KR20110119442A - 방사성 폐기물의 고형화 처리방법 및 장치 - Google Patents

방사성 폐기물의 고형화 처리방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력 발전소 또는 연구소 등에서 발생하는 방사성 폐기물에 폴리머를 주입하여 고형화 하는 처리방법 및 장치에 관한 기술로서, 고화체 내부의 공극발생을 최소화하여 고화체의 강도를 높이고, 다중 안전장치를 통하여 고형화 작업 중 발생할 수 있는 예기치 않은 유출사고를 사전에 방지하므로 안전성을 더욱 높이는 한편 방사능에 오염된 폴리머가 드럼 외부로 유출되지 않아 재처리가 필요 없을 뿐만 아니라 폴리머의 사용을 절약할 수 있는 방사성 폐기물의 고형화 처리방법 및 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성은 방사성 폐기물을 수용하는 고형화 드럼; 상기 방사성 폐기물이 수용된 드럼에 폴리머를 혼합 주입하는 폴리머 주입장치; 상기 드럼에 주입되는 폴리머의 수위를 감지하는 계측장치; 상기 방사성 폐기물이 수용된 드럼의 하부에 내장되는 진공 흡입용 내부장치; 상기 진공 흡입용 내부장치의 상부에 결합되고, 드럼으로부터 진공 흡입용 내부장치를 통해 폴리머가 유출될 경우 이를 확인하는 사이트글라스; 상기 사이트글라스와 연결되어 공기를 흡입하는 진공펌프; 상기 진공 흡입용 내부장치에 설치되어 드럼으로부터 폴리머의 유출을 차단하는 체크밸브; 상기 고형화 드럼의 내부온도를 감지하는 온도측정센서;를 포함하여 구현된다.

Description

방사성 폐기물의 고형화 처리방법 및 장치{Solidification method and apparatus for radioactive waste materials}
본 발명은 원자력 발전소 또는 연구소 등에서 발생하는 방사성 폐기물에 폴리머를 주입하여 고형화 하는 처리방법 및 장치에 관한 기술로서, 보다 구체적으로 설명하면 고형화 드럼에 충전되어 있는 방사성 폐기물에 폴리머(polymer)의 주입과 진공흡인력의 교차제어를 통하여 손쉽고 밀실하게 고형화재를 침투시켜 고화체 내부의 공극발생을 최소화하여 고화체의 강도를 높이고, 다중 안전장치를 통하여 고형화 작업 중 발생할 수 있는 예기치 않은 유출사고를 사전에 방지하므로 안전성을 더욱 높이는 한편 방사능에 오염된 폴리머가 드럼 외부로 유출되지 않아 재처리가 필요 없을 뿐만 아니라 폴리머의 사용을 절약할 수 있는 방사성 폐기물의 고형화 처리방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 원자력발전소의 운영상 방사선 관리구역 내에서 필연적으로 다량 발생되는 방사성 액체 폐기물은 일반적으로 증발기에 의하여 증발시켜 처리되는데, 이 과정에서 증발기 하부에 농축된 폐액이 잔류하게 된다. 이 폐액은 저준위 방사성 폐기물로서 농축폐액 건조설비(CWDS)에 의하여 증발, 농축시켜 분말화되며, 이 분말은 여러 방법으로 고형화 처리된다.
이때, 사용되는 여러 가지 고형화 방법 중 시멘트 고형화 방법의 경우, 가장 오래된 전통적인 고형화 방법으로서 압축강도 및 내구성은 뛰어나나 폐기물 적재량이 낮다는 단점이 있다. 또한 시멘트 내에 존재하는 유리수로 인해 고화체의 내침출성이 떨어지게 되고 장기간 보관시 철재 드럼이 부식하는 문제가 있으며 시멘트의 방사성 차폐 능력이 떨어져 다량의 시멘트가 소요되고, 고화체의 부피가 증가하여 저장공간을 많이 차지하는 문제점이 발생하게 된다.
또한 아스팔트 고형화 방법의 경우 폐기물 적재량 및 내침출성이 매우 뛰어나나, 형태 안정성 및 압축강도 등 내구성이 떨어지고 제조과정 중 화재의 위험성이 상존한다. 실제로 지난 1997년 일본 도카이 재처리시설의 아스팔트 고형화 처리시설에서 화재사고가 발생한 적이 있다.
또한 파라핀 고형화의 경우, 제조과정 중 층분리로 인해 불균질한 고형화가 일어나기 쉬우며 압축강도 및 내침출 특성이 불량하다.
따라서, 최근 국내에서는 폐기물처리 개념의 재정립으로 농축폐액의 처리방안 개선이 제기되어 기존의 농축폐액 처리법(시멘트 고형화, 아스팔트 고형화 및 파라핀 고형화)을 대신하여 상기 기술적 문제점을 해결할 수 있고, 미국 원자력규제위원회(NRC)의 인증을 받은 폴리머(polymer) 고형화 기술을 채택한 바 있다.
방사성 폐기물에 폴리머 고형화 기술을 적용할 때 고형화 드럼에 충전되어 있는 분말화된 폐기물은 입경 수㎛의 분말 소립자형을 비롯하여 다양한 크기와 형태를 띠게 되는데 그 중 대부분을 차지하고 있는 분말 소립자형의 경우 고형화재인 폴리머의 침투가 극히 어려워 그간 폴리머를 기계적으로 혼합하여 고형화시키는 방법을 택하여 왔다. 그러나 고형화재를 기계적 방법으로 혼합하여 고형화시키면 단위 고화체 내에 폐기물 적재량이 낮아지고 추가 폐기물량이 늘어나 막대한 처분비용을 감당하기에는 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 혼합 과정은 방사성 안전 측면에서도 매우 불리하다.
또한 고형화 처리 작업은 방사성 폐기물의 유해성 때문에 원격으로 수행되어야 하는데, 작업 중 정전과 같은 예기치 않은 사태나 장치의 고장으로 인해 폴리머의 유출이나 불시정지에 따른 폴리머의 고착이 유발될 수 있다. 이러한 작은 실수나 사고도 방사성 폐기물의 특성상 원상회복에 많은 노력과 희생이 요구될 수 있기 때문에 작업 중 일어날 수 있는 예기치 않은 사고를 사전에 방지할 수 있는 안전장치의 고안이 무엇보다 절실히 요구된다.
이와 관련성이 있는 선행기술로서 한국특허 제0848507호, 미국특허 제4,851,155호가 제안된 바 있으나, 상기의 선행기술은 낮은 점성의 폴리머를 중력과 삼투압 등을 통하여 자연적으로 침투되게 한 후 열을 이용하여 경화시키는 장치기술로써 특별히 고안되고 제작된 폐기물 드럼의 밀폐된 상태에서만 적용이 가능하며 높은 점성의 폴리머에는 적용이 불가능하고, 또한 고화 단계에서 간접 가열장치를 이용하여 드럼 내의 고형화재를 열로 경화시키는 기술은 폴리머의 발열량을 제한하는 기술 요건에 대치되는 것으로 원전 내부 시설로서는 수용하기 힘든 기술이다.
따라서, 본 출원인은 높은 점성의 폴리머까지 폴리머 주입과 진공흡인력의 교차 제어를 통하여 폐기물 공극사이에 침투시킬 수 있고, 뚜껑이 열린 모든 크기의 드럼에 적용이 가능하며, 다중의 안전장치를 통하여 작업 중 일어날 수 있는 예기치 않은 실수나 사고를 사전에 방지하는 기술로서, 한국 등록특허 제0880823호를 등록한 바 있다.
선등록된 기술은 고형화 드럼에 충전되어 있는 방사성 폐기물에 폴리머 주입장치를 통하여 폴리머를 혼합 및 주입하고, 상기 고형화 드럼의 하부에 삽입된 진공흡입용 내부장치와 폴리머 주입장치를 통해 폴리머의 주입과 진공흡인력의 교차제어를 일회 이상 시행하여 폴리머를 방사성 폐기물의 공극사이로 서서히 침투시키는 한편 진공흡입용 내부장치와 연결된 회수용기를 통해 고형화 드럼으로부터 유출된 폴리머를 회수하여 고형화 드럼 안에서 방사성 폐기물에 폴리머의 침투상태를 확인한 후, 진공흡입용 내부장치를 고형화 드럼 안에 함께 밀봉하여 방사성 폐기물을 안정적으로 고형화 처리하게 된다.
그러나 상기의 선행기술은 진공흡입용 내부장치와 연결된 회수용기를 통해 고형화 드럼으로부터 유출된 폴리머를 회수하여 방사성 폐기물에 폴리머의 침투상태를 확인함에 따라 고형화 드럼 안에서 방사성 폐기물에 오염되어 유출된 폴리머의 재처리가 필요할 뿐만 아니라 오염된 고형화 처리장치의 세척이 필요하고, 또한 고형화 드럼 안에서 유출되는 폴리머의 용량만큼 폴리머가 낭비되는 문제점들이 있었다.
본 발명은 종래 방사성 폐기물 고형화 처리방법 및 장치에서 방사능에 오염된 폴리머가 고형화 드럼으로부터 회수용기로 유출되면 오염된 폴리머의 재처리가 필요할 뿐만 아니라 오염된 고형화 처리장치의 세척이 필요하고, 또한 고형화 드럼 안에서 유출되는 폴리머의 용량만큼 폴리머가 낭비되는 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 고화체 내부의 공극발생을 최소화하여 고화체의 강도를 높이고 고형화 작업 중 발생할 수 있는 예기치 않은 유출사고를 사전에 방지하기 위하여 방사능에 오염된 폴리머가 드럼 외부로 유출되지 않도록 진공 흡입용 내부장치에서 체크밸브로 차단하는 등 다중 안전장치를 통하여 오염된 폴리머가 드럼 외부로 유출되지 않아 재처리가 필요 없을 뿐만 아니라 폴리머의 사용을 절약할 수 있는 방사성 폐기물의 고형화 처리방법 및 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자 방사성 폐기물의 고형화 처리방법은, 고형화 드럼에 충전되어 있는 방사성 폐기물에 폴리머 주입장치로 폴리머를 혼합 주입하는 주입단계; 상기 방사성 폐기물이 충전되어 있는 고형화 드럼의 하부에 내장된 진공 흡입용 내부장치와 폴리머 주입장치를 통해 폴리머의 주입과 진공흡인력의 교차제어를 일회 이상 실시하여 폴리머를 방사성 폐기물의 공극사이로 서서히 침투시키는 침투단계; 상기 고형화 드럼 안에서 방사성 폐기물에 침투된 폴리머가 드럼으로부터 유출되는 것을 차단하는 차단단계; 상기에서 폴리머가 방사성 폐기물에 침투 완료된 상태를 확인한 후, 고형화 드럼 안에 진공 흡입용 내부장치를 함께 매몰하여 고형화 하는 고화단계;를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 방사성 폐기물의 고형화 처리장치는, 방사성 폐기물을 수용하는 고형화 드럼; 상기 방사성 폐기물이 수용된 드럼에 폴리머를 혼합 주입하는 폴리머 주입장치; 상기 드럼에 주입되는 폴리머의 수위를 감지하는 계측장치; 상기 방사성 폐기물이 수용된 드럼의 하부에 내장되는 진공 흡입용 내부장치; 상기 진공 흡입용 내부장치의 상부에 결합되고, 드럼으로부터 진공 흡입용 내부장치를 통해 폴리머가 유출될 경우 이를 확인하는 사이트글라스; 상기 사이트글라스와 연결되어 공기를 흡입하는 진공펌프; 상기 진공 흡입용 내부장치에 설치되어 드럼으로부터 폴리머의 유출을 차단하는 체크밸브; 상기 고형화 드럼의 내부온도를 감지하는 온도측정센서;를 포함하여 구현된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고형화 드럼에 충전되어 있는 방사성 폐기물에 폴리머의 주입과 진공흡인력의 교차제어를 통하여 손쉽고 밀실하게 고형화재를 침투시키므로 고화체 내부의 공극발생을 최소화하여 고화체의 강도를 높이는 한편 방사성 폐기물에 폴리머를 고르게 침투시켜 고화체를 형성하므로 붕산과 파라핀을 이용하여 방사성 폐기물을 고형화 처리하는 경우에 비하여 내침출성 및 강도가 현저하게 증가되어 안전성을 높이는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예는 다중 안전장치를 통하여 방사성 폐기물의 고형화 작업 중 발생할 수 있는 예기치 않은 유출사고를 사전에 방지하므로 안전성을 더욱 높이는 한편 방사능에 오염된 폴리머가 드럼 외부로 유출되지 않아 재처리가 필요 없을 뿐만 아니라 재처리 비용과 폴리머의 사용을 절약하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 방사성 폐기물의 고형화 처리장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 진공 흡입용 내부장치를 나타낸 요부 정단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 진공 흡입용 내부장치의 상부와 사이트글라스를 나타낸 요부 정단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에서 진공 흡입용 내부장치의 상부와 사이트글라스의 결합상태를 나타낸 요부 정단면도.
본 발명의 실시예에서 주된 요지는 방사성 폐기물에 폴리머를 고르게 침투시켜 고화체 내부의 공극발생을 최소화하여 고화체의 강도를 높이고, 다중 안전장치를 통하여 고형화 작업 중 발생할 수 있는 예기치 않은 유출사고를 사전에 방지하므로 안전성을 더욱 높이는 한편 방사능에 오염된 폴리머가 드럼 외부로 유출되지 않아 재처리가 필요 없을 뿐만 아니라 폴리머의 사용을 절약할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 방사성 폐기물의 고형화 처리장치는 도면에서 도 1과 같이, 고형화 드럼(10)ㆍ폴리머 주입장치(20)ㆍ계측장치(30)ㆍ진공 흡입용 내부장치(40)ㆍ사이트글라스(50)ㆍ진공펌프(60)ㆍ체크밸브(70)ㆍ온도측정센서(80)를 포함하여 이루어진다.
상기의 주요 구성에서 고형화 드럼(10)은 방사성 폐기물(W)이 수용되며, 필요에 따라 기계적 진동발생장치, 마이크로파 발생장치 또는 초음파 발생장치와 같은 충격 발생장치를 부가로 설치하여 폴리머(P)가 방사성 폐기물(W)의 공극 사이로 충분히 침투할 수 있도록 보조 역할을 할 수 있다.
또한 상기에서 폴리머 주입장치(20)는 방사성 폐기물(W)이 수용된 고형화 드럼(10)에 폴리머(P)를 혼합 주입하는 기능으로서, 고형화 드럼(10)의 상부에 위치하고 내부에 나선형으로 형성된 스태틱믹서(21)를 내장 설치하여 주제와 경화제를 혼합 주입하는 것이 바람직하다.
상기에서 폴리머(P)는 고화된 후, 고화 요건에 만족하는 내열성과 일정 강도를 가지는 것이면 특별한 제한은 없으며, 바람직하게는 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐 수지, 포리스티렌-디비닐벤젠 수지 등의 폴리머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머를 이용할 수 있다.
또한 상기에서 계측장치(30)는 고형화 드럼(10)으로 주입되는 폴리머의 수위(높이)를 거리 감지센서 등을 이용하여 감지하는 것으로서, 고형화 드럼(10)의 상부에 부착 설치할 수 있으며, 상기 계측장치(30)는 제어장치와 연결되어 감지한 신호를 제어장치로 송출하고, 제어장치가 폴리머 주입장치(20)와 진공펌프(60)의 작동을 적절히 제어하도록 돕는다.
상기 계측장치(30)는 장치의 이상 작동에 대비하여 2개 이상을 설치할 수 있으며, 설치된 2개 이상의 계측장치(30)의 계측 값 중 가장 보수적인 계측 값을 입력으로 사용하여 제어장치를 통해 폴리머 주입장치(20) 및 진공펌프(60)의 작동을 제어하도록 한다.
또한 상기에서 진공 흡입용 내부장치(40)는 분말형, 입자형 등 다양한 형상의 방사성 폐기물(W)이 수용된 고형화 드럼(10)의 하부에 내장 설치되며, 고형화 드럼(10)의 내부공기를 흡입하여 제거할 수 있도록 나팔관 형상으로 구성되어 있고, 재질에 특별한 제한은 없으나, 가능한 스테인레스 스틸이나 플라스틱 재질 등으로 제작함이 바람직하다.
상기 진공 흡입용 내부장치(40)는 최종적으로 고형화 드럼(10) 안에서 폴리머 고화체에 매몰되는데, 이때 매몰되는 진공 흡입용 내부장치(40)로 인해 추가되는 방사성 고화체의 양을 저감시킴에 따라 부피를 줄이는 것이 필요하므로 고형화 드럼(10)의 내부 바닥면과 접촉되는 진공 흡입용 내부장치(40)의 하단을 디스크 판형으로 형성할 수 있다.
이때, 디스크 판형으로 형성되는 진공 흡입용 내부장치(40)의 밑면에는 중앙의 관체로부터 뻗어나가는 다수개의 돌기를 형성하거나 통기성 부직포를 부착하여 진공 흡입용 내부장치(40)의 밑면이 고형화 드럼(10)의 바닥면에 완전히 밀착되어 진공 흡입의 통로로 형성된다.
한편 진공 흡입용 내부장치(40)의 상단부는 밀착식 접합을 위한 구조가 일반적이나 특별하게는 도면에서 도 2와 같이 직립상으로 형성된 관체의 상단부에 패킹(41)이 끼워지고, 그 외주연에 캡(42)이 체결되어 관체의 상단부가 밀봉되도록 패킹(41)이 끼워져 고정 설치되며, 여기서 패킹(41)은 고무재질로 형성함으로 오염된 폴리머의 확산을 최소화하는 것이 바람직하다.
또한 상기에서 사이트글라스(50)는 고형화 드럼(10)으로부터 진공 흡입용 내부장치(40)를 통해 폴리머(P)가 외부로 유출될 경우 이를 확인하는 안전장치의 기능으로서, 상기 사이트글라스(50)의 하단은 깔때기형태로 구성하여 오염된 폴리머가 중력에 의해 진공 흡입용 내부장치에 흘러들어가게 함이 바람직하고, 내부가 육안으로 투시되도록 투명하게 플라스틱 또는 유리 등으로 형성하며, 상기 사이트글라스(50)가 투명하지 않을 경우 투명창을 형성하여 내부가 육안으로 투시되도록 한다.
사이트글라스(50)와 진공 흡입용 내부장치(40)는 일반적으로 밀착식 구조이나 특별하게는 사이트글라스(50)의 단부에 끝이 뾰족한 진공노즐(51)이 형성되고, 진공 흡입용 내부장치(40)에서 패킹(41)에 끼워져 결합된다.
상기에서 사이트글라스(50)는 안전장치의 기능으로 고형화 드럼(10) 안에서 진공 흡입용 내부장치(40)를 통해 방사능에 오염된 폴리머가 유출되어 사이트글라스(50)로 유입될 경우, 이를 작업자가 CCTV 등으로 확인하여 안전조치를 취하게 된다.
또한 상기에서 진공펌프(60)는 사이트글라스(50)와 연결되어 방사성 폐기물이 수용된 고형화 드럼(10)에서 진공 흡입용 내부장치(40)와 사이트글라스(50)를 통해 방사성 폐기물의 공극사이에 존재하는 공기를 흡입하여 탈기시킴으로써, 고형화 드럼(10) 안에서 방사성 폐기물에 폴리머의 밀실한 침투를 가능하게 한다.
또한 상기에서 체크밸브(70)는 드럼(10)으로부터 진공 흡입용 내부장치(40)를 통해 폴리머(P)가 유출되는 것을 차단하는 기능으로서, 도면에서 도 3 내지 도 4와 같이 진공 흡입용 내부장치(40)에서 관체의 상부 안쪽에 내장 설치되고, 관체의 내부공간에서 상하 일정거리로 이격되게 상부 스토퍼(72)와 하부 스토퍼(73)가 형성되며, 상기 상하부 스토퍼(72)(73) 사이에 피스톤(71)이 삽입되어 이동가능케 내장 설치된다.
상기 체크밸브(70)에서 피스톤(71)은 진공 흡입용 내부장치(40)에서 관체의 내경보다 작은 외경을 갖도록 형성되어 관체의 내부공간에서 상하 이동이 가능하고, 또한 관체의 내주면과 피스톤(71) 사이에 공극이 형성되므로 진공펌프(60)가 작동할 경우 관체의 내부공간에서 공기의 배출이 가능하다.
한편 체크밸브(70)는 진공 흡입용 내부장치(40)에서 관체의 내주면과 피스톤(71) 사이에 공극이 형성되어 공기의 배출은 가능하나, 고형화 드럼(10)에서 진공 흡입용 내부장치(40)의 관체를 통하여 점성을 갖는 폴리머가 도달할 경우 체크밸브(70)에서 피스톤(71)이 폴리머에 의해 상승하여 상부 스토퍼(72)에 밀착되면서 진공 흡입용 내부장치(70)의 관체를 밀폐하므로 폴리머의 유출을 차단하게 된다.
또한 상기에서 고형화 드럼(10)의 내부온도를 감지하는 온도측정센서(80)는 방사성 폐기물에 폴리머가 주입된 고형화 드럼(10)의 온도를 측정하여 폴리머의 경화상태를 파악하는 기능으로서, 상기 온도측정센서(80)는 고형화 드럼(10)의 외측에 설치되고, 원적외선을 이용하여 드럼(10)의 내부온도를 감지할 수 있다.
상기의 주요 구성에서 폴리머 주입장치(20)와 진공펌프(60)의 작동은 계측장치(30)로부터 감지된 신호를 제어장치에서 처리하여 제어하고, 방사성 폐기물이 수용된 고형화 드럼(10)에 폴리머(P)의 주입과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 진공 흡입용 내부장치(40)가 내장된 고형화 드럼(10)에 방사성 폐기물을 충진시킨 후, 드럼(10)을 정해진 위치에 정렬하고 폴리머 주입장치(20)를 드럼(10)의 상부에 배치한 다음, 사이트글라스(50)와 진공펌프(60)를 연결하는 한편 사이트글라스(50)의 진공노즐(51)을 진공 흡입용 내부장치(40)의 상부 패킹(41)에 끼워 결합한다. 폴리머 탱크에서 펌프(22)를 통하여 이송된 폴리머 주제와 경화제가 폴리머 주입장치(20)의 스태틱믹서(21)에서 자동으로 혼합되면서 방사성 폐기물이 수용된 고형화 드럼(10)에 주입된다.
폴리머의 수위를 감지하는 계측장치(30)가 고형화 드럼(10) 안에서 방사성 폐기물에 쌓인 폴리머의 두께를 감지하여 폴리머의 수위가 일정높이 미만인 경우 폴리머 주입장치(20)가 작동하여 드럼(10)에 폴리머를 주입하고, 주입된 폴리머는 중력으로 방사성 폐기물의 공극사이로 침투하며, 상기 폴리머의 수위가 일정높이 이상이면 폴리머 주입장치(20)와 진공펌프(60)가 동시에 작동하여 진공흡인력으로 방사성 폐기물의 공극사이에 존재하는 공기가 흡입 배출되면서 공극사이로 폴리머가 침투된다.
상기에서 폴리머의 수위가 일정높이 이상인 경우 폴리머 주입장치(20)는 작동이 중단되고, 진공펌프(60)만 작동하여 진공흡인력으로 폴리머를 방사성 폐기물의 공극사이로 서서히 침투시킴으로써, 과량의 폴리머가 고형화 드럼(10)에 주입되는 것을 방지하므로 최적량의 폴리머가 주입된다.
위와 같이 방사성 폐기물에 폴리머를 침투시키는 과정을 일회 이상 실시하고, 방사성 폐기물의 공극사이로 침투한 폴리머가 진공 흡입용 내부장치(40)의 관체를 통하여 유출되면 체크밸브(70)가 관체를 차단하여 밀폐한다. 폴리머의 수위가 더이상 낮아지지 않으면 폴리머 주입장치(20)와 진공펌프(60)가 정지되면서 폴리머의 주입과 침투가 완료되고, 진공 흡입용 내부장치(40)의 패킹(41)에서 사이트글라스(50)의 진공노즐(51)을 빼내 분리한 다음, 진공 흡입용 내부장치(40)가 드럼(10) 안에 내장된 상태로 드럼캡을 닫는다. 그 후, 온도측정센서(80)에서 드럼(10)의 내부온도를 측정하여 폴리머의 경화상태를 파악하고, 폴리머가 경화되면 최종적으로 드럼캡을 밀봉하여 방사성 폐기물의 고형화 처리가 완료된다.
상기에서 예기치 않은 사고로 체크밸브(70)를 통하여 사이트글라스(50)로 방사능에 오염된 폴리머가 유출되면 작업자가 CCTV 등으로 이를 관측하여 안전조치를 취하게 된다.
다음으로 본 발명의 실시예에 따른 방사성 폐기물의 고형화 처리방법은, 고형화 드럼에 충전되어 있는 분말형, 과립형 및 다양한 형태의 방사성 폐기물에 폴리머 주입장치로 폴리머를 혼합 주입하는 주입단계;
상기 방사성 폐기물이 충전되어 있는 고형화 드럼의 하부에 내장된 진공 흡입용 내부장치와 연결된 진공펌프 및 폴리머 주입장치를 통해 폴리머의 주입과 진공흡인력의 교차제어를 일회 이상 실시하여 폴리머를 방사성 폐기물의 공극사이로 서서히 침투시키는 침투단계;
상기 고형화 드럼 안에서 방사성 폐기물에 침투된 폴리머가 드럼으로부터 진공 흡입용 내부장치를 통해 유출되는 것을 차단하는 차단단계;
상기에서 폴리머가 고형화 드럼 안에서 방사성 폐기물에 침투 완료된 상태를 확인한 후, 고형화 드럼 안에 진공 흡입용 내부장치를 함께 매몰하여 고형화 하는 고화단계;를 포함한다.
상기에서 폴리머 침투단계는 폴리머의 수위를 감지하는 계측장치가 고형화 드럼 안에서 방사성 폐기물에 쌓인 폴리머의 두께를 감지하여 폴리머의 수위가 일정높이 미만인 경우 폴리머 주입장치가 작동하여 드럼에 폴리머를 주입하고, 주입된 폴리머는 중력으로 방사성 폐기물의 공극사이로 침투하며, 상기 폴리머의 수위가 일정높이 이상이면 폴리머 주입장치 및 진공 흡입용 내부장치와 연결된 진공펌프가 동시에 작동하여 진공흡인력으로 방사성 폐기물의 공극사이에 존재하는 공기가 흡입 배출되면서 공극사이로 폴리머가 침투되고, 또한 폴리머의 수위가 일정높이 이상인 경우 폴리머 주입장치는 작동이 중단되고, 진공펌프만 작동하여 진공흡인력으로 폴리머를 방사성 폐기물의 공극사이로 서서히 침투시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기의 고형화 처리방법에서 차단단계는 고형화 드럼 안에 충전된 방사성 폐기물의 공극사이에 존재하는 공기를 외부로 흡입 배출하는 진공 흡입용 내부장치에 체크밸브를 설치하여 공기는 외부로 흡입 배출하고, 방사능에 오염된 폴리머는 유출되지 않도록 밀폐하여 차단함이 바람직하다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10: 고형화 드럼 20: 폴리머 주입장치
21: 스태틱믹서 22: 펌프
30: 계측장치 40: 진공 흡입용 내부장치
50: 사이트글라스 51: 진공노즐
60: 진공펌프 70: 체크밸브
71: 피스톤 72(73): 스토퍼
80: 온도측정센서 P: 폴리머
W: 방사성 폐기물

Claims (7)

  1. 고형화 드럼에 충전되어 있는 방사성 폐기물에 폴리머 주입장치로 폴리머를 혼합 주입하는 주입단계;
    상기 방사성 폐기물이 충전되어 있는 고형화 드럼의 하부에 내장된 진공 흡입용 내부장치와 폴리머 주입장치를 통해 폴리머의 주입과 진공흡인력의 교차제어를 일회 이상 실시하여 폴리머를 방사성 폐기물의 공극사이로 서서히 침투시키는 침투단계;
    상기 고형화 드럼 안에서 방사성 폐기물에 침투된 폴리머가 드럼으로부터 유출되는 것을 차단하는 차단단계;
    상기에서 폴리머가 방사성 폐기물에 침투 완료된 상태를 확인한 후, 고형화 드럼 안에 진공 흡입용 내부장치를 함께 매몰하여 고형화 하는 고화단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물의 고형화 처리방법.
  2. 제1항에 있어서;
    차단단계는,
    고형화 드럼 안에 충전된 방사성 폐기물의 공극사이에 존재하는 공기를 외부로 흡입 배출하는 진공 흡입용 내부장치에 체크밸브를 설치하여 공기는 외부로 흡입 배출하고, 방사능에 오염된 폴리머는 유출되지 않도록 밀폐하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물의 고형화 처리방법.
  3. 방사성 폐기물을 수용하는 고형화 드럼(10);
    상기 방사성 폐기물이 수용된 드럼(10)에 폴리머를 혼합 주입하는 폴리머 주입장치(20);
    상기 드럼(10)에 주입되는 폴리머의 수위를 감지하는 계측장치(30);
    상기 방사성 폐기물이 수용된 드럼(10)의 하부에 내장되는 진공 흡입용 내부장치(40);
    상기 진공 흡입용 내부장치(40)의 상부에 결합되고, 드럼(10)으로부터 진공 흡입용 내부장치(40)를 통해 폴리머가 유출될 경우 이를 확인하는 사이트글라스(50);
    상기 사이트글라스(50)와 연결되어 공기를 흡입하는 진공펌프(60);
    상기 진공 흡입용 내부장치(40)에 설치되어 드럼(10)으로부터 폴리머의 유출을 차단하는 체크밸브(70);
    상기 고형화 드럼(10)의 내부온도를 감지하는 온도측정센서(80);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물의 고형화 처리장치.
  4. 제3항에 있어서;
    폴리머 주입장치(20)는,
    고형화 드럼(10)의 상부에 위치하고, 내부에 나선형으로 형성된 스태틱믹서(21)가 내장 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물의 고형화 처리장치.
  5. 제3항에 있어서;
    진공 흡입용 내부장치(40)는,
    직립상으로 형성된 관체의 상단부에 패킹(41)이 끼워지고, 그 외주연에 캡(42)이 체결되어 관체의 상단부가 밀봉되며, 오염된 폴리머가 진공노즐(51)로 확산됨을 최소화하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물의 고형화 처리장치.
  6. 제3항에 있어서;
    사이트글라스(50)는,
    하단은 깔때기형태로 구성되어 오염된 폴리머가 중력에 의해 진공 흡입용 내부장치(40)에 흘러들어가게 되며, 단부에 끝은 뾰족한 진공노즐(51)이 형성되고, 내부가 육안으로 투시되도록 투명하게 형성되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물의 고형화 처리장치.
  7. 제3항에 있어서;
    체크밸브(70)는,
    진공 흡입용 내부장치(40)에서 관체의 상부 안쪽에 내장 설치되고, 관체의 내부공간에서 상하 일정거리로 이격되게 상부 스토퍼(72)와 하부 스토퍼(73)가 형성되며, 상기 상하부 스토퍼(72)(73) 사이에 피스톤(71)이 삽입되어 이동가능케 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물의 고형화 처리장치.
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