KR20100107298A - 방사성 폐유 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사성 폐유 처리장치에 관한 것으로서, 방사성 폐유를 냉각 방식으로 처리함으로써 폐유속의 방사성 물질과 수분을 효율좋게 제거 처리하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 폐유속의 수분 및 방사성 물질들을 제거 처리하는 방사성 폐유 처리장치에 있어서, 방사성 폐유가 흐를 수 있는 유로를 갖추고 있는 몸체와; 유로를 따라 흐르는 폐유속의 수분과 방사성 물질을 빙결(氷結)시켜 제거할 수 있도록, 유로의 폐유를 냉각시키기 위한 냉각수단을 구비한다.

Description

방사성 폐유 처리장치{RADIOACTIVE OIL PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 방사성 폐유 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 방사성 폐유를 냉각 방식으로 처리함으로써 폐유속의 방사성 물질과 수분을 효율좋게 제거 처리할 수 있는 방사성 폐유 처리장치에 관한 것이다.

중수로 및 경수로 원자력발전소는, 가동시 관련설비에서 폐유가 발생되며, 이 폐유속에는 다량의 방사성 물질, 예를 들어, 감마핵종(방사능입자), T-3(삼중수소), C-14 슬러지 등이 포함되어 있다.

폐유속의 방사성 물질들은, 높은 방사성을 띠고 있기 때문에 외부로 유출되면 작업자 및 원전 주변의 생명체에게 좋지 않은 영향을 끼친다.

따라서, 원자력발전소의 가동시에 발생된 폐유는, 외부로 유출되기 전에 적절한 정화 과정을 통해 그 속에 포함되어 있는 방사성 물질을 제거하거나 또는 "일반 처분 제한치" 이하로 저감시켜 주어야 한다.

폐유의 방사성 물질을 제거 또는 저감시키기 위한 기술로서, 본 출원인이 출원한 국내특허등록 제675941호의 "방사성 폐유 처리방법 및 이를 이용한 처리장치"가 있다.

이 기술은, 방사성 폐유를 1, 2차 여과장치로 여과하여 폐유속의 수분 입자와 방사성 슬러지들을 분리한 다음, 소정 통로를 따라 흐르는 방사성 폐유를 다시 가열장치로 가열하면서 그 속의 방사성 물질 및 수분을 증발시켜 제거 처리하는 구조를 갖는다.

그런데, 종래의기술은, 가열장치에서의 방사성 물질 제거효율이 매우 낮다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 방사성 폐유의 정화처리효율이 낮아진다는 문제점이 지적되고 있다.

즉, 폐유속의 방사성 물질과 수분은, 가열장치에 의해 가열됨에 따라 증발되면서 제거 처리되도록 구성된다. 그런데, 폐유속에는 가열장치에 의해 증발되지 않는 방사성 물질과 미세 수분이 포함되어 있으므로, 이러한 물질과 수분 때문에 방사성 물질의 제거효율이 낮아지는 결과를 초래한다. 그 결과, 방사성 폐유의 정화처리효율이 전체적으로 낮아진다는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 방사성 폐유를 냉각 방식으로 처리하여 방사성 물질과 미세 수분을 제거함으로써, 폐유속의 방사성 물질과 수분의 제거효율을 최대한 증진시킬 수 있는 방사성 폐유 처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 방사성 물질과 수분의 분리 제거효율을 증진시킴으로써, 방사성 폐유의 정화처리효율을 최대한 향상시킬 수 있는 방사성 폐유 처리장 치를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치는, 폐유속의 수분 및 방사성 물질들을 제거 처리하는 방사성 폐유 처리장치에 있어서, 방사성 폐유가 흐를 수 있는 유로를 갖추고 있는 몸체와; 상기 유로를 따라 흐르는 폐유속의 수분과 방사성 물질을 빙결(氷結)시켜 제거할 수 있도록, 상기 유로의 폐유를 냉각시키기 위한 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 냉각수단은, 냉매를 고온,고압의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 고온,고압의 냉매를 액화시키는 응축기와, 상기 액화된 냉매를 저온,저압으로 팽창시키는 팽창밸브 및, 상기 팽창된 저온,저압의 냉매를 유입한 후 상기 유로의 폐유와 열교환시켜 냉각시키는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 증발기는, 상기 유로의 바닥면과 측벽을 따라 지그재그(Zigzag)로 설치되는 튜브(Tube)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치에 의하면, 폐유속의 수분과 방사성 물질을 빙결시켜서 제거하는 구조이므로, 폐유속의 수분과 방사성 물질을 가열시켜서 증발시키는 종래 기술에 비해 폐유속의 수분과 방사성 물질의 제거효율이 매우 높다는 효과가 있다.

또한, 폐유속의 수분과 방사성 물질의 제거효율이 매우 높으므로, 폐유의 정화처리효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 이로써, 폐유속에 포함되어 있는 방사 성 물질을 기준치 이하로 효율좋게 저감시켜줄 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치의 특징부인 냉각수단을 상세하게 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 1을 참조하여 방사성 폐유 처리장치에 대해 간략하게 살펴본다.

방사성 폐유 처리장치는, 펌프(10)와 제 1여과장치(20)와 제 2여과장치(30)를 구비한다.

펌프(10)는, 방사성 폐유, 예컨대 폐유저장탱크(도시하지 않음)에 저장된 방사성 폐유를 펌핑한다.

제 1여과장치(20)는, 필터 하우징(22)과, 내부의 필터 카트리지(도시하지 않음)를 구비하며, 펌프(10)로부터 펌핑된 폐유를 여과하여 폐유속의 방사성 물질과 수분을 제거한다. 특히, 감마핵종(방사능입자)과 슬러지들을 제거 처리한다.

제 2여과장치(30)는, 제 1여과장치(20)와 동일한 구조를 갖는 것으로, 필터 하우징(32)과, 내부의 필터 카트리지(도시하지 않음)를 갖추고 있으며, 폐유속의 방사성 물질과 수분을 제거한다. 특히, 폐유속의 기름성분으로부터 수분을 분리 및 제거 처리한다.

이러한 펌프(10)와 제 1 및 제 2여과장치(20, 30)는, 이동대차(40)에 설치된다. 따라서, 필요한 장소로 이동시키면서 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치의 특징부를 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세하게 살펴본다.

먼저, 본 발명의 방사성 폐유 처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2여과장치(20, 30)로부터 이송된 방사성 폐유를 냉각 처리하는 냉각처리장치(50)를 구비한다.

냉각처리장치(50)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(52)를 구비하며, 몸체(52)에는 방사성 폐유가 흐를 수 있는 유로(54)를 갖추고 있다.

유로(54)는 일측의 도입구(56)와 타측의 배출구(58)를 구비한다. 일측의 도입구(56)는 제 2여과장치(30)와 연결된다. 따라서, 제 2여과장치(30)를 통과한 폐유를 유로(54)로 도입시킨다.

타측의 배출구(58)는 유로(54)를 모두 통과한 폐유를 배출시킨다. 따라서, 냉각 처리 과정을 마친 폐유를 외부로 배출시킨다.

한편, 이러한 유로(54)는, 일측의 도입구(56)로부터 타측을 배출구(58)를 향해 낮은 각도로 경사지게 구성된다. 따라서, 도입구(56)로 도입된 폐유가 배출구(58)를 향해 느린 속도로 천천히 이송될 수 있게 한다.

그리고 유로(54)의 도입구(56)와 배출구(58)에는 개폐밸브(59)가 각각 설치된다. 각각의 개폐밸브(59)는 필요에 따라 도입구(56)와 배출구(58)를 개폐할 수 있게 한다.

그리고 유로(54)는, 상부가 트여 있으며, 트인 상부는 별도의 커버(55)에 의해 개폐된다. 커버(55)에 의해 폐쇄된 유로(54)는 외부공기와 차단된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 후술하는 냉각수단(60)에 의해 냉각 처리될 시에, 냉각 효율을 높인다.

다시, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 방사성 폐유 처리장치는, 유로(54)를 따라 흐르는 폐유를 냉각시키기 위한 냉각수단(60)을 구비한다.

냉각수단(60)은, 통상의 냉동사이클로서, 냉매를 고온,고압의 가스로 압축하는 압축기(62)와, 고온,고압의 냉매를 액화시키는 응축기(64)와, 액화된 냉매를 저온,저압으로 팽창시키는 팽창밸브(66) 및, 팽창된 저온,저압의 냉매를 유입한 후, 폐유와 열교환시키는 증발기(68)를 포함한다.

특히, 증발기(68)는, 유로(54)의 바닥면(54a)과 측벽(54b)을 따라 지그재그(Zigzag)로 설치되는 튜브(Tube)(68a)로 구성되는데, 이 튜브(68a)는 내부를 따라 흐르는 저온·저압의 냉매와 유로(54)를 따라 흐르는 폐유를 서로 열교환시켜서 냉각시킨다. 따라서, 폐유속에 포함된 수분과 방사성 물질을 빙결(氷結)시킨다.

그 결과, 빙결된 수분과 방사성 물질이 폐유의 기름성분으로부터 완전히 분리될 수 있게 한다. 이로써, 폐유속의 수분과 방사성 물질이 폐유로부터 효율좋게 제거 처리될 수 있게 한다.

한편, 기름성분으로부터 분리되면서 빙결된 수분과 방사성 물질은, 폐유 정화 처리가 완료되어 냉각수단(60)이 작동을 멈추면, 상온에 의해 녹게 되며, 이렇 게 녹은 수분과 방사성 물질은 유로(54)의 배출구(58)를 통해 외부로 배출되면서 제거 처리된다.

그리고 증발기(68)의 튜브(68a)는, 유로(54)의 바닥면(54a)과 측벽(54b)을 따라 설치되어 있되, 바닥면(54a)과 측벽(54b)으로부터 소정의 간극(t)을 두고 이격되게 설치되는 것이 바람직하다.

이는, 유로(54)를 따라 흐르는 폐유의 흐름 저항을 최소화시키기 위함이다. 이로써, 폐유가 정체되지 않고 자연스럽게 흐를 수 있게 한다.

또한, 증발기(68)의 튜브(68a)는, 냉매의 도입측 부분이 유로(54)의 도입구(56)측에 배관되고, 냉매의 배출측 부분이 유로(54)의 배출구(58)측에 배관되도록 구성된다.

이는, 냉매의 도입측 부분이 냉매의 배출측 부분보다 상대적으로 저온의 상태를 유지하므로, 저온을 유지하는 냉매의 도입측 부분을 유로(54)의 도입구(56)에 배치하기 위함이며, 이로써, 도입구(56)로 도입되는 폐유를 더욱 낮은 온도로 냉각 처리하여 폐유속의 수분 및 방사성 물질을 효율좋게 제거 처리하기 위함이다.

이와 같은 구성의 냉각처리장치(50)에 의하면, 도입된 폐유를 특정의 유로(54)를 따라 흐르게 한 다음, 이를 냉각시킴으로써, 폐유속의 수분과 방사성 물질을 빙결시키는 구조를 갖는다.

따라서, 폐유를 가열하여 수분과 방사성 물질을 증발시키는 종래의 기술에 비해 폐유속의 수분과 방사성 물질의 제거 효율을 더욱 높일 수 있다. 그 결과, 폐유의 정화처리효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 이러한 냉각처리장치(50)는, 이동대차(70)에 설치된다. 따라서, 필요한 장소로 이동시키면서 사용할 수 있다.

그리고 냉각처리장치(50)의 냉각수단(60)은, 통상의 냉동사이클로 구성되는 것으로 설명되어 있지만, 폐유를 냉각시키기 위한 장치라면, 어느 것이든 적용 가능하다. 예를 들면, 열전반도체를 이용하여 폐유를 냉각시키는 것도 가능하다.

열전반도체는, 펠티에(Peltier)효과를 이용하는 전자 냉각 기판으로서, 주변의 열을 흡수하여 냉각시키는 흡열부를 갖추고 있으며, 상기 흡열부를 통해 폐유를 냉각시킬 수 있다.

그리고 냉각처리장치(50)의 냉각수단(60)은, 하나의 증발기(68) 튜브(68a)로써 유로(54)의 폐유를 냉각하는 것으로 설명되어 있지만, 경우에 따라 복수개의 증발기(68) 튜브(68a)로써 유로(54)의 폐유를 균일하게 냉각시키는 것도 가능하다.

이 경우, 유로(54)를 상류, 중류, 하류별로 구분하고, 구분된 상류, 중류, 하류 각각에 증발기(68)의 튜브(68a)를 설치하여 상류, 중류, 하류의 폐유를 골고루 균일하게 냉각시키는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 의하면, 폐유속의 수분과 방사성 물질을 빙결시켜서 제거하는 구조이므로, 폐유속의 수분과 방사성 물질을 가열시켜서 증발시키는 종래 기술에 비해 폐유속의 수분과 방사성 물질의 제거효율이 매우 높다.

또한, 폐유속의 수분과 방사성 물질의 제거효율이 매우 높으므로, 폐유의 정화처리효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 그 결과, 폐유속에 포함되어 있는 방사성 물질을 "일반 처분 제한치" 이하로 효율좋게 저감시켜줄 수 있다.

다음으로, 도 5와 도 6에는 본 발명의 방사성 폐유 처리장치를 구성하는 냉각수단의 다른 실시예를 나타내는 도면들이 도시되어 있다.

다른 실시예의 방사성 폐유 처리장치는, 유로(54)상의 폐유를 냉각시키기 위한 냉각수단(60)을 구비하되, 상기 냉각수단(60)의 증발기(68) 튜브(68a)가 유로(54)의 바닥면(54a)과 측벽(54b)에 매립되는 구조를 갖는다.

이러한 튜브(68a)의 매립을 위해, 유로(54)의 바닥면(54a)과 측벽(54b)은 이중 구조로 구성되어 있으며, 이중구조의 바닥면(54a)과 측벽(54b)에는 튜브(68a)를 매립하기 위한 매립공간(S)이 형성되어 있다.

이러한 구조을 갖는 다른 실시예의 본 발명은, 증발기(68) 튜브(68a)가 유로(54)의 바닥면(54a)과 측벽(54b)에 매립되는 구조이므로, 유로(54)를 따라 흐르는 폐유의 흐름 저항을 발생시키지 않는다.

따라서, 폐유의 흐름 저항을 발생시키지 않으면서 폐유속의 수분과 방사성 물질들을 빙결시킬 수 있는 특징을 갖는다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리장치의 특징부인 냉각수단을 상세하게 나타내는 사시도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,

도 5는 본 발명의 방사성 폐유 처리장치를 구성하는 냉각수단의 다른 실시예를 나타내는 단면도,

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10: 펌프(Pump) 20: 제 1여과장치

30: 제 2여과장치 40: 이동대차

50: 냉각처리장치 52: 몸체

54: 유로 54a: 유로의 바닥면

54b: 유로의 측벽 55: 커버(Cover)

56: 도입구 58: 배출구

60: 냉각수단 62: 압축기

64: 응축기 66: 팽창밸브

68: 증발기 70: 이동대차

Claims (8)

1. 폐유속의 수분 및 방사성 물질들을 제거 처리하는 방사성 폐유 처리장치에 있어서,

   방사성 폐유가 흐를 수 있는 유로(54)를 갖추고 있는 몸체(52)와;

   상기 유로(54)를 따라 흐르는 폐유속의 수분과 방사성 물질을 빙결(氷結)시켜 제거할 수 있도록, 상기 유로(54)의 폐유를 냉각시키기 위한 냉각수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉각수단(60)은,

   냉매를 고온,고압의 가스로 압축하는 압축기(62)와, 상기 고온,고압의 냉매를 액화시키는 응축기(64)와, 상기 액화된 냉매를 저온,저압으로 팽창시키는 팽창밸브(66) 및, 상기 팽창된 저온,저압의 냉매를 유입한 후 상기 유로(54)의 폐유와 열교환시켜 냉각시키는 증발기(68)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 증발기(68)는,

   상기 유로(54)의 바닥면(54a)과 측벽(54b)을 따라 지그재그(Zigzag)로 설치 되는 튜브(Tube)(68a)로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 증발기(68)의 튜브(68a)는,

   냉매의 도입측 부분(68b)이 상기 유로(54)의 도입구(56)측에 배관되고, 냉매의 배출측 부분(68c)이 상기 유로(54)의 배출구(58)측에 배관되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 증발기(68)의 튜브(68a)는,

   상기 유로(54)의 바닥면(54a)과 측벽(54b)으로부터 간극(t)을 두고 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리장치.
6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 증발기(68)의 튜브(68a)는,

   상기 유로(54)의 바닥면(54a)과 측벽(54b)에 매립되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리장치.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 유로(54)를 개폐하는 커버(55)를 더 포함하며,

   상기 커버(55)는, 상기 유로(54)를 외부공기와 차단된 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체(52)와 상기 냉각수단(60)은,

   필요한 장소로 이동시키면서 사용할 수 있도록, 이동대차(70)에 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리장치.

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