KR20100097821A - 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라크리트(Ceracrete)와 폴리머 콘크리트(Polymer Concrete) 및 탄성체를 이용한 원자력발전소의 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기에 관한 것으로서, 방사성 폐기물이 저장되는 탱크를 저장하는 용기를 구성함에 있어서, 상기 탱크주변과 소정의 유격을 갖도록 수용하며 상부가 개방된 제 1수용체와, 제 1수용체의 상부를 밀폐하는 제 1수용체 커버와, 제 1수용체의 외부를 완전하게 감싸는 제 2수용체와, 제 2수용체의 외주면에 고정되어 반경 방향의 충격에 대하여 탄성 흡수력을 갖는 복수의 탄성체로 구성된 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기를 제공하여 방사능 누설의 염려를 최소화하는 것은 물론 탄성체에 의해 외부 충격을 효과적으로 흡수토록 함으로써 균열의 우려를 없앨 수 있어 안정성을 높이고 이동시의 안전사고를 줄임으로써 사용성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
방사능, 폐기물, 처리용기, 세라크리트, 폴리머콘크리트, 폴리카보네이트, 탄성체
Description
본 발명은 중·저준위 방사성 폐기물 처리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세라크리트(Ceracrete)와 폴리머 콘크리트(Polymer Concrete) 및 탄성체를 이용한 원자력발전소의 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기에 관한 것이다.
일반적으로 원자력발전소의 운전, 정기검사시에 발생하는 냉각수를 정화하는 카트리지식 필터, 이온교환수지, 작업원의 작업복, 용품 등의 중·저준위 방사성 폐기물이 발생하게 되고 이러한 폐기물의 처리·보관·운반·처분에 사용할 수 있는 처리용기가 개발되어 있다.
원자력발전소에서 발생하는 중·저준위 방사성 폐기물의 안전성과 건전성을 확보하기 위한 방법으로는 방사성 폐기물을 고형화하는 방법과 고건전성 용기를 사용하는 방법이 있으며, 전자의 고형화 방법은 공정이 복잡하고 발생되는 폐기물량이 많아지는 등의 단점이 있는 반면에 고건전성 용기는 탈수된 폐기물(유리수 1% 이내)을 고형화시키지 않고 처리 및 처분이 가능하여 처리 공정의 단순화와 폐기물의 부피를 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 현재까지 국내 원자력발전소에서 사용하고 있는 대부분의 중저준위 폐 기물 처리용 용기는 탄소강과 보통 콘크리트로 구성되어 있는 일반용기이며 국내 영구처분장 건설의 지연으로 발전소 내 중간저장고에 장기보관중에 있다.
그렇지만, 발전소의 가동연수 증가와 더불어 폐기물의 양이 날로 증가함에 따라 폐기물 처리능력의 증대, 방사성 물질 관리의 신뢰성 향상 및 향후 건설될 영구처분장의 효율적 이용이라는 측면을 고려하여 중저준위 폐기물 처리용 용기의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 많은 방사성 폐기물 저장용기가 개발되어 있다.
대한민국 특허공개 1989-0016581호에는 "용기 본체와 뚜껑으로 구성되어 저준위 또는 중간준위의 고형폐기물을 저장하기 위한 방사능 폐기물의 저장용기에 있어서, 용기 본체가 콘크리트로 된 외부케이스와 폐기물이 용입되는 탱크를 구성하고 케이스의 치수변형을 흡수하며 탱크의 내부로부터 이 케이스를 단열하고 용기 내부에 방사선을 차폐하는 복합 내부라이닝으로 구성되고 이 용기 본체는 또한 뚜껑이 얹히는 좌부와 이 뚜껑을 밀폐하는 수단과 협동하는 밀폐수단을 가지며, 뚜껑은 조립식 콘크리트 뚜껑임을 특징으로 하는 방사능폐기물의 저장용기"가 개시되어 있다.
그러나 이러한 구성을 갖는 종래의 일반용기는 용기의 외부충격에 대한 대비할 수 있는 수단이 제공되지 않아 사용의 안전성 및 사용성 측면에서 한계를 지니 고 있다.
대한민국 특허등록 0877397호에는 "드럼과 덮개로 구성되고, 상기 드럼은 폴리머 콘크리트로 이루어지고, 상기 드럼의 외부는 스테인리스강 또는 탄소강으로 감싸지고, 상기 드럼의 내부는 폴리 에틸렌(PE) 재질의 용기로 덧대어 지고, 상기 드럼의 상단부분에는 폴리 에틸렌으로 이루어진 입구 부분이 형성되고, 상기 입구 부분에는 드럼의 밀봉을 위하여 폴리에틸렌으로 이루어진 덮개가 결합되고, 상기 덮개와 드럼은 상기 입구부분 및 덮개에 형성된 나사선에 의하여 결합되는 것을 특징으로 하는 고건전성 용기"가 개시되어 있다.
또한, 이러한 종래의 용기는 폴리머 콘크리트를 이용하여 고건전성 용기를 제조함으로써 용기의 압축강도, 인장강도 및 휨강도를 향상시켜 방사성 폐기물을 처분하는 용기의 건전성을 향상시키는 효과가 있으며, 폴리머 콘크리트의 충격 강도를 보강하기 위하여 폴리머 콘크리트로 이루어진 드럼의 외부는 스테인리스강 또는 탄소강으로 감쌈으로써 고건전성 용기의 운반 ·적재시 작업 편의성 및 안전성을 향상시키도록 구성된다.
그러나 이러한 종래의 고건전성 용기는 폴리머 콘크리트의 외부에 스테인레스강 또는 탄소강을 제공하여 충격강도를 보강하고 있으나 이는 충격에 대한 충분한 대처가 되지 못하고 오히려 외부충격시 내부의 폴리머 콘크리트로 대부분의 충격을 전달하게 되므로 균열 발생의 우려를 여전히 갖고 있는 것이다.
한편, 대한민국 특허 등록 0783583호에는 "원전수거물 처리장치와 그 제조방법 및 그에 따른 설치방법에 관한 것으로, 원자력 발전소 및 연구소에서 사용된 후 발생되는 원자력의 부산물인 원전수거물을 트럭이나 대형 버스에 사용되었던 폐타이어 등의 고리형 탄성체 내에 설치한 후 고강도 특수 콘크리트로 피복층을 형성하고, 콘크리트 내, 외부에 하중이나 지진 등의 천재지변을 대비하도록 고강도 수직 및 수평 철근을 설치함으로써 완벽한 차폐로 구조적인 안전성을 확보할 수 있으며, 육로를 통한 원전수거물의 이동이 가능하여 전용 도로 또는 신항만 건설이 불필요하고, 산업 폐기물인 폐타이어를 재활용하여 제작함으로써 환경보호 측면에서 매우 유리하며, 육상에 적용 시 천층처리 방식을 이용함으로써 별도의 저장고 및 동굴을 건설할 필요가 없어 처리비 및 건설비용을 절감시킬 수 있고, 해양 적용 시 어류의 산란처 및 서식처를 제공하는 등 인공 어초의 부속물로 사용가능하여 어장의 활성화에 기여할 수 있는 중·저준위 원전수거물의 처리장치"가 개시되어 있다.
이러한 종래의 처리장치는, 수직방향으로 다수개 적층되는 고무재질의 고리형 탄성체; 상기 적층된 탄성체의 내부공간에 적층되게 이루어지고, 그 내부에 중·저준위 원전수거물이 수용되는 수거용기; 및 상기 적층된 탄성체의 내부공간에 타설되어 경화 및 양생되도록 이루어지는 고강도 특수 콘크리트; 를 포함하되, 상기 고리형 탄성체는 폐타이어로 구성되어 있다.
그러나 이러한 종래의 처리장치는 유기물질인 폐타이어를 포함하고 있어 방사성 물질 처리기준에 적합하지 않으며, 특히 일정기간 경과 후 폐타이어가 자연부식되어 탄성력을 상실하게 되는 등의 무제를 수반하고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명된 것으로서, 그 목적은 처리용기를 방사성 차단성능이 우수한 재료를 통해 이중화 처리하고 탄성체에 의해 외부충격을 효과적으로 흡수함으로써 안정성과 사용성을 향상시킬 수 있는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은 방사성 폐기물이 저장되는 탱크를 저장하는 용기를 구성함에 있어서, 상기 탱크주변과 소정의 유격을 갖도록 수용하며 상부가 개방된 제 1수용체와, 제 1수용체의 상부를 밀폐하는 제 1수용체 커버와, 제 1수용체와 탱크 사이의 유격에 충진되며 제 1수용체의 외부를 완전하게 감싸는 제 2수용체와, 제 2수용체의 외주면에 고정되어 반경 방향의 충격에 대하여 탄성 흡수력을 갖는 복수의 탄성체로 구성되는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기에 의해 달성 될 수 있다.
상기 제 1수용체는 세라크리트(ceracrete)로 구성되는 것이 바람직하다.
세라크리트는 다양한 물적 특성을 갖는 것으로서, 비교적 짧은 시간(약5분여)안에 암반과 같이 굳어지며, 수시간 동안으로 지연시킬 수도 있으며, 분사방식의 가공도 가능하다. 또한, 자갈이나 철근을 사용하지않아도 75Mpa(10일 강도)의 강도를 유지하며, 사용되는 물질과 같은 수축, 팽창률을 갖는 특성이 있다. 모든 혼합재 및 보강재와 잘 혼합되며, 금속에도 잘 혼합되는 것은 물론 방수성이 높고, 철근이 부식되어 붕괴 및 소멸되는 것을 방지한다. 특히 탁월한 강도를 유지하여 충격에 강하며, 플라스틱을 제외한 여러 물질에 접착력이 우수하고, 완전한 1급 방화용으로서, 보온력이 탁월하고, 방화벽을 형성하여 화염으로부터 완벽하게 보호하는 것이 가능하다.
제 2수용체는 폴리머 콘크리트(polymer concrete) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate)인 것이 바람직하다.
폴리머 콘크리트(polymer concrete)는 건설재료로써 대표적으로 사용되고 있는 포틀랜드 시멘트 콘크리트는 단점 즉, 결합체가 시멘트 수화물이기 때문에 늦은 경화, 작은 인장강도, 큰 건조수축, 내약품성 취약 등을 개선하기 위하여 콘크리트 제조시에 사용하는 결합재의 일부 또는 전부를 고분자 화학구조를 가지는 폴리머로 대체시켜 제조한 콘크리트를 총칭하여 폴리머 콘크리트 혹은 콘크리트 폴리머 복합체(Concrete Polymer Composite)라고 한다
이와 같이 결합재로서 시멘트를 사용하지 않고 폴리머만을 골재와 결합하여 콘크리트를 제조한 것으로서, 휨강도, 압축강도, 인장강도가 현저하게 개선 향상되며, 조기에 고강도를 발현하기 때문에 단면의 축소에 따른 경량화가 가능하며, 마모저항, 충격저항, 내약품성, 동결융해 저항성, 내부식성 등 강도특성과 내구성이 우수하기 때문에 구조물에 다양하게 이용되고 있다. 또한, 우수한 특성을 이용하여 맨홀, FRP 복합관 및 패널, 고강도 파일, 인조대리석 등의 공장(프리캐스트)제품과 댐방수로의 복공, 수력발전소 감세공의 복공, 온천지 건물의 기초 등 현장타설공사 에 사용되고 있다.
폴리 카보네이트(polycarbonate)는 기존 강화유리의 150배 이상의 충격도, 판유리의 250배, 아크릴의 30배 정도로 내충격성이 높기 때문에 각종 안전사고로부터 인명과 재산을 보호하고, 다양한 형태와 용도로 사용할 수 있으며 비중이 유리의 1/2 정도의 경량으로 구조물 설치비가 절약될 뿐더러 취급이 용이하여 시공성이 뛰어나다. 특히, 내후성이 뛰어나 장기간 높은 물성을 유지하고 내열, 내한성이 뛰어나 심한 온도변화에도 성능을 유지하는 등 내구성이 뛰어나다. 자기소화성이 있으며 유독가스를 발생하지 않는다.
상기 탄성체는 제 2수용체의 둘레에 다수의 굴곡을 갖는 링 형의 판스프링을 원주면에 고정하고, 길이방향으로 같은 간격을 갖도록 복수개 설치하는 구성이 가능하다.
상기 탄성체는 제 2수용체의 둘레에 다수의 굴곡을 갖는 직선형의 판스프링을 길이방향으로 배치하고, 원주면에 등간격을 갖도록 복수개 설치하는 구성 또한 가능하다.
상기 탄성체는 제 2수용체의 둘레에 코일 스프링을 설치하되 코일 스프링의 상단 및 하단이 각각 수용체에 고정되는 것도 예상될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기는 세라크리트와 폴리머콘크리트 또는 세라크리트와 폴리카보네이트를 이용하 여 용기를 이중구조로 구성하고, 외측에는 탄성체를 설치함으로써 용기 자체의 방사능 누설의 염려를 최소화하는 것은 물론 탄성체에 의해 외부 충격을 효과적으로 흡수토록 함으로써 균열의 우려를 없에 안정성을 높이고 이동시의 안전사고를 줄임으로써 사용성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 살펴보면 다음과 같다. 도 1에는 본 발명에 따른 도 2는 본 발명에 따른 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기의 구성을 보인 부분 절개 사시도가 도시되어 있다.
이에 따르면 본 발명은 상기 탱크주변과 소정의 유격을 갖도록 수용하며 상부가 개방된 제 1수용체(20)와, 제 1수용체(20)와 탱크(10)사이의 유격에 충진되는 충진재(50)와, 제 1수용체(20)의 상부를 밀폐하는 제 1수용체 커버(30)와, 제 1수용체(20)의 외부를 완전하게 감싸는 제 2수용체(40)와, 제 2수용체(40)의 외주면에 고정되어 반경 방향의 충격에 대하여 탄성 흡수력을 갖는 복수의 탄성체로 구성되어 있다. (도 1에는 탄성체의 도시를 생략함)
상기 제 1수용체(20)는 세라크리트(ceracrete)로 구성된다.
제 2수용체(40)는 폴리머 콘크리트(polymer concrete) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate)로 구성된다.
상기 탄성체는 외부로부터의 충격에 대응하기 위한 것으로서 도 2에는 그 일례가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 제 2수용체(40)의 둘레에 다수의 굴곡을 갖 는 링 형의 판스프링(60)을 원주면에 배치고정하고, 길이방향으로 등간격을 갖도록 복수개 설치하고 있다. 이때 각각의 링형 판스프링(60)은 자체 탄성력에 의해 제 2수용체(40)의 외주면에 밀접한 상태를 유지하게 되고 반경 방향의 외력이 작용할 경우에는 해당지점이 탄성 변형되며 충격을 흡수하고 외력이 제거되면 원상태로 복귀된다. 이는 반경 방향의 충격이 국부적으로 일어나게 되므로 충격이 가해지지 않는 다른 부분에서 충격을 분산 수용하게 되는 것이다.
도 3에는 탄성체의 다른 예를 도시하고 있는데, 제 2수용체(40)의 둘레에 다수의 굴곡을 갖는 직선형의 판스프링(70)을 길이방향으로 배치하고, 원주면상에 등간격을 갖도록 복수개 설치되어 있다. 상기 판스프링(70)의 양단은 제 2수용체(40)에 삽입고정되어 있다. 이러한 삽입은 제 2수용체(40)의 성형시 판스프링을 인서트 성형하는 것에 의해 가능하게 된다. 이러한 구성의 탄성체 또한 반경 방향으로 작용하는 충격에 대해 도 2의 실시예와 유사한 작용에 의해 충격을 분산수용하고 충격이 제거되면 원상태로 복귀 된다.
도 4에는 탄성체의 또 다른 실시예를 도시하고 있는데, 제 2수용체(40)의 둘레에 코일 스프링(80)이 설치되어 있다. 코일 스프링(80)의 상단 및 하단은 각각 제 2수용체(40)에 고정되어 코일스프링의 내경부분이 제 2수용체에 대하여 일정한 간격을 유지시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기의 구성을 보인 부분 절개 사시도
도 2는 본 발명에 따른 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기의 탄성체의 구성을 보인 사시도
도 3은 본 발명에 따른 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기의 탄성체의 다른 예의 구성을 보인 사시도
도 4는 본 발명에 따른 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기의 탄성체의 또 다른 예의 구성을 보인 사시도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 탱크 20: 제1수용체
30: 제 1수용체커버 40: 충진재
50: 제 2수용체 60, 70: 판스프링
80: 코일 스프링
Claims (7)
- 방사성 폐기물이 저장되는 탱크를 저장하는 용기를 구성함에 있어서,상기 탱크주변과 소정의 유격을 갖도록 수용하며 상부가 개방된 제 1수용체와,제 1수용체의 상부를 밀폐하는 제 1수용체 커버와,제 1수용체의 외부를 완전하게 감싸는 제 2수용체와,제 2수용체의 외주면에 고정되어 반경 방향의 충격에 대하여 탄성 흡수력을 갖는 복수의 탄성체로 구성됨을 특징으로 하는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1수용체는 세라크리트(ceracrete)이고, 제 2수용체는 폴리머 콘크리트(polymer concrete)인 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1수용체는 세라크리트(ceracrete)이고, 제 2수용체는 폴리 카보네이트(polycarbonate)인 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 2수용체는 제 1수용체와 탱크 사이의 유격에 충진되는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기
- 제 4항에 있어서, 상기 탄성체는 제 2수용체의 둘레에 다수의 굴곡을 갖는 링 형의 판스프링을 원주면에 고정하고, 길이방향으로 등간격을 갖도록 복수개 설치한 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기.
- 제 4항에 있어서, 상기 탄성체는 제 2수용체의 둘레에 다수의 굴곡을 갖는 직선형의 판스프링을 길이방향으로 배치하고, 원주면상에 등간격을 갖도록 복수개 설치한 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기.
- 제 4항에 있어서, 상기 탄성체는 제 2수용체의 둘레에 코일 스프링을 설치하되 코일 스프링의 상단 및 하단이 각각 수용체에 고정되는 것을 특징으로 하는 중·저준위 방사성 폐기물 저장용기.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9117556B2 (en) | 2012-07-17 | 2015-08-25 | Yamamoto Foundation Works Co., Ltd. | Method for waste burial and container for waste storage |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |