KR200261686Y1 - 전해연마를 이용한 방사능 오염 금속류 오염 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방사성 물질에 의해 표면이 오염된 금속성 방사성 폐기물로부터 방사성 물질을 제거하는 장치로서, 전해연마 공정을 통하여 금속의 표면을 미세하게 벗겨내어 금속 표면에 고착화 된 방사성 오염 물질을 대상 금속으로부터 제거하여 재활용할 수 있도록 하거나, 일반폐기물로 처리되도록 하여 원자력발전소 등에서 발생하는 금속물질의 방사성 폐기물의 양을 줄이고, 종래 수세에 의한 제염(방사능 오염제거)시 수반되는 제염작업자의 방사선 피폭을 방지 또는 최대한 억제시키는 장치이다.

이를 위하여 스테인레스 계통의 합금강과 탄소강 계통의 합금강을 선택적으로 제염할 수 있는 2개의 전해연마조 및 1개의 수세조로 이루어진 작업대와 전해연마를 이용한 제염 중 발생되는 기체상, 액체상 방사성 폐기물을 처리할 수 있는 기체·액체 방사성 폐기물 정화장치, 그리고 전해연마를 위한 전원공급장치, 이들 장치들을 집적화하고 방사성폐기물에서 방출되는 방사선으로부터 작업자의 피폭을 방지하기 위한 납유리로 이루어진 창이 부착된 Hood가 본 고안장치를 구성하였다.

Description

전해연마를 이용한 방사능 오염 금속류 오염 제거 장치 {Decontamination Unit of Radioactivity-Contaminated Metallic Materials Using Electro-Polishing}

본 고안은 원자력발전소에서 발생하는 금속성 방사성 폐기물의 제염에 전해 연마공법을 적용하여 금속성 방사성 폐기물로부터 방사성물질을 제거하여 제염하는 장치에 관한 것이다.

원자력발전소에서의 금속성 방사성 오염물질의 제염처리는, 지금까지 초음파 세척에 의하거나 브러쉬나 수세미 등을 통한 수세(水洗)에 의한 제염에 의존하고 있는 실정이다. 그러나, 이러한 제염 방법으로는 금속성 방사성 폐기물 표면에 존재하는 유리성 오염물질만 제거가 가능할 뿐이고 고착성 오염일 경우에는 아무런 효과를 기대할 수가 없을 뿐만 아니라, 제염 대상물이 복잡한 형상일 경우에는 제염 자체를 포기하고 있는 실정이다. 또한 수세에 의한 제염시에는 방사성 오염물질을 제염작업자가 직접 손으로 취급하기 때문에 제염에 따른 방사선 피폭도 수반되고 있다.

본 고안 장치는 상기한 종래 기술의 결점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 금속성 방사능 오염물질의 제염에 전해연마 공법을 적용하여 완전 제염의 효과를 얻고, 전해연마 제염시 발생하는 액체, 기체 방사성 폐기물의 처리 문제를 해결하여 전해연마 제염장치를 실용화하는 데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 장치의 개념도이다.

도 2는 본 고안장치의 조립단면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1. Hood

2. 제1연마조

3. 제2연마조

4. 수세조

5. 순환펌프

6. 가열,냉각장치

7. 여과장치(소결금속필터)

8. 이온교환수지 탱크

9. 기체폐기물여과 및 코트렐 정화장치

10. 전원공급장치

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 전해연마 제염장치는, 방사능에 오염된 스테인레스 합금강 계열의 금속과 탄소강 계열의 금속을 선택적으로 제염할 수 있는 2개의 전해연마조 및 제염된 금속의 수세를 위한 1개의 수세조가 일렬로 형성된 작업대와 작업대 하부에 전해연마 제염에 필요한 전해액을 공급·회수하는 장치, 전해액의 온도를 조절하는 가열·냉각장치, 전해액의 폐기시 전해액 중의 방사성 오염물질을 제거하기 위한 여과장치와 이온교환수지 탱크, 전해액의 증발로 인한 냄새와 기체 방사성 폐기물의 처리를 위한 여과장치와 코트렐 정화장치, 를 Hood에 집적화하고 전해연마 제염시 Hood에 설치된 납유리로 된 창을 닫음으로써 제염작업자의 방사선 피폭을 줄일 수 있도록 한 것이 본 고안의 특징이다.

이하 본 고안에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 개념도이며, 도 2는 본 고안에 따른 전해연마 제염장치의 조립단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 Hood(1) 내부 작업대 위에 스테인레스 합금강의 제염을 위한 제1연마조(2)와 탄소강류의 제염을 위한 제2연마조(3), 그리고 수세를 위한 수세조(4)가 일렬로 구성되고, 그 하단에 전해액을 순환하기 위한 펌프(5)와 전해액의 전해조건을 맞추기 위한 가열장치와 냉각장치(6), 전해액의 회수(폐기)시 전해액 중의 방사능 오염물질을 제거하기 위한 여과장치(7), 이온교환수지 탱크(8)가 구성되고 Hood 상단에는 기체 방사성 폐기물의 처리와 냄새를 제거하기 위한 여과장치 및 코트렐 정화장치(9)가 Hood에 일체화되고 Hood주변에 전해연마 제염을 위한 전원공급장치(10)가 부착되어 본 고안을 구성한다.

전해연마 제염작업을 위해 Hood의 창(1)을 열면 전원공급장치(10)는 완전한Off 상태로 전환되고 방사능 오염금속을 양극(+)판 겸용의 이송장치의 걸쇠에 장착한 후 금속의 종류에 따라 제1연마조(2)와 제2연마조(3)를 선택한 후 전해연마 대상 금속을 연마조에 삽입한다. Hood의 창(1)을 내리면 전원공급장치(10)는 Stand-by로 전환되고 Hood 전면의 표시창에 '준비중' 메시지가 표시되고 금속의 종류와 크기에 따른 고유의 전해연마 시간과 전압, 전류 조건을 전압조절기, 전류조절기, 타이머를 통하여 설정할 수 있는 상태가 된다. 모든 조건을 설정한 후 전원스위치를 On하면 Hood 전면 표시창에 '작업중'이라는 메시지가 표시됨과 함께 전해연마 제염이 실시된다. 이때 전해액은 적절한 전해 조건을 갖추기 위해 가열장치(6)에 의해 가열되는데 가열로 인한 전해액의 증발시 기화성 방사성물질의 증발도 동시에 이루어지는 바, 이때의 Fume을 포함한 기체는 Hood 상부의 여과장치(9)를 통하여 정화되어 Blower에 의해 배출구로 배출된다. 기체 방사성 폐기물의 여과장치(9)는 Pre-Filter와 Activity Charcoal Filter, 코트렐(Cottrell) 정화장치로구성되고 Pre-

filter는 Activity Charcoal Filter를 보호하기 위함이며, Activity Charcoal Filter는 전해액의 증발시 발생하는 냄새와 I-125 등의 방사성 핵종의 오염물 제염시 발생하는 기체방사성폐기물을 흡착하고 최종적으로 코트렐 정화장치는 1,2차 여과장치를 통과한 오염된 Particle과 잔여 오염기체를 정화하는 기능을 하게된다.

초기 가열장치에 의해 가열된 전해액은 전해연마가 진행됨에 따라 더욱 가열되는 바 적절한 전해조건을 맞추기 위해 전해액을 냉각시킬 필요가 있으며, 각 전해연마조에 부착된 온도센스에 의해 검출된 온도가 적정온도 이상일 시 냉각장치

(6)에 의해 전해액은 적정온도로 유지되고 전해액 재순환 Pump(5)에 의해 전해조로 다시 공급되어져 전해제염 효과를 증대시킨다.

전해연마제염 작업의 반복으로 인한 전해액 성분의 조성비율 변화와 방사능오염물질의 전해액 중 누적으로 인해 전해액의 폐기시에는 작업대 하부에 부착된 액체 방사성 폐기물처리장치(7,8)에 의해 전해액은 비방사성물질로 되어 처리되는데 액체 방사성 폐기물처리장치는 방사능에 의해 오염된 전해액을 소결금속필터(7)를 통하여 큰 입상의 방사성물질을 여과하고 소결금속필터를 통과한 전해액은 양이온 교환수지와 음이온 교환수지가 동시에 충전된 이온교환수지탱크(8)에서 이온 교환반응을 통해 전해액 중 방사능물질을 제거하는 기능을 하게된다.

정해진 조건으로 전해연마 제염이 완료되면 부져를 통하여 제염작업자에게 알림과 함께 전면 표시창에 '완료'를 표시한다.

전해연마 제염이 완료된 금속의 방사능 오염물질은 수세조(4)에서 수세를 통하여 표면의 오염된 전해액을 제거하고 방사능 오염 측정에 의해 제염 완료 여부를 결정하게 된다.

이상과 같은 전해연마 제염장치는 전해연마 제염에 수반되는 문제점인 기체, 액체 방사성 폐기물의 처리 문제를 해결하여 전해연마 공법을 방사성 폐기물 제염에 적용함으로써 금속의 방사능 오염물질을 완전 제염 처리할 수 있게 하였다.

금속의 방사성 폐기물 완전 제염은 금속성 방사성폐기물의 감량으로 인한 방사성폐기물의 저장보관과 관리에 따르는 비용의 절감 효과와 원자력발전소에서 사용되는 특수합금 재료의 재생 및 재활용의 이득을 얻을 수 있다.

원자력발전소별 자체 폐기물 저장고의 포화와 함께 원자력발전소의 노후화로 인한 기기, 탱크, 배관류 등의 교체와 해체가 더욱 증가하고 있고, 국내 최초상업운전을 개시한 고리원자력발전소 1호기의 운전종료 예정 시점이 얼마남지 않았고 연구용원자로(Triga 2)의 해체가 2001년부터 시작되므로 금속성 방사성 폐기물 처리에 관한 기술의 확보가 시급한 단계에 있다고 볼 수 있어, 본 고안에 의한 전해연마 공법을 이용한 금속성 방사성폐기물 제염장치는 상기의 측면에서 적절한 효과를 갖는 것이다.

Claims (3)

1. 스테인레스 계통의 합금강과 탄소강 계통의 합금강을 선택적으로 제염할 수 있 도록 2개의 제염조(2와 3)와 제염후 제염대상물을 수세할 수 있는 수세조(4)가 일렬로 구성된 작업대의 제염조(2와 3)에 순환펌프(5)와 가열, 냉각장치(6)을 통하여 전해액이 순환하는 후드(Hood, 1)형태의 전해연마를 이용한 방사능 오염금속류 오염 제거장치.
2. 청구항①에 있어 전해연마조(2와3)와 순환펌프(5) 중도에 방사능 오염금속의 제염과정에서 생성된 슬러지를 여과할 수 있는 여과장치로 소결금속필터(7)와 이온교환수지탱크(8)가 설치된 전해연마를 이용한 방사능 오염 금속류 오염 제거장치.
3. 청구항①에 있어 연마조(2와 3) 상단에 전해연마 제염중 발생하는 전해액의 증발 기체와 전해액 중의 방사능 오염물질의 기화로 인한 기체를 여과하여 처리할 수 있도록 전치필터(Pre-Filter), 활성탄필터(Chacoal Filter), 코트렐정화장치(Cottrell Precipitator)로 구성된 기체폐기물여과장치(9)가 설치된 전해연마를 이용한 방사능 오염 금속류 오염제거 장치.