KR20010071186A - 금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법 - Google Patents

금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다. 이 경우 산화물 층은 우선 제염 용액에 의해 금속 부품으로부터 제거된다. 그후에 여전히 존재하는 산화 작용제는 제염 용액으로부터 제거된다. 따라서 금속 층이 제거된다. 방사선 핵종이 표면과 인접한 금속 부품 층에만 존재하기 때문에, 남아있는 금속은 통상적인 스크랩 야드로 전달될 수 있다.

Description

금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법 {METHOD FOR REDUCING THE LEVEL OF RADIOACTIVITY OF A METAL PART}
원자로 장치의 금속 부품 표면의 화학적 제염을 위한 방법은 예컨대 EP 0 355 628 B1 에 공지되어 있다. 상기 방법의 목적은 금속 부품 표면에서 방사능에 오염된 산화물 층을 제거하는 것이다. 또한 제염 용액으로서 예컨대 수산 또는 다른 카르복실산을 함유하는 용액이 사용될 수 있다.
원자력 발전소가 수년간 작동되는 동안, 방사선 핵종은 주로 산화된 보호 층에 축적되고, 상기 보호 층은 금속 부품 표면에 위치한다. 따라서 제염 작동을 위해, 원자력 발전소가 통상적으로 점검되는 동안 산화물 층은 충분히 제거된다. 이 경우 부품의 모재 금속이 부식되지 않도록 적합한 제염 용액이 선택된다.
방사선 핵종의 대략 98% 는 산화물 층에 존재하기 때문에, 상기 조치는 점검할 경우 적당한 방법이 된다. 방사선 핵종의 단 2% 만이 확산됨으로써, 부품을 구성하는 모재 금속의 표면에 인접한 영역에 이르게 된다.
원자력 발전소의 부품 교체시 또는 운전 정지시, 확산에 의해 모재 금속의표면 영역에 위치한 방사선 핵종의 2% 는 제염된 이후에 금속이 최종 저장소로 운반시킨다.
매우 많은 양의 금속이 발생되기 때문에, 비경제적인 매우 큰 최종 저장소가 필요하게 된다.
본 발명은 제염 용액에 의해 산화물 층이 금속 부품으로부터 제거되는, 금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다.
도면은 제염 용액으로부터의 산화 작용제가 제거되기 시작하여 공정이 중단되는 금속 부품의 부식 포텐셜 과정을 도시한다.
본 발명의 목적은 비활성화된 스크랩으로서 통상적인 물질 순환계에 공급될 수 있도록, 방사능에 오염된 금속으로부터 방사선 핵종을 충분히 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 상기 목적은 제염 용액에 의해 산화물 층이 금속 부품으로부터 제거된 이후에, 여전히 존재하는 산화 작용제가 제염 용액으로부터 제거되고, 그 결과로 금속 층이 제거됨으로써 달성된다.
하나 또는 다수의 산화 작용제가 제거됨으로써, 제염 용액의 산화 환원 포텐셜은 감소되고, 또한 모재 금속의 부식 포텐셜이 방지된다. 따라서 모재 금속의 부식은 의도한 바대로 이루어진다. 이 경우 모재 금속의 수 마이크로 미터가 제거된다.
확산에 의해 금속에 도달된 방사선 핵종이 금속의 표면에 인접한 영역에만 위치하기 때문에, 본 발명에 따른 방법에 따라, 의도한 모재 금속 부식에 의해 방사선 핵종이 금속으로부터 분리되는 장점이 달성된다. 통상적으로 비활성화된 스크랩처럼 계속 처리될 수 있는 금속 스크랩이 바람직하게 남게 된다. 다른 한편으로 모재 금속은 필요한 만큼만 제거됨으로써, 적은 양의 폐기물이 최종 저장소에전달된다.
제염 용액으로부터 제거된 산화 작용제는 예컨대 Fe3+및/또는 잔류 산소이다. 이 경우 산화 작용을 하는 Fe3+는 선행하는 제염 단계에서 금속 표면으로부터 제거된 산화물 층에서 유래된다.
산화 작용제를 제거하기 위해, 제염 용액에 예컨대 환원제가 첨가된다. 상기 환원제에 의해, 방해되는 Fe3+가 방해하지 않는 Fe2+로 변환될 수 있다. 상기 환원제는 아스코르빈산일 수 있다.
일반적으로 가스인 산화 작용제를 제거하기 위해, 제염 용액에 불활성 가스가 분사될 수 있다. 이것에 의해 여전히 존재하는 잔여 산소가 제거된다. 적합한 불활성 가스는 예컨대 질소이다.
상기 방법의 매우 바람직한 개선예에 따라, 산화 작용제를 제거하기 위해 제염 용액에 UV 라이트가 방사된다. 따라서 선행된 제염 단계에 의해 여전히 제염 용액에 존재하는, 유기적 제염산에 의해 방해하는 Fe3+와 방해하는 잔여 산소가 제거될 수 있는 장점이 달성된다.
UV 가 방사될 경우, 방해하는 Fe3+및 존재하는 유기적 제염산으로부터 Fe2+와 탄소 다이옥시드가 생성된다. 이렇게 형성된 Fe2+및 존재하는 유기적 제염산은 UV 가 방사될 경우, 방해하는 잔여 산소와 함께 Fe3+와 탄소 다이옥시드를 형성한다. 상기 반응은 산소가 더 이상 존재하지 않을 때까지 진행된다. 생성된 Fe3+는 처음 언급된 반응 이후에, Fe2+와 탄소 다이옥시드로 변환됨으로써, 상기 두 개의 물질만 존재하고 산화 작용제는 더 이상 존재하지 않는다.
예컨대 생성된 Fe2+- 이온은 양이온 교환기에 의해 제거된다. 양이온 교환기는 바람직하게 매우 큰 정전 용량을 갖는다. 즉 작은 이온 교환기로도 충분하다. Fe3+- 이온을 직접 제거할 경우 즉, Fe3+가 유기적 제염산과 함께 유기적 착물, 예컨대 수산염 착물을 형성할 경우, 정전 용량이 정확히 양이온 교환기보다 적은 음이온 교환기가 요구된다.
Fe3+가 Fe2+로 변환됨으로써, 또한 남아있는, 제거될 제염 용액이 많은 비용을 들여 제거해야만 하는 킬레이트(착물)를 포함하지 않는 장점이 달성된다.
모재 금속의 제거가 향상되기 위해, 제염 용액에 추가로 예컨대 100ppm 내지 10000ppm 의 농도의 질산이 용액에 첨가된다.
예컨대 산화 작용제를 제거하기 위한 방법은 산화 작용제가 더 이상 존재하지 않을 때까지 계속되지 않는다. 또한 예컨대 산화제가 첨가됨으로써 제거 작업이 중단된다. 상기 산화제는 예컨대 공기, 산소, 철(3)-이온, 과산화수소 및/또는 오존일 수 있다.
산화 작용제의 제거 작업이 중단됨으로써, 소정의 매우 얇은 층만이 모재 금속으로부터 제거될 수 있는 장점이 달성된다. 즉 방사선 핵종이 확산에 의해, 즉금속 격자내의 격자 위치 교환에 의해, 모재 금속의 대략 10 마이크로 미터의 깊이까지 투과되는 것이 제시된다.
예컨대 제염 용액으로부터 산화 작용제의 제거는 시간적으로 교환되면서 시작되거나 중단된다. 모재 금속 부식의 시작 및 중단이 가능한 신속하게 교환됨으로써, 정확하게 표면에 인접한 영역에 존재하는 방사선 핵종을 함유한 금속 양만 매우 바람직하게 제거될 수 있다. 바람직하게 처리 시간 및 최종 저장소로 전달되어야만 하는 제거될 폐기물 양은 급격히 감소된다. 모재 금속 제거는 시작 및 중단의 교환에 의해, 개별 단계에서 1/10 마이크로 미터까지 제어될 수 있다. 요구에 따라 100 마이크로 미터 이상 또는 이하까지 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 특히 처리 이후에, 방사능에 오염된 금속 부품이 통상적으로 사용되는 오염되지 않은 스크랩으로 전달될 수 있고, 최종 저장소에 저장될 필요 없는 장점이 달성된다.
금속 부품의 방사선 핵종을 감소하기 위한 방법이 도면에 의해 더 자세히 설명된다.
모재 금속이 부식되지 않는(시간 A) 통상적인 제염 방법에 있어서, 부식 포텐셜은 대략 200mV 에 달한다. 상기 시간(A)에서 모재 금속의 부식이 일어나지 않으며, 이것은 통상적인 제염 방법에서도 요구되지 않는다. 이어지는 시간(B)에서 UV 처리가 일어남으로써, 부식 포텐셜은 대략 -300mV 까지 강하되고, 모재 금속의 부식은 처음에는 느리게 그리고 매우 신속하게 상승된다. 다음의 시간(C)에서 소정의 모재 금속 부식이 일어남으로써, 방사선 핵종의 적어도 한 부분을 포함하는 금속 부품 층이 제거된다. 이어지는 시간(D)에서 모재 금속 부식은 과산화수소의 첨가에 의해 중단된다. 부식 포텐셜은 재차 거의 200mV 값까지 상승되고, 모재 금속 부식은 경시할 만큼 작은 값으로 다시 돌아간다. 다음의 시간(E)에서 모재 금속 부식의 패시베이션이 이루어질 수 있다. 그러나 또한 충분히 금속이 제거되었는지가 확인될 수 있다. 전술한 방법은 필요할 경우, 방사선 핵종에서 남아 있는 금속이 제거되어 통상적인 스크랩 야드로 전달될 수 있을 때까지 여러 번 반복된다.

Claims (11)

  1. 제염 용액에 의해 산화물 층이 금속 부품에서 제거되는, 금속 부품의 방사선 핵종을 감소시키기 위한 방법에 있어서,
    여전히 남아있는 산화 작용제가 제염 용액으로부터 제거된 후에, 그 결과로 금속 층이 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    산화 작용제가 Fe3+및/또는 잔여 산소인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화 작용제를 제거하기 위해, 제염 용액에 환원제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 환원제가 아스코르빈산인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화 작용제를 제거하기 위해, 제염 용액에 불활성 가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화 작용제를 제거하기 위해, 제염 용액에 UV 라이트가 방사되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발생된 Fe2+-이온이 양이온 교환기에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제염 용액에 질산이 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화제의 첨가에 의해 산화 작용제의 제거가 중단되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 산화제가 공기, 산소, 철(3)-이온, 과산화수소 및/또는 오존인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화 작용제의 제거가 시간적으로 교환되면서 시작되거나 중단되는 것을 특징으로 하는 방법.
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