KR102669838B1 - 원자력 발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

원자력 발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력 발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제에서 삼중수소와 방사성 탄소를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 방사성 폐건조제를 처리하는 장치는, 폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 핵종을 1차로 제거하기 위해 폐건조제를 가열하는 열처리 반응기; 상기 열처리 반응기에서 배출되는 기체에서 수분을 응축시키기 위한 응축기; 상기 응축기를 통과한 응축수가 저장되는 응축수 탱크; 상기 응축기에서 배출되는 기체에서 C-14 핵종을 흡착하기 위한 C-14 기체 흡착장치; 상기 열처리 반응기 내부를 가압하기 위한 가압기체 유입라인; 상기 열처리 반응기 내부에 포화 습윤기체를 유입하기 위한 포화 습윤기체 발생장치; 상기 포화 습윤기체 발생장치에서 발생된 포화 습윤기체를 열처리 반응기로 공급하기 위한 포화 습윤기체 공급라인; 상기 열처리 반응기 내부를 감압하기 위한 감압기; 를 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 원자력발전소에서 사용한 방사성 폐건조제에서 삼중수소와 C-14 핵종을 제거하여 폐건조제에 함유된 방사성 핵종을 자체처분 허용농도 이하로 휘발시켜 처리하고, 폐건조제 처리 공정에서 발생되는 2차 폐기물의 양을 감소시킬 수 있는, 방사성 폐건조제를 처리하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Description

원자력 발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하기 위한 장치 및 방법 {Apparatus and method for processing radioactive waste desiccant generated from nuclear power plants}
본 발명은 원자력 발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제에서 삼중수소와 방사성 탄소를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
원자력발전소에서는 수증기 형태의 삼중수소 방사성 핵종을 제거하는 배기가스 처리계통으로부터 폐건조제가 발생된다. 특히, 가압중수로 원자력발전소에서는 배기가스 중 중수증기를 회수하기 위하여 중수 증기회수계통에서 제올라이트 13X를 이용하고, 중수증기 흡착과 건조제 재생을 통해 계속 사용하다가 건조제의 성능이 떨어지면 교체하면서 폐건조제 방사성폐기물이 발생된다.
현재, 월성 중수로 원전에는 200리터 드럼 기준으로 414 드럼이 저장 중이고, 가압경수로 원전에서도 폐건조제가 발생하는데 중수로 원전과 비교하여 저장량은 적다. 현재 폐건조제는 처리ㆍ처분 방안이 수립되어 있지 않아 원전 내에 임시저장하고 있다.
가압 중수로 원전에 저장 중인 폐건조제는 삼중수소의 방사능 농도가 높고, 동시에 무기물인 14CO2 형태의 C-14이 포함되어 있으며, 감마핵종은 자체처분 허용농도 이하로 포함되어 있다.
가압 경수로 원전에서 발생한 폐건조제는 중수로 원전에 저장 중인 폐건조제에 비하여 삼중수소의 방사능 농도는 낮고, 유기물 형태의 C-14도 함유되어 있으며, 감마핵종은 자체처분 허용농도 이하로 포함되어 있다.
이러한 폐건조제는 감마핵종 방사능은 자체처분 허용농도 이하지만, 삼중수소 핵종의 농도가 높고 자체처분 허용농도 이상의 C-14 핵종을 함유하고 있으므로, 통상적인 단순 열처리 기술로는 자체처분 허용농도를 만족하기가 쉽지 않다.
종래에 폐건조제 처리에 적용 가능한 기술들은 크게 용액을 이용한 추출기술, 습식 산화기술, 단순 열처리기술, 마이크로웨이브를 이용한 직접 가열기술 등을 들 수 있다.
용액 이용 또는 습식 산화기술은 2차 액체폐기물이 발생하고, 단순 열처리나 마이크로웨이브 이용 기술은 2차 폐기물 발생량은 적지만 폐건조제를 자체처분 허용농도 이하로 처리하기 위하여 기술 개선이 필요하다.
이러한 폐건조제 처리기술을 살펴보면, 폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 방사성 핵종을 제거하는 것은 동일하나, 2차 폐기물 발생량과 자체처분 가능 여부, 처리 후 감용 효과 등에서 기술 개선이 필요한 실정이다.
유사한 선행기술로서 폐건조제를 용매담지법과 마이크로웨이브를 이용하여 삼중수소와 C-14를 제거하는 시스템이 있으나, 용매담지법을 이용한 기술은 2차 액체폐기물 발생량 저감에 대한 후속 기술개선이 요구된다.
또한, 마이크로웨이브를 이용한 직접가열 기술만을 적용하여 단순처리하는 방식에서는, 폐건조제내 삼중수소 방사능 농도가 매우 높을 경우 자체처분 수준으로 처리하는 데에는 한계가 있어, 이 역시 기술개선이 필요하다.
등록특허 제10-1533977호에서는 스크류 방식으로 폐건조제를 마이크로웨이브 열처리시스템에 투입하고, 열처리시스템 내부를 음압(감압)으로 유지시키면서 삼중수소와 C-14를 제거하며, 휘발된 삼중수소 수증기는 응축기를 이용하여 회수하고 C-14 핵종은 14CO2 기체 상으로 후처리 공정에서 처리한다.
그러나, 중수로 원전에 저장 중인 폐건조제는 삼중수소 핵종의 농도가 매우 높고 자체처분 허용농도 이상의 C-14 핵종을 함유하고 있으므로, 상기 특허와 같은 통상적인 단순 열처리 기술로는 자체처분 허용농도를 만족하기가 쉽지 않다.
따라서, 원전에 저장 중인 폐건조제를 자체처분할 수 있는 수준으로 처리하고, 처리한 폐건조제의 부피를 줄여 방사성폐기물 발생량을 획기적으로 저감할 수 있는 기술이 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-1533977호
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 원자력발전소에서 사용한 삼중수소(H-3)와 방사성탄소(C-14) 핵종이 함유된 폐건조제의 자체처분을 위하여, 폐건조제에서 삼중수소와 C-14 핵종을 자체처분 허용농도 이하로 휘발시켜 처리하고, 폐건조제 처리 공정에서 발생되는 2차 폐기물의 양을 감소시킬 수 있는, 방사성 폐건조제를 처리하기 위한 장치 및 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 장치는, 폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 핵종을 1차로 제거하기 위해 폐건조제를 가열하는 열처리 반응기; 상기 열처리 반응기에서 배출되는 기체에서 수분을 응축시키기 위한 응축기; 상기 응축기를 통과한 응축수가 저장되는 응축수 탱크; 상기 응축기에서 배출되는 기체에서 C-14 핵종을 흡착하기 위한 C-14 기체 흡착장치; 를 포함한다.
또한, 상기 열처리 반응기 내부를 가압하기 위한 가압기체 유입라인; 상기 열처리 반응기 내부에 포화 습윤기체를 유입하기 위한 포화 습윤기체 발생장치; 상기 포화 습윤기체 발생장치에서 발생된 포화 습윤기체를 열처리 반응기로 공급하기 위한 포화 습윤기체 공급라인; 상기 열처리 반응기 내부를 감압하기 위한 감압기; 를 더 포함한다.
또한, 상기 응축수 탱크 내의 응축수를 상기 열처리 반응기로 공급하기 위한 응축수 순환라인; 을 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 방법은, 폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 핵종을 제거하기 위해 열처리 반응기에서 폐건조제를 가열하는 1차 가열 단계; 상기 열처리 반응기에서 배출되는 기체를 응축기로 통과시켜 수분을 응축시키기 위한 응축 단계; 상기 응축기에서 배출되는 기체를 C-14 기체 흡착장치를 통과시켜 C-14 핵종을 흡착하기 위한 C-14 기체 흡착 단계; 를 포함한다.
또한, 상기 1차 가열 단계 후, 상기 열처리 반응기 내부를 가압하고, 동시에 상기 열처리 반응기 내부로 포화 습윤기체를 유입시키면서 상기 열처리 반응기를 가열하는 2차 가열 단계; 상기 2차 가열 단계 후 상기 열처리 반응기 내부를 감압하는 감압 단계; 를 더 포함한다.
또한, 상기 1차 가열 단계 후, 상기 열처리 반응기 내부를 가압하고, 동시에 상기 응축 단계에서 발생한 응축수를 상기 열처리 반응기로 공급하면서 상기 열처리 반응기를 가열하는 2차 가열 단계; 상기 2차 가열 단계 후 상기 열처리 반응기 내부를 감압하는 감압 단계; 를 더 포함한다.
또한, 상기 응축수 탱크 내의 응축수에서 C-14 핵종을 휘발시키기 위해 상기 응축수 탱크 내로 인산계열 용액 또는 pH 3~5의 산 용액을 투입시키는 단계; 를 더 포함한다.
또한, 상기 2차 가열 단계 후, 상기 열처리 반응기에서 폐건조제를 추가 가열하여 폐건조제의 국부적인 용융을 통하여 폐건조제의 부피를 감소시키는 단계; 를 더 포함한다.
본 발명은 폐건조제를 가열하여 수증기 형태의 삼중수소와 C-14 핵종를 1차로 휘발시키고, 폐건조제를 자체처분 허용농도 이하로 처리하기 위해 2차로 열처리 반응기를 가압하면서 포화 습윤공기를 일정시간 공급한 후, 감압 조건하에서 잔류 삼중수소를 자체처분 허용농도 이하로 제거하며, 부차적으로 폐건조제를 추가 가열하여 국부적으로 용융시키는 방식으로 처리한다. 휘발한 배가스내 삼중수소 함유 수증기는 냉각기를 통과시켜 응축수 형태로 회수하고, C-14 핵종은 칼슘계열 흡착제로 포집하는 후처리 시스템을 적용한다.
이러한 구성에 따르면, 원자력발전소에서 사용한 방사성 폐건조제에서 삼중수소와 C-14 핵종을 제거하여 폐건조제에 함유된 방사성 핵종을 자체처분 허용농도 이하로 휘발시켜 처리하고, 폐건조제 처리 공정에서 발생되는 2차 폐기물의 양을 감소시킬 수 있는, 방사성 폐건조제를 처리하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐건조제 처리 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 폐건조제 처리 장치를 이용하여 폐건조제를 처리하는 과정을 설명하는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐건조제 처리 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
중수로 원자력발전소 중수 증기회수계통에서 사용한 폐건조제에는 삼중수소(H-3)와 방사성탄소(C-14) 핵종이 함유되어 있다. 폐건조제에 포함된 방사성 핵종인 삼중수소는 수증기 형태(HTO)이고, C-14 핵종은 14CO2 무기물 형태이다. 폐건조제의 방사능 특성분석 결과에 의하면, 삼중수소는 최대 106 Bq/g이고, C-14 핵종은 최대 약 70 Bq/g 수준으로 나타났다.
본 발명은 원자력발전소에서 사용한 삼중수소(H-3)와 방사성탄소(C-14) 핵종이 함유된 방사성 폐건조제를 자체처분 허용농도 이하로 처리하기 위하여, 폐건조제인 제올라이트로부터 방사성 핵종(삼중수소, C-14)을 자체처분 허용농도(H-3 : 100 Bq/g 이하, C-14 : 1 Bq/g) 이하로 휘발시켜 처리하는 방사성 폐건조제를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 원자력 발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하기 위한 장치(이하, 폐건조제 처리 장치)(100)는 열처리 반응기(110), 가압기(120), 감압기(130), 포화습윤기체 발생장치(140), 응축기(150), 응축수 탱크(160), C-14 기체 흡착장치(180) 등을 포함한다.
열처리 반응기(110)는 폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 핵종을 1차로 제거하기 위해 폐건조제를 가열한다.
폐건조제를 전처리없이 열처리 반응기(110)에 투입하고, 1차로 마이크로웨이브에 의한 직접 가열 또는 단순 가열로를 이용한 간접 가열을 통하여 폐건조제를 가열한다. 이때, 폐건조제 내의 삼중수소의 방사능 정도에 따라 열처리 반응기 내부를 100℃~200℃ 로 가열하여, 감마핵종을 제외한 다량의 삼중수소와 C-14 핵종을 휘발시켜 제거한다.
가압기(120)는 열처리 반응기(110) 내부로 가압기체를 주입한다. 가압기체는 가압기체 유입라인(121)을 따라 열처리 반응기(110)로 유입된다.
포화습윤기체 발생장치(140)는 포화 습윤기체를 생성하여 열처리 반응기 내부로 주입한다. 포화 습윤기체는 포화 습윤기체 공급라인(143)을 따라 열처리 반응기(110)로 공급된다. 포화 습윤기체를 만들기 위해, 가스실린더(141)는 가스 공급라인(142)을 통해 가스를 포화습윤기체 발생장치(140)로 공급할 수 있다.
감압기(130)는 열처리 반응기(110) 내부를 흡인하여 감압한다.
열처리 반응기(110)에서 1차로 열처리한 폐건조제의 미세기공 내에 깊숙이 함유되어 있는 삼중수소와 잔류 C-14 핵종을 추가로 처리하기 위하여 2차 열처리 공정을 진행한다.
2차 열처리 공정에서는, 가압기(120)에 의해 가압기체를 열처리 반응기(110)로 공급하여 열처리 반응기(110)를 최대 2기압까지 가압하고, 동시에 포화습윤기체 발생장치(140)에 의해 포화 습윤공기를 열처리 반응기(110)로 공급하면서 100℃~200℃까지 가열한다. 이때, 습윤공기가 폐건조제의 미세기공 내로 침투하면서 잔류하는 삼중수소와 일종의 동위원소 교환반응을 유도하게 된다.
다음에, 감압기(130)에 의해 열처리 반응기(110)를 감압조건(-100Pa ~ -300Pa)으로 전환하여 삼중수소를 제거하고, 동시에 습윤공기가 미세기공 표면에 물 층을 형성하면서 C-14 핵종이 물층으로 흡수되게 한다.
만일, 유기물 형태의 C-14 핵종(14CH4, 14C2H6)이 미세기공 내에 깊숙이 존재할 경우에는, 습윤공기 내에 산소를 미량 추가하여 가압에 의하여 산소가 미세기공 내로 깊숙이 침투하여 유기물을 산화시키고 무기물 형태의 14CO2 로 전환시켜 제거되게 한다.
이러한 두 가지 작용에 의해 미세기공 내에 잔류하는 삼중수소와 C-14 핵종을 추가로 제거하여, 폐건조제에 포함된 방사성 핵종을 자체처분 허용농도 이하로 처리할 수 있다.
응축기(150)는 열처리 반응기(110)에서 배출되는 기체에서 수분을 응축시킨다. 냉각수 공급라인(151)을 통해 냉각수가 응축기(150)로 유입되고, 냉각수 유출라인(153)을 통해 냉각수가 배출된다.
응축기(150)를 통과한 응축수는 응축기(150)와 연결된 응축수 탱크(160)에 저장된다. 응축수 탱크(160) 내의 응축수는 응축수 배출라인(164)을 통해 삼중수소 제거설비(10)로 보내져 처리될 수 있다.
상기 1차 및 2차 열처리 공정에서 열처리 반응기(110)에서 배출된 배가스 내의 삼중수소는 응축기(150)를 통과하면서 1차로 응축수 형태로 회수된다.
상기 2차 열처리 공정에서 열처리 반응기(110)로 투입되는 포화 습윤공기는 응축수 탱크(160) 내의 응축수를 열처리 반응기로 공급하기 위한 응축수 순환라인(162)을 통해 공급될 수 있다. 응축수 순환라인(162)에는 밸브(162a)가 설치되어, 처리대상 폐건조제와 응축수 내 삼중수소 함량에 따라 열처리 반응기(110)로 공급되는 응축수의 양을 조절할 수 있다.
이와 같이, 1차 열처리 공정에서 열처리 반응기(110) 내의 폐건조제로부터 배출된 수증기는 응축기(150)에서 응축수로 회수되므로, 2차 열처리 공정에서 필요한 포화 습윤공기는 외부에서 추가로 공급하지 않고, 회수한 응축수 일부를 열처리 반응기(110)에 투입하여 이용할 수 있다. 이러한 회수된 응축수의 순환 공정을 통해 방사성 액체폐기물의 발생량을 감소시킬 수 있다.
응축수 내에는 C-14 핵종이 포함될 수 있고, 이러한 C-14 핵종을 제거하기 위해 인산계열 용액(NH4H2PO4, H3PO4 등) 또는 pH 3~5의 산 용액을 인산계열 또는 산용액 투입라인(161)을 통해 투입하여 C-14 핵종을 포함한 기체를 휘발시킬 수 있다. 응축수 탱크(160)에는 교반기(170)가 연결되어 응축수 탱크(160) 내부를 교반할 수 있다.
응축수 탱크(160)에서 휘발된 기체는 C-14 기체 흡착장치(180)로 유입되어 처리될 수 있다.
C-14 기체 흡착장치(180)는 응축기(150)에서 배출되는 기체에서 C-14 핵종을 흡착한다. 응축기(150)에서 배출되는 기체는 배가스 라인(152)을 통해 C-14 기체 흡착장치(180)로 유입된다. 또한, 응축수 탱크(160)에서 배출되는 기체는 배가스 라인(152)과 연결되는 응축기 기체 배출라인(163)을 통해 C-14 기체 흡착장치(180)로 유입될 수 있다.
응축기(150)에서 응축수로 흡수되지 않은 C-14 핵종을 포함한 기체는 칼슘계열 흡착제(예를 들어, CaO)가 충진된 C-14 기체 흡착장치(180)로 보내져서 C-14 핵종이 흡착될 수 있다. 동시에 배가스는 처리기체 배출라인(181)을 통해 내부처리 시스템으로 보내져, 배가스내 삼중수소와 C-14 핵종을 효율적으로 처리할 수 있다.
1차 및 2차 열처리 공정 후에는 열처리 반응기(110)에서 폐건조제를 최대 800℃까지 추가로 가열하여, 국부적으로 폐건조제를 용융시켜 부피를 줄일 수 있는 감용 공정을 적용한다. 열처리 반응기(110)에서 최종 처리된 폐건조제(1)는 폐건조제 배출라인을 통해 배출될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 폐건조제 처리 장치(100)에 따르면, 삼중수소와 C-14 방사성 핵종이 함유된 폐건조제가 1차 열처리 공정과, 가압 및 습윤공기를 투입한 후 감압하는 2차 열처리 공정을 거치면서, 삼중수소와 C-14 핵종이 자체처분 허용농도 이하로 처리될 수 있고, 또한 폐건조제 전체 처리 공정에서 발생되는 2차폐기물의 양을 감소시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 폐건조제 처리 장치(100)를 이용하여 방사성 폐건조제를 처리하는 방법을 설명하기로 한다. 도 2 및 도 3은 도 1의 폐건조제 처리 장치를 이용하여 폐건조제를 처리하는 과정을 설명하는 도면이다. 이해를 위해 도 2 및 도 3에서 기체의 이동은 굵은 선으로 표시된다.
먼저, 폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 핵종을 제거하기 위해 열처리 반응기(110)에서 폐건조제를 1차로 가열한다.
1차 가열 단계에서는, 열처리 반응기(110)를 마이크로웨이브를 이용한 직접 가열 또는 단순 가열로를 이용한 간접 가열을 통하여 100℃~ 200℃ 온도 범위로 가열하여 폐건조제에서 수증기 형태의 삼중수소와 C-14 핵종을 휘발시켜 제거한다.
다음에, 도 2를 참조하면, 1차 가열 단계 후, 열처리 반응기(110) 내부를 가압하고, 동시에 포화 습윤기체를 유입시키면서 열처리 반응기(110)를 2차로 가열한다.
다음에, 도 3을 참조하면, 2차 가열 단계 후 열처리 반응기(110) 내부를 감압한다.
2차 열처리 공정에서는, 가압기체를 열처리 반응기(110)로 공급하여 열처리 반응기(110)를 최대 2기압까지 가압하고, 동시에 포화습윤기체 발생장치(140)에 의해 포화 습윤공기를 열처리 반응기(110)로 공급하면서 100℃~200℃까지 가열한다. 이때, 습윤공기가 폐건조제의 미세기공 내로 침투하면서 잔류하는 삼중수소와 일종의 동위원소 교환반응을 유도하게 된다.
2차 가열 단계 후, 감압기(130)에 의해 열처리 반응기(110)를 감압조건(-100Pa ~ -300Pa)으로 전환하여 삼중수소를 제거하고, 동시에 습윤공기가 미세기공 표면에 물 층을 형성하면서 C-14 핵종이 물층으로 흡수되게 한다.
유기물 형태의 C-14 핵종(14CH4, 14C2H6)이 미세기공 내에 깊숙이 존재할 경우에는, 습윤공기 내에 산소를 미량 추가하여 가압에 의하여 산소가 미세 기공 내로 깊숙이 침투하여 유기물을 산화시키고 무기물 형태의 14CO2 로 전환시켜 제거되게 한다. 이러한 과정에 의해 미세기공 내에 잔류하는 삼중수소와 C-14 핵종을 추가로 제거하여, 폐건조제에 포함된 방사성 핵종을 자체처분 허용농도 이하로 처리할 수 있다.
다음에, 열처리 반응기(110)에서 배출되는 기체를 응축기(150)를 통과시켜 수분을 응축시킨다.
상기 1차 및 2차 가열 단계에서 열처리 반응기(110)에서 배출된 배가스 내의 삼중수소는 응축기(150)를 통과하면서 1차로 응축수 형태로 회수된다.
상기 2차 가열 단계에서, 열처리 반응기(110)로 투입되는 포화 습윤공기 대신에 응축 단계에서 발생한 응축수를 열처리 반응기(110)로 공급하면서 열처리 반응기(110)를 가열할 수 있다. 응축수 순환라인(162)에는 밸브(162a)가 설치되어, 처리대상 폐건조제와 응축수 내 삼중수소 함량에 따라 열처리 반응기(110)로 공급되는 응축수의 양을 조절할 수 있다.
1차 가열 단계에서 열처리 반응기(110) 내의 폐건조제로부터 배출된 수증기는 응축기(150)에서 응축수로 회수되므로, 2차 가열 단계에서 필요한 포화 습윤공기는 외부에서 추가로 공급하지 않고, 회수한 응축수 일부를 열처리 반응기(110)에 공급하여 이용하는 것이 방사성 액체폐기물을 줄이는 방법이 된다.
다음에, 응축수 탱크(160) 내의 C-14 핵종을 휘발시키기 위해 응축수 탱크(160) 내로 인산계열 용액 또는 pH 3~5의 산 용액을 투입시킬 수 있다.
응축수 내에는 C-14 핵종이 포함될 수 있고, 이러한 C-14 핵종을 제거하기 위해 인산계열 용액(NH4H2PO4, H3PO4 등) 또는 pH 3~5의 산 용액을 인산계열 또는 산용액 투입라인(161)을 통해 투입하여 C-14 핵종을 포함한 기체를 휘발시켜 제거할 수 있다.
다음에, 응축기(150)에서 배출되는 기체를 C-14 기체 흡착장치(180)를 통과시키면서 C-14 기체 흡착 단계를 진행한다.
응축기(150)에서 배출되는 기체는 배가스 라인(152)을 통해 C-14 기체 흡착장치(180)로 유입되고, 응축수 탱크(160)에서 배출되는 기체는 배가스 라인(152)과 연결되는 응축기 기체 배출라인(163)을 통해 C-14 기체 흡착장치(180)로 유입될 수 있다.
응축기(150)에서 응축수로 흡수되지 않은 C-14 핵종을 포함한 기체는 칼슘계열 흡착제(예를 들어, CaO)가 충진된 C-14 기체 흡착장치(180)에서 C-14 핵종이 흡착될 수 있다. 동시에 배가스는 처리기체 배출라인(181)을 통해 내부처리 시스템으로 보내져, 배가스내 삼중수소와 C-14 핵종을 효율적으로 처리할 수 있다.
다음에, 상기 2차 가열 단계 후 열처리 반응기(110)에서 폐건조제를 최대 800℃까지 추가 가열하여 폐건조제의 국부적인 용융을 통하여 폐건조제의 부피를 감소시킨다. 열처리 반응기(110)에서 최종 처리된 폐건조제(1)는 폐건조제 배출라인을 통해 배출될 수 있다.
상술한 본 발명의 폐건조제 처리 방법에 따르면, 삼중수소와 C-14 방사성 핵종이 함유된 폐건조제가 1차 열처리 공정과, 가압 및 습윤공기를 투입한 후 감압하는 2차 열처리 공정을 거치면서, 삼중수소와 C-14 핵종이 자체처분 허용농도 이하로 처리될 수 있고, 또한 폐건조제 전체 처리 공정에서 발생되는 2차 폐기물의 양을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
10 : 삼중수소 제거설비
100 : 폐건조제 처리 장치
110 : 열처리 반응기
111 : 배가스 유출라인
120 : 가압기
121 : 가압기체 유입라인
130 : 감압기
140 : 포화습윤기체 발생장치
141 : 가스 실린더
142 : 가스 공급라인
143 : 포화습윤기체 공급라인
150 : 응축기
151 : 냉각수 공급라인
152 : 배가스 라인
153 : 냉각수 유출라인
160 : 응축수 탱크
161 : 인산계열 또는 산용액 투입라인
162 : 응축수 순환라인
163 : 응축기 기체 배출라인
164 : 응축수 배출라인
180 : C-14 기체 흡착장치
181 : 처리기체 배출라인

Claims (8)

  1. 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 장치에 있어서,
    폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 핵종을 1차로 제거하기 위해 폐건조제를 가열하는 열처리 반응기;
    상기 열처리 반응기에서 배출되는 기체에서 수분을 응축시키기 위한 응축기;
    상기 응축기를 통과한 응축수가 저장되는 응축수 탱크;
    상기 응축기에서 배출되는 기체에서 C-14 핵종을 흡착하기 위한 C-14 기체 흡착장치;
    상기 열처리 반응기 내부를 가압하기 위한 가압기체 유입라인;
    상기 열처리 반응기 내부에 포화 습윤기체를 유입하기 위한 포화 습윤기체 발생장치;
    상기 포화 습윤기체 발생장치에서 발생된 포화 습윤기체를 열처리 반응기로 공급하기 위한 포화 습윤기체 공급라인;
    상기 열처리 반응기 내부를 감압하기 위한 감압기;
    를 포함하고,
    상기 가압기체 유입라인을 통해 상기 열처리 반응기 내부를 가압하고, 동시에 상기 포화 습윤기체 발생장치에서 발생된 포화 습윤기체를 상기 열처리 반응기 내부로 유입시키면서 상기 열처리 반응기를 2차로 가열하고,
    상기 2차 가열 단계 후 상기 감압기에 의해 상기 열처리 반응기 내부를 감압하는, 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 응축수 탱크 내의 응축수를 상기 열처리 반응기로 공급하기 위한 응축수 순환라인;
    을 더 포함하는 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 장치.
  4. 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 방법에 있어서,
    폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 핵종을 제거하기 위해 열처리 반응기에서 폐건조제를 가열하는 1차 가열 단계;
    상기 열처리 반응기에서 배출되는 기체를 응축기로 통과시켜 수분을 응축시키기 위한 응축 단계;
    상기 응축기에서 배출되는 기체를 C-14 기체 흡착장치를 통과시켜 C-14 핵종을 흡착하기 위한 C-14 기체 흡착 단계;
    상기 1차 가열 단계 후, 가압기체 유입라인을 통해 가압기체를 상기 열처리 반응기 내부로 공급하여 상기 열처리 반응기 내부를 가압하고, 동시에 상기 열처리 반응기 내부로 포화 습윤기체 발생장치에서 발생되는 포화 습윤기체를 유입시키면서 상기 열처리 반응기를 가열하는 2차 가열 단계;
    상기 2차 가열 단계 후 감압기에 의해 상기 열처리 반응기 내부를 감압하는 감압 단계;
    를 포함하는 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 방법.
  5. 삭제
  6. 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 방법에 있어서,
    폐건조제로부터 삼중수소와 C-14 핵종을 제거하기 위해 열처리 반응기에서 폐건조제를 가열하는 1차 가열 단계;
    상기 열처리 반응기에서 배출되는 기체를 응축기로 통과시켜 수분을 응축시키기 위한 응축 단계;
    상기 응축기에서 배출되는 기체를 C-14 기체 흡착장치를 통과시켜 C-14 핵종을 흡착하기 위한 C-14 기체 흡착 단계;
    상기 1차 가열 단계 후, 가압기체 유입라인을 통해 가압기체를 상기 열처리 반응기 내부로 공급하여 상기 열처리 반응기 내부를 가압하고, 동시에 상기 응축 단계에서 발생한 응축수를 상기 열처리 반응기로 공급하면서 상기 열처리 반응기를 가열하는 2차 가열 단계;
    상기 2차 가열 단계 후 감압기에 의해 상기 열처리 반응기 내부를 감압하는 감압 단계;
    를 포함하는 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 방법.
  7. 제4항 또는 제6항에 있어서,
    상기 응축기를 통과한 응축수는 응축수 탱크에 저장되고,
    상기 응축수 탱크 내의 응축수에서 C-14 핵종을 휘발시키기 위해 상기 응축수 탱크 내로 인산계열 용액 또는 pH 3~5의 산 용액을 투입시키는 단계;
    를 더 포함하는 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 방법.
  8. 제4항 또는 제6항에 있어서,
    상기 2차 가열 단계 후, 상기 열처리 반응기에서 폐건조제를 추가 가열하여 폐건조제의 국부적인 용융을 통하여 폐건조제의 부피를 감소시키는 단계;
    를 더 포함하는 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐건조제를 처리하는 방법.
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