KR200262106Y1 - 방사성크러드 자동포집 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방사성 크러드 자동포집장치에 관한 것으로, 원자력 발전소의 가동과 더불어 발생되는 방사성 폐기물 중 방사능 준위가 높아 직접적인 시료 채취가 불가능한 폐수지와 폐필터의 방사성 핵종을 분석하기 위해, 이들 시료 중에 함유되어 있는 방사능량을 제어하면서 대표성을 띄는 시료를 채취하기 위한 방사성 크러드 자동포집장치를 구성함에 있어, 상기 방사성 부식 생성물을 포집하기 위하여 직렬연결된 이온칼럼과 필터 홀더; 상기 이온칼럼에 방사능 계측에 따른 차폐효과를 무시할 정도의 두께까지 드릴링되어 그 내측에 장착된 인라인 방사능 분석부; 상기 인라인 방사능 분석부에 연동되어 원하는 방사선량 설정값으로 시료를 제어, 채취하는 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함.

Description

방사성크러드 자동포집 장치{Automatic collecting apparatus of radioactive CRUD}

본 고안은 방사성 크러드 자동포집장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력발전소 일차 계통수의 정화시 사용하는 이온교환수지와 필터 중에 함유되어 있는 방사성 핵종 및 크러드 성분의 분석 결과는 방사성폐기물 용기내의 내용물(Inventory) 평가시에 매우 중요한 입력 자료로 사용되며 원자력법 상에도 발전소에서 발생되는 모든 방사성 폐기물에 대해 이력관리를 하도록 요구하고 있으나, 이들 폐수지와 폐필터는 방사능 준위가 매우 높아 이들로부터 시료를 채취한다는 것은 사실상 불가능하기 때문에 본 고안을 통해 발전소 시료 채취조건과 유사하게 모사하여 대표 시료를 채취하도록 하고, 아울러 시료 채취로 인한 작업자의 피폭도 최소화시킬 수 있는 자동 시료채취 시스템을 제공하는데 있다.

원자력 발전소의 가동에 따라 발생되는 중·저준위 방사성 폐기물은 중·저준위 폐기물 영구처분장이 완공되면 원자력발전소 현장의 임시 저장고로부터 이송되어 안전하게 처분해야 한다. 이때 각종 방사성 폐기물의 안전한 보관을 위해 방사성폐기물 인도규정에는 폐기물 내에 함유된 각종 방사성 핵종의 방사능량을 명시하도록 되어 있다. 그러나⁶⁰Co나¹³⁷Cs 등 몇가지의 감마선 방출 핵종을 제외한 직접 측정이 어려운 방사성 핵종은 지표(Indicator) 핵종에 대한 척도인자(Scaling Factor)를 구하여 간접적으로 계산하여야 한다. 이를 위해서는 각 유형별 방사성 폐기물의 처리공정 단계에서 재현성있는 시료를 취하여 이들 중에 함유되어 있는 각종 방사성 핵종을 정확히 분석해야 한다. 그러나 이들 폐기물 중 폐수지(Spent Resin)와 폐필터(Spent Filter)의 현장시료는 방사선량이 너무 높아 직접적인 시료채취가 불가능하기 때문에 가능한 발전소 현장 조건과 유사한 모의시료 채취장치를 구성해야만 한다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로, 본 고안의 목적은 원자력발전소의 가동과 더불어 발생되는 방사성폐수지 및 폐필터 중에 함유되어 있는 방사능량 및 핵종 등을 직접 측정할 수 없기 때문에 취급이 용이하며 대표성을 띌 수 있는 방사선량 조절이 용이한 한 형태의 시료를 자동포집하는 장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 채취되는 부식 생성물 시료의 절대적인 방사능값은 낮아도 핵종 상호간의 상대 비율이 가능한 한 원시료(발전소 계통수내 부식생성물)와 유사한 대표시료를 제공하는데 있으며, 이때 채취되는 방사성 부식생성물의 방사능 함량을 원하는 수준에서 제어함으로써 작업자의 방사선 피폭량을 최소화하는데 있다.

도1은 본 고안에 따른 방사성 크러드 자동포집장치의 외형을 나타낸 정면도이다.

도2는 본 고안에 따른 방사성 크러드 자동포집장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도3a는 이온칼럼의 상세도이고, 도3b는 필터홀더의 상세도이다.

도4는 직렬연결된 이온칼럼과 필터홀더를 도시한 단면도이다.

도5는 인라인 방사능 측정장치에 대한 사시도이다.

- 도면중 주요 부호에 대한 설명 -

10; 이온칼럼 18; 필터홀더

24; 인라인 방사능 측정장치 30; 솔레노이드 밸브

32; 제1밸브 34; 제2밸브

36; 제3밸브 38; 입구측 압력계

40; 출구측 압력계 42; 유량 적산계

이와 같은 목적들은 원자력발전소 가동에 따라 발생되는 방사성 폐기물 중 폐수지와 폐필터의 대표시료를 채취하기 위한 방사성 크러드 자동포집장치에 있어서, 상기 방사성 부식생성물을 포집하기 위하여 직렬연결된 이온칼럼과 필터 홀더; 상기 이온칼럼에 방사능 계측시 차폐효과를 무시할 정도의 두께까지 드릴링되어 그 내측에 장착된 인라인 방사능 분석부; 상기 인라인 방사능 분석부에 연동되어 원하는 방사선량 설정값으로 시료를 채취하는 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어진 방사성 크러드 자동포집장치에 의해 달성될 수 있다.

따라서, 폐수지와 폐필터의 원자력발전소 현장시료는 방사선량이 너무 높아 직접적인 시료 채취가 불가능하나, 본 고안을 이용하면 채취하기 어려운 원자로 냉각재 계통시료를 임의로 선정된 선량율에 따라 대표성을 띈 시료를 포집할 수 있게 된다.

또한 본 고안은 이온칼럼과 필터를 이용하여 발전소 계통수에 포함된 입자상의 부식생성물을 동시에 포집할 수 있는데, 실제 원자로 냉각재 필터의 여과지 내용물을 잘라서 필터 홀더에 장착하고 이온칼럼을 전단부에, 그리고 여과장치를 후단부에 직렬로 포집장치에 장착하여 원자로 1차측 계통의 시료 채취구에 연결한다. 이렇게 1차측 시료 채취구에 직접 연결하여 강제 순환시킴으로써 절대적인 전체 방사능량은 낮아도 핵종 상호간의 상대 비율이 유사한 대표 시료를 채취할 수 있게 구성된 것이다.

그리고, 포집되는 시료의 방사능량을 연속 측정하여 방사능 측정값이 설정된 값을 초과하는 경우 정지 신호를 발생하여 시료 유입부에 위치한 솔레노이드 밸브를 차단해 발전소 계통수의 유입을 막아 작업자가 원하는 선량까지 시료를 채취할 수 있도록 설계되어 있다. 이는 시료 채취에 따른 작업자의 불필요한 방사선 피폭을 최대한 억제하기 위함이다.

특히 본 고안에 의한 장치는 원자력발전소 계통수 중에 포함된 부식 생성물의 농도를 측정하기 때문에 일부를 제외하고는 모두 스테인레스 재질을 사용하고 있다.

이하 본 고안이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도1과 도2에 따르면, 본 고안에 따른 방사성 크러드 자동포집장치는 기본적으로 원자력 발전소의 가동에 따라 발생되는 이온상과 입자상의 부식 생성물을 포집하기 위한 이온칼럼(10)과 필터홀더(18)가 직렬로 연결되어 있다. 또한 포집되는 부식 생성물의 방사선량을 연속 측정하기 위한 인라인 방사능 측정장치(24)가 상기 이온칼럼(10)에 장착되어 있으며, 본 장치로 유입되는 발전소 냉각수의 압력 및 유량 조절이 가능하도록 제1밸브(32)와 제2밸브(34) 및 바이패스용 제3밸브(36)가 구비되고, 또한 입구측 압력계(38), 출구측 압력계(40), 그리고 유량 적산계(42)가 구비되어 있다.

한편, 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이 상기 이온칼럼(10)은 상부와 하부에 퀵 커넥터(Quick Connector)(12)와 서스 시브(SUS Sieve)(14)가 설치되어 있고, 상기 퀵 커넥터(12)와 서스 시브(14) 사이에는 발전소에서 사용중인 혼상 이온교환수지(16)가 충진되어 있다. 또한, 상기 필터홀더(18)는 실리콘 러버 플레이트(Silicon Rubber Plate)(22)에 실제 발전소에서 사용되는 냉각재용 여과지(20)가 장착되어 있다.

또한, 도4에 도시된 바와 같이 상기 이온칼럼(10)과 필터홀더(18)는 현장과 유사한 조건에서 대표 시료를 채취하도록 직렬로 연결하는 것이 바람직하다.

물론, 상기 이온칼럼(10)에는 방사선량을 연속적으로 측정, 감지하는 인라인방사능 측정장치(24)가 장착되어 있다.

도5에 도시된 바와 같이 인라인 방사능 측정장치(24)는 배관에 접합하여 방사능을 측정하는 GM 검출기(26)와 고전압을 공급하고 신호를 계수하여 선량률로 변환하는 신호처리부(28)로 구성되며, GM 검출기(26)의 방사능 측정값이 설정된 값을 초과하는 경우 정지 신호를 발생시켜 발전소 계통수 유입부에 설치된 솔레노이드 밸브(30)를 작동하여 계통수의 유입이 차단되도록 설계되어 있다.

이어서, 본 고안에 따른 방사성 크러드 자동포집장치를 이용한 부식 생성물 대표 시료 채취 방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 본 장치의 이온칼럼(10)과 필터홀더(18)에 혼상 이온교환수지(16)와 냉각재용 여과지(20)를 설치하고, 본 장치의 모든 밸브를 잠근다. 발전소 계통수와 본 장치의 인렛 라인(Inlet Line)을 연결한 후, 본 장치에 전원을 공급하여 안정화시킨다. 본 장치가 안정화되었다고 판단되면 발전소 계통수의 밸브를 열어 본 장치로 발전소 계통수를 유입시킨다. 본 장치의 제2밸브(34)를 완전히 열고 제1밸브(32)를 서서히 열어 일정 압력과 유속(4-5kgf/cm², 300-400ml/min)이 유지되도록 한다. 이때 유량이 너무 많다고 판단되면 바이패스용 제3밸브(34)를 열어 압력을 조절한다. 또한, 일반적으로 이온칼럼(10)의 선량율이 150-200mR/hr 이상일 경우에는 취급이 곤란하므로 150mR/min로 선량율을 설정한 다음 유량을 흘려 보낸다. 설정된 값이 초과되면 시료 유입부에 위치한 솔레노이드 밸브(30)가 작동하여 발전소 계통수의 유입이 차단되며, 이 경우 모든 밸브를 잠그고 약 24시간 정도 방치시켜 선량율을 충분히 낮추도록 유도한다. 대표 시료의 채취가 완료되면 본 장치를 발전소 계통수와 분리시키고, 압축공기를 이용하여 관 내부에 남아 있는 용액을 모두 배출한 후 밸브를 모두 잠근 상태로 보관한다.

이에 따라, 본 고안에 따른 방사성 부식생성물의 포집 방법에 의하면, 방사선량이 너무 높아 직접적인 시료 채취가 불가능한 폐수지와 폐필터의 대표 시료를 절대적인 전체 방사능량은 낮아도 핵종 상호간의 상대 비율이 유사하도록 채취할 수 있다. 또한 작업자의 불필요한 방사선에 의한 과피폭을 방지해 작업의 안전성을 도모할 수 있다.

이상에서와 같이 본 고안은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기에만 한정되지 않으며, 본 고안의 범주 및 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형된 실시예도 가능할 것이다.

따라서, 본 고안에 의한 방사성 크러드 자동포집장치에 의하면 폐수지와 폐필터의 대표시료를 방사선에 의한 작업자의 과피폭을 유발하지 않고 채취할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 원자력 발전소 가동에 따라 발생되는 방사성 폐수지와 폐필터의 대표 시료를 채취하기 위한 방사성 크러드 자동포집장치에 있어서,

   상기 방사성 부식 생성물을 포집하기 위하여 직렬연결된 이온칼럼과 필터 홀더;

   상기 이온칼럼에 차폐효과를 무시할 정도의 두께까지 드릴링하여 그 내측에 장착된 인라인 방사능 분석부;

   상기 인라인 방사능 분석부에 연동되어 원하는 방사선량 설정값으로 시료를 채취하는 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어진 방사성 크러드 자동포집장치.