KR102474560B1

KR102474560B1 - 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치

Info

Publication number: KR102474560B1
Application number: KR1020220056703A
Authority: KR
Inventors: 김정호; 이경수; 김철한; 노재환; 김지원
Original assignee: 주식회사 이지에버텍; 김정호
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2022-12-06

Abstract

본 발명은 방사능 용융제염용 전기로 작동 시 발생할 수 있는 수증기 폭발을 방지하기 위한 폭발 방지 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 방사능 금속 폐기물의 용융제염을 진행하는 전기로의 유도 코일 내부가 격벽으로 분리되어 내부 코일과 외부 코일로 구분되는 이중 구조를 가지고, 상기 내부 코일과 상기 외부 코일 각각으로 냉각수가 순환하는 이중 냉각 코일; 상기 전기로에서 방사능 금속 폐기물의 용융제염 진행 시 발생하는 리크(leak)를 감지하는 리크 감지기; 상기 이중 냉각 코일의 내부 코일에 상기 전기로의 내화재를 통과하여 리크(leak)된 쇳물이 접촉함에 따라서 가열되는 경우, 상기 내부 코일에 흐르는 냉각수가 가열된 증기를 방출시켜 상기 증기의 압력에 따른 상기 내부 코일의 폭발을 방지하는 수증기 밸브; 및 상기 리크 감지기의 감지 결과에 따라 상기 수증기 밸브의 개폐를 제어하는 방폭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING EXPLOSION OF RADIOACTIVE MELTING DECONTAMINATION ELECTRIC FURNACE WITH DOUBLE COOLING COIL}

본 발명은 방사능 용융제염용 전기로 작동 시 발생할 수 있는 수증기 폭발을 방지하기 위한 폭발 방지 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 원자력 시설의 유지 및 보수 그리고 원전 해체 시 다량으로 발생하는 금속폐기물의 부피를 획기적으로 줄일 수 있는 용융제염법을 이용한 방사능 용융제염용 전기로의 내화재에 균열 발생 시 쇳물이 리크(leak)되어 발생하는 폭발을 방지하기 위한 이중 냉각 코일을 포함한 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치에 대한 기술이다.

원자력 시설의 유지, 보수나 수명을 다한 뒤 해체하는 경우에 막대한 양의 방사성 금속폐기물이 발생하게 되는데, 이를 용융제염하여 방사성 폐기물 용기재료나 처분장 구조재 등으로 재사용함으로써 폐기물의 양을 감소시키고 산업적으로도 자원 재활용 효과를 얻을 수 있는 재사용 방법인 용융제염기술은 방사성 폐기물 관리에 활용성이 큰 기술이다.

이러한 용융제염기술을 사용하는 방사능 용융제염용 전기로의 내벽에는 마그네슘이나 알루미나와 같은 내화재를 채워 전기로 속의 용융금속에서 발생하는 열을 코일에 전달하는 것을 차단한다. 그리고 유도 코일은 구리 재질의 파이프로 내부에는 냉각수가 흘러 전기로의 온도 상승을 막는다.

한편, 이러한 전기로를 급속히 가열하게 되면 전기로 안의 내화재에 균열이 발생하고, 균열을 통해 용융된 쇳물이 흘러나와 유도 코일을 용융시키고, 유도 코일 안에서 누설된 냉각수와 고온의 쇳물이 접촉하여 수증기 폭발이 일어나는 문제가 발생한다.

만약 방사능 용융제염용 전기로에서 수증기 폭발이 일어나게 되는 경우, 방사능 오염원을 주변에 비산 시킬 뿐만 아니라 불균질한 표면에 비산되므로 그 후속 처리가 매우 곤란해지는 문제가 발생한다.

따라서, 위와 같은 문제 해결을 위해서는 방사능 용융제염용 전기로에서 발생하는 쇳물의 리크(leak)를 감지하고, 수증기 폭발을 막을 수 있는 기술이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 코일 내부를 격벽으로 공간을 분리하여 내부 코일과 외부 코일로 나누어진 이중 냉각 코일의 형태를 만들고, 내부 코일이 전기로에서 리크(leak)된 쇳물이 닿아 뜨거워질 경우, 내부 코일에 흐르는 냉각수가 가열된 증기를 방출시켜 증기의 압력에 따른 내부 코일의 폭발을 방지하는데 일 목적이 있다.

한편, 전기로에서 쇳물이 리크(leak)될 경우 리크 위험 신호를 출력하고, 전기로의 가열 횟수를 감지하여, 가열 횟수가 임계치 도달 시 전기로의 재축로 알림을 출력하는 기술을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치는, 방사능 금속 폐기물의 용융제염을 진행하는 전기로의 유도 코일 내부가 격벽으로 분리되어 내부 코일과 외부 코일로 구분되는 이중 구조를 가지고, 상기 내부 코일과 상기 외부 코일 각각으로 냉각수가 순환하는 이중 냉각 코일; 상기 전기로에서 방사능 금속 폐기물의 용융제염 진행 시 발생하는 리크(leak)를 감지하는 리크 감지기; 상기 이중 냉각 코일의 내부 코일에 상기 전기로의 내화재를 통과하여 리크(leak)된 쇳물이 접촉함에 따라서 가열되는 경우, 상기 내부 코일에 흐르는 냉각수가 가열된 증기를 방출시켜 상기 증기의 압력에 따른 상기 내부 코일의 폭발을 방지하는 수증기 밸브; 및 상기 리크 감지기의 감지 결과에 따라 상기 수증기 밸브의 개폐를 제어하는 방폭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 리크 감지기는, 전류 센서를 통해 상기 전기로의 용융금속접촉 전극과 상기 이중 냉각 코일 사이에 정전류원을 인가했을 때 전류를 센싱하여 전류값을 측정하고, 상기 방폭 제어부는, 상기 리크 감지기에서 센싱한 전류값을 수신하고, 상기 전류값이 상기 내부 코일에 상기 쇳물이 접촉한 상태의 전류값으로 판단되는 경우, 상기 수증기 밸브의 개폐를 제어하는 것이 가능하다.

상기 수증기 밸브 개방 시, 상기 전기로의 재축로 알림을 출력하는 것이 가능하다.

상기 리크 감지기는, 상기 전기로에 생긴 균열을 통해 쇳물이 흘러나와 상기 이중 냉각 코일에 가까워질 때 증가하는 전류값을 센싱하고, 전류값이 증가할 때 리크 위험 신호를 출력하는 것이 가능하다.

상기 리크 감지기는, 상기 전기로의 용융금속접촉 전극과 상기 이중 냉각 코일 사이에 정전류원을 인가했을 때 흐르는 전류를 센싱하고, 전류의 흐름 횟수를 통해 상기 전기로의 가열 횟수를 감지하는 것이 가능하다.

상기 전기로의 가열 횟수가 기 설정된 임계치 도달 시, 상기 전기로의 재축로 알림을 출력하는 것이 가능하다.

상기 수증기 밸브는, 상기 이중 냉각 코일의 길이 방향으로 다수 개 배치되는 것이 가능하다.

상기 수증기 밸브는, 상기 수증기 밸브에서 방출된 증기의 이동 방향을 증기 토출구 방향으로 강제하기 위한 에어 밸브를 포함하고, 상기 에어 밸브는, 상기 수증기 밸브와 동시에 개폐하여 상기 수증기 밸브에서 증기가 방출될 때, 외부에서 상기 에어 밸브로 공기를 주입하여 상기 수증기 밸브에서 방출된 증기의 이동 방향을 증기 토출구 방향으로 강제하는 것이 가능하다.

상기 이중 냉각 코일의 격벽은, 단열재로 이루어지는 것이 가능하다.

상기 전기로는, 내화재 균열의 카본화에 따른 쇳물의 리크(leak) 경로 확장으로 인한 상기 내부 코일의 증기에 의한 폭발 방지를 위하여, 상기 전기로의 용융제염 작업의 최초 시작 시 기 설정된 가열 속도로 가열하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치에 의하면, 내부 코일과 외부 코일로 나누어진 이중 냉각 코일의 내부 코일에 전기로에서 리크(leak)된 쇳물이 닿아 뜨거워질 경우, 내부 코일에 흐르는 냉각수가 가열된 증기를 방출시켜 증기의 압력에 따른 내부 코일의 폭발을 방지하는 효과가 있다.

또한, 전기로에서 쇳물이 리크(leak)될 경우 리크 위험 신호를 출력하고, 전기로의 가열 횟수를 감지하여, 가열 횟수가 임계치 도달 시 전기로의 재축로 알림을 출력하여 작업자의 편의성 증가 및 방사능 용융제염용 전기로 이용에 따른 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치에 의해 전기로에서 발생할 수 있는 수증기 폭발이 방지되면, 방사능 오염원의 비산을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치의 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로의 모습을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로의 내화재의 외측에 이중 냉각 코일이 감겨있는 모습을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로의 내화재에 이중 냉각 코일이 접촉해 있는 모습을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로의 내화재에 균열이 발생하여 리크(leak)된 쇳물이 이중 냉각 코일에 접촉한 모습을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로의 용융금속접촉 전극과 이중 냉각 코일 사이에 용융금속으로 전기회로가 형성된 모습을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로가 정상 작동 시, 냉각수의 흐름과 수증기 밸브 및 에어 밸브의 상태를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로의 내화재에 균열 발생 시, 냉각수의 흐름과 수증기 밸브 및 에어 밸브의 상태를 나타낸 도면.

이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.

또한 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1을 참조하여 보면, 본 발명에서의 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치는, 크게 이중 냉각 코일(10), 리크 감지기(20), 수증기 밸브(30) 및 방폭 제어부(40)가 포함되고, 상기 수증기 밸브(30)에서 토출되는 증기의 방향을 강제하기 위한 에어 밸브(31)를 포함한다.

상기 이중 냉각 코일(10)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 방사능 금속 폐기물의 용융제염을 진행하는 전기로(100)의 유도 코일 내부를 격벽(11)으로 공간을 분리하여 만들어진 것으로서, 내부 코일(12)과 외부 코일(13)로 나누어진 이중 구조의 형태를 가지고 있고, 상기 내부 코일(12)과 상기 외부 코일(13) 각각으로 냉각수가 순환하는 구조를 가진다.

상기 격벽(11)은 단열재로 이루어져 있어, 상기 내부 코일(12)과 상기 외부 코일(13) 간의 열전달을 방지하는 효과가 있다.

상기 이중 냉각 코일(10)은 구리 재질의 파이프로, 도 2 및 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 전기로(100)의 내화재(50) 외측에 관 형상으로 감겨 있고, 상기 이중 냉각 코일(10)에 정전류원을 인가하여 전자유도현상에 의해 상기 전기로(100)의 내부에 있는 방사능 금속 폐기물을 가열한다. 또한, 상기 이중 냉각 코일(10) 내부에 흐르는 냉각수로 인해 이중 냉각 코일(10)의 온도 상승을 막는다.

이때, 상기 내화재(50)는 마그네슘이나 알루미나와 같이 철 및 스테인리스 이상의 강도를 가진 물질로, 상기 전기로(100)의 내벽에 축로되어, 상기 전기로(100) 속의 용융금속에서 발생하는 열을 상기 이중 냉각 코일(10)에 전달하는 것을 차단한다.

상기 리크 감지기(20)는 상기 전기로(100)에서 방사능 금속 폐기물의 용융제염 진행 시 내화재(50)에서 균열이 발생할 경우, 상기 내화재(50)의 균열을 통해 흘러나오는 쇳물의 리크(leak)를 감지한다.

또한, 상기 리크 감지기(20)는 전류 센서를 통해 상기 전기로(100)의 용융금속접촉 전극(60)과 상기 이중 냉각 코일(10) 사이에 정전류원을 인가했을 때 전류를 센싱하여 전류값을 측정한다.

이때, 도 3의 (b) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 리크 감지기(20)는 상기 전기로(100)에 생긴 상기 내화재(50)의 균열을 통해 쇳물이 흘러나와 상기 이중 냉각 코일(10)에 가까워질 때 증가하는 전류값을 센싱하고, 전류값이 증가할 때 리크 위험 신호를 출력한다.

상기 리크 위험 신호가 출력되는 경우는 상기 내화재(50)에 균열이 발생한 상태이기 때문에 상기 전기로(100)의 작동이 중지되고, 상기 전기로(100)의 상기 내화재(50)를 제거한 뒤 다시 축로한다.

또한 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내화재(50)의 균열에서 흘러나온 쇳물이 상기 이중 냉각 코일(10)에 접촉하면, 상기 이중 냉각 코일(10)과 용융금속접촉 전극(60) 사이에 용융금속으로 전기회로가 형성되면서 쇼트가 발생하여 상기 전기로(100)에 인가한 정전류원이 차단된다.

또한 상기 리크 감지기(20)는, 상기 전기로(100)의 용융금속접촉 전극(60)과 상기 이중 냉각 코일(10) 사이에 정전류원을 인가했을 때 흐르는 전류를 센싱하고, 전류의 흐름 횟수를 통해 상기 전기로(100)의 가열 횟수를 감지한다.

이때, 상기 전기로(100)의 가열 횟수가 기 설정된 임계치 도달 시, 상기 전기로(100)의 재축로 알림을 출력한다.

상기 전기로(100)의 재축로 알림이 출력되는 경우, 상기 전기로(100)의 작동이 중지되고, 이후 상기 전기로(100)의 상기 내화재(50)를 제거한 뒤 다시 축로한다.

이때 기 설정된 임계치는 상기 전기로(100)의 내화재(50)의 사용 수명을 뜻하며, 상기 내화재(50)는 상기 전기로(100) 1축로 당 약 50 ~ 100회 사용이 가능하다.

상기 수증기 밸브(30)는, 상기 이중 냉각 코일(10)의 내부 코일(12)에 상기 전기로(100)의 내화재(50)의 균열을 통과하여 리크(leak)된 쇳물이 접촉함에 따라서 가열되는 경우, 상기 내부 코일(12)에 흐르는 냉각수가 가열되어 발생한 증기를 방출시켜 상기 증기의 압력에 따른 상기 내부 코일(12)의 폭발을 방지한다.

또한, 상기 수증기 밸브(30)는, 상기 이중 냉각 코일(10)의 길이 방향으로 다수 개 배치될 수 있고, 상기 수증기 밸브(30)에서 방출된 증기의 이동 방향을 증기 토출구 방향으로 강제하기 위한 에어 밸브(31)를 포함한다.

상기 에어 밸브(31)는, 상기 수증기 밸브(30)와 동시에 개폐하여 상기 수증기 밸브(30)에서 증기가 방출될 때, 외부에서 상기 에어 밸브(31)로 공기를 주입하여 상기 수증기 밸브(30)에서 방출된 증기의 이동 방향을 증기 토출구 방향으로 강제한다.

상기 방폭 제어부(40)는, 상기 리크 감지기(20)의 감지 결과에 따라 상기 수증기 밸브(30)의 개폐를 제어한다.

상기 방폭 제어부(40)는 상기 리크 감지기(20)에서 센싱한 전류값을 수신하고, 상기 전류값이 상기 내부 코일(12)에 상기 쇳물이 접촉한 상태의 전류값으로 판단되는 경우, 상기 수증기 밸브(30)의 개폐를 제어한다.

한편, 상기 리크 감지기(20)에서 상기 내화재(50)의 균열이 발생하여 균열을 통해 흘러나오는 쇳물의 리크(leak)를 감지한 경우, 상기 수증기 밸브(30)가 개방되기 때문에, 상기 전기로(100)의 재축로가 필요하다. 이에 따라 상기 수증기 밸브(30) 개방 시, 상기 전기로(100)의 재축로 알림을 출력한다.

또한 상기 전기로(100)는, 상기 내화재(50) 균열의 카본화에 따른 쇳물의 리크(leak) 경로 확장으로 인한 상기 내부 코일(12)의 증기에 의한 폭발 방지를 위하여, 상기 전기로(100)의 용융제염 작업의 최초 시작 시 기 설정된 가열 속도로 가열한다.

이때 본 발명의 일 실시 예에 따라 기 설정된 가열 속도는 상기 전기로(100)에서 용융제염 작업을 하는 금속 폐기물의 녹는점까지 약 30분간 가열할 때의 속도를 말하며, 이는 작업자가 작업 환경에 맞게 직접 설정할 수 있으며, 본 발명은 이에 제한하지 않는다.

상술한 바와 같이 상기 전기로(100)를 기 설정된 가열 속도로 가열하면, 급격히 전기로(100)를 가열할 때 발생할 수 있는 내화재(50) 균열을 방지할 수 있고, 이로 인해 이중 냉각 코일(10)의 파손 또한 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치의 작동에 관해 설명하도록 한다.

먼저 상기 전기로(100)가 정상적으로 작동하는 경우, 상기 전기로(100)의 이중 냉각 코일(10)에 정전류원을 인가하면 상기 이중 냉각 코일(10)에 유도전류가 흐르게 되고, 이로 인해 상기 전기로(100) 안의 금속 폐기물이 가열되어 용융된다.

도 7을 참조하여 보면, 상기 전기로(100)가 정상적으로 작동될 때에는 이중 냉각 코일(10)의 내부 코일(12)에 길이 방향으로 다수 개 배치되어 있는 수증기 밸브(30)와 상기 수증기 밸브(30)에 연결되어있는 에어 밸브(31)가 닫혀 있어, 상기 이중 냉각 코일(10)의 내부 코일(12)과 외부 코일(13)을 따라 냉각수가 정상적으로 순환하게 된다.

다음으로, 상기 전기로(100)의 내화재(50)에 균열이 발생하여 비정상적으로 작동하는 경우, 상기 리크 감지기(20)에서 상기 내화재(50)의 균열을 통해 쇳물이 흘러나와 상기 이중 냉각 코일(10)에 가까워질 때 증가하는 전류값을 센싱하여 리크 위험 신호를 출력하고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내화재(50)의 균열에서 흘러나온 쇳물이 상기 이중 냉각 코일(10)에 접촉하면, 상기 이중 냉각 코일(10)과 용융금속접촉 전극(60) 사이에 용융금속으로 전기회로가 형성되면서 쇼트가 발생하여 상기 전기로(100)에 인가한 정전류원이 차단되어 상기 전기로(100)의 작동이 멈추게 된다.

이때, 상기 이중 냉각 코일(10)의 외부 코일(13)은 상기 전기로(100)의 작동이 멈추게 되어도, 상기 외부 코일(13)에 흐르는 냉각수는 정상적으로 흘러 냉각 기능을 유지한다.

또한 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 내화재(50)의 균열에서 흘러나온 쇳물이 상기 이중 냉각 코일(10)에 접촉하여, 상기 내부 코일(12)에 흐르는 냉각수가 가열되면 증기가 발생하게 되는데, 이때 상기 이중 냉각 코일(10)의 상기 내부 코일(12)에 길이 방향으로 다수 개 배치되어 있는 상기 수증기 밸브(30)가 열려 상기 내부 코일(12)에서 발생한 증기를 방출하고, 상기 수증기 밸브(30)와 동시에 열린 상기 에어 밸브(31)를 통해 외부에서 공기가 들어와 상기 수증기 밸브(30)에서 방출된 증기를 증기 토출구 방향으로 토출되도록 하여, 상기 증기의 압력에 따른 상기 내부 코일(12)의 폭발을 방지한다.

또한, 상기 리크 감지기(20)에서 전류의 흐름 횟수를 통해 상기 전기로(100)의 가열 횟수를 감지하여, 가열 횟수가 임계치 도달 시 상기 전기로(100)의 재축로 알림을 출력하여 작업자의 편의성 증가 및 방사능 용융제염용 전기로 이용에 따른 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이렇듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치는 전기로(100)에서 쇳물이 리크(leak)될 경우 리크 위험 신호를 출력하고, 이중 냉각 코일(10)의 내부 코일(12)에 전기로(100)의 내화재(50) 균열을 통해 리크(leak)된 쇳물이 닿아 뜨거워질 경우, 내부 코일(12)에 흐르는 냉각수가 가열된 증기를 수증기 밸브(30)를 통해 방출시켜 증기의 압력에 따른 내부 코일(12)의 폭발을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치에 의해 전기로(100)에서 발생할 수 있는 수증기 폭발이 방지되면, 방사능 오염원의 비산을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

방사능 금속 폐기물의 용융제염을 진행하는 전기로의 유도 코일 내부가 격벽으로 분리되어 내부 코일과 외부 코일로 구분되는 이중 구조를 가지고, 상기 내부 코일과 상기 외부 코일 각각으로 냉각수가 순환하는 이중 냉각 코일;
상기 전기로에서 방사능 금속 폐기물의 용융제염 진행 시 발생하는 리크(leak)를 감지하는 리크 감지기;
상기 이중 냉각 코일의 내부 코일에 상기 전기로의 내화재를 통과하여 리크(leak)된 쇳물이 접촉함에 따라서 가열되는 경우, 상기 내부 코일에 흐르는 냉각수가 가열된 증기를 방출시켜 상기 증기의 압력에 따른 상기 내부 코일의 폭발을 방지하는 수증기 밸브; 및
상기 리크 감지기의 감지 결과에 따라 상기 수증기 밸브의 개폐를 제어하는 방폭 제어부;를 포함하되,
상기 수증기 밸브는,
상기 이중 냉각 코일의 상기 내부 코일에 길이 방향으로 다수 개 배치되되,
상기 수증기 밸브에서 방출된 증기의 이동 방향을 증기 토출구 방향으로 강제하기 위한 에어 밸브를 포함하고,
상기 에어 밸브는,
상기 수증기 밸브와 동시에 개폐하여 상기 수증기 밸브에서 증기가 방출될 때, 외부에서 상기 에어 밸브로 공기를 주입하여 상기 수증기 밸브에서 방출된 증기의 이동 방향을 증기 토출구 방향으로 강제하되,
상기 내부 코일에 상기 전기로의 상기 내화재에 생긴 균열을 통해 리크(leak)된 쇳물이 닿아 뜨거워질 경우, 상기 내부 코일에 흐르는 냉각수가 가열된 증기를 상기 수증기 밸브를 통해 방출하고, 상기 에어 밸브를 통해 외부에서 공기가 들어와 상기 수증기 밸브에서 방출된 증기를 증기 토출구 방향으로 토출되도록 하여, 상기 증기의 압력에 따른 상기 내부 코일의 폭발을 방지하고, 상기 외부 코일에 흐르는 냉각수는 정상적으로 흘러 냉각 기능을 유지하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치.
제1항에 있어서,
상기 리크 감지기는,
전류 센서를 통해 상기 전기로의 용융금속접촉 전극과 상기 이중 냉각 코일 사이에 정전류원을 인가했을 때 전류를 센싱하여 전류값을 측정하고,
상기 방폭 제어부는,
상기 리크 감지기에서 센싱한 전류값을 수신하고, 상기 전류값이 상기 내부 코일에 상기 쇳물이 접촉한 상태의 전류값으로 판단되는 경우, 상기 수증기 밸브의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치.
제2항에 있어서,
상기 수증기 밸브 개방 시, 상기 전기로의 재축로 알림을 출력하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치.
제2항에 있어서,
상기 리크 감지기는,
상기 전기로에 생긴 균열을 통해 쇳물이 흘러나와 상기 이중 냉각 코일에 가까워질 때 증가하는 전류값을 센싱하고, 전류값이 증가할 때 리크 위험 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치.
제2항에 있어서,
상기 리크 감지기는,
상기 전기로의 용융금속접촉 전극과 상기 이중 냉각 코일 사이에 정전류원을 인가했을 때 흐르는 전류를 센싱하고, 전류의 흐름 횟수를 통해 상기 전기로의 가열 횟수를 감지하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치.
제5항에 있어서,
상기 전기로의 가열 횟수가 기 설정된 임계치 도달 시, 상기 전기로의 재축로 알림을 출력하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치.
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제1항에 있어서,
상기 이중 냉각 코일의 격벽은,
단열재로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치.
제1항에 있어서,
상기 전기로는,
내화재 균열의 카본화에 따른 쇳물의 리크(leak) 경로 확장으로 인한 상기 내부 코일의 증기에 의한 폭발 방지를 위하여, 상기 전기로의 용융제염 작업의 최초 시작 시 기 설정된 가열 속도로 가열하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 코일을 포함하는 방사능 용융제염용 전기로의 폭발 방지 장치.