KR20050120617A

KR20050120617A - 시료채취가 가능한 금속 방사성폐기물 전해제염설비

Info

Publication number: KR20050120617A
Application number: KR1020050118875A
Authority: KR
Inventors: 서승범; 김종화; 안창석; 박승현
Original assignee: 한일원자력(주)
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2005-12-22

Abstract

금속 방사성폐기물에 잔존하는 방사성핵종을 전기화학적인 방법으로 제거하는 전해제염설비가 개시된다. 개시된 전해제염설비는, 제염대상물을 강산으로 전처리하는 전처리제염조와, 전처리한 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 씻어내는 제1세척조와, 전해액 중에서 제염대상물에 극성을 인가하여 전기화학적 방법으로 제염하는 전해제염조와, 전해제염후 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 씻어내는 제2세척조와, 제염과정에서 발생되는 액체방사성폐기물을 처리하며 폐기물의 상태확인을 위한 적어도 하나의 시료 채취포트를 구비한 액체방사성폐기물처리유닛 및, 제염과정에서 발생되는 기체방사성폐기물을 처리하며 폐기물의 상태확인을 위한 적어도 하나의 시료 채취포트를 구비한 기체방사성폐기물처리유닛, 그리고 전체 제염과정을 통제하기 위한 컨트롤패널을 포함한다. 이러한 전해제염설비에서는, 제염대상물을 처리하고 나온 기체 또는 액체 폐기물을 수시로 시료채취하여 안정성을 점검한 후 배출하기 때문에, 폐기물 방출에 따라 환경이 오염될 가능성은 거의 사라지게 된다.

Description

시료채취가 가능한 금속 방사성폐기물 전해제염설비{Electro decontamination system of metal radioactive waste to possible sampling}

본 발명은 원자력 시설의 운영 및 해체 시에 발생되는 금속 방사성폐기물 중의 잔존 방사성핵종을 제거하는 전해제염설비에 관한 것으로서, 특히 시료 채취와 작업자 안전에 대한 기능이 강화된 전해제염설비에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 시설을 운영하거나 해체하게 되면 적지 않은 양의 금속 방사성폐기물이 나오게 된다. 이러한 폐기물에는 방사성핵종이 잔류하기 때문에 그대로 버릴 경우 치명적인 환경오염을 초래할 수 있다. 따라서, 적절한 제염과정을 통해 잔존 방사성핵종을 제거한 후 폐기해야 하는데, 종래에는 주로 브러쉬나 고압수 또는 초음파 세척을 이용한 물리적 제염이나, 강산에 담그는 화학적 제염이 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 기존의 방식들은 단순히 물리적 또는 화학적으로 제염과정을 수행하고 그대로 폐기물을 방출하는 경우가 대부분이었기 때문에, 제염이 충분히 이루어지지 못할 가능성도 있고, 실제로 배출해도 괜찮은 상태가 되었는지를 확인할 수도 없었다. 그리고, 제염과정을 수행하는 작업자가 방사성폐기물을 핸들링하는 동안 피폭피해를 입을 위험에 대한 대책도 미비하여 이에 대한 개선안이 시급한 실정이다.

따라서, 이러한 문제점을 해소할 수 있는 새로운 방식의 방사성폐기물 제염설비가 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 금속 방사성폐기물의 제염처리 효율을 높일 수 있고, 그에 따른 처리 결과확인이 용이하며, 작업자의 방사선 피폭 가능성도 줄일 수 있도록 개선된 금속 방사성폐기물 전해제염설비를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 방사성폐기물 전해제염설비는, 제염대상물을 강산으로 전처리하는 전처리제염조; 상기 전처리한 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 씻어내는 제1세척조; 전해액 중에서 상기 제염대상물에 극성을 인가하여 전기화학적 방법으로 제염하는 전해제염조; 상기 전해제염후 상기 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 씻어내는 제2세척조; 상기의 제염과정에서 발생되는 액체방사성폐기물을 처리하며 폐기물의 상태확인을 위한 적어도 하나의 시료 채취포트를 구비한 액체방사성폐기물처리유닛; 상기의 제염과정에서 발생되는 기체방사성폐기물을 처리하며 폐기물의 상태확인을 위한 적어도 하나의 시료 채취포트를 구비한 기체방사성폐기물처리유닛; 상기의 제염과정을 통제하기 위한 컨트롤패널;을 포함한다.

그리고, 상기 제염과정에 필요한 전해액 및 물을 공급하기 위한 공급유닛이 더 구비될 수 있다.

상기 액체방사성폐기물처리유닛은, 방사성핵종을 선택적으로 흡착하는 양이온교환수지 및 음이온교환수지가 충전된 이온교환수지칼럼과, 냄새 및 방사성옥소를 제거하는 활성탄칼럼과, 입자성 방사성물질을 제거하는 마이크로필터칼럼 및, 상기 각 칼럼을 거친 폐기물을 방출하기 전에 일시 저장하는 액체방사성폐기물저장탱크를 포함할 수 있으며, 상기 시료 채취포트는 이 액체방사성폐기물처리유닛의 입측과, 상기 액체방사성폐기물저장탱크의 입,출측에 각각 마련되는 것이 바람직하다.

상기 기체방사성폐기물처리유닛은, 기체폐기물 내에서 상대적으로 입도가 큰 방사성물질을 걸러내는 전치필터와, 미립자를 제거하는 헤파필터와, 냄새 및 방사성옥소를 제거하는 활성탄필터 및, 상기 각 필터를 거친 폐기물을 방출하기 전에 일시 저장하는 기체방사성폐기물저장탱크를 포함할 수 있으며, 상기 시료 채취포트는, 이 기체방사성폐기물처리유닛의 입측과, 상기 기체방사성폐기물저장탱크의 입,출측에 각각 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기체방사성페기물저장탱크 안에는 물을 분사하여 수소가스를 제거하는 분사노즐이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤패널에는 전원스위치와, 1000A까지 조절가능한 전류계와, 100V까지 조절가능한 전압계와, 상기 전해제염조에서의 제염시간을 조절할 수 있는 타이머와, 그 전해제염조 내의 전해액 온도를 100℃까지 조절할 수 있는 온도조절계 및, 상태표시용 램프와 경보등이 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제염대상물을 매달아서 각 공정으로 이송해주는 것으로, 작업자를 제염대상물과의 직접 접촉환경에서 격리시켜주는 이송용 크레인이 구비될 수 있다.

상기 전해제염조에는, 제염대상물을 양극으로 삼아서 대면하는 2개의 음극판과, 그 전해제염조 내의 전해액 온도를 조절하기 위한 가열/냉각기가 설치되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전해제염설비의 전체 공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 전해제염설비는, 공정을 통제하기 위한 컨트롤패널(10)과, 제염용 전해액 및 물을 공급하기 위한 공급유닛(20), 대상물에 대한 제염이 진행되는 제염유닛(30), 그리고 제염과정에서 생성된 액체와 기체상의 폐기물을 각각 처리하기 위한 액체방사성폐기물처리유닛(90) 및 기체방사성폐기물처리유닛(100)를 구비하고 있다.

먼저, 제염유닛(30)을 살펴보면, 제염대상물을 강산으로 전처리하는 전처리제염조(31)와, 전처리한 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 씻어내는 제1세척조(32), 전해액 중에서 제염대상물에 극성을 인가하여 전기화학적 방법으로 제염하는 전해제염조(33) 및, 전해제염후 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 씻어내는 제2세척조(34)가 순차적으로 배치되어 있다.

즉, 금속 방사성폐기물인 제염대상물(1)을 도 2와 같이 전처리제염조(31)에 장입하면 강산에 의해 제염대상물(1)의 표면에 방사성핵종이 침착된다. 참조부호 40은 제염대상물(1)을 이송하기 위한 이송용 크레인을 나타내며, 이 크레인(40)에 연결된 이송바(51)와 랙(52)에 제염대상물(1)을 얹어서 이송하게 되므로, 작업자는 직접 제염대상물(1)과 접촉하지 않고 격리됨으로써 방사능피폭 위험을 줄일 수 있게 된다. 여기서 각 공정을 제염대상물(1)이 옮겨다니는 데에는 다 이 이송용 크레인(40)이 이용된다. 참조부호 41은 조절패널을 나타내며, 참조부호 42는 승강실린더, 43은 이동용 바퀴를 각각 나타낸다.

그리고, 상기 제1,2세척조(32)(34)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 세척수를 분사하기 위한 세척수분사노즐(32a)(34a)이 설치되어 있어서, 그 안에 들어온 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 세척수로 씻어내게 된다.

전해액이 충전된 전해제염조(33)에서는 컨트롤패널(10)을 통해 인가된 극성이 적용되어 제염대상물(1)에 양극이 인가된다. 그리고 이 제염대상물(1)의 양측에 음극판(33a)이 두 개 배치된다. 따라서, 양극인 제염대상물(1)에서 전기화학적으로 분리되어 나온 방사성핵종이 음극판(33a) 쪽으로 모이게 된다. 참조부호 33b는 음극판(33a) 고정용 지그를 나타내며, 참조부호 33c는 전해액의 온도를 적절히 유지하기 위한 가열/냉각기를 나타낸다.

그리고, 상기 공급유닛(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 펌프(24)를 가동하여 위와 같은 제염유닛(30)에 전해액과 물을 공급해주는 곳으로, 두 개의 전해액탱크(21)(22)와 한 개의 급수탱크(23)를 구비하고 있다.

다음으로, 상기 액체방사성폐기물처리유닛(90)은, 방사성핵종을 선택적으로 흡착하는 양이온교환수지(미도시) 및 음이온교환수지(미도시)가 충전된 이온교환수지칼럼(91)과, 냄새 및 방사성옥소를 제거하는 활성탄칼럼(92)과, 입자성 방사성물질을 제거하는 마이크로필터칼럼(93) 및, 상기 각 칼럼을 거친 폐기물을 방출하기 전에 일시 저장하는 액체방사성폐기물저장탱크(94)를 구비하고 있다. 즉, 제염유닛(30)에서 전처리와 전해제염 및 세척과정 중에 발생된 액상의 방사성 폐기물을 처리하는 곳으로, 상기 이온교환수지칼럼(91), 활성탄칼럼(92), 마이크로필터칼럼(93)을 순차적으로 통과시키면서 각종 유해물질을 여과시키게 된다. 그리고 최종 폐기물은 액체방사성폐기물저장탱크(94)에 일시저장했다가 적절한 시기에 방출한다. 그리고, 여기에는 3개소의 시료채취포트(90a)(90b)(90c)가 마련되어 있다. 즉, 액체방사성폐기물처리유닛(90)의 입측인 이온교환수지칼럼(91)의 앞쪽과, 액체방사성폐기물저장탱크(94)의 입,출측에 각각 시료채취포트(90a)(90b)(90c)가 마련되어 있어서 폐기물의 상태를 측정할 수 있게 구성되어 있다. 액체방사성폐기물처리유닛(90)으로 들어오는 폐기물의 상태를 알아보고 싶으면 참조부호 90a번 포트에서 시료를 채취하여 분석하면 되고, 폐기물 처리 후의 상태를 알고 싶으면 참조부호 90b번 포트에서, 그리고 방출 직전의 상태를 알고 싶으면 참조부호 90c번 포트에서 각각 시료를 채취하여 검사해보면 된다. 따라서, 종래처럼 폐기물의 상태가 어떤지를 제대로 모른 상황에서 그대로 방출하는 것이 아니고, 수시로 상태를 점검하면서 방출 여부를 결정할 수 있기 때문에, 그만큼 안정성과 신뢰도가 높아지는 것이다.

그리고, 상기 기체방사성폐기물처리유닛(100)은, 기체폐기물 내에서 상대적으로 입도가 큰 방사성물질을 걸러내는 전치필터(101)와, 미립자를 제거하는 헤파필터(102)와, 냄새 및 방사성옥소를 제거하는 활성탄필터(103) 및, 상기 각 필터를 거친 폐기물을 방출하기 전에 일시 저장하는 기체방사성폐기물저장탱크(104)를 구비하고 있다.

즉, 제염유닛(30)에서 전처리와 전해제염 및 세척과정 중에 발생된 기체상태의 방사성 폐기물을 처리하는 곳으로, 전치필터(101), 헤파필터(102), 활성탄필터(103)를 순차적으로 통과시키면서 각종 유해물질을 여과시키게 된다. 그리고 최종 폐기물은 기체방사성폐기물저장탱크(104)에 일시저장했다가 적절한 시기에 방출한다. 이 기체방사성폐기물저장탱크(104) 안에는 물을 분사하는 분사노즐(105)이 설치되어 있는데, 이것은 폐기물 중에 함유된 유해가스인 수소(H₂)가스를 물로 변환시키는 역할을 한다.

그리고, 여기에도 3개소의 시료채취포트(100a)(100b)(100c)가 마련되어 있다. 즉, 기체방사성폐기물처리유닛(100)의 입측인 전치필터(101)의 앞쪽과, 기체방사성폐기물저장탱크(104)의 입,출측에 각각 시료채취포트(100a)(100b)(100c)가 마련되어 있어서 폐기물의 상태를 측정할 수 있게 구성되어 있다. 기체방사성폐기물처리유닛(100)으로 들어오는 폐기물의 상태를 알아보고 싶으면 참조부호 100a번 포트에서 시료를 채취하여 분석하면 되고, 폐기물 처리 후의 상태를 알고 싶으면 참조부호 100b번 포트에서, 그리고 방출 직전의 상태를 알고 싶으면 참조부호 100c번 포트에서 각각 시료를 채취하여 검사해보면 된다. 따라서, 폐기물의 상태를 수시로 점검하면서 방출 여부를 결정할 수 있기 때문에 안정성이 보장된다.

마지막으로 상기 컨트롤패널(10)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 전원스위치(11)와, 1000A까지 조절가능한 전류계(12)와, 100V까지 조절가능한 전압계(13)와, 상기 전해제염조(33)에서의 제염시간을 조절할 수 있는 타이머(14)와, 그 전해제염조(33) 내의 전해액 온도를 100℃까지 조절할 수 있는 온도조절계(15) 및, 상태표시용 램프(16)와 경보등(17) 등이 설치되어 있어서, 전 공정에 대한 컨트롤이 가능하다.

이와 같은 구성의 전해제염설비를 가동하게 되면, 일단, 컨트롤패널(10)을 조작하여 각 유닛들을 작업에 적정한 상태로 세팅하고, 공급유닛(20)에서는 전해유닛(30)에 전해액과 물을 공급한다.

그러면, 작업자가 크레인(40)을 작동하여 제염대상물인 금속 방사성폐기물(1)을 제염유닛(30)으로 운반한다. 그리고는 제염유닛(30)의 전처리제염조(31)부터 제1세척조(32), 전해제염조(33), 제2세척조(34)의 순서로 제염대상물(1)을 옮기면서 방사성핵종을 제거하는 과정을 거치게 한다. 이렇게 제염유닛(30)을 거친 금속 폐기물(1)은 안전한 상태로 처리가 된 후이므로 적당한 장소로 옮겨서 재활용 또는 폐기 여부를 결정하게 된다. 그리고, 제염과정 중 발생된 액체 폐기물은 상기 액체방사성폐기물처리유닛(90)에서, 기체 폐기물은 상기 기체방사성폐기물처리유닛(100)에서 각각 처리하여 배출한다. 이때, 여러 시료채취포트(90a,90b,90c)(100a,100b,100c)를 통해 폐기물의 상태를 수시로 점검하면서 배출하기 때문에, 배출물은 항상 안전한 상태로 유지할 수 있으며, 특히 원자력법령상 배출관리기준의 만족여부를 지속적으로 체크하고 대처할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전해제염설비는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 제염대상물을 처리하고 나온 기체 또는 액체 폐기물을 수시로 시료채취하여 안정성을 점검한 후 배출하기 때문에, 폐기물 방출에 따라 환경이 오염될 가능성은 거의 사라지게 된다.

둘째, 유해가스인 수소가스를 물론 변환시킬 수 있으므로, 기체 폐기물에 대한 안정성이 향상된다.

셋째, 전해제염 시 2개의 음극판을 이용하여 양측에서 전기분해를 진행하므로, 제염 효율이 높아진다.

넷째, 이송용 크레인을 이용하여 제염대상물을 운반하므로, 작업자가 제염대상물에 직접 접촉하지 않아도 돼서 피폭의 위험으로부터 벗어날 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 금속 방사성폐기물 전해제염설비의 레이아웃을 도시한 도면,

도 2는 도 1에 도시된 전해제염설비 중 전처리제염조를 도시한 도면,

도 3은 도 1에 도시된 전해제염설비 중 세척조를 도시한 도면,

도 4는 도 1에 도시된 전해제염설비 중 전처리제염조를 도시한 도면,

도 5는 도 1에 도시된 전해제염설비 중 컨트롤패널을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...컨트롤패널 20...공급유닛

30...제염유닛 40...이송용 크레인

90...액체방사성폐기물처리유닛 100...기체방사성폐기물처리유닛

Claims

제염대상물을 강산으로 전처리하는 전처리제염조;

상기 전처리한 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 씻어내는 제1세척조;

전해액 중에서 상기 제염대상물에 극성을 인가하여 전기화학적 방법으로 제염하는 전해제염조;

상기 전해제염후 상기 제염대상물의 표면에 침착된 방사성핵종을 씻어내는 제2세척조;

상기의 제염과정에서 발생되는 액체방사성폐기물을 처리하며 폐기물의 상태확인을 위한 적어도 하나의 시료 채취포트를 구비한 액체방사성폐기물처리유닛;

상기의 제염과정에서 발생되는 기체방사성폐기물을 처리하며 폐기물의 상태확인을 위한 적어도 하나의 시료 채취포트를 구비한 기체방사성폐기물처리유닛;

상기의 제염과정을 통제하기 위한 컨트롤패널;을 포함하는 금속 방사성폐기물의 전해제염설비.
제1항에 있어서,

상기 제염과정에 필요한 전해액 및 물을 공급하기 위한 공급유닛이 더 구비된 것을 특징으로 하는 금속 방사성폐기물의 전해제염설비.
제1항에 있어서,

상기 액체방사성폐기물처리유닛은,

방사성핵종을 선택적으로 흡착하는 양이온교환수지 및 음이온교환수지가 충전된 이온교환수지칼럼과,

냄새 및 방사성옥소를 제거하는 활성탄칼럼과,

입자성 방사성물질을 제거하는 마이크로필터칼럼 및,

상기 각 칼럼을 거친 폐기물을 방출하기 전에 일시 저장하는 액체방사성폐기물저장탱크를 포함하며,

상기 시료 채취포트는, 이 액체방사성폐기물처리유닛의 입측과, 상기 액체방사성폐기물저장탱크의 입,출측에 각각 마련된 것을 특징으로 하는 금속 방사성폐기물의 전해제염설비.
제1항에 있어서,

상기 기체방사성폐기물처리유닛은,

기체폐기물 내에서 상대적으로 입도가 큰 방사성물질을 걸러내는 전치필터와,

미립자를 제거하는 헤파필터와, 냄새 및 방사성옥소를 제거하는 활성탄필터 및,

상기 각 필터를 거친 폐기물을 방출하기 전에 일시 저장하는 기체방사성폐기물저장탱크를 포함하며,

상기 시료 채취포트는, 이 기체방사성폐기물처리유닛의 입측과, 상기 기체방사성폐기물저장탱크의 입,출측에 각각 마련된 것을 특징으로 하는 금속 방사성폐기물의 전해제염설비.
제4항에 있어서,

상기 기체방사성페기물저장탱크 안에는 물을 분사하여 수소가스를 제거하는 분사노즐이 설치된 것을 특징으로 하는 금속 방사성폐기물의 전해제염설비.
제1항에 있어서,

상기 컨트롤패널에는 전원스위치와, 1000A까지 조절가능한 전류계와, 100V까지 조절가능한 전압계와, 상기 전해제염조에서의 제염시간을 조절할 수 있는 타이머와, 그 전해제염조 내의 전해액 온도를 100℃까지 조절할 수 있는 온도조절계 및, 상태표시용 램프와 경보등이 설치된 것을 특징으로 하는 금속 방사성폐기물의 전해제염설비.
제1항에 있어서,

상기 제염대상물을 매달아서 각 공정으로 이송해주는 것으로, 작업자를 제염대상물과의 직접 접촉환경에서 격리시켜주는 이송용 크레인이 더 구비된 것을 특징으로 하는 금속 방사성폐기물의 전해제염설비.
제1항에 있어서,

상기 전해제염조에는, 제염대상물을 양극으로 삼아서 대면하는 2개의 음극판과, 그 전해제염조 내의 전해액 온도를 조절하기 위한 가열/냉각기가 설치된 것을 특징으로 하는 금속 방사성폐기물의 전해제염설비.