KR20080025836A - 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 ｐｆｃ 제염폐액여과장치 - Google Patents

원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 ｐｆｃ 제염폐액여과장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치에 관한 것으로서, 원자력 실험 후 핫셀 내에서 발생되는 고방사능 분진을 제염하기 위한 PFC 제염공정 후 발생되는 PFC 제염폐액을 재활용하여 사용함으로써 고방사능 분진 제거 시 발생되는 2차 폐기물의 발생을 최소화시킬 뿐만 아니라, 고가의 PFC 제염용액을 회수하여 재사용할 수 있으므로 제염 시 발생되는 비용을 절감할 수 있으며, 고방사능 분진의 부하를 저감시키기 위하여 전방 필터와 후방 필터를 적용함으로써 핫셀 내부 표면 및 장치 표면에 발생되는 비고착성 고방사능 분진의 제거를 보다 효과적이고 연속적으로 수행할 수 있으며, 필터가 원격장치인 메니플레이터(Manipulator)에 의해 원격으로 교환 및 탈/부착이 가능한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 제공하기 위한 것으로, 그 기술적 구성은, 원자력의 핫셀(Hot Cell) 내에서 고방사능 분진(Hot Particulate)을 PFC 제염용액으로 제염하기 위한 PFC 제염폐액 여과장치에 있어서, 사용된 PFC 제염폐액을 저장하기 위한 PFC 제염폐액 저장용기(Waste Solution Container); 상기 PFC 제염폐액 저장용기에서 제공되는 PFC 제염폐액을 필터링하기 위한 여과부; 및 상기 여과부에 압력을 부가하여 PFC 제염폐액을 유동을 제공하기 위한 공급 펌프(Feeding Pump); 을 포함하되, 각 구성요소가 다수개의 파이프로 상호 연설되되, 하부에 원격으로 이동가능하게 구비되는 이동 바퀴를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
핫셀, PFC 제염폐액, 고방사능 분진, 전방 필터(Pre-Filter), 후방 필터(Final-Filter), 세라믹

Description

원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 ＰＦＣ 제염폐액 여과장치{A Filter Equipment to be Operated by Manipulator in Nuclear Hot Cell for PFC Decontamination Wastewater}
도 1은 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 개략적으로 나타내는 정면도,
도 3은 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치의 필터부를 개략적으로 나타내는 분해도,
도 4는 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치가 PFC 제염 분사장치에 연결된 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 통한 모의 여과실험 시 후방 필터에 의한 시간과 유량을 도식화한 도면,
도 6은 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 통한 모의 여과실험 시 전방 필터와 후방 필터에 의한 시간과 유량을 도식화한 도면,
도 7은 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 통한 모의 여과실험 시 전방 필터와 후방 필터를 통한 고방사능 분진 제거효율을 나타내는 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : PFC 제염폐액 여과장치(PFC Decontamination Wastewater Filter Equipment),
3 : PFC 분사 제염장치(PFC Decontamination Equipment),
5 : 진공 캡(Vaccum Cap)
10 : PFC 제염폐액 저장용기(Waste Solution Container),
30 : 여과부(Filter),
31 : 세라믹 필터(Ceramic Filter),
33 : 필터 하우징(Filter Housing),
35 : 전방 필터(Pre-Filter),
38 : 후방 필터(Final Filter),
50 : 공급 펌프(Feeding Pump),
60 : 여과 트레인(Filter Train),
70 : 공기 주입실(Air Chamber),
81a, 81b, 81c : 볼 밸브(Ball Valve),
83 : 압력 밸브(Back Pressure Valve).
본 발명은 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫셀 내에서 핵연료 실험 시 발생되어 핫셀 내부표면에 부착된 고방사능 분진을 제거하기 위해 PFC 제염 장치에 의한 제염공정을 수행할 때 발생되는 PFC 제염폐액을 여과공정을 통해 재사용하기 위해 본 PFC 제염폐액 여과장치를 발명함으로써 고방사능 분진 제거 시 발생되는 2차 폐기물의 발생을 최소화시킬 뿐만 아니라, 고가의 PFC 제염용액을 회수하여 재사용할 수 있으므로 제염 시 발생되는 비용을 절감할 수 있으며, 고방사능 분진의 부하를 저감시키기 위하여 전방 필터와 후방 필터를 적용함으로써 핫셀 내부 표면 및 장치 표면에 발생되는 비고착성 고방사능 분진의 제거를 보다 효과적이고 연속적으로 수행할 수 있으며, 필터가 원격장치인 메니플레이터(Manipulator)에 의해 원격으로 교환 및 탈/부착이 가능한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력 시설 가동 중 원자력 시설 및 시설과 관련된 장치들은 방사능에 노출되어 있고, 이로 인해 방사능에 오염될 수 있으므로 주기적으로 오염 된 부분을 제염할 필요가 있다.
특히, 원자력 연구 시설인 핫셀(Hot Cell : 고방사성 물질 처리용 차폐 구획)에서는 사용후핵연료의 산화 환원과 분쇄 공정, 사용후핵연료의 절단 및 파괴, 분말화 공정, 군분리 공정, 사용후핵연료 금속 전환 공정 등을 수행하고 있다.
이때, 핫셀 바닥면과 벽면, 그리고 핫셀 내부에 설치되는 여러 장치들의 표면이 원자력 연구실험 과정에서 발생한 고방사능 분진(Hot Particulate)에 의해 오염되어 핫셀 내의 방사능 준위가 높아지고 있다.
여기서, 장치 투입 및 철거, 고장, 수리 등을 위해 때때로 핫셀 내에 작업자가 투입되어 핫셀 내부 표면과 장치 표면에 오염된 비고착성 및 고착성 고방사능 분진을 주기적으로 제거하여 핫셀 내부의 방사능 준위를 낮추어야 한다.
현재, 핫셀 내부에서 실험 시 발생되어 내부 표면과 장치 표면에 오염된 고방사능 분진은 알코올을 묻힌 휴지로 닦아내거나, 진공청소기로 흡입하여 제거하는 방법을 사용하고 있다.
그러나, 이렇게 알코올을 묻힌 휴지 및 진공청소기를 이용하여 핫셀 내부 표면 및 장치 표면에 오염된 고방사능 분진을 완벽히 제거하기는 용이하지 않으며, 작업자가 핫셀 내부로 투입되어 휴지로 핫셀 내부 표면 및 장치 표면을 닦아주는 경우 폐휴지가 발생하고, 작업자가 직접 투입되어 작업을 수행하여야 하기 때문에 안전상의 문제점이 발생하며, 진공청소기로 고방사능 분진을 제거하는 경우 핫셀 내의 높은 방사능으로 인해 진공청소기의 고장이 잦으며, 진공청소기 내부의 필터를 원격 제어장치(Manipulator)로 교환하기 어렵기 때문에 진공청소기를 일회용으 로 사용함으로써 진공청소기의 수명이 짧아지며, 이러한 폐휴지 및 진공청소기 등을 폐기해야 하는 등 오염 물질을 배출함으로써 2차 환경오염이 발생될 수 있는 등의 문제점이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근 들어 핫셀 내부의 표면에 오염된 고방사능 분진을 제염하기 위하여 PFC 제염기술이 적용된다.
이러한 PFC 제염기술에 적용되는 PFC 제염장치에 의해 고방사능 분진의 제거 시 다량의 PFC 제염폐액이 발생된다. 즉, 핫셀 내부 표면에 오염된 고방사능 분진을 제염하기 위한 제염과정이 폐쇄공정으로 이루어지고, 고방사능 분진의 제염을 위한 PFC 용액의 사용 시 PFC 용액을 연속으로 순환하여 사용함으로써 제염과정에서 제거된 오염입자가 PFC 용액 내에 존재하여 핫셀 내부를 재오염시키는 원인이 된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원자력 실험 후 핫셀 내에서 발생되는 고방사능 분진을 제염하기 위한 PFC 제염공정 후 발생되는 PFC 제염폐액을 재활용하여 사용함으로써 고방사능 분진 제거 시 발생되는 2차 폐기물의 발생을 최소화시킬 뿐만 아니라, 고가의 PFC 제염용액을 회수하여 재사용할 수 있으므로 제염 시 발생되는 비용을 절감할 수 있으며, 고방사능 분진의 부하를 저감시키기 위하여 전방 필터와 후방 필터를 적용함으로써 핫셀 내부 표면 및 장치 표면에 발생되는 비고착성 고방사능 분진의 제거를 보다 효과적이고 연속적으 로 수행할 수 있으며, 필터가 원격장치인 메니플레이터(Manipulator)에 의해 원격으로 교환 및 탈/부착이 가능한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원자력의 핫셀(Hot Cell) 내에서 고방사능 분진(Hot Particulate)을 PFC 제염용액으로 제염하기 위한 PFC 제염폐액 여과장치에 있어서, 사용된 PFC 제염폐액을 저장하기 위한 PFC 제염폐액 저장용기(Waste Solution Container); 상기 PFC 제염폐액 저장용기에서 제공되는 PFC 제염폐액을 필터링하기 위한 여과부; 및 상기 여과부에 압력을 부가하여 PFC 제염폐액을 유동을 제공하기 위한 공급 펌프(Feeding Pump); 을 포함하되, 각 구성요소가 다수개의 파이프로 상호 연설되되, 하부에 원격으로 이동가능하게 구비되는 이동 바퀴를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 여과부는 원통형상체로서, 그 길이방향으로 소정의 공극을 갖는 세라믹 필터(Ceramic Filter) 및 상기 세라믹 필터를 수용하는 필터 하우징으로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 세라믹 필터는 1.4㎛의 공극을 갖는 전방 필터(Pre-Filter)와 0.2㎛의 공극을 갖는 후방 필터(Final-Filter)로 이루어진다.
더불어, 상기 전방 필터와 후방 필터는 커넥터에 의하여 분리가능하게 연결되되, 핫셀 내부에 구비되는 매니플레이터(Manipulator)에 의해 자동으로 교환되도 록 이루어진다.
한편, 상기 파이프의 적소에 PFC 제염폐액의 유동 및 유량을 제어하기 위한 볼 밸브(Ball Valve)가 다수개 연결된다.
그리고, 상기 파이프의 적소에 PFC 제염폐액의 압력을 제어하기 위한 압력 밸브(Back Pressure Valve)가 연결된다.
한편, 상기 여과부의 적소에 여과부를 고정시키기 위한 여과 트레인(Filter Train)이 더 포함하는 구성으로 이루어진다.
더불어, 상기 공급 펌프에 공기를 제공하기 위한 공기 주입실(Air Chamber)을 더 포함하는 구성으로 이루어진다.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치의 필터부를 개략적으로 나타내는 분해도이고, 도 4는 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치가 PFC 제염 분사장치에 연결된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 통한 모의 여과실험 시 후방 필터에 의한 시간과 유량을 도식화한 도면이고, 도 6은 본 발명에 의한 원 자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 통한 모의 여과실험 시 전방 필터와 후방 필터에 의한 시간과 유량을 도식화한 도면이고, 도 7은 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치를 통한 모의 여과실험 시 전방 필터와 후방 필터를 통한 고방사능 분진 제거효율을 나타내는 도면이다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치(PFC Decontamination Wastewater Filter Equipment : 1)는 PFC 제염폐액 저장용기(PFC Waste Solution Container : 10)와 여과부(30)와 공급 펌프(Feeding Pump : 50)와 여과 트레인(Filter Train : 60) 및 공기 주입실(Air Chamber : 70)을 포함하여 구성된다.
상기 PFC 제염폐액 저장용기(10)는 원자력 핫셀(미도시) 내에서 고방사능 분진의 제거를 위하여 사용된 PFC 제염폐액(미도시)이 저장된다.
이때, 원자력 핫셀 내부를 제염한 후 발생되는 PFC 제염폐액의 용량은 통상 분당 0.2L이기 때문에 제염과 동시에 PFC 제염폐액을 회수하기 위해서는 PFC 제염폐액 여과장치(1)의 순환 용액 부피가 0.2L를 넘는 것이 바람직하며, 이를 위하여 본 발명에 의한 PFC 제염폐액 저장용기(10)는 10L로 하고, 최대 압력은 2MPa로 하여 약 50분간의 PFC 제염패액을 저장할 수 있도록 설계하였다.
한편, 상기 PFC 제염폐액 여과장치(1)를 장시간 사용할 경우, PFC 제염폐액 저장용기(10) 내의 오염도가 증가하므로 상기 PFC 제염폐액 저장용기(10)내의 제염폐액의 부피가 60% 감소하였을 경우, PFC 오염폐액을 별도로 구비되는 증류 장치로 보내어 오염입자를 분리해내는 공정이 추가되는 것이 바람직하다.
상기 여과부(30)는 상기 FC 제염폐액 저장용기(10)에서 제공되는 PFC 제염폐액을 필터링한다.
이를 위하여 상기 여과부(30)는 원통형상체로서, 그 길이방향으로 소정의 공극을 갖되, 원자력의 핫셀 내에서 높은 알파(α) 방사능에 강하고, 안정적인 세라믹 필터(Ceramic Filter : 31)와 상기 세라믹 필터(31)를 수용하는 필터 하우징(33)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 여과부(30)는 상기 세라믹 필터(31)를 그 내부에 수용하는 필터 하우징(33)의 양 단부에 결합되기 위한 별도의 덮개(도번 미도시) 및 와셔 등이 더 포함된다.
여기서, 상기 세라믹 필터(31)는 그 직경이 0.7cm이고, 길이가 25cm이며, 표면적은 55cm2로 제작되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 세라믹 필터(31)는 1.4㎛의 공극을 갖는 전방 필터(Pre-Filter : 35)와 0.2㎛의 공극을 갖는 후방 필터(Final-Filter : 38)로 이루어진다. 즉, 원자력 핫셀 내에서 고방사능 분진의 부하를 감소시키고, 시간에 따른 유량(Flux)의 감소를 방지하기 위하여 전방 필터(35)와 후방 필터(38)로 이루어지는 두 개의 세라믹 필터(31)를 포함하되, 상기 전방 필터(35)는 핫셀 내에서 큰 입자를 형성하는 고방사능 분진을 제거하기 위하여 1.4 ㎛의 공극을 갖으며, 상기 후방 필터(38)는 핫셀 내에서 작은 입자를 형성하는 고방사능 분진을 제거하기 위하여 0.2 ㎛의 공 극을 갖는다.
한편, 상기 전방 필터(35)와 후방 필터(38)는 나사 등으로 이루어지는 커넥터(Connector : 미도시)에 의하여 분리가능하게 연결되되, 핫셀 내부에 구비되는 매니플레이터(Manipulator : 미도시)에 의해 자동으로 교환되도록 이루어진다.
즉, 상기 전방 필터(35)와 후방 필터(38)를 통하여 고방사능 분진을 포함하는 PFC 제염폐액을 필터링함으로써 각 필터(35, 38)의 포화 시 원격 제어장치인 매니플레이터에 의하여 자동으로 교환 및 교체되도록 그 일측 적소가 다수개의 커넥터로 분리 및 체결가능하게 연결되며, 이로 인해 상기 PFC 제염폐액 여과장치(1)에 적용되는 여과부(30)를 교환하여 그 수명을 연장시킬 수 있다.
이때, 상기 전방 필터(35)와 후방 필터(38)를 포함하는 여과부(30)는 매니플레이터의 단순한 조작에 의해 새로운 여과부로 교환 및 교체가 가능하고, 세라믹 필터(31) 및 상기 세라믹 필터(31)를 수용하는 필터 하우징(33)이 함께 교환되는 것이 바람직하며, 상기한 일련의 작업은 매니플레이터에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 여과부(30)가 Al2O3로 제작되는 세라믹 필터(31)로 이루어지는 것이 바람직하나, PFC 제염폐액에서 고방사능 분진을 제거하기 용이하다면 상기 여과부(30)에 PP 필터(Polypro Pylene Filter) 또는 PVDF 필터(Poly Vinylidene Fluoride Filter) 등이 적용되는 것도 가능하다.
상기 공급 펌프(Feeding Pump : 50)는 상기 여과부(30)에 압력을 부가하여 PFC 제염폐액을 유동을 제공하고, 이로 인해 상기 PFC 제염폐액 저장용기(10)의 PFC 제염폐액을 여과부(30)로 공급한다.
즉, 상기 공급 펌프(50)는 상기 PFC 제염폐액 저장용기(10)에 저장되는 PFC 제염폐액을 여과부(30)로 공급하되, 상기 여과부(30)에 압력을 공급하여 제공되는 PFC 제염폐액을 외부로 배출하는 역할을 담당한다.
이를 위하여 상기 공급 펌프(50)의 용량은 PFC 제염폐액 발생 부피를 충분히 순환시킬 수 있는 0.2kw의 1.7~2.4L/min 정도의 용량을 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 여과 트레인(Filter Train : 60)은 상기 여과부(30)를 고정시킨다.
상기 공기 주입실(Air Chamber : 70)은 상기 공급 펌프(50)에 공기를 제공한다.
여기서, 상기 PFC 제염폐액 저장용기(Waste Solution Container : 10)와 여과부(30)와 공급 펌프(Feeding Pump : 50)과 여과 트레인(Filter Train : 60) 및 공기 주입실(Air Chamber : 70)은 파이프(도번 미도시)로 상호 연설되며, 하부에 원격으로 이동가능하게 구비되는 이동 바퀴(도번 미도시)를 포함한다.
더불어, 상기 파이프의 적소에 파이프 내부를 유동하는 PFC 제염폐액의 유동 및 유량을 제어하기 위한 볼 밸브(Ball Valve : 81a, 81b, 81c)와 PFC 제염폐액의 압력을 제어하기 위한 압력 밸브(Back Pressure Valve : 83)가 연결되며, 상기 볼 밸브(81a, 81b, 81c)와 압력 밸브(83)의 개, 폐 제어를 통하여 여과부(30) 내의 압력이 조절된다.
상기한 바와 같은 구조 및 형태를 갖는 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치(1)는 원자력 핫셀 내에서 사용되기 위하여 핫셀 내의 투입이 용이한 크기와 재질로 설계하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치(1)는 핫셀의 후문과 연결을 통과하여야 하기 때문에 통상 핫셀의 후문보다 작은 크기로 제작되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기 PFC 제염폐액 여과장치(1)는 0.85×0.75×0.55m의 크기로 설계하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치(1)를 구성하는 각 구성요소는 대부분 방사능에 강한 STS 304로 제작된다.
이하, 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치(1)를 통한 핫셀 내부의 여과과정을 설명한다.
먼저, 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치(1)를 PFC 분사 제염장치(PFC Decontamination Equipment : 3) 및 진공 캡(Vaccum Cap : 5)에 연결한다.
이때, 상기 PFC 제염폐액 여과장치(1)를 통하여 여과된 PFC 재염용액을 제공받기 위하여 상기 PFC 제염폐액 여과장치(1)와 PFC 분사 제염장치(3)는 파이프 등으로 상호 연결되는 것이 바람직하고, 상기 진공 캡(5) 또한 상기 PFC 제염폐액 여과장치(1) 및 PFC 분사 제염장치(3)에 연결되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 상기 PFC 제염폐액 여과장치(1)를 연결한 후 상기 PFC 분사 제염장치(3)를 통하여 핫셀 내부를 분사 제염한다.
이때, 상기 PFC 분사 제염장치(3)를 통해 분사 제염 시 발생된 진공 캡(5) 내의 PFC 제염폐액이 PFC 제염폐액 여과장치(1)의 PFC 제염폐액 저장용기(10)로 흡입되고, 상기 PFC 제염폐액 저장용기(10)로 흡입된 PFC 제염폐액을 공급 펌프(50)의 구동에 의해 여과부(30)로 이동된다.
이렇게 상기 여과부(30)로 유입되는 PFC 제염폐액은 여과부(30)의 전방 필터(35)와 후방 필터(38)로 이루어지는 세라믹 필터(31)를 통하여 고방사능 분진이 여과 및 필터링된 후 다시 PFC 분사 제염장치(3)로 제공되고, 여과된 PFC 용액은 핫셀 내부의 고방사능 분진을 제거하기 위하여 재사용된다.
여기서, 상기 여과부(30)의 세라믹 필터(31)로 유입되되, 고방사능 분진을 포함하는 PFC 제염폐액은 세라믹 필터(31)로 이루어지고, 공극의 크기가 1.4㎛인 전방 필터(35)를 통하여 입자가 큰 고방사능 분진이 제거된 후 공극의 크기가 0.2㎛인 후방 필터(38)를 통하여 입자가 작은 고방사능 분진이 재차 제거된 다음 PFC 분사 제염장치로 제공된다.
상기한 바와 같은 구조 및 형태를 갖는 본 발명에 의한 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치(1)를 통해 모의 오염폐액을 적용하여 유량(Flux) 및 입자 제거효율을 측정하고, 이를 통하여 PFC 제염폐액 여과장치의 성능을 실증하였다.
이를 위하여 원자력 연구소의 핫셀 내에 존재하는 오염 입자들을 채취하여 그 크기를 분석한 후 모의 여과실험을 실시하였다.
이때, 원자력 연구소의 핫셀 내에 존재하는 오염 입자들의 크기는 SEM(Scanning Electron Microscope)과 광학 현미경(Optical Microscope)을 사용하여 DUPIC 산화 환원 공정과 사용후핵연료 절단 및 파괴 공정 후 고방사능 분진 크기를 측정하였으며, 측정한 결과, 오염 입자들의 크기는 0.2 ~ 10㎛ 였고, 핫셀 내의 알파 방사능의 범위를 Scintillator HP380A로 측정한 결과, 2×103 - 2×105 Bq/cm2 로 매우 높았다.
상기한 바와 같이, 모의 여과실험을 실시한 결과, 도 5, 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 0.2㎛의 공극을 갖는 후방 필터(38)만을 적용하여 PFC 제염폐액에서 고방사능 분진을 제거할 경우, 후방 필터(38)에 부하가 증가되며, 여과 시간의 경과에 따른 유량(Flux)의 감소를 나타내며, 후방 필터(38)와 전방 필터(35)를 동시에 적용할 경우, 시간에 따른 유량(Flux)의 감소가 방지되는 것을 알 수 있다.
즉, 실증 규모 PFC 제염폐액 여과장치(1)로 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 모의 입자에 대한 실험 결과, 고방사능 분진의 제거 효율은 99% 이상이며, 유량(Flux)는 1,000 ~ 2,000ㅣ/m2hr이다.
이를 통하여 순수한 PFC 용액의 유량(Flux)은 각 필터(35, 38)의 공극 크기가 감소함에 따라 유량(Flux)도 상당히 감소함을 알 수 있으며, PFC 폐액의 농도가 증가할수록 감소하고, 여과 시간이 지남에 따라 유량이 점점 감소하며, 감소 비율 은 농도가 증가할수록 그리고 압력이 높을수록 좀 더 커짐을 알 수 잇다.
이와 같이, 후방 필터(38)만을 통과하는 경우는 전방 필터(35)만을 통과하는 경우보다 시간 경과에 따른 유량이 좀더 급격한 감소를 보이며, 전방 필터(35)를 사용하지 않는 경우는 시간에 따라 급격한 유량(Flux) 감소를 보였지만, 전방 필터(35)를 사용한 경우는 약간의 유량(Flux) 감소만을 보였다.
여기서, 고방사능 분진의 제거 효율은 제거 효율은 전방 필터(35) 부착 유무와 관계없이 일정했다. 이때, 두 필터(35, 38)를 모두 사용한 경우, 제거 효율이 99.5% 이상으로 높고, 시간 경과에 따른 유량(Flux)의 감소가 미소하며, 여과양도 충분하므로 두 개의 필터를 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 원자력 실험 후 핫셀 내에서 발생되는 고방사능 분진을 제염하기 위한 PFC 제염공정 후 발생되는 PFC 제염폐액을 재활용하여 사용함으로써 고방사능 분진 제거 시 발생되는 2차 폐기물의 발생을 최소화시킬 뿐만 아니라, 고가의 PFC 제염용액을 회수하여 재사용 할 수 있으므로 제염 시 발생되는 비용을 절감할 수 있으며, 고방사능 분진의 부하를 저감시키기 위하여 전방 필터와 후방 필터를 적용함으로써 핫셀 내부 표면 및 장치 표면에 발생되는 비고착성 고방사능 분진의 제거를 보다 효과적이고 연속적으로 수행할 수 있으며, 필터가 원격장치인 메니플레이터(Manipulator)에 의해 원격으로 교환 및 탈/부착이 가능하게 이루어짐으로써 작업자의 안전을 도모하고, 장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 고방사능 분진 제거의 효율을 향상시킬 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.

Claims (8)

  1. 원자력의 핫셀(Hot Cell) 내에서 고방사능 분진(Hot Particulate)을 PFC 제염용액으로 제염하기 위한 PFC 제염폐액 여과장치에 있어서,
    사용된 PFC 제염폐액을 저장하기 위한 PFC 제염폐액 저장용기(Waste Solution Container : 10);
    상기 PFC 제염폐액 저장용기(10)에서 제공되는 PFC 제염폐액을 필터링하기 위한 여과부(30); 및
    상기 여과부(30)에 압력을 부가하여 PFC 제염폐액을 유동을 제공하기 위한 공급 펌프(Feeding Pump : 50);
    을 포함하되, 각 구성요소가 다수개의 파이프로 상호 연설되되, 하부에 원격으로 이동가능하게 구비되는 이동 바퀴를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여과부(30)는 원통형상체로서, 그 길이방향으로 소정의 공극을 갖는 세라믹 필터(Ceramic Filter : 31) 및 상기 세라믹 필터(31)를 수용하는 필터 하우징(33)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세라믹 필터(31)는 1.4㎛의 공극을 갖는 전방 필터(Pre-Filter : 35)와 0.2㎛의 공극을 갖는 후방 필터(Final-Filter : 38)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전방 필터(35)와 후방 필터(38)는 커넥터에 의하여 분리가능하게 연결되되, 핫셀 내부에 구비되는 매니플레이터(Manipulator)에 의해 자동으로 교환되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파이프의 적소에 PFC 제염폐액의 유동 및 유량을 제어하기 위한 볼 밸브(Ball Valve : 81a, 81b, 81c)가 다수개 연결되는 것을 특징으로 하는 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파이프의 적소에 PFC 제염폐액의 압력을 제어하기 위한 압력 밸브(Back Pressure Valve : 83)가 연결되는 것을 특징으로 하는 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 여과부(30)의 적소에 여과부(30)를 고정시키기 위한 여과 트레인(Filter Train : 60)을 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공급 펌프(50)에 공기를 제공하기 위한 공기 주입실(Air Chamber : 70)을 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자력 핫셀 내에서 원격가동이 가능한 PFC 제염폐액 여과장치.
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