, 조장석, 백운모 등일 수 있으며, 상술한 페로시안화 전이금속에 포함되는 전이금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Ru, Rh, Ag, Cd, Ir, W, Au 및 Hg, 구체적으로는 Fe 및 Cu일 수 있다.The above-mentioned complex may be a zeolite, clay, a transition metal ferrocyanide, silicotitanate, a metal-organic framework (MOF), or a combination thereof. In this case, the above-mentioned natural clay minerals may be quartz, feldspar, muscovite, etc., and the transition metals included in the above-described ferrocyanide transition metals are Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Ru, Rh, Ag, Cd, Ir, W, Au and Hg, specifically Fe and Cu.
이때, 유기-금속 골격체는 상술한 다공성 지지체(221) 없이 단일 소재로 사용될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this case, the organo-metal framework may be used as a single material without the aforementioned
상술한 작용기는 술폰산기, 인산기, 카르복시메틸기 크라운에테르, 아민기, 카르복실기, 하이드록실기, 알데하이드기 및 이들의 조합일 수 있다. 다만, 양이온성 방사성핵종, 음이온 방사성 핵종 및 삼중수소 등 다양한 방사성핵종을 흡착시키는 측면에서, 흡착제는 복수의 작용기를 이용하는 것이 바람직하다.The above-mentioned functional group may be a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a carboxymethyl group, a crown ether, an amine group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an aldehyde group, and combinations thereof. However, in terms of adsorbing various radionuclides such as cationic radionuclides, anionic radionuclides, and tritium, the adsorbent preferably uses a plurality of functional groups.
이에, 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 장치(10)는 선택적으로 다공성 지지체; 발열체(222); 소수성 고분자(223); 및 흡수체(224)를 포함하는 태양광 흡수체(220)를 이용함에 따라, 방사성핵종의 증발은 최소화하면서도 폐수의 물을 효과적으로 증발시킬 수 있다.Accordingly, the radioactive
일 구체예에 있어, 상술한 방사능 수치 분석부(300)는 상술한 증기조(200)로부터 유입된 수증기의 방사능 수치를 분석하고 기 설정된 값과 비교하여 방사성 물질 배출 기준을 만족하는지 판별하는 곳으로, 분석 후의 수증기는 방사성 물질 배출 기준의 만족 여부에 따라 배수부(400) 또는 응축기(500)로 배출될 수 있다. 이때, 수증기의 배출 방향은 밸브(310, 320)의 on/off를 조절하여 통제할 수 있다.In one embodiment, the above-mentioned radioactivity
일예로, 방사성 물질 배출 기준을 만족하는 경우, 상술한 수증기는 배수부(400)를 통해 배출(방류)되며, 방사성 물질 배출 기준을 불만족하는 경우, 상술한 수증기를 응축기(500)로 이송하여 응축한 후, 응축수(농축수)를 진공펌프(510)를 이용하여 증기조(200)로 다시 집수하여, 증발 단계(S200)부터 다시 수행하도록 한다.For example, when the radioactive material emission standard is satisfied, the above-described water vapor is discharged (discharged) through the
따라서, 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 방법 및 이를 이용한 처리 장치는 광열변환 특성이 우수한 태양광 흡수체(220)를 이용하여 폐수의 증발 및 농축을 수행함에 따라, 방사성 폐수 내물의 증발 속도를 현저하게 향상시킬 수 있으며, 물에 스스로 부유할 수 있고, 무한한 에너지자원인 태양광을 이용함에 따라 별도의 열원을 필요로 하지 않아 에너지 소모를 최소화할 수 있고, 반영구적으로 이용이 가능함에 따라 운용비용을 효과적으로 절감할 수 있다.Therefore, the radioactive wastewater treatment method and the treatment apparatus using the same according to the present invention perform evaporation and concentration of wastewater by using the
이에, 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 방법 및 이를 이용한 처리 장치는 원전 운영 및 해체 시 액체폐기물 증발 및 농축을 위해 활용되는 종래의 가열농축법 및 자연증발법을 대체할 수 있을뿐만 아니라, 정화수 및 저농도 삼중수소 오염수를 배수 또는 배기로 배출하기 위한 기술로 활용될 수 있으며, 또한, 방사성물질 누출 사고에 의한 오염수 발생 시 오염수 감용을 위한 농축기술로 활용될 수 있다.Accordingly, the radioactive wastewater treatment method and the treatment device using the same according to the present invention can replace the conventional heating and concentration method and natural evaporation method used for evaporation and concentration of liquid waste during operation and dismantling of a nuclear power plant, as well as purified water and low concentration It can be used as a technology for discharging tritium-contaminated water through drainage or exhaust, and can also be used as a concentration technology for reducing contaminated water when contaminated water is generated due to a radioactive material leakage accident.
(실시예)(Example)
다공성 지지체로서 셀룰로오스 여과지로 선정하고, 발열체로서 전도성 고분자인 폴리피롤을 기상반응을 통해 도입하고, 발열체의 상층부를 소수성 고분자인 폴리스티렌으로 기상 도입하여 자가 부유 특성을 가지는 태양광 흡수체를 제조한 후, 이를 이용한 방사성 폐수 처리 장치를 설계하여 증발 특성을 평가하였다. 이때, 비교예로 종래의 방사성 폐수 처리 방법 중 하나인 자연증발법을 이용하였다.Cellulose filter paper is selected as a porous support, polypyrrole, a conductive polymer, is introduced through a gas phase reaction as a heating element, and an upper layer of the heating element is introduced in a gas phase with polystyrene, a hydrophobic polymer, to prepare a solar absorber with self-floating properties. The evaporation characteristics were evaluated by designing a radioactive wastewater treatment device. In this case, as a comparative example, natural evaporation, which is one of the conventional radioactive wastewater treatment methods, was used.
도 5는 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 장치의 세슘수용액 농축 결과이다.이때, 세슘수용액 농축 평가는 자연광(0.8 sun) 조사 아래, 온도 26.8 ℃ 및 상대습도 67%의 조건에서 10시간동안 수행하였다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방사성 처리 방법(도면에서, 실시예)은 태양광 흡수체를 이용함으로써 종래의 자연증발법(도면에서, 비교예) 보다 약 1.5배 중량의 세슘수용액을 증발시키는 것을 확인할 수 있다.5 is a cesium solution concentration result of the radioactive wastewater treatment device according to the present invention. At this time, the cesium aqueous solution concentration evaluation was performed for 10 hours under natural light (0.8 sun) irradiation, at a temperature of 26.8° C. and a relative humidity of 67%. As shown, the radioactive treatment method (in the drawing, the example) according to the present invention uses a solar absorber to evaporate the cesium aqueous solution of about 1.5 times the weight of the conventional natural evaporation method (in the drawing, the comparative example) can be checked
도 6은 본 발명에 따른 방사성 폐수 처리 장치의 재현성 특성 평가 결과이다. 이때, 재현성 특성 평가는 염수를 이용하였으며, 5 sun, 온도 26.8 ℃ 및 상대습도 67%의 조건에서 10시간동안 수행되는 증발평가를 20회 반복수행하였다. 도시된 바와 같이, 본 발며에 따른 방사성 폐수 처리 방법은 20회의 반복시험동안 열화 없이, 우수한 증발 특성을 유지하는 것을 확인할 수 있다.6 is a result of evaluation of reproducibility characteristics of the radioactive wastewater treatment apparatus according to the present invention. At this time, brine was used to evaluate the reproducibility characteristics, and the evaporation evaluation performed for 10 hours under the conditions of 5 suns, a temperature of 26.8 °C and a relative humidity of 67% was repeated 20 times. As shown, it can be confirmed that the radioactive wastewater treatment method according to the present invention maintains excellent evaporation characteristics without deterioration during 20 repeated tests.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described below, but also all of the claims and all equivalents or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .
10: 방사성 폐수 처리 장치
100: 방사성 폐수 수집부 200: 증기조 210: 태양광 흡수체
300: 방사능 수치 분석부 400: 배출부 500: 응축기10: Radioactive wastewater treatment device
100: radioactive wastewater collection unit 200: steam tank 210: solar absorber
300: radiation level analysis unit 400: discharge unit 500: condenser
Claims (15)
상기 증기조(200)에 유입된 방사성 폐수의 상부에 태양광 흡수체(220)를 위치시키고 태양광을 조사하여 상기 방사성 폐수의 물을 증발시키는 증발 단계(S200);
상기 증발 단계에서 생성된 수증기를 방사능 수치 분석부(300)로 유입시킨 후 방사능 수치를 분석하고 기 설정된 값과 비교하여 방사성 물질 배출 기준을 만족하는지 판별하는 방사능 수치 분석 단계(S300);
상기 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 만족하는 경우, 상기 수증기를 배수부(400)로 배출하는 배출 단계(S400); 및
상기 방사능 수치 분석 단계(S300)에서, 방사성 물질 배출 기준을 불만족하는 경우, 상기 수증기를 응축기(500)로 이송하여 응축한 후, 응축수를 증기조(200)로 다시 집수하는 집수 단계(S500);를 포함하는 방사성 폐수 처리방법으로서,
상기 태양광 흡수체는 발열체 단독 또는 다공성 지지체 상에 코팅된 발열체를 포함하며,
상기 발열체는 전도성 고분자, 금속 질화물, 금속 산화물, 금속 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인, 방사성 폐수 처리방법.Inlet step of introducing radioactive wastewater into the steam tank 200 (S100);
an evaporation step (S200) of placing a solar absorber 220 on top of the radioactive wastewater introduced into the steam tank 200 and irradiating sunlight to evaporate the water of the radioactive wastewater;
After introducing the water vapor generated in the evaporation step into the radioactivity level analysis unit 300, the radioactivity level is analyzed and compared with a preset value to determine whether the radioactive material emission standard is satisfied (S300);
In the radioactivity numerical analysis step (S300), when the radioactive material emission standard is satisfied, the discharge step (S400) of discharging the water vapor to the drain unit 400; and
In the radioactivity numerical analysis step (S300), when the radioactive material emission standard is not satisfied, the water vapor is transferred to the condenser 500 to be condensed, and then the condensed water is collected back into the steam tank 200 (S500); As a radioactive wastewater treatment method comprising:
The solar absorber includes a heating element alone or a heating element coated on a porous support,
The heating element will include a conductive polymer, metal nitride, metal oxide, metal, or a mixture thereof, radioactive wastewater treatment method.
상기 태양광 흡수체(220)는 폐수 상에 부유하며, 태양광을 흡수하여 열을 발생시키는 것인 방사성 폐수 처리방법.According to claim 1,
The solar absorber 220 floats on wastewater, and absorbs sunlight to generate heat.
상기 다공성 지지체는 섬유상, 다공성 고분자막, 다공성 금속체, 고분자 발포체, 탄소 발포체 또는 이들의 조합에서 적어도 하나 이상 선택되는 방사성 폐수 처리방법.According to claim 1,
The porous support is a radioactive wastewater treatment method selected from at least one of fibrous, porous polymer membrane, porous metal body, polymer foam, carbon foam, or a combination thereof.
상기 전도성 고분자은 폴리피롤(poly pyrrole), 폴리 3-헥실티오펜(poly 3-hexylthiophene) 및 폴리티오펜(poly thiophene)으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 방사성 폐수 처리방법.According to claim 1,
The conductive polymer is at least one selected from the group consisting of poly pyrrole, poly 3-hexylthiophene, and poly thiophene.
상기 태양광 흡수체는 소수성 고분자를 더 포함하는 방사성 폐수 처리방법.According to claim 1,
The solar absorber is a radioactive wastewater treatment method further comprising a hydrophobic polymer.
상기 소수성 고분자는 폴리스티렌(poly styrene), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(EVA), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐다이플루오르에틸렌(polyvinyldifluoroethylene), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride), 폴리에테르케톤(polyetherketone), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌에테르나이트릴(polyethylene ether nitrile)로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 방사성 폐수 처리방법.According to claim 7,
The hydrophobic polymer is polystyrene, polyethylene (PE), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polypropylene (PP), polyimide (PI), polyamide (PA), polycarbonate (PC), polyacrylic Ronitrile (PAN), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyldifluoroethylene, polyvinyl chloride (polyvinylchloride), polyvinylidene chloride (polyvinylidene chloride), polyetherketone (polyetherketone), polyetheretherketone (PEEK), and at least one selected from the group consisting of polyethylene ether nitrile (polyethylene ether nitrile) radioactive wastewater treatment method.
상기 태양광 흡수체는 상기 방사성 폐수의 방사성핵종을 흡착시키는 흡착체를 더 포함하는 방사성 폐수 처리방법.According to claim 1,
The solar absorber further comprises an absorber for adsorbing radionuclides of the radioactive wastewater.
상기 흡착체는 제올라이트, 천연점토광물, 페로시안화 전이금속, 실리코타이타내이트(silicotitanate)계 화합물 또는 이들의 복합체를 포함하는 방사성 폐수 처리방법.10. The method of claim 9,
The adsorbent is a radioactive wastewater treatment method comprising a zeolite, a natural clay mineral, a ferrocyanide transition metal, a silicotitanate-based compound or a complex thereof.
상기 흡착체는 태양광 흡수체의 표면에 술폰산기, 인산기, 카르복시메틸기, 크라운에테르, 아민기, 카르복실기, 하이드록실기, 알데하이드기 및 이들의 조합에서 적어도 하나 이상의 작용기가 개질되어 형성된 것인 방사성 폐수 처리방법.10. The method of claim 9,
The adsorbent is a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a carboxymethyl group, a crown ether, an amine group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an aldehyde group, and at least one functional group formed by modifying at least one functional group on the surface of the solar absorber. Way.
상기 방사성핵종은 Cs, Sr, Pu, Am. Cr, Mn, Co, Fe, Sb, Ru, Zr, Nb, Ce 또는 이들의 조합인 방사성 폐수 처리방법.10. The method of claim 9,
The radionuclide is Cs, Sr, Pu, Am. Cr, Mn, Co, Fe, Sb, Ru, Zr, Nb, Ce, or a combination thereof, a radioactive wastewater treatment method.
상기 방사성핵종은 T2O, HTO, DTO 또는 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 저농도 삼중수소화합물인 방사성 폐수 처리방법.10. The method of claim 9,
The radionuclide is a radioactive wastewater treatment method that is a low concentration tritium compound selected from the group consisting of T 2 O, HTO, DTO, or combinations thereof.
상기 방사성 폐수는 수집조(100)로부터 유입된 것인 방사성 폐수 처리방법.According to claim 1,
The radioactive wastewater treatment method is that the radioactive wastewater is introduced from the collection tank (100).
방사성 폐수 수집부(100);
상기 수집부(100)로부터 방사성 폐수를 유입한 후 방사성 폐수의 상부에 태양광 흡수체(220)를 위치시키고 태양광을 조사하여 방사성 폐수의 물을 증발시키는 증기조(200);
상기 증기조(200)로부터 생성된 수증기의 방사성 수치를 분석하고 기 설정된 값과 비교하여 방사성 물질 배출 기준을 만족하는지 판별하는 방사능 수치 분석부(300);
방사성 물질 배출 기준을 만족하는 경우, 방사능 수치 분석부(300)로부터 수증기를 유입하여 외부로 배출하는 배수부(400); 및
방사성 물질 배출 기준을 불만족하는 경우, 방사능 수치 분석부(300)로부터 수증기를 유입하고 응축하여 증기조(200)로 배출하는 응축기(500);를 포함하는 방사성 폐수 처리 장치.A radioactive wastewater treatment apparatus using the radioactive wastewater treatment method according to any one of claims 1, 2, 4, and 6 to 14, comprising:
Radioactive wastewater collection unit 100;
a steam tank 200 for evaporating the radioactive wastewater by placing the solar absorber 220 on top of the radioactive wastewater after introducing the radioactive wastewater from the collecting unit 100 and irradiating sunlight;
a radioactivity level analysis unit 300 for analyzing the radioactive level of the water vapor generated from the steam tank 200 and comparing it with a preset value to determine whether the radioactive material emission standard is satisfied;
a drainage unit 400 for introducing water vapor from the radioactivity level analysis unit 300 and discharging it to the outside when the radioactive material emission standard is satisfied; and
Radioactive wastewater treatment apparatus comprising a; when the radioactive material emission standard is not satisfied, a condenser 500 for introducing and condensing water vapor from the radioactivity level analysis unit 300 and discharging it to the steam tank 200 .
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