KR20050068382A - 방사성 금속폐기물 제염장치 및 제염방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사성 금속폐기물을 제염하는 장치 및 제염방법에 있어서, 금속폐기물의 재질에 따라 그 제염방식을 달리하도록 복합적이면서 제염 효율을 향상시키기 위해 다단으로 제염을 수행하여 방사성 금속폐기물을 규제면제폐기물로 제염하기 위한 방사성 금속폐기물 제염장치 및 제염방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방사성 금속폐기물을 제염하는 제염장치에 있어서, 제염액(111L)이 채워진 하나 이상의 격실(111)과 세척수를 분사하는 노즐(118)이 내부에 설치된 다른 격실(113)을 구비한 조(101)와, 음극판(120)이 장착되고 조(101)를 따라 이동하며 음극판(120)을 격실(111, 113)의 내부로 이송하는 제1 이송대(142)와, 금속폐기물(103)이 장착되고 조(101)를 따라 이동하며 각 격실(111, 113) 내부로 금속폐기물(103)을 이송하는 제2 이송대(141)와, 음극판(120)과 금속폐기물(103)에 접속되어 전원을 공급하는 전원공급부(170)를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 방사성 금속폐기물 제염장치는 전해, 화학 및 초음파를 이용한 복합/다단 제염장치를 통해 방사성 금속폐기물을 방사성 측정 한계치 이하까지 보다 효율적이고 신속하게 제염 처리할 수 있다. 이 처럼 제염된 금속폐기물은 일반 폐기물로 분류됨에 따라 금속폐기물의 재활용 효과를 가질 수 있다는 장점이 있다.

Description

방사성 금속폐기물 제염장치 및 제염방법{Radioactivity Removing Apparatus of Radioactive Metal and Radioactivity Removing Method}
본 발명은 방사성 금속폐기물을 제염하는 장치에 관한 것으로, 특히, 금속폐기물의 재질에 따라 그 제염방식을 달리하도록 복합적이면서 제염 효율을 향상시키기 위해 다단으로 제염을 수행하여 방사성 금속폐기물을 규제면제폐기물로 제염하기 위한 것이다.
원자력 시설에서 발생된 방사성 금속폐기물을 제염하는 제염방법으로는 물리적, 화학적, 전기화학적 방식에 따른 제염방법이 있다.
물리적 방식에 따른 제염방법은 수세척, 물제트 방법 등이 있으며, 수세척에 의한 방법은 단순하게 작업자가 물로 대상물의 표면을 씻으면서 브러시나 수세미 등으로 닦아내는 방법이다. 이러한 물리적 방법에 속하는 초음파 제염 등은 초음파에 의해 발생한 국부적인 충격력에 의해 오염을 박리하여 제거하는 방법이다.
화학적 방식에 따른 제염방법은 화학약품을 이용하는 방법으로서, 여러 화학약품을 조합한 화학 제염액에 대상물을 침지한 후, 화학 제염액과 대상물의 표면에서 발생하는 화학반응을 통해 방사성 오염물질의 피막을 용해시켜 제거하는 방법이며, 이런 화학 제염액으로는 강력한 산이 대부분 사용된다.
전기화학적 방식에 따른 대표적인 제염방법은 전해제염이다. 전해제염은 오염된 금속을 제염액에 침지하고, 금속에 전류를 통전하면 전류의 극성에 따라 금속표면 혹은 금속산화물이 용해되며, 이와 함께 방사성 물질이 제거되는 방법으로 제염액의 종류로 인산, 황산, 질산 및 중성염 등이 사용된다.
하지만, 단순 수세척에 의한 제염 방법은 대상물의 표면만을 제염하며 그 제염 효과가 매우 낮을 뿐 아니라, 제염 작업을 직접 다루게 됨에 따라 작업자의 피폭 위험이 뒤따를 수 있다는 문제점이 있다. 그리고 초음파 제염의 경우는 폐기물 표면의 유리성 오염물질 제거에는 효과가 좋으나 고착성 오염물질의 경우는 효과를 기대하기가 어렵다. 또한, 종래의 전해제염 경우에는 강산 등의 사용에 따른 취급에 어려움이 있다. 그리고 전해제염의 경우에는 제염 대상물 표면에 부식층이 뒤덮여 있을 경우에 전류가 흐르지 않아 전해제염이 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
일반적인 화학제염의 경우에는 제염시간이 장시간 소요될 뿐 아니라 제염 후 발생되는 2차 액체 폐기물이 많고, 처리에도 어려움이 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 금속폐기물에 따라 전해제염, 초음파 제염, 화학제염 방법을 다양하게 적용할 수 있도록 복합적이면서, 제염효율을 높일 수 있도록 다단으로 제염 처리하여 방사성 금속폐기물을 규제면제폐기물인 일반폐기물로 제염하는 방사성 금속폐기물 제염장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방사성 금속폐기물을 제염하는 제염장치에 있어서, 제염액이 채워진 하나 이상의 격실과 세척수를 분사하는 노즐이 내부에 설치된 다른 격실을 구비한 조와, 음극판이 장착되고 상기 조를 따라 이동하며 상기 음극판을 상기 격실의 내부로 이송하는 제1 이송대와, 상기 금속폐기물이 장착되고 상기 조를 따라 이동하며 각 격실 내부로 금속폐기물을 이송하는 제2 이송대와, 상기 음극판과 상기 금속폐기물에 접속되어 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 조는 3개의 격실로 구성되며, 제1 격실과 제2 격실에는 제염액이 채워지며, 제3 격실에는 상기 노즐이 설치되며, 제1, 제2, 제3 격실의 순서로 직렬배치된다.
또한, 본 발명의 상기 제염액이 채워진 격실의 상부에는 후드가 설치되며, 상기 후드에 연결된 배기관에는 배기필터와 오염측정센서 및 밸브가 설치되며, 상기 오염측정센서와 밸브의 사이에는 피드백 배관이 상기 배기필터의 전방으로 연장된다.
또한, 본 발명의 상기 제염액이 채워진 격실에는 배수관이 연결되고, 상기 배수관에는 밸브, 액체필터, 이온교환수지, 증발기, 응결기와 집수탱크가 설치되며, 상기 증발기에는 농축된 제염액을 집수하는 폐액탱크가 연결된다.
또한, 본 발명의 상기 세척수가 채워진 격실에는 세척수 배수관이 연결되고, 상기 세척수 배수관에는 밸브와 액체필터가 설치되며, 상기 세척수 배수관은 상기 증발기에 연결된다.
또한, 본 발명의 상기 제염액이 채워진 격실에는 교반기가 설치된다.
또한, 본 발명의 상기 제염액이 채워진 격실에는 히터가 설치된다.
또한, 본 발명의 상기 제1 이송대는 상기 조의 길이방향으로 위치한 레일에 설치되어 상기 레일을 따라 상기 조의 길이방향으로 이동하며, 상기 제1 이송대에는 음극판이 장착되어 상하로 이동하면서 상기 조의 내부로 진입 또는 인출된다.
또한, 본 발명의 상기 제1 이송대는 그 양단에 제1 대차가 설치되며 상기 제1 대차는 상기 조의 양측에 각각 위치한 레일에 안착되고, 상기 제1 이송대의 중간부는 상기 조의 상부에 위치하며, 상기 제1 이송대를 따라 이동하는 제2 대차에는 상기 음극판을 상하로 이송하는 윈치드럼이 장착되어 상기 윈치드럼의 회전에 의해 상기 음극판을 상기 조 내부에 진입 또는 인출한다.
또한, 본 발명의 상기 제2 이송대는 상기 조의 길이방향으로 위치한 레일에 설치되어 상기 레일을 따라 상기 조의 길이방향으로 이동하며, 상기 제2 이송대에는 금속폐기물이 장착되어 상하로 이동하면서 상기 조의 내부로 진입 또는 인출된다.
또한, 본 발명의 상기 제2 이송대는 그 양단에 제1 대차가 설치되며 상기 제1 대차는 상기 조의 양측에 각각 위치한 레일에 안착되고, 상기 제2 이송대의 중간부는 상기 조의 상부에 위치하며, 상기 제2 이송대를 따라 이동하는 제2 대차에는 상기 금속폐기물을 상하로 이송하는 윈치드럼이 장착되어 상기 윈치드럼의 회전에 의해 상기 금속폐기물을 상기 조 내부에 진입 또는 인출한다.
또한, 본 발명의 상기 제1 대차에는 모터가 장착되어 상기 모터의 구동에 따라 상기 제1 대차는 레일을 따라 이동하고, 상기 제2 대차에는 모터가 장착되어 이송대를 따라 이동한다.
또한, 본 발명에 따르면, 방사성 카본스틸을 제염하는 방법에 있어서, 수산화칼륨(KOH)의 제염액에서 1차 전해제염하는 단계와, 옥살산 제염액에서 2차 전해제염하는 단계를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 2차 전해제염한 후에는 세척수로 2차 제염된 카본스틸을 세척하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 각각의 상기 전해제염 단계 전에는 상기 카본스틸을 초음파 제염하는 단계를 포함한다.
상기 수산화칼륨 제염액은 5~10중량%의 수산화칼륨을 포함하고, 전해제염 전류밀도는 0.1~0.5A/cm2이다.
또한, 본 발명의 상기 옥살산 제염액은 5~10중량%의 옥살산을 포함하고, 전해제염 전류밀도는 0.1~0.5A/cm2이다.
또한, 본 발명에 따르면, 방사성 스테인레스스틸을 제염하는 방법에 있어서, 5중량%의 황산을 포함한 황산 제염액에, 0.3A/cm2 이상의 전류밀도로 전해제염하는 단계를 포함한다.
아래에서, 본 발명에 따른 방사성 금속폐기물 제염장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 방사성 금속폐기물 제염장치의 개략도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 제염조를 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 제염조에 음극판이 장착된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2b에 도시된 음극판의 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 세척조의 평면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 이송대를 나타낸 개략도이고, 도 6은 본 발명에 따른 방사성 금속폐기물 제염장치를 이용한 카본스틸의 금속폐기물을 제염한 사진이며, 도 7은 본 발명에 따른 방사성 금속폐기물 제염장치를 이용한 스테인레스스틸의 금속폐기물을 제염한 사진이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 방사성 금속폐기물 제염장치(100)는 복수의 격실로 분할된 조(101)와, 격실을 따라 조(101)의 길이방향으로 이동하며 방사성 금속폐기물(103) 및 음극판(12)을 이송하는 이송부(도 5의 105)와, 조(101)에서 배출되는 제염액을 정화하는 정화부(107)와, 조(101)에서 발생한 증기를 포집하는 증기포집부(109)를 포함한다.
아래에서는 이와 같이 구성된 방사성 금속폐기물 제염장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 1에 보이듯이, 조(101)는 3개의 격실로 제1 제염조(111), 제2 제염조(112), 세척조(113)로 분할된다. 제1 제염조(111)와 제2 제염조(112)에서는 초음파제염, 화학제염 및 전해제염이 수행되며, 세척조(113)에서는 수세척이 이루어진다.
제1, 제2 제염조(111, 112)에는 초음파발생기(116)가 설치되어 초음파제염을 수행하는데, 도 2a 및 도 2b에 보이듯이 조(101)의 길이방향으로 마주하는 안쪽면에 초음파발생기(116)가 각각 설치된다. 그리고 조(101)의 길이방향 측벽 상단에는 슬릿(115)이 측벽(114)의 폭방향으로 형성되어 측벽(114)의 길이방향을 따라 위치한다. 이런 슬릿(115)에는 도 3에 보이듯이 음극판(120)의 상단 양측에 형성된 걸림턱(121)이 삽입된다. 그리고 제1, 제2 제염조(111, 112)의 내부에는 대각선 방향에 교반기(131)와 히터(132)가 각각 설치되어, 제1, 제2 제염조(111, 112)에 채워진 제염액(111L, 112L)을 교반하며 가열한다. 또한 도 4에 보이듯이, 세척조(113)에는 그 내부에 환형의 세척수공급라인(117)이 배치되고, 환형의 세척수공급라인(117)의 안쪽에는 노즐(118)들이 장착되어 세척수를 세척조(113)의 중심부로 분사한다. 경우에 따라서는 환형 세척수공급라인을 2단으로 설치하여 세척효과를 증가시킬 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 이송부(105)는 조(101)의 양측부로 각각 위치하는 한 쌍씩의 레일(143)이 두 쌍 평행하게 위치하며, 각 쌍의 레일(143)에 금속폐기물이송대(141)와 음극판이송대(142)가 위치하여 레일(143)을 따라 미끄러져 이동한다. 금속폐기물이송대(141)는 세척조(113)까지 이동 가능하여 제1, 제2 제염조(111, 112) 및 세척조(113)에 금속폐기물(103)을 침지할 수 있고, 음극판이송대(142)는 음극판(120)을 제1, 제2 제염조(111, 112)에 침지한다.
보다 구체적으로 금속폐기물이송대(141)와 음극판이송대(142)는 'ㄷ'형 프레임으로서, 그 양단이 조(101)의 양측에 위치한 레일(143)에 각각 위치하여 레일(143)을 따라 미끄러져 이동하며, 조(101)의 상면과 대응하는 금속폐기물이송대(141)의 폐쇄부에는 방사성 금속폐기물(103)이 매달려 위치하고, 음극판이송대(142)의 폐쇄부에는 도 3에 도시된 바와 같은 음극판(120)이 매달려 위치한다.
여기에서 금속폐기물(103)과 음극판(120)은 금속폐기물이송대(141)와 음극판이송대(142)의 폐쇄부 길이방향으로 이동함과 동시에 상하방향으로 이동 가능하여 금속폐기물(103) 및 음극판(120)을 조(101) 내부에 침지한다.
이와 같이 금속폐기물(103)과 음극판(120)을 이송하기 위해 다수 개의 모터(144a, 144b, 144c)들이 금속폐기물이송대(141)와 음극판이송대(142) 각각에 장착되는데, 그 한 예로서, 금속폐기물이송대(141)의 양단부에 장착된 대차 중에 어느 한 대차(145a)에는 제1 모터(144a)가 설치되어 금속폐기물이송대(141)가 레일(143)을 따라 미끄러져 이동하도록 작동하며, 금속폐기물이송대(141)의 폐쇄부에 장착된 대차(145b)에는 제2 모터(144b)가 설치되어 금속폐기물(103)이 금속폐기물이송대(141)의 폐쇄부 길이방향으로 이송하도록 장착되며, 폐쇄부에 장착된 대차(145b)에는 윈치드럼(146)을 회전시키는 제3 모터(144c)가 설치된다. 한편 금속폐기물(103)은 윈치드럼(146)의 와이어 로프 단부에 고정되어 윈치드럼(146)이 회전하면서 상하방향으로 이동하게 매달려 있다.
이런 금속폐기물이송대(141)와 동일한 구성으로 음극판이송대(142)에도 제1, 제2, 제3 모터 및 대차들이 설치된다. 여기에서 금속폐기물이송대(141)와 음극판이송대(142)가 레일(143)을 따라 이동함에 있어서 상호 간섭되는 것을 피하기 위해 바깥쪽 레일(143)을 따라 이송하는 금속폐기물이송대(141)가 안쪽 레일을 따라 이송하는 음극판이송대(142)보다 크다.
한편, 도 1에 보이듯이, 제1, 제2 제염조(111, 112)의 상부에는 증기포집부(109)의 후드(151)가 설치되고, 후드(151)에는 배기관(152)이 연결된다. 이런 배기관(152)에는 프리필터(Prefilter)와 헤파필터(HEPA filter)로 이루어진 배기필터(153) 및 오염측정센서(154)가 설치된다. 따라서 후드(151)로 흡입된 기체가 배기관(152)을 통해 유동하면서 배기필터(153)에서 유해물질이 걸려지고, 여과된 기체는 오염측정센서(153)에서 오염도가 측정된 후에 밸브(156)를 통해 배출되거나 피드백되어 다시 배기필터(153)로 유입된다. 이와 같은 구성을 위해서, 후드에 연결된 배기관에는 배기필터(153)와 오염측정센서(153) 및 밸브(156)가 순서대로 설치되며, 오염측정센서(153)와 밸브(156)의 사이에는 피드백 배관(155)이 배기필터(153)의 전방으로 연장된다.
그리고 제1, 제2 제염조(111, 112) 및 세척조(113)의 하부에는 정화부(107)의 배수관(161a, 161b)이 연결되며, 제1, 제2 제염조(111, 112)에 연결된 제1 배수관(161a)에는 액체필터(162), 이온교환수지(163), 증발기(164), 응결기(165), 집수탱크(166)가 순서로 설치된다. 따라서 제1 배수관(161a)을 통해 배출된 제염액(111L)은 액체필터(162)에서 여과되고, 제염액(111L) 속의 이온은 이온교환수지(163)에서 제거되며, 증발기(164)에서 농축되어 농출된 제염액(111L)은 폐액탱크(167)로 배수되고, 증발된 증기는 응결기(165)에서 응결되어 집수탱크(166)에 집수된다.
그리고 세척조(113)에 연결된 제2 배수관(161b)은 액체필터(162)를 거쳐 상기 증발기(164)에 연결된다. 따라서 세척조(113)에서 배수된 세척수는 액체필터(162)에서 여과되어 증발기(164)로 유입되어 증발된다.
한편, 금속폐기물이송대(141)에는 양극케이블(171)이 설치되어 매달린 금속폐기물(103)에 연결되고, 음극판이송대(142)에는 음극케이블(172)이 설치되어 매달린 음극판(120)에 연결된다. 그리고 이런 양극케이블(171)과 음극케이블(172)은 전원공급부(170)에 연결되어 금속폐기물(103)과 음극판(120)에 전원을 공급한다.
아래에서는 이와 같이 구성된 본 발명의 방사성 금속폐기물 제염장치에 대한 작동관계에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1, 제2 제염조(111, 112)에 제염액(111L, 112L)을 채우고 금속폐기물이송대(141) 및 음극판이송대(142)를 이동하여 제1 제염조(111)에 금속폐기물(103)과 음극판(120)을 침지한다. 금속폐기물(103)과 음극판(120)을 침지한 후에 초음파발생기(116)를 작동하여 금속폐기물(103)의 유리성 오염물질을 1차적으로 제거한다. 이때 금속폐기물(103)의 표면에 형성된 산화물은 분리되어 제거된다. 그리고 금속폐기물(103)에 양극케이블(171)을 연결하고 음극판(120)에 음극케이블(172)을 연결하여 전해시킴으로써, 금속폐기물(103)의 금속표면 혹은 금속산화물과 같은 고착성 오염물질이 용해되면서 제거된다. 또한, 이와 같이 제1 제염조(111)에서의 방사성 물질 제거작업이 완료되면, 제2 제염조(112)에서도 제1 제염조(111)에서와 동일하게 방사성 물질 제거작업을 수행한다. 경우에 따라서는 제1, 제2 제염조(111, 112)에서 초음파 제염, 전해제염, 제염액을 이용한 화학 제염을 선택하여 수행할 수 있다.
그리고 제2 제염조(112)에서 방사성 물질이 제거된 금속폐기물(103)은 세척조(113)로 이송된다. 그러면, 세척수공급라인(117)을 통해 공급된 세척수를 금속폐기물(103)에 제트분사하여 금속폐기물(103)에 부착된 이물질을 세척 제거하여 금속폐기물(103)을 일반폐기물 정도로 세척한다.
한편 제1, 제2 제염조(111, 112)에서는 전해효과를 높이기 위해 설치된 교반기(131)는 제염액(111L, 112L)의 농도를 균일하게 하고, 히터(132)는 제염액(111L, 112L)의 온도를 상승시켜 활성화에너지를 높인다. 이때 가해지는 열과 전해제염 과정 중 제염액의 전해(화학)작용에 의해 증기 또는 가스가 발생하는데, 증기 또는 가스는 후드(151)를 통해 배기관(152)을 따라 유동하면서 배기필터(153)에서 여과되고, 여과된 상태의 배기를 오염측정센서(153)로 측정하여 오염도가 설정치 이상이면 배기필터(153)로 피드백하고, 오염도가 설정치 이하면 밸브(156)를 통해 대기로 방출한다.
한편, 제1, 제2 제염조(111, 112)에 수용된 제염액(111L, 112L)은 배수관(161a, 161b)을 통해 배수되면서 액체필터(162)에서 여과되고, 이온교환수지(163)를 통과하면서 제염액(111L, 112L)에 포함된 이온을 제거한다. 그리고 증발기(164)에서는 배출된 제염액(111L, 112L)을 농축하여 폐액탱크(167)에 저장하고, 증발기(164)에서 증발된 증기는 응결하여 집수탱크(166)에 집수한다. 그리고 세척조(113)에서 배수된 세척수 또한 증발기(164)에서 증발시킨 후에 응결하고 집수탱크(166)에 집수한다.
아래에서는 이와 같은 본 발명의 방사성 금속폐기물 제염장치를 통해 제염한 예를 설명한다.
도 6은 카본스틸 방사성 폐기물을 95중량% H2O, 10중량% KOH의 제염액을 수용하는 제1 제염조에 침지하고, 0.1~0.5A/cm2의 전류밀도로 20분동안 1차 전해제염 후, 95중량% H2O, 5중량% 옥살산의 제염액을 수용하는 제2 제염조에 침지하고, 80℃조건으로 1시간 초음파 제염을 수행한 결과를 나타낸 사진이며, 하기의 표 1은 방사선량 측정결과이다.
그 결과에 따르면, 제염 처리된 카본스틸 방사성 폐기물은 초기의 표면 부식층이 완전히 제거되었으며, 계측기의 방사선량 측정한계치(MDA;Minimum Detectable Activity)에 못 미쳐 일반폐기물과 동일한 폐기물임을 나타냈다. 여기에서 전류밀도가 0.1A/cm2 미만이면 제염효과가 떨어지며, 0.5A/cm2 이상이면 필요이상으로 전력소모가 많고 가스배출량이 크다는 단점이 있다. 또한, 이런 제염액의 농도를 변화시켜 실험한 결과, 5~10중량%의 KOH와 5~10중량%의 옥살산이 각각 혼합된 상태의 제염액이 가장 양호한 제염효과를 가져왔다. 5중량%미만일 경우에는 제염효과가 불량하며, 10중량%를 초과하게 되면 제염액을 정화함에 필요한 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
한편 도 7은 스테인레스스틸 방사성 폐기물을 95중량% H2O, 5중량% 황산의 제염액을 수용한 제1 제염조에 침지하고, 0.1~0.5A/cm2의 전류밀도로 40분간 전해제염한 결과를 나타낸 사진이며, 하기의 표 2은 방사선량 측정결과이다.
이 경우에 전류밀도 0.3A/cm2이상의 경우에서 1차 제염만으로 방사선량이 검출되지 않았다.
이와 같은 결과에 따르면, 금속폐기물이 카본스틸일 경우에는 제1 제염조에 KOH용액의 제염액을 넣고, 제2 제염조에 옥살산용액을 넣으며, 스테인레스스틸의 경우에는 제1 제염조에 황산용액을 넣는다.
이때 음극판과 금속폐기물 사이의 간격은 약 3cm정도 유지하는 것이 바람직하다. 그리고 금속폐기물과 음극판이 설치되면, 전원공급장치로부터 전류를 공급하는데, 전류밀도는 카본스틸의 경우 약0.1~0.5A/cm2 가 바람직하며, 스테인레스스틸의 경우에는 0.3A/cm2이상이 바람직하다. 그리고 금속폐기물의 종류 및 오염정도에 따라 시간은 달리지나, 카본스틸의 경우에는 제1 제염조에서 각 부분에 대해 20분 정도 전해제염을 수행한다. 1차 제염 종료 후 전원공급을 중단하고 2차 제염을 수행한다.
제염 수행 시 옥살산 용액의 온도를 온도센서에 의해 약 60℃ ~ 80℃ 유지시키고 제염 수행 시는 후드를 작동시켜 발생 기체는 후드를 통해 공기정화 후 배출한다. 60℃미만일 경우에는 제염효과가 거의 발생하지 않는다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 방사성 금속폐기물 제염장치는 전해, 화학 및 초음파를 이용한 복합/다단 제염장치를 통해 방사성 금속폐기물을 방사성 측정 한계치 이하까지 보다 효율적이고 신속하게 제염 처리할 수 있다. 이 처럼 제염된 금속폐기물은 일반 폐기물로 분류됨에 따라 금속폐기물의 재활용 효과를 가질 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 방사성 금속폐기물 제염장치는 전해제염, 화학제염, 초음파제염, 수세척을 한 장치에서 수행할 수 있어 제염효과가 우수하며, 제염능력 또한 탁월하다는 장점이 있다. 또한 이들 4종류의 제염방식을 모두 채택함으로써 각각의 제염방식에 따른 단점을 상호 보완한다는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 방사성 금속폐기물 제염장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 방사성 금속폐기물 제염장치의 개략도이고,
도 2a는 도 1에 도시된 제염조를 나타낸 평면도이고,
도 2b는 도 2a에 도시된 제염조에 음극판이 장착된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2b에 도시된 음극판의 평면도이고,
도 4는 도 1에 도시된 세척조의 평면도이고,
도 5는 도 1에 도시된 이송대를 나타낸 개략도이고,
도 6은 본 발명에 따른 방사성 금속폐기물 제염장치를 이용한 카본스틸의 금속폐기물을 제염한 사진이며,
도 7은 본 발명에 따른 방사성 금속폐기물 제염장치를 이용한 스테인레스스틸의 금속폐기물을 제염한 사진이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 방사성 금속폐기물 제염장치 101 : 조
103 : 금속폐기물 105 : 이송부
107 : 정화부 109 : 증기포집부
111, 112 : 제염조 113 : 세척조
116 : 초음파발생기 117 : 세척수공급라인
120 : 음극판 131 : 교반기
132 : 히터 141 : 금속폐기물이송대
142 : 음극판이송대 143 : 폐쇄부
144a, 144b, 144c : 모터 145a, 145b : 대차
151 : 후드 152 : 배기관
161a, 161b : 배수관 170 : 전원공급부

Claims (17)

  1. 방사성 금속폐기물을 제염하는 제염장치에 있어서,
    제염액이 채워진 하나 이상의 격실과 세척수를 분사하는 노즐이 내부에 설치된 다른 격실을 구비한 조와,
    음극판이 장착되고 상기 조를 따라 이동하며 상기 음극판을 상기 격실의 내부로 이송하는 제1 이송대와,
    상기 금속폐기물이 장착되고 상기 조를 따라 이동하며 각 격실 내부로 금속폐기물을 이송하는 제2 이송대와,
    상기 음극판과 상기 금속폐기물에 접속되어 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조는 3개의 격실로 구성되며, 제1 격실과 제2 격실에는 제염액이 채워지며, 제3 격실에는 상기 노즐이 설치되며, 제1, 제2, 제3 격실의 순서로 직렬배치된 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제염액이 채워진 격실의 상부에는 후드가 설치되며, 상기 후드에 연결된 배기관에는 배기필터와 오염측정센서 및 밸브가 설치되며, 상기 오염측정센서와 밸브의 사이에는 피드백 배관이 상기 배기필터의 전방으로 연장된 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제염액이 채워진 격실에는 배수관이 연결되고, 상기 배수관에는 밸브, 액체필터, 이온교환수지, 증발기, 응결기와 집수탱크가 설치되며, 상기 증발기에는 농축된 제염액을 집수하는 폐액탱크가 연결되는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세척수가 채워진 격실에는 세척수 배수관이 연결되고, 상기 세척수 배수관에는 밸브와 액체필터가 설치되며, 상기 세척수 배수관은 상기 증발기에 연결된 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  6. 제1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제염액이 채워진 격실에는 교반기가 설치된 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  7. 제1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제염액이 채워진 격실에는 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이송대는 상기 조의 길이방향으로 위치한 레일에 설치되어 상기 레일을 따라 상기 조의 길이방향으로 이동하며, 상기 제1 이송대에는 음극판이 장착되어 상하로 이동하면서 상기 조의 내부로 진입 또는 인출되는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 이송대는 그 양단에 제1 대차가 설치되며 상기 제1 대차는 상기 조의 양측에 각각 위치한 레일에 안착되고, 상기 제1 이송대의 중간부는 상기 조의 상부에 위치하며, 상기 제1 이송대를 따라 이동하는 제2 대차에는 상기 음극판을 상하로 이송하는 윈치드럼이 장착되어 상기 윈치드럼의 회전에 의해 상기 음극판을 상기 조 내부에 진입 또는 인출하는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 이송대는 상기 조의 길이방향으로 위치한 레일에 설치되어 상기 레일을 따라 상기 조의 길이방향으로 이동하며, 상기 제2 이송대에는 금속폐기물이 장착되어 상하로 이동하면서 상기 조의 내부로 진입 또는 인출되는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 이송대는 그 양단에 제1 대차가 설치되며 상기 제1 대차는 상기 조의 양측에 각각 위치한 레일에 안착되고, 상기 제2 이송대의 중간부는 상기 조의 상부에 위치하며, 상기 제2 이송대를 따라 이동하는 제2 대차에는 상기 금속폐기물을 상하로 이송하는 윈치드럼이 장착되어 상기 윈치드럼의 회전에 의해 상기 금속폐기물을 상기 조 내부에 진입 또는 인출하는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  12. 제9항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제1 대차에는 모터가 장착되어 상기 모터의 구동에 따라 상기 제1 대차는 레일을 따라 이동하고, 상기 제2 대차에는 모터가 장착되어 이송대를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염장치.
  13. 방사성 카본스틸을 제염하는 방법에 있어서,
    수산화칼륨(KOH)의 제염액에서 1차 전해제염하는 단계와,
    옥살산 제염액에서 2차 전해제염하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 2차 전해제염한 후에는 세척수로 2차 제염된 카본스틸을 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    각각의 상기 전해제염 단계 전에는 상기 카본스틸을 초음파 제염하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염방법.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 수산화칼륨 제염액은 5~10중량%의 수산화칼륨을 포함하고, 전해제염 전류밀도는 0.1~0.5A/cm2인 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염방법.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 옥살산 제염액은 5~10중량%의 옥살산을 포함하고, 전해제염 전류밀도는 0.1~0.5A/cm2인 것을 특징으로 하는 방사성 금속폐기물 제염방법.
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