KR200318861Y1 - 방사성 폐기물 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건조한 공기를 유입하여 미세 방사성 입자 및 습기를 제거한 후 가열하여 그 열풍을 건조실에 공급하는 방사성 폐기물 건조 장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 방사성 폐기물 건조장치는 방사성 폐기물을 건조시키는 장치에 있어서, 수분이 함유된 방사성 폐기물을 수용하고, 단부에 외부로 유입된 공기를 공급하는 공기 유입구가 형성된 배관(1a)이 배치되며, 외측벽에 공기 배출구(1d)가 형성되는 건조실(1); 상기 건조실의 외측에 위치하고, 일측이 상기 건조실(1)의 공기 배출구(1d)에 연결되는 필터(2,3); 상기 필터(2,3)에 연결되고, 하단은 드레인 밸브(9)에 연결되며, 내부에 냉매가 흐르는 냉매관(4a)을 포함하는 제습기(4); 상기 제습기(4)에 연결되는 공기순환펌프(6); 상기 공기순환펌프(6)에 입구가 연결되고, 출구는 건조실(1) 내부의 배관(1a)에 연결되며, 내부에 고온의 가열관(5a)을 포함하는 가열기(5); 상기 각 구성요소를 연결하는 배관에 연결되어 배관의 압력을 조절하는 감압펌프(7); 및 상기 배관의 흐름을 제어하고 역류를 방지하는 체크밸브(10)가 구비된다.

Description

방사성 폐기물 건조장치{Radioactive waste dryer}

본 고안은 원자력발전소, 방사성 동위원소 취급설비 등의 방사성 관계 시설로부터 발생하는 습기를 함유한 방사성 폐기물의 건조에 관한 장치로서, 더욱 상세하게는 상기 방사성 폐기물을 건조하기 위하여 건조실내의 공기를 유입하여 미세 방사성 입자 및 습기를 제거한 후 가열하여 그 열풍을 건조실에 공급하도록 함으로써 방사성 폐기물 건조시 공기중으로 확산되는 방사성 오염을 억제하도록 하는 방사성 폐기물 건조장치에 관한 것이다.

종래의 원자력발전소 및 방사성 동위원소 취급설비에서 발생되는 방사성 폐기물운 수거된 방사성 폐기물을 특정 장소에 수거하여 자연 건조시켜 처리하였고, 자연 건조시 증발하는 습기와 공기중으로 확산하는 미세 방사성입자는 원자력발전소의 공기정화설비로 유입하여 처리하여 왔다. 그러나 상기와 같은 자연 건조방식은 건조시 많은 시간을 요하게 되며, 건조시 확산하는 미세 방사성 입자로 인하여 공기정화설비의 방사성 오염이 증가하는 원인을 초래하며, 이로 인하여 공기정화설비의 필터와 같은 2차 방사성 폐기물의 발생원이 되기도 하였다.

또한, 중수로형 원자력발전소의 경우는 방사성 폐기물 중 일부가 중수를 함유하고 있으며, 방사성 폐기물의 건조시 중수가 대기중으로 확산되어 특정지역의 공기중에 함유된 삼중수소의 농도를 증가시켜 작업자의 내부피폭을 유발하는 문제점이 있었다.

상기의 방법과 다른 건조방법으로는 원통형 드럼 건조기를 이용하여 방사성 폐기물을 건조하고 있는데, 이는 대형 원통형 드럼 건조기내에서 피건조물을 넣고 회전시키며 열풍을 가하여 건조시키는 방법으로, 이 방법역시 자연 건조방식의 문제점 외에 건조시 드럼과 피건조물과의 마찰에 의하여 분진이 발생하고, 분진이 원인이 되어 건조기 내부에 화재가 발생하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 그 목적은 피건조물의 건조시 발생하는 분진이나 미세 방사성입자의 발생을 최소화하고, 미세 방사성입자와 삼중수소를 함유한 습기를 제거함으로써, 이로 인한 방사성오염의 확산을 방지할 수 있는 방사성 폐기물 건조장치를 제공하는 데 있다.

도1은 본 고안에 따른 방사성 폐기물 건조장치의 외부 사시도.

도2는 본 고안에 따른 방사성 폐기물 건조장치의 계통도.

도3은 본 고안에 따른 방사성 폐기물 건조장치의 제습기의 단면도.

도4는 본 고안에 따른 방사성 폐기물 건조장치의 가열기의 단면도.

도5는 본 고안에 따른 방사성 폐기물 건조장치의 격자그물망 선반의 평면도.

※ 도면의 주요 부호에 대한 설명 ※

1 : 건조실 1a : 배관 1b : 거치대

1c : 공기 유입구 1d : 공기 배출구 2 : 프리필터

3 : 헤파필터 4 : 제습기 4a : 냉매관

4b : 칸막이 4c : 공기 유입구 4d : 공기 배출구

4e : 응축수 배출구 4f : 냉매 입구 4g : 냉매 출구

5 : 가열기 5a : 가열관 5b : 칸막이

5c : 공기 유입구 5d : 공기 배출구 5e : 전극(+)

5f : 전극(-) 6 : 공기순환펌프 7 : 감압펌프

8 : 레벨게이지 9 : 드레인밸브 10 : 체크밸브

11 : 개폐문 12 : 선반

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위해 본 고안의 방사성 폐기물 건조장치는 방사성 폐기물을 건조시키는 장치에 있어서, 수분이 함유된 방사성 폐기물을 수용하고, 단부에 외부로 유입된 공기를 공급하는 공기 유입구가 형성된 배관이 배치되며, 외측벽에 공기 배출구가 형성되는 건조실; 상기 건조실의 외측에 위치하고, 일측이 상기 건조실의 공기 배출구에 연결되는 필터; 상기 필터에 연결되고, 하단은 드레인 밸브에 연결되며, 내부에 냉매가 흐르는 냉매관을 포함하는 제습기; 상기 제습기에 연결되는 공기순환펌프; 상기 공기순환펌프에 입구가 연결되고, 출구는 건조실 내부의 배관에 연결되며, 내부에 가열관을 포함하는 가열기; 상기 각 구성요소를 연결하는 배관에 연결되어 배관의 압력을 조절하는 감압펌프; 및 상기 배관의 흐름을 제어하고 역류를 방지하는 체크밸브가 구비된 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 건조실의 배관에 거치대를 형성하고, 폭이 상기 거치대 사이의 거리만큼 형성되며 중앙부가 공기의 유통이 원할하도록 그물구조로 형성되어 수분이 함유된 방사성 폐기물이 적재되는 선반을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 필터는 입자가 큰 방사성 오염물을 전처리하는 프리필터와 입자가 미세한 방사성 입자를 처리하는 헤파필터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가열기의 가열관은 전류가 인가되면 고온으로 가열되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 이용하여 본 고안의 방사성 폐기물 건조장치를 설명하면 다음과 같다.

도1 및 도2에서 보는 바와 같이 수분이 함유된 방사성 폐기물이 수용되는 건조실(1)의 외측으로 방사성 입자를 걸러내는 필터(2,3), 필터(2,3)에서 배출된 공기의 수분을 제거하는 제습기(4), 공기를 순환시키는 공기순환펌프(6), 공기를 가열하는 가열기(5), 역류를 방지하기 위한 다수의 체크밸브(10), 압력을 조절하는 감압펌프(7) 및 상기의 구성요소를 연결하는 배관(도면부호 미부여)을 주요 구성요소로 한다.

건조실(1)은 외벽이 차폐체로 형성되어 내부에 수분이 함유된 방사성 폐기물을 수용한다. 건조실(1)의 전면에는 방사성 폐기물을 넣거나 꺼낼 수 있도록 차폐 개폐문(11)이 구비되고, 상기 차폐 개폐문(11)에는 내부를 관찰할 수 있는 납 유리창이 구비된다. 건조실(1)의 내부에는 외부에서 유입되는 건조한 공기가 건조실(1)에 공급될 수 있도록 배관(1a)이 제공된다. 배관(1a)의 일단은 건조실(1)의 외벽에 연결되어 외부로부터 건조한 공기를 유입시키며, 건조실(1)의 하부에 위치하는 배관(1a)의 타단에는 공기 유입구(1c)가 형성된다. 건조실(1)의 외측면에 건조실(1)의 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출구(1d)가 형성된다. 배관(1a)의 단부인 공기 유입구(1c)와 건조실(1)의 외측면에 형성된 공기 배출구(1d)는 건조실(1) 내부로 공급된 공기가 오래 머물도록 일정거리를 유지하는 것이 바람직하다.

건조실(1) 내부에 다수의 배관(1a)을 수직하게 설치하고, 배관(1a)의 표면과 수직하고, 지면과 수평으로 돌출된 다수의 거치대(1b)를 형성하여, 상기 거치대(1b)에 양단이 거치되는 선반(12)을 이용하여 방사성 폐기물을 수용하도록 한다. 여기서, 건조능력을 향상시키기 위해서, 선반(12)은 중앙부는 공기의 유통을 원활히 할 수 있도록 그물구조로 형성함이 바람직하다.

필터(2,3)는 건조실(1)의 공기 배출구(1d)와 연결되어 건조실(1)에서 배출된 공기에 포함된 방사성 물질을 여과한다. 여과효율을 높이기 위해 필터(2,3)는 입자의 크기에 따라서, 입자가 큰 방사성 입자를 제거하기 위한 프리필터(Pre-filter,2)와 미세한 입자를 제거하기 위한 고효율의 헤파필터(HEPA filter,3)로 이루어진다. 건조실(1)에서 배출된 공기는 먼저 프리필터(2)를 통과한 후 헤파필터(3)를 거쳐 방사성 물질이 제거된다.

제습기(4)는 상기 헤파필터(3)에서 배출된 공기에 포함된 수분을 제거하는 역할을 한다. 제습기의 외부에는 공기 유입구(4c)와 공기 배출구(4d) 및 응축수 배출구(4e)가 형성되고, 내부에는 저온의 냉매가 흐르는 냉매관(4a)이 지그재그로 설치되며, 열교환 효율을 높이기 위해 상기 냉매관(4a)과 수직하게 다수의 칸막이(4b)가 형성된다. 냉매관(4a)과 칸막이(4b)가 수직하게 형성되어 있어서, 제습기(4)의 내부로 공급된 공기는 지그재그로 제습기(4) 내부를 통과하면서 공기에 함유된 수분이 응결된다. 응축된 물은 제습기(4) 하단의 응축수 배출구(4e)에 포집된다.

한편, 제습기(4)의 하단에는 포집된 응축수의 양을 측정하여 외부로 배출하기 위한 레벨게이지(8)와 드레인 밸브(9)가 구비된다. 레벨게이지(8)를 이용하여 제습기(4)에 의해 포집된 응축수의 양을 측정하여 일정량 이상이면, 드레인 밸브(9)를 개방하여 외부의 액체폐기물 처리계통으로 이송되도록 한다.

공기순환펌프(6)는 일방향으로 공기를 순환하도록 한다. 공기순환펌프(6)의 위치는 본 고안의 방사성 폐기물 건조장치의 배관 어디에도 설치가능하나, 바람직하게는 방사성 오염 물질이 제거되고, 기계의 작동을 방해하는 수분이 제거되는 제습기(4) 다음에 설치되는 것이 바람직하다.

가열기(5)는 공기순환펌프(6)로부터 공급된 공기를 가열시킨 후, 건조실(1) 내부로 건조한 공기를 공급시킨다. 가열기(5)의 구조는 제습기(4)와 유사한 형태로 외부에 공기 유입구(5c)와 공기 배출구(5d)가 서로 중심을 기준으로 반대편에 형성되며, 내부는 전류에 의해서 고온으로 가열되는 가열관(5a)이 지그재그로 설치되고, 열교환 효율을 높이기 위해 가열관(5a)과 직각으로 칸막이(5b)가 형성된다. 가열관(5a)과 칸막이(5b)가 직각으로 교차하여 가열기(5)를 통과하는 공기는 지그재그로 가열기(5)의 내부를 지나가게 된다. 가열기(5)의 공기 배출구(5d)는 건조실(1)의 내부의 배관(1a)에 연결된다.

한편, 배관 내부의 압력을 체크하여 일정 압력이상이면 배관을 흐르는 공기의 일부를 외부로 배출하여 배관의 압력을 일정하게 유지시키는 감압펌프(7)를 연결한다.

또한, 본 고안의 방사성 폐기물 건조장치의 배관 곳곳에는 공기가 역류하지 못하도록 체크밸브(10)를 제공하여, 공기가 한 쪽 방향으로만 흐르도록 한다. 체크밸브(10)의 설치위치는 건조실(1)의 입구와 출구 부근에 설치되는 것이 바람직하며, 특히 배관에 연결된 감압펌프(7)의 전방에 설치하여 외부의 공기가 내부로 유입되지 않도록 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 방사성 폐기물 건조장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

건조실(1) 내부에 선반(12)을 거치시키고, 다량의 수분이 함유된 방사성 폐기물을 건조실(1)에 거치된 선반(12)위로 집어넣는다. 건조실(1) 내부에 방사성 폐기물을 거치시킨후, 건조실(1) 전면의 차폐 개폐문(11)을 닿고, 공기순환펌프(6)를 가동시킨다. 공기순환펌프(6)가 가동되면, 배관을 따라 공기가 순환된다.

우선, 건조실 내부로 공급된 공기는 건조실(1) 하부의 공기 유입구(1c)를 통하여 건조실(1) 내부로 공급되어, 건조실(1)의 외벽에 형성된 공기 배출구(1d)를 통하여 건조실(1) 외부로 배출된다. 건조실(1) 외부에서 공급된 공기가 건조실(1)을 거쳐 외부로 배출되는 동안, 방사성 폐기물에 포함된 수분을 흡수한다.

수분을 흡수한 공기는 프리필터(2)와 헤파필터(3)를 순서대로 지나는데, 프리필터(2)에서는 입자의 크기가 큰 방사성 입자를 우선적으로 여과시키고, 헤파필터(3)에서는 입자의 크기가 미세한 미세 방사성 입자를 여과시킨다.

상기 프리필터(2)와 헤파필터(3)를 지난 공기는 제습기(4)의 공기 유입구(4c)로 유입된다. 공기 유입구(4c)에서 공기 배출구(4d)로 제습기(4)를 통과하는 동안 저온의 냉매가 흐르는 냉매관(4a)과 접촉하면서 공기에 함유된 수분이 응결된다. 이때, 응결된 수분은 제습기(4) 하부로 포집된다.

제습기(4)에서 나온 공기는 공기순환펌프(6)를 거쳐 가열기(5)로 유입된다. 가열기(5)에서도 공기 유입구(5c)에서 공기 배출구(5d)로 공기가 통과하는 동안 전류에 의해 발열된 고온의 가열관(5a)과 접촉하면서 공기의 온도가 상승한다. 공기의 온도가 상승하여 공기의 상대습도는 더욱 낮아진다.

가열기(5)에서 배출된 공기가 다시 건조실(1)로 유입되면서 하나의 사이클이 완성되고, 이러한 사이클이 반복되도록 함으로써, 건조실(1) 내부에 거치된 방사성폐기물의 수분이 제거된다.

한편, 제습기(4)에서 포집된 응축수는 제습기(4)의 하단에 모이고, 제습기(4)의 하부에 연결된 레벨 게이지(8)를 이용하여 응축수의 양을 측정하고, 일정량 이상이면 드레인 밸브(9)를 개방시켜 외부의 액체 폐기물 처리계통으로 배출시킨다.

또한, 배관에 연결된 감암펌프(7)를 이용하여 배관 내부의 압력이 일정압력이상이면, 외부의 공조설비로 순환하는 공기의 일부를 배출하여 압력을 유지시킨다. 또한 감암펌프(7)를 작동시켜 배관의 압력을 일정수준 이하로 유지시키므로 방사선 폐기물에 포함된 수분의 기화를 촉진시킨다.

상기와 같은 구성과 작용을 갖는 본 고안의 방사성 폐기물 건조장치는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

방사성 폐기물의 건조시 발생하는 분진이나 미세 방사성입자의 발생을 최소화하면서 미세 방사성 입자와 삼중수소를 함유한 습기를 제거하여, 이로 인한 방사성오염 및 확산을 방지하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 방사성 폐기물을 건조시키는 장치에 있어서,

   수분이 함유된 방사성 폐기물을 수용하고, 단부에 외부로 유입된 공기를 공급하는 공기 유입구가 형성된 배관이 배치되며, 외측벽에 공기 배출구가 형성되는 건조실;

   상기 건조실의 외측에 위치하고, 일측이 상기 건조실의 공기 배출구에 연결되는 필터;

   상기 필터에 연결되고, 하단은 드레인 밸브에 연결되며, 내부에 냉매가 흐르는 냉매관을 포함하는 제습기;

   상기 제습기에 연결되는 공기순환펌프;

   상기 공기순환펌프에 입구가 연결되고, 출구는 건조실 내부의 배관에 연결되며, 내부에 가열관이 포함되는 가열기;

   상기 각 구성요소를 연결하는 배관에 연결되어 배관의 압력을 조절하는 감압펌프;

   상기 배관의 흐름을 제어하고 역류를 방지하는 체크밸브;

   가 구비된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 건조장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 건조실의 배관에 거치대를 형성하고, 폭이 상기 거치대 사이의 거리만큼 형성되며 중앙부가 공기의 유통이 원할하도록 그물구조로 형성되어 수분이 함유된 방사성 폐기물이 적재되는 선반을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 건조장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 필터는 입자가 큰 방사성 오염물을 전처리하는 프리필터와 입자가 미세한 방사성 입자를 처리하는 헤파필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 건조장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가열기의 가열관은 전류가 인가되면 고온으로 가열되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 건조장치.