KR20100077014A - 원자력 증기 발생기의 습식 화학 세척으로부터 기인된 세척액을 컨디셔닝하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원자력 증기 발생기의 습식 화학 세척으로부터 기인된 세척액을 컨디셔닝하는 방법으로서, 상기 세척액은 전기 분해 처리되고 이 세척액에 함유된 방사성 금속 핵종은 캐소드에 침전되는, 방법에 관한 것이다.

Description

원자력 증기 발생기의 습식 화학 세척으로부터 기인된 세척액을 컨디셔닝하는 방법{METHOD FOR CONDITIONING A CLEANING SOLUTION RESULTING FROM THE WET CHEMICAL CLEANING OF A NUCLEAR STEAM GENERATOR}

본 발명은 원자력 증기 발생기의 습식 화학 세척으로부터 기인된 세척액을 컨디셔닝하는 방법에 관한 것이다.

원자력 증기 발생기의 습식 화학 세척에서, 결과로서 생성된 세척 용액은 처리되어야 한다. 거기에는 일반적으로 용해된 형태로 착화제, 암모늄, 아민 및 철이 있다. 사용된 세척액은 많은 경우에 해로운 폐기물로서 소각된다. 그러나 세척액이 허용가능한 허가된 제한을 넘는 농도의 방사성 금속 핵종, 예를 들어, Co60을 함유한다면, 이 처리는 특히 문제가 된다. 그래서 이 사용된 세척액은 표준 폐기물과 같이 처리될 수 없고, 최종 처분을 위해 매우 복잡하고 비싼 방식으로 컨디셔닝 되어야하고, 특별한 최종 매장(deposit)해 두어야 한다.

비록 원칙적으로 이온교환 수지 상에 세척액의 성분을 로딩할 수 있지만, 이는 거대한 양의 방사성 오염된 폐기물을 초래한다.

그래서 본 발명의 목적은 원자력 증기 발생기의 습식 화학 세척으로부터 발생된 세척액을 컨디셔닝(condition)하는 방법을 특정하는 것이다, 또한, 이 방법을 사용하면, 방사성 금속 핵종으로 오염된 세척액을 경제적으로 처분할 수 있다.

당해 목적은 청구범위 제 1항의 특징부를 가진 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 세척액이 전기분해에 의해 처리되고 세척액 내의 방사성 금속 핵종이 캐소드에 증착되기 때문에, 미리 정해진 허가된 제한 이내가 되는 정도로 세척액의 방사성 오염을 줄일 수 있다. 이 방식으로, 많은 양의 세척액의 처분은 상당히 간소화되는데, 그 이유는 단지 방사성으로 오염된 캐소드만이, 각각의 방사성 보호 및 최종 처리 조건을 고려하는, 방사성 폐기물의 처분이 필요하기 때문이다.

캐소드가 수소 과전위(hydrogen overpotential)를 가지는 물질로 구성되는 경우에 그리고 이의 전위가 수소 발생(hydrogen evolution)의 전위 위로 설정되는 경우에, 방사성 금속 핵종은 특히 효과적으로 침착된다.

높은 수소 과전위를 가지는 캐소드로서, 원칙적으로, 납 전극이 적합하다. 특별히 높은 수소 과전위 및 이에 따른 금속성 이온의 우수한 증착은, 캐소드가 다이아몬드 전극인 경우에 달성된다.

추가로 애노드가 마찬가지로 산소 과전위를 가지는 물질, 바람직하게 마찬가지로 다이아몬드 전극으로 구성된다면(이의 전위는 전기분해 중에 산소 발생의 전위 아래로 설정됨), 동시에 세척액 내 유기 성분, 예를 들어, 착화제는 변성될 수 있고, 그래서 실제로 전체 Fe는 산화물 또는 수화물로서 침전된다. 침전된 철 산화물 또는 철 수화물의 높은 표면적 때문에, 용액에 여전히 존재하는 방사성 금속 핵종, 예를 들어 Co60은 추가로 이에 흡착되고 또한 이 방식으로 세척액으로부터 제거된다. 충분히 긴 전기분해 시간의 경우에, 모든 착화제(예를 들어 EDTA)는 파괴될 수 있다. 동시에, 이 처리 중에, COD(chemical oxygen demand) 또는 TOC(total content of organic carbon) 값은 현저하게 줄어든다. 이 방식으로, 용액이 낮은 비용으로 처분될 수 있을 정도로, 유기 화합물뿐만 아니라 방사성 핵종을 가진 오염원을 줄일 수 있다. 단지 침전물 및 캐소드는 매우 더 적은 부피의 방사성 폐기물로서 처분되어야 한다.

캐소드를 처분할 필요가 없다, 즉, 이에 증착된 금속이 무기산을 사용하여 탈착된다면, 이의 추가 사용이 가능하다. 이 경우에, 중화 후, 착화제를 파괴 함에 의해 형성된 임의의 침전물(FeO, Fe₂O₃, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃)과 함께 단지 중화된 산은 여전히 처분될 필요가 있다.

본 발명의 이로운 구성에서, 높은 농도의 방사성 Co60에서, 2 단계 전기 분해가 수행된다, 제 1 전기분해 처리 후 세척액은 산성화되고 그 다음에 제 2 전기 분해 처리를 받는다. 다시 말해: 우선 세척액은 사전 처리 없이 전기 분해된다. 이 방식으로, 분해된 Fe는 증착되고, 산소 과전위을 지닌 애노드가 사용되며, 추가로 침전된다. 여과 후에, 이 방식으로 사전 처리된 세척액은 산성화되고, 산성 농도(Co60)가 미리 정해진 허가된 제한 아래가 될 때까지 다시 전기분해된다. 그 후에, 세척액은 중화될 수 있고 처분될 수 있다.

본 발명의 추가 설명을 위해, 아래의 예시적 구체예가 참조되며, 이는 도면을 참조하여 추가로 설명된다.

도 1 및 2는 각 경우에 도표로, 1단계 및 2단계 전기분해 후의 철 Fe 및 코발트 Co가 세척액에, 전극에 그리고 침전물에 존재하는 분율을 보여준다.

실시예 1

10g/l의 EDTA, 11.8g/l의 모르폴린, 29.2 g/l의 COD 값과 동치, 106mg/l의 Co 및 2.1g/l의 Fe을 함유하는 모의실험된 스팀 생성기-세척액(1.3 l)를 다이아몬드 전극(캐소드 및 애노드)에서 전기분해 하였다. 1.0A/m²에서 6시간 후, 세척액(도 1의 도표에서, 바 I에 의해 그래프로 표현됨)은 단지 0.3%의 Fe 및 31%의 Co를 함유하였다. 캐소드에서(도 1의 도표에서, 바 II로 예시됨), 1.5%의 Fe 및 51%의 Co를 증착시켰다. 98.2%의 Fe 및 18%의 Co은 침전물에 흡수되었다(도 1의 도표에서 바 III에 의해 예시됨). EDTA는 96% 파괴 되었고, COD 값은 약 50%까지 감소되었다.

이 방식으로 처리된 세척액을 여과하였고, 여과물은 산성화되었고(pH ≒ 2), 후속 처리 단계에서, 2.0A/m²에서 8시간 동안 다시 전기분해되었다. 이 용액에 남아 있는 6.3mg/l의 Fe 중에, 6.0mg/l은 캐소드에 증착되었고(바 II에 의해 도 2의 도표에서 그래프에 의해 표현됨), 그래서, 세척액에 초기에 있는 캐소드 상에 단지 0.28% 및 단지 0.4 mg/l 또는 0.02%의 (초기에 세척액에 있는) 용해된 Fe(바 I)가 여전히 존재한다. 남아 있는 Co(33 mg/l 또는 31%) 중, 초기에 용해된 32.4mg/l, 또는 30.4%의 Co가 캐소드에 증착되었다(바 II), 그리고 따라서 초기에 용해된 단지 0.6ppm 또는 0.6%의 Co가 세척액에 여전히 존재하였다.

제 2 처리 단계에서 2시간의 처리 시간 후, EDTA 함량의 최종 값 및 0.01 g/l 및 0.16 g/l의 COD 값, 각각을 얻었다. EDTA의 함량뿐만 아니라 COD 값은 통합된 처리를 통해 99% 이상 만큼 감소되었다.

실시예 2

10g/l의 EDTA, 11.8g/l의 모르폴린, 29.2 g/l의 COD 값과 동치, 63mg/l의 Co 및 1.96g/l의 Fe을 함유하는 모의실험된 스팀 생성기-세척액(1.3 l)를 약 2의 pH로 제 1 단계에서 산성화하였고 2000A/m²에서 8시간 동안 전기분해 하였다. 산 전기분해가 종결된 후, 초기 용해된 92%의 Co 및 초기에 용해된 89%의 Fe를 증착시켰다. 용액에서, 5 mg/l의 Co 및 0.22 g/l의 Fe는 여전히 존재하였다. 용액 내 COD 함량은 단지 0.29g/l이었고, 용액 내 EDTA 함량은 0.25 g/l으로 감소하였다.

방사성 오염의 경우에, 캐소드 상에 증착된 Fe 및 Co는 산, 예를 들어, 황산을 사용하여 탈착하였고, 이 용액을 후속적으로 중화하고 증발시켰다. 달리, Fe 및 Co는, 이전 산화 후에 애노드 방식으로 탈착될 수 있다. 그 결과 얻어진 용액을 다음에 NH₃로 중화하였고 후속하여 마찬가지로 증발시켰다.

실시예2에 따른 상기 산 1단계 전기 분해의 이점은, 실질적으로, 실시예 1에서 요구된 여과 단계 및 반복된 전기분해가 생략된다는 것이다.

Claims (7)

1. 원자력 증기 발생기의 습식 화학 세척으로부터 기인된 세척액을 컨디셔닝(conditioning) 하는 방법으로서, 상기 세척액이 전기분해 처리되고, 상기 세척액 내 함유된 방사성 금속 핵종이 캐소드에 침착되는, 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 캐소드가 수소 과전위(hydrogen overpotential)를 가진 물질로 구성되며, 상기 캐소드의 상기 전위가 수소 생성(hydrogen evolution)의 전위보다 높게 설정되어 있음을 특징으로 하는, 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 캐소드가 다이아몬드 전극임을 특징으로 하는, 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 상의 증착된 금속이 산을 사용하여 탈착됨을 특징으로 하는, 방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 분해 처리 후, 상기 세척액을 산성화하고 후속하여 다시 전기분해함을 특징으로 하는, 방법.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 애노드가 산소 과전위를 지닌 물질로 구성되며, 애노드의 전위가 산소 발생(oxygen evolution)의 전위보다 낮게 설정됨을 특징으로 하는, 방법.
7. 제 5항에 있어서, 애노드가 다이아몬드 전극임을 특징으로 하는, 방법.

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