KR20140132267A - The volume reduction processing method of radioactive waste using the powder metallurgy technology - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a method for reducing the volume of radioactive waste by using a powder metallurgy technology, which solidifies flammable or nonflammable radioactive waste generated in nuclear facilities into a fixed size through compression molding and therefore can convert the radioactive waste into a non-dispersive material that has a high volume-reduction ratio and is stable both physically and chemically. According to the present invention, the method for reducing the volume of radioactive waste by using compression molding comprises: a pre-processing step that fabricates slugs for smooth compression molding by pre-compacting radioactive waste through a pre-compacting machine; a green pellet fabrication step that fabricates green pellets having a fixed size and density by compression-molding the slugs, which are fabricated in the pre-processing step, under a fixed temperature and pressure condition; and a step of fabricating sintered pellets by sintering the green pellets under a fixed temperature and pressure condition.

Description

분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법{The volume reduction processing method of radioactive waste using the powder metallurgy technology}Technical Field [0001] The present invention relates to a method for processing radioactive waste using powder metallurgy,

본 발명은 원자력시설에서 발생하는 가연성 또는 비가연성 방사성 폐기물을 분말야금기술을 이용하여 일정한 크기의 펠릿(pellet) 형태로 고형화함으로써, 방사성 폐기물의 감용율을 증대시킬 수 있고, 물리·화학적으로 안정한 비분산성 방사성 폐기물로 제조하는 것이 가능한 방사성 폐기물 감용처리 방법에 관한 것이다.The present invention can increase the rejection rate of radioactive waste by solidifying the flammable or nonflammable radioactive waste generated in a nuclear facility into pellets of a certain size by using powder metallurgy technology, The present invention relates to a radioactive waste decontamination method capable of producing an acidic radioactive waste.

일반적으로, 방사성 폐기물은 원자력 관련 시설을 운영할 때나 시설을 해체하는 과정에서 다량으로 발생한다. 이렇게 발생되는 방사성 폐기물은 그 양을 줄이거나 안정된 상태로 처리하지 않고 처분장에 직접 처분할 경우에 막대한 처분비용이 들뿐만 아니라 방사성 폐기물 처분장 인수 조건에 부합되지 않을 가능성이 농후하다.Generally, radioactive wastes occur in large quantities when operating nuclear facilities or in dismantling facilities. The radioactive waste generated in such a way is not likely to meet the requirements for the receipt of the radioactive waste repository, as well as the enormous disposal cost of disposing the radioactive waste directly at the disposal site without reducing or stabilizing it.

원자력시설 해체시 발생되는 고체 방사성 폐기물은 비가연성 방사성 폐기물과 가연성 방사성 폐기물로 나눌 수 있다. 비가연성 방사성 폐기물로는 금속 등이 있으며, 이러한 금속 폐기물은 주로 용융 등의 방법에 의해 처리된다. 그리고, 가연성 방사성 폐기물은 소각 등의 방법에 의해 처리된다. Solid radioactive wastes generated during decommissioning of nuclear facilities can be classified into non-combustible radioactive waste and combustible radioactive waste. Non-combustible radioactive wastes include metals and the like, and these metal wastes are mainly treated by methods such as melting. The combustible radioactive waste is treated by a method such as incineration.

이 중에서 가연성 방사성 폐기물을 소각처리할 경우, 폐기물의 체적 감소비인 감용비(volume reduction ratio)는 50~80% 정도이며, 소각 후에는 2차 폐기물이라 할 수 있는 반응성이 작은 소각재(ash) 형태로 전환된다.Among them, when incineration of combustible radioactive waste is carried out, the volume reduction ratio of the waste is about 50 to 80%, and after the incineration, the reactivity, which can be called secondary waste, is ash .

그런데, 이러한 소각재는 분산성이 크고 취급이 불편하며, 소각 특유의 감용효과로 인해 유해중금속이나 방사성 핵종이 농축되어 있으므로 처분에 적합한 형태로 고형화 처리하거나 안정화 처리하는 것이 필연적으로 수반되어야 한다. However, such incineration ash has a large dispersibility and is inconvenient to handle, and since harmful heavy metals or radionuclides are concentrated due to the persimmon extract's unique sweetening effect, it is necessarily accompanied by solidification treatment or stabilization treatment in a form suitable for disposal.

종래의 소각재 등과 같은 가연성 고체 방사성 폐기물과 관련한 안정화 처리 방법은 소각재에 시멘트나 폴리머(polymer) 등을 첨가·혼합하여 고화시키는 기술 등에 한정되어 있었다. 즉, 종래의 가연성 고체 방사성 폐기물인 소각재 처리기술은, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 가연성 방사성 폐기물인 소각재 분말을 시멘트나 폴리머 등의 첨가물과 함께 혼합한 후, 고화 처리하여 최종적으로 고형화된 고화체를 제조하였다. Conventional stabilization treatment methods related to combustible solid radioactive waste such as incineration ash have been limited to techniques for adding and mixing cement, polymer, and the like to incineration ash. That is, as shown in FIG. 1, the incineration material processing technology, which is a conventional combustible solid radioactive waste, is a method of mixing combustible radioactive waste incineration powder together with additives such as cement or polymer, Solidified product.

그러나, 상기와 같은 종래의 방사성 폐기물 고형화 방법은 방사성 폐기물의 처분 안정화에는 기여할 수 있으나, 방사성 물질이 농축된 소각재에 시멘트나 폴리머와 같은 별도의 고화제를 혼합하여 사용해야 하기 때문에, 전체 폐기물의 양이 증가하여 방사성 폐기물의 감용 효과를 감소시키게 되는 단점이 있었다.However, the conventional method of solidifying radioactive waste as described above can contribute to stabilization of radioactive waste disposal, but since a separate solidifying agent such as cement or polymer is mixed with the ash that is concentrated radioactive material, And the effect of reducing radioactive waste is reduced.

또한, 상기와 같은 종래의 방사성 폐기물 고형화 방법은 방사성 폐기물인 소각재에 시멘트나 폴리머 등과 같은 고가의 비방사성 물질을 첨가해야 하므로 폐기물의 처분비용을 증가시켜 경제성이 저하되는 문제를 야기할 수 있고, 필요에 따라 수분 등의 액체를 사용해야하기 때문에 2차적인 방사능 오염을 야기할 수 있는 단점이 있었다. In addition, since the conventional method for solidifying radioactive waste as described above requires expensive non-radioactive material such as cement or polymer to be added to the ash, which is a radioactive waste, the disposal cost of the waste is increased and the economical efficiency is lowered. It is necessary to use a liquid such as water in order to cause secondary radioactive contamination.

상기와 같은 방사성 폐기물의 고형화에 따른 문제점 때문에, 종래에는 방사성 폐기물의 감용비를 증대시키기 위해 방사성 폐기물인 소각재를 고도의 건전성을 갖는 저장용기에 그대로 장입한 후 매립하는 방법도 고려되어 왔으나, 폐기물이 장입되는 고건전성 저장용기의 가격이 매우 고가이기 때문에 처분비용 증가로 인한 경제적 부담을 가중시키게 되는 문제점이 있었다.[0004] In order to increase the radioactive waste disposal cost, there has been considered a method of charging the incineration as a radioactive waste into a storage container having high integrity and then filling the waste into the storage container. However, There is a problem in that the cost of the high-integrity storage container to be charged is so high that the economic burden due to the increase in disposal cost is increased.

한국 특허공개 제1986-0000671호, 특허공개 제2013-0022064호Korean Patent Laid-Open Publication No. 1986-0000671, Patent Publication No. 2013-0022064

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 원자력시설에서 발생하는 가연성 또는 비가연성 방사성 폐기물을 압축·성형을 통해 일정 크기의 펠릿(pellet) 형태로 제조하고, 상기 제조된 펠릿을 열처리 과정을 통해 화학적으로 견고하게 결합시켜 균열 및 팽창이 발생되지 않는 안전한 형태로 고형화시킴으로써, 방사성 폐기물의 감용율을 증대시킬 수 있고 물리·화학적으로 안정한 비분산성 폐기물로 제조 가능하여 장기간 보관에도 그 건전성을 유지할 수 있는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for separating flammable or non-combustible radioactive waste generated in a nuclear power facility into a pellet And solidifying the pellets into a safe form that does not cause cracking and expansion so as to increase the rejection rate of the radioactive waste and to provide physically and chemically stable non-dispersible wastes The present invention also provides a method of deporting radioactive waste using powder metallurgy technology which can maintain its integrity even after storage for a long period of time.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법은, (a)방사성 폐기물을 예비성형기를 통해 성형하여 원활한 압축·성형을 위한 예비성형체로 제조하는 전처리 단계와; (b)상기 전처리 과정을 거쳐 제조된 예비성형체를 일정한 온도 및 압력 조건 하에서 압축·성형하여 일정 크기 및 밀도를 갖는 성형체로 제조하는 성형체 제조단계와; (c)상기 성형체를 일정한 온도 및 압력 조건 하에서 소결하여 소결체를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of processing radioactive waste using powder metallurgy, comprising the steps of: (a) preparing a radioactive waste through a preliminary molding machine to produce a preform for smooth compression / Wow; (b) compressing and molding the preformed body manufactured through the pretreatment under a predetermined temperature and pressure condition to produce a molded body having a predetermined size and density; (c) sintering the molded body under a constant temperature and pressure condition to produce a sintered body.

여기서, 상기 (a)단계의 방사성 폐기물은, 가연성 방사성 폐기물의 소각처리시 발생되는 분말형태로 된 소각재나, 원자력발생시설에서 운영 중에 발생하는 붕산폐액의 건조분말, 비가연성 방사성 폐기물인 금속 폐기물의 슬래그(slag)일 수 있다. Here, the radioactive waste in step (a) may be a powdery ash generated during the incineration of the combustible radioactive waste, a dry powder of the boric acid waste liquid generated during operation in the nuclear power generating facility, a metal waste as the non-combustible radioactive waste It can be a slag.

그리고 상기 (a)단계는, 가연성 방사성 폐기물의 소각처리시 발생되는 분말형태의 바닥재, 후연소로 비산재, 및 포대여과기 비산재가 일정 비율로 혼합된 소각재 분말을 용기에 장입한 후 혼합기(tumbler)에 장착하여 일정 시간 혼합하고, 상기 혼합이 끝난 용기를 아답터(adaptor)에 다시 장착한 후 회전시켜 예비성형기의 호퍼(hopper)에 장입하는 용기취급 단계와; 상기 호퍼를 거쳐 나온 소각재를 예비성형기를 통해 일정 크기를 갖는 슬러그(slug)로 성형하는 예비성형 단계와; 상기 예비성형기를 거쳐 성형된 슬러그를 다시 조립기에 통과시켜 일정 크기를 갖는 과립(granule) 형태의 입자로 만드는 조립단계;를 포함하여 구성될 수 있다.In the step (a), the ash powder is charged into the vessel and mixed with the bottom ash generated in the incineration treatment of the combustible radioactive waste, the fly ash ash, and the fly ash filter fly ash, A container handling step of mixing the mixed material for a predetermined period of time, re-mounting the mixed container to an adapter, rotating the container, and loading the container into a hopper of the preformer; A preliminary molding step of molding the ash through the hopper into a slug having a predetermined size through a preforming machine; And an assembling step of passing the slug formed through the preformer to the granulator again to form particles of a granule shape having a predetermined size.

한편 상기 (b)단계에 있어서 상기 성형체 생성을 위한 성형압력은 100~500MPa 범위 내에서 설정될 수 있다.Meanwhile, in the step (b), the forming pressure for forming the formed body may be set within a range of 100 to 500 MPa.

또한, 상기 (c)단계에 있어서 상기 소결체 생성을 위한 소결온도는 800~1200℃의 범위 내에서 설정될 수 있다.In the step (c), the sintering temperature for forming the sintered body may be set within a range of 800 to 1200 ° C.

그리고, 상기 용기취급 단계에서 혼합이 완료된 용기를 아답터에 장착한 후 거꾸로 뒤집은 상태에서 진동기(vibrator)를 통해 진동시켜 소각재 분말을 호퍼에 장입하도록 구성할 수도 있다.In the vessel handling step, the mixed vessel may be mounted on an adapter, and the vessel may be inverted upside down and vibrated through a vibrator to load the ash powder into the hopper.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물 감용처리 방법에 따르면, 원자력시설에서 발생하는 가연성 또는 비가연성 방사성 폐기물을 일정압력 조건 하에서 압축·성형하여 펠릿(pellet) 형태의 성형체로 제조한 후, 상기 제조된 성형체를 일정온도 범위 내에서 소결처리 함으로써, 방사성 폐기물의 감용율을 크게 증대시킬 수 있고, 물리·화학적으로 안정한 비분산성 폐기물로 제조 가능하여 장기간 보관시 그 안정성 및 건전성을 유지할 수 있다. According to the method for treating radioactive waste using the powder metallurgy technique of the present invention having the above-described structure, combustible or non-combustible radioactive waste generated in a nuclear power facility is compressed and molded under a certain pressure condition to produce a pellet- The sintering treatment of the formed body is carried out within a predetermined temperature range to greatly increase the radioactive waste disposal rate and can be manufactured as physically and chemically stable non-dispersible waste, thereby maintaining its stability and soundness during long-term storage .

아울러, 방사성 폐기물의 감용율 증대로 인해 저장용기에 장입되는 폐기물의 양을 크게 증대시킬 수 있기 때문에 고가의 저장용기 사용량을 최소화할 수 있고, 방사성 폐기물의 처분비용(운송비용을 포함) 및 처분부지 사용에 소요되는 비용을 크게 절감시켜 폐기물 처리에 따른 경제적 부담을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the amount of waste to be charged to the storage container can be greatly increased due to the increase in the radioactive waste disposal rate, so that the amount of expensive storage containers can be minimized, and the disposal cost of radioactive waste (including transportation costs) It is possible to greatly reduce the cost of use and greatly reduce the economic burden due to waste treatment.

또한, 압축·성형에 의한 펠릿 형태의 성형체 제조 과정에서, 슬러그(slug)나 과립(granule) 형태의 입자로 제조하는 예비성형 과정을 추가적으로 실시함으로써, 소각재 등의 분말에 대한 유동성을 향상시켜 안정적이며 효율적으로 성형체를 제조할 수 있고, 제조된 성형체의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, in the process of producing a pellet-shaped molded body by compression / molding, a preforming process for producing slug or granule-shaped particles is additionally carried out to improve the fluidity of the powder such as the ash and the like, It is possible to efficiently produce the formed body and improve the quality of the formed body.

또한, 프레스기 등에 의한 방사성 폐기물의 압축·성형시 성형압력을 100 ~ 500 MPa 범위 내의 압력으로 설정함으로써, 성형체의 밀도가 과도하게 낮아져서 취급상에 어려움을 주는 문제를 극복할 수 있고, 또한, 성형체의 밀도가 과도하게 높아져서 성형체에 균열을 발생시키는 문제를 극복할 수 있다.In addition, by setting the molding pressure at a pressure in the range of 100 to 500 MPa at the time of compression and molding of the radioactive waste by a press machine or the like, the density of the molded body is excessively lowered to overcome the problem of difficulty in handling, It is possible to overcome the problem that the density becomes excessively high and cracks are generated in the formed body.

또한, 성형체의 소결시 소결온도를 800 ~ 1200℃의 범위 내의 온도로 설정하게 되면, 소결온도가 과도하게 높아질 경우에 발생될 수 있는 소결체 용융 현상을 미연에 방지할 수 있고, 소결온도가 과도하게 낮아질 경우에 발생될 수 있는 소결체의 취급상의 어려운 문제를 극복할 수 있는 장점이 있다.Further, if the sintering temperature is set to a temperature within the range of 800 to 1200 DEG C during the sintering of the compact, it is possible to prevent the sintering phenomenon which may occur when the sintering temperature becomes excessively high, It is possible to overcome the difficult problem of handling the sintered body which may occur when the temperature is lowered.

도 1은 종래의 가연성 방사성 폐기물 처리과정을 개략적으로 보여주는 공정도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 분말야금법을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 시스템을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 분말야금법을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 과정을 순차적으로 보여주는 공정도.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따라 제조된 예비성형체(slug)를 조립시킨 과립의 예비성형압력에 따른 겉보기밀도와 감용비의 관계를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따라 제조된 성형체(green pellet)의 성형압력에 따른 성형밀도와 감용비의 관계를 나타낸 그래프
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따라 제조된 소결체의 성형압력별 소결온도에 따른 감용비의 관계를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따라 제조된 소결체의 성형압력별 소결온도에 따른 파괴압축강도를 측정한 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram schematically showing a conventional combustible radioactive waste treatment process. FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a radioactive waste disposal system,
FIG. 3 is a process chart sequentially showing a process of reducing radioactive waste using the powder metallurgy method according to the present invention. FIG.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the apparent density and the reducing ratio according to the pre-forming pressure of the granules in which the preform slug prepared according to the first embodiment of the present invention is assembled.
5 is a graph showing the relationship between the molding density and the reducing ratio according to the molding pressure of a green pellet manufactured according to the second embodiment of the present invention
6 is a graph showing the relationship between the sintering temperature and the reducing ratio of the sintered body manufactured according to the third embodiment of the present invention, according to the molding pressure.
FIG. 7 is a graph showing fracture strength of a sintered body manufactured according to the fourth embodiment of the present invention measured at a sintering temperature according to molding pressure. FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 분말야금법을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 시스템을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 분말야금법을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 과정을 순차적으로 보여주는 공정도이다.FIG. 2 is a schematic view illustrating a system for processing a radioactive waste using powder metallurgy according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating a process for reducing radioactive waste using a powder metallurgy method according to the present invention, .

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 방사성 폐기물 감용처리 방법은, 분말 상태의 방사성 폐기물을 일정 압력 조건에서 가압·성형한 후 가열하여 소결하도록 하는 분말야금(粉末冶金) 공정이 적용된다. 2 and 3, a method of treating radioactive waste according to the present invention is a powder metallurgy process in which powdery radioactive waste is pressurized and molded under a predetermined pressure, and then heated and sintered .

여기서, 본 발명의 분말야금 공정을 통해 감용 처리되는 방사성 폐기물로는, 가연성 방사성 폐기물의 소각처리시 발생되는 분말형태의 소각재(ash)나 원자력발전시설에서 운영 중에 발생하는 붕산폐액의 건조분말, 또는 비가연성 방사성 폐기물인 금속 폐기물의 용융시 발생되는 슬래그(slag)일 수 있다. Examples of the radioactive waste treated by the powder metallurgy process of the present invention include powdery ash generated during the incineration of the flammable radioactive waste, dry powder of the boric acid waste liquid generated during operation of the nuclear power plant, It may be a slag generated during melting of metal waste which is a non-combustible radioactive waste.

이하에서 설명될 본 발명의 실시 예에서는 가연성 방사성 폐기물의 소각처리시 발생되는 분말 상태의 소각재의 경우를 하나의 실시 예로 들어 설명하기로 한다.In the embodiment of the present invention to be described below, the case of the powder ash generated in the incineration process of the combustible radioactive waste will be described as an embodiment.

본 발명에 따른 방사성 폐기물의 감용처리 방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method for depressurizing radioactive waste according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

먼저, 방사성 폐기물인 소각재 분말이 들어있는 용기(container)(110)를 도 2에서와 같이 혼합기(tumbler)(112)에 장착한 후 회전시켜 일정시간 동안 소각재 분말을 혼합한다. 여기서, 상기 용기(110) 내에 저장되는 소각재 분말은 그 발생 공정 위치에 따라 바닥재, 후연소로 비산재, 포대여과기 비산재로 구분될 수 있으며, 이들 각각의 소각재 분말은 상기 혼합기(112)에 장착된 용기(110)의 회전에 의해 균질하게 혼합된다. 이후 소각재 분말의 혼합이 완료되면, 혼합이 끝난 용기(110)를 아답터(adaptor)(114)에 장착한 후, 상기 용기(110) 안에 혼합되어 있는 소각재 분말을 예비성형기(pre-compacting machine)(116)의 호퍼(hopper)(117)를 통해 장입한다(S201).First, a container 110 containing a radioactive waste ash powder is mounted on a tumbler 112 as shown in FIG. 2, and the powder is mixed with the ash powder for a predetermined period of time. The incineration ash powder stored in the vessel 110 may be classified into a bottom ash, a fly ash, a fly ash filter, and a fly ash depending on the generation process. (110). After the mixing of the ash powder is completed, the mixed vessel 110 is mounted on the adapter 114, and the ash powder mixed in the vessel 110 is pre-compacted by a pre-compacting machine 116 via a hopper 117 (S201).

이때, 상기 소각재를 저장 및 혼합하기 위한 용기(110)는 200 리터(liter) 용량의 원통형 드럼(drum)이 사용될 수 있으며, 소각재를 예비성형기(116) 내부로 투입할 경우에는, 아답터(114)상에 장착된 용기(110)를 거꾸로 뒤집은 상태에서 진동기(vibrator)(115)로 진동시키면 소각재 혼합분말이 예비성형기(116)의 호퍼(117)로 장입한다. 이어서, 상기 예비성형기(116) 내부로 장입된 소각재는 예비성형기(116) 내부를 통과하는 과정에서 내부의 스크류를 통해 압축, 교반되고 후단에서 잘게 절단되는 과정을 거쳐 일정크기를 갖는 입자인 슬러그(slug)(120)로 제조된다.(S102) A cylindrical drum having a capacity of 200 liters may be used as the container 110 for storing and mixing the incineration ash. When the incinerator is introduced into the preformer 116, The incinerator mixed powder is charged into the hopper 117 of the preformer 116 when the vessel 110 mounted on the vessel 110 is turned upside down and vibrated by a vibrator 115. Subsequently, the ash material charged into the preformer 116 is compressed and stirred through the internal screw in the course of passing through the preformer 116, and is finely cut at the downstream end to obtain a slug slug 120. (S102)

그리고, 상기 예비성형기(116)를 통해 제조된 슬러그(120)는 컨베이어(conveyer)를 통해 이송된 후 조립기(granuling machine)(124) 내부로 투입되고, 상기 조립기(124)의 내부를 통과하여 과립(granule)(130) 형태의 작은 알갱이로 만들어지게 된다.(S103) The slug 120 manufactured through the preformer 116 is conveyed through a conveyer and then introduced into a granuling machine 124. The slug 120 passes through the inside of the granulator 124, (granules) 130 in the form of small granules (S103)

여기서, 예비성형기(116)를 거쳐 만들어진 슬러그(120)를 과립 형태의 입자 모양으로 만드는 것을 조립이라 하는데, 일반적으로 분말 상태의 소각재는 쉽게 분산되는 특성이 있기 때문에 소각재 분말의 유동성을 향상시킬 수 있도록 소각재 분말을 상기와 같은 슬러그(120) 및 과립(130) 형태로 만드는 예비성형 과정이 요구된다. Here, granulation of the slag 120 made through the preformer 116 is referred to as granulation. Generally, since the powdery ash is easily dispersed, the fluidity of the powder of the ash can be improved. A preforming process is required in which the ash powder is formed into slag 120 and granules 130 as described above.

다음으로, 상기와 같이 예비성형기(116) 및 조립기(124)를 거쳐 제조된 과립 형태의 소각재는 프레스기(press machine)(134)의 호퍼(136)로 투입된 후 상기 프레스기(134) 내에서 일정압력으로 가압 및 성형되어, 일정한 크기 및 밀도를 갖는 원통형 펠릿(pellet) 형태의 성형체(green pellet)(140)로 생성된다.(S201)The granular ash produced by the preformer 116 and the granulator 124 is introduced into the hopper 136 of the press machine 134 and then pressurized in the presser 134 by a predetermined pressure And is formed into a green pellet 140 in the form of a cylindrical pellet having a predetermined size and density (S201).

이때, 상기 프레스기(134) 내에서의 성형체(140) 생성을 위한 성형압력은 100 ~ 500 MPa 범위 내에서 설정될 수 있는데, 바람직하게는 300 MPa의 압력으로 설정할 수 있다. 이러한 범위로 설정하는 이유는, 성형압력이 100 MPa 이하의 압력으로 적용되는 경우, 성형체(140)의 밀도가 낮아 취약하기 때문에 취급하기 어려운 문제가 발생하고, 500 MPa보다 큰 압력으로 적용되는 경우에는, 성형체(140)의 소결과정에서 균열 발생 가능성이 상존할 수 있는 문제가 있기 때문이다.At this time, the forming pressure for forming the formed body 140 in the press machine 134 may be set within the range of 100 to 500 MPa, preferably 300 MPa. The reason for setting this range is that when the molding pressure is applied at a pressure of 100 MPa or less, the molded body 140 is low in density and weak, which is difficult to handle, and when applied at a pressure higher than 500 MPa , There is a possibility that cracking may occur in the sintering process of the formed body 140.

한편, 상기 프레스기(134)에서 가압 및 성형 과정을 거쳐 제조된 성형체(140)는 소각재 분말이 압축 및 성형 과정을 거쳐 물리적으로 결합된 상태이기 때문에 일정시간이 지나면 그 결합력이 느슨해져서 그 내부 응력에 의해 팽창되어 균열이 발생될 수 있고, 이로 인해 성형체(140)가 깨지거나 늘어나게 되는 현상이 발생될 수 있다. 이 때문에 성형체(140)를 용기(110) 내에 장입하여 보관하게 되는 경우 성형체(140)의 팽창력에 의해 용기(110)에 응력을 가하게 되어 장기간 보관시 용기(110)를 파손시키는 위험을 초래할 수 있다. Meanwhile, since the compact 140 formed by pressurizing and molding in the press 134 is in a state of being physically bonded through the compression and molding processes, the bonding force is loosened after a certain period of time, So that cracks may be generated, which may cause the molded body 140 to break or stretch. Therefore, when the molded body 140 is stored in the container 110, stress is applied to the container 110 due to the expansion force of the molded body 140, which may cause the container 110 to be damaged during storage for a long period of time .

이러한 문제로 인해, 프레스기(134)에서 가압 성형된 성형체(140)의 내부응력을 제거할 뿐만 아니라 감용비를 추가적으로 증대시킬 수 있도록 하기 위한 열처리(annealing) 과정이 요구된다. 즉, 압축·성형 공정을 거쳐 성형된 성형체(140)를 가열로(furnace)(144) 내에서 일정온도 조건 하에서 소결(sintering) 처리함으로써 최종적으로 소결 처리된 소결체(sintered pellet)(150)를 생성한다(S301). Due to such a problem, there is a need for a heat treatment process in order to not only remove the internal stress of the press-molded formed body 140 in the press machine 134 but also to increase the detergency ratio. That is, the formed body 140 after the compression / molding process is sintered in a furnace 144 under a predetermined temperature condition to produce a final sintered pellet 150 (S301).

이와 같이, 가압 성형하여 제조된 성형체(140)를 가열로(144) 내에서 소결 처리하게 됨으로써, 앞선 단계의 공정에서 압축으로 인해 생성된 성형체(140)의 내부 응력이 풀리게 되고, 분말 입자 간의 화학적 결합력을 견고하게 유지할 수 있기 때문에 소각재를 용기(110)에 장기간 보관하여도 안정성을 유지할 수 있게 된다. 또한, 감용비를 증대시킬 수 있기 때문에 보다 많은 양의 소각재를 저장할 수 있게 된다. As described above, the sintered body 140 produced by the pressure molding is sintered in the heating furnace 144, whereby the internal stress of the formed body 140 generated by the compression in the preceding step is released, So that the stability of the incineration materials can be maintained even if the incineration materials are stored in the container 110 for a long period of time. In addition, the amount of the incineration ash can be increased, so that a greater amount of the ash can be stored.

이때, 상기 가열로(144) 내에서 소결체(150) 생성을 위한 소결온도는 800 ~ 1200℃의 범위 내의 온도로 설정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 성형체(140)의 소결온도가 1200℃보다 높을 경우 성형체(140)가 용융될 가능성이 있고, 소결온도가 800℃보다 낮을 경우에는 취급상의 어려움이 존재할 수 있기 때문이다.At this time, the sintering temperature for forming the sintered body 150 in the heating furnace 144 is preferably set to a temperature within the range of 800 to 1200 ° C because the sintering temperature of the formed body 140 is higher than 1200 ° C There is a possibility that the formed body 140 is melted, and when the sintering temperature is lower than 800 ° C, there may be difficulties in handling.

상기와 같이 압축·성형 과정 및 소결 과정을 거쳐 최종 처리된 소결체(150)는 방사성 폐기물 처리용기인 용기(110) 내에 장입하여 견고하게 밀폐된 상태로 처분용지에 매립함으로써 장기간 보관처리한다.(S302) The sintered body 150 that has undergone the compression / molding process and the sintering process as described above is charged into the container 110, which is a radioactive waste treatment container, and is stored in the disposal paper in a tightly sealed state for a long period of time. )

이때, 최종 소결 처리된 소결체(150)는 초기 투입된 소각재 원료 분말에 비해 약 1/8 정도로 용적(volume)이 감소된 상태이기 때문에, 용기(110) 내에는 기존보다 약 8배 정도 많은 양의 방사성 폐기물이 장입될 수 있다. 따라서, 방사성 폐기물의 저장을 위한 용기(110)의 사용량을 감소시킬 수 있기 때문에 방사성 폐기물의 처리비용을 크게 줄일 수 있다. 또한, 프레스기(134)를 거쳐 가압 성형된 성형체(140)를 가열로(144) 내에서 열처리하여 소결함으로써 성형체의 팽창으로 인한 균열을 방지할 수 있고, 견고한 화학적 결합을 유지하도록 하여 장기간 보관에도 그 안정성 및 건전성을 유지하도록 할 수 있다.
Since the sintered body 150 subjected to the final sintering treatment has a volume reduced to about 1/8 of that of the raw powder of the incinerator initially charged, the amount of radioactive Waste can be charged. Therefore, since the amount of the container 110 for storing the radioactive waste can be reduced, the processing cost of the radioactive waste can be greatly reduced. In addition, the molded body 140 which has been pressure-molded through the press machine 134 is heat-treated and sintered in the heating furnace 144 to prevent cracking due to expansion of the molded body and to maintain a strong chemical bond, Stability and soundness can be maintained.

<< 실시예Example 1>  1> 조립에 의한 By assembly 감용효과Sweetening effect

단계 1 : 원자력시설에서 발생하는 가연성 폐기물은 소각공정을 통해 소각되어 소각재(ash)의 형태로 전환된다. 이러한 소각재는 그 발생 공정 위치에 따라 바닥재, 후연소로 비산재 그리고 포대여과기 비산재로 분류되며 그 중량비의 구성은 가연성폐기물의 조성에 따라 약간의 차이가 있지만, 대략적으로 바닥재의 경우 70~90%, 후연소로 비산재의 경우 5~15%, 그리고 포대여과기 비산재의 경우 5~20%의 중량비를 갖게 된다. 여기서, 본 실시 예에서는 바닥재 70%, 후연소로 비산재 15% 그리고 포대여과기 비산재 15%의 중량비로 혼합시킨 소각재를 사용하였고, 소각재의 혼합은 1시간 동안 진행하였다. Step 1: Combustible wastes from the nuclear facility are incinerated through the incineration process and converted into the form of ash. These incinerators are classified into bottom ash, post-combustion ash, and fly ash filter fly ash depending on the location of the generation process. The composition of the ash is somewhat different according to the composition of combustible waste, but approximately 70 ~ 90% The weight ratio of the fly ash to the combustion furnace is 5 ~ 15%, and the weight of the fly ash filter is 5 ~ 20%. Here, in this embodiment, the ash is mixed with 70% of the bottom ash, 15% of the fly ash, 15% of the fly ash filter, and the ash is mixed for 1 hour.

이와 같은 혼합공정을 거쳐 혼합된 소각재 분말의 겉보기밀도는 0.29(g/㎤)으로 측정되었다. 그런 다음 프레스기를 이용하여 100 MPa 및 300 MPa의 성형압력으로 예비성형체(slug)를 제조하였다. 이렇게 제조된 예비성형체의 치수는 대략적으로 직경 10.1mm, 높이는 3.7~4.0mm, 무게는 0.6g이었으며, 밀도는 100 MPa로 성형한 경우 1.86(g/㎤), 그리고 300 MPa로 성형한 경우 2.09(g/㎤)로 측정되었다. 이와 같이 제조된 예비성형체를 직경이 1mm의 체(sieve)를 갖는 조립기를 이용하여 과립(granule)을 제조하였다. 이때, 100MPa로 가압한 후 조립한 과립의 겉보기밀도는 0.89(g/㎤)로서 소각재 분말에 비해 감용비는 3.1 정도 증가하였고, 그리고 300 MPa로 가압한 후 조립한 과립의 겉보기밀도는 1.04(g/㎤)로서 감용비는 3.6정도 증가하는 것으로 나타났다. 도 4의 그래프는 예비성형압력에 따라 제조된 예비성형체(slug)를 조립시킨 과립의 겉보기밀도와 감용비를 나타낸 그래프이다. 여기서, 감용비는 과립의 겉보기밀도를 분말의 겉보기밀도로 나눈 값이다.The apparent density of the ash powders mixed through the mixing process was measured to be 0.29 (g / cm 3). A preform (slug) was then produced at a molding pressure of 100 MPa and 300 MPa using a press. The density of the prepared preform was approximately 10.1 mm in diameter, 3.7 to 4.0 mm in height, and 0.6 g in weight. The density was 1.86 (g / cm 3) when molded at 100 MPa and 2.09 g / cm &lt; 3 &gt;). The preform thus prepared was granulated using a granulator having a sieve having a diameter of 1 mm. The apparent density of the granulated granules after pressurization to 100 MPa was 0.89 (g / ㎤), which was 3.1 higher than that of the ash powder, and the apparent density of the granulated granules after pressurization to 300 MPa was 1.04 / ㎤), indicating that the weight ratio increased by 3.6. The graph of FIG. 4 is a graph showing the apparent density and the reduction ratio of the granules in which the preform (slug) produced according to the preforming pressure is assembled. Here, the sweetening ratio is a value obtained by dividing the apparent density of the granules by the apparent density of the powder.

이와 같이 종래의 방사성폐기물 고형화 방법에서도 소각재 분말보다 소각재 과립을 사용하는 경우, 감용비는 과립의 밀도에 따라 대략 3~4배 정도 증가함을 보여준다.
Thus, in the conventional method of solidifying radioactive waste, when the incineration material granules are used in comparison with the incineration material powder, the weight ratio is increased by about 3 to 4 times according to the density of the granules.

<< 실시예Example 2>  2> 성형압력에 따른 Depending on molding pressure 감용효과Sweetening effect

단계 1 : 원자력시설에서 발생하는 가연성 폐기물은 소각공정을 통해 소각되어 소각재(ash)의 형태로 전환된다. 이러한 소각재는 그 발생 공정 위치에 따라 바닥재, 후연소로 비산재 그리고 포대여과기 비산재로 분류되며 그 중량비의 구성은 가연성폐기물의 조성에 따라 약간의 차이가 있지만, 대략적으로 바닥재의 경우 70~90%, 후연소로 비산재의 경우 5~15% 그리고 포대여과기 비산재의 경우 5~20%의 중량비를 갖게 된다. 여기서, 본 실시 예에서는 바닥재 70%, 후연소로 비산재 15% 그리고 포대여과기 비산재 15%의 중량비로 혼합시킨 소각재를 사용하였고, 소각재의 혼합은 1시간 동안 진행하였다. Step 1: Combustible wastes from the nuclear facility are incinerated through the incineration process and converted into the form of ash. These incinerators are classified into bottom ash, post-combustion ash, and fly ash filter fly ash depending on the location of the generation process. The composition of the ash is somewhat different according to the composition of combustible waste, but approximately 70 ~ 90% The weight ratio of fly ash and fly ash is 5 ~ 15% and 5 ~ 20%, respectively. Here, in this embodiment, the ash is mixed with 70% of the bottom ash, 15% of the fly ash, 15% of the fly ash filter, and the ash is mixed for 1 hour.

이와 같은 혼합공정을 거쳐 혼합된 소각재 분말의 겉보기밀도는 0.29(g/㎤)으로 측정되었다. 그런 다음 유압 프레스를 이용하여 100 MPa의 성형압력으로 예비성형체(slug)를 제조하였다. 이렇게 제조된 예비성형체의 치수는 대략적으로 직경 10.1mm, 높이는 3.7~4.0mm, 무게는 0.6g이었으며, 밀도는 1.86(g/㎤)로 측정되었다. 이와 같이 제조된 예비성형체를 직경이 1mm의 체(sieve)를 갖는 조립기를 이용하여 과립(granule)을 제조하였으며, 이때, 과립의 겉보기밀도는 1.04(g/㎤)로 측정되었다. The apparent density of the ash powders mixed through the mixing process was measured to be 0.29 (g / cm 3). A preform (slug) was then produced at a molding pressure of 100 MPa using a hydraulic press. The dimensions of the preform thus produced were approximately 10.1 mm in diameter, 3.7 to 4.0 mm in height and 0.6 g in weight, and a density of 1.86 g / cm 3 was measured. The preform thus prepared was granulated using a granulator having a sieve with a diameter of 1 mm, wherein the apparent density of granules was measured to be 1.04 (g / cm 3).

단계 2 : 소각재 과립을 유압 프레스에서 100~500 MPa의 성형압력으로 가압하여 성형체(green pellet)를 제조하였다. 이렇게 제조된 성형체의 치수는 대략적으로 직경 10.1mm, 높이는 5.5~6.5mm 그리고 무게는 1.0g이었으며, 성형압력 100 MPa, 300 MPa 그리고 500 MPa로 성형한 성형체의 성형밀도는 각각 1.88(g/㎤), 2.07(g/㎤), 그리고 2.19(g/㎤)로 나타났다. 여기서, 소각재 분말의 겉보기밀도 0.29(g/cm3)을 기준으로 100 MPa, 300 MPa, 그리고 500 MPa의 성형압력에 따른 감용비는 각각 6.48, 7.14, 그리고 7.55로 계산되었다. 이와 같은 성형압력에 따른 성형체의 성형밀도와 감용비를 도 5에 나타내었다.  Step 2: A green pellet was produced by pressurizing the ash granules with a molding pressure of 100 to 500 MPa in a hydraulic press. The molding densities of the compacts were about 10.1 mm in diameter, 5.5 to 6.5 mm in height and 1.0 g in weight. The molding densities of the compacts molded at 100 MPa, 300 MPa and 500 MPa were 1.88 (g / ㎤) , 2.07 (g / cm3) and 2.19 (g / cm3), respectively. Based on the apparent density of the ash powder of 0.29 (g / cm 3), the reduction ratios according to the molding pressures of 100 MPa, 300 MPa and 500 MPa were calculated to be 6.48, 7.14 and 7.55, respectively. Fig. 5 shows the molding density and the weight ratio of the molded article according to the molding pressure.

<< 실시예Example 3>  3> 소결온도에 따른 Depending on sintering temperature 감용효과Sweetening effect

단계 1 : 원자력시설에서 발생하는 가연성 폐기물은 소각공정을 통해 소각되어 소각재(ash)의 형태로 전환된다. 이러한 소각재는 그 발생 공정 위치에 따라 바닥재, 후연소로 비산재 그리고 포대여과기 비산재로 분류되며 그 중량비의 구성은 가연성폐기물의 조성에 따라 약간의 차이가 있지만, 대략적으로 바닥재의 경우 70~90%, 후연소로 비산재의 경우 5~15% 그리고 포대여과기 비산재의 경우 5~20%의 중량비를 갖게 된다. 여기서, 본 실시 예에서는 바닥재 70%, 후연소로 비산재 15% 그리고 포대여과기 비산재 15%의 중량비로 혼합시킨 소각재를 사용하였고, 소각재의 혼합은 1시간 동안 진행하였다. Step 1: Combustible wastes from the nuclear facility are incinerated through the incineration process and converted into the form of ash. These incinerators are classified into bottom ash, post-combustion ash, and fly ash filter fly ash depending on the location of the generation process. The composition of the ash is somewhat different according to the composition of combustible waste, but approximately 70 ~ 90% The weight ratio of fly ash and fly ash is 5 ~ 15% and 5 ~ 20%, respectively. Here, in this embodiment, the ash is mixed with 70% of the bottom ash, 15% of the fly ash, 15% of the fly ash filter, and the ash is mixed for 1 hour.

이와 같은 혼합공정을 거쳐 혼합된 소각재 분말의 겉보기밀도는 0.29(g/㎤)으로 측정되었다. 그런 다음 유압 프레스를 이용하여 100 MPa의 성형압력으로 예비성형체(slug)를 제조하였다. 이렇게 제조된 예비성형체의 치수는 대략적으로 직경 10.1mm, 높이는 3.7~4.0mm, 무게는 0.6g이었으며, 밀도는 1.86(g/㎤)로 측정되었다. 이와 같이 제조된 예비성형체를 직경이 1mm의 체(sieve)를 갖는 조립기를 이용하여 과립(granule)을 제조하였으며, 이때, 과립의 겉보기밀도는 1.04(g/㎤)로 측정되었다. The apparent density of the ash powders mixed through the mixing process was measured to be 0.29 (g / cm 3). A preform (slug) was then produced at a molding pressure of 100 MPa using a hydraulic press. The dimensions of the preform thus produced were approximately 10.1 mm in diameter, 3.7 to 4.0 mm in height and 0.6 g in weight, and a density of 1.86 g / cm 3 was measured. The preform thus prepared was granulated using a granulator having a sieve with a diameter of 1 mm, wherein the apparent density of granules was measured to be 1.04 (g / cm 3).

단계 2 : 소각재 과립을 유압 프레스에서 100~500 MPa의 성형압력으로 가압하여 성형체(green pellet)를 제조하였다. 이렇게 제조된 성형체의 치수는 대략적으로 직경 10.1mm, 높이는 5.5~6.5mm 그리고 무게는 1.0g이었으며, 성형압력 100 MPa, 300 MPa 그리고 500 MPa로 성형한 성형체의 성형밀도는 각각 1.88(g/㎤), 2.07(g/㎤), 그리고 2.19(g/㎤)로 나타났다 Step 2: A green pellet was produced by pressurizing the ash granules with a molding pressure of 100 to 500 MPa in a hydraulic press. The molding densities of the compacts were about 10.1 mm in diameter, 5.5 to 6.5 mm in height and 1.0 g in weight. The molding densities of the compacts molded at 100 MPa, 300 MPa and 500 MPa were 1.88 (g / ㎤) , 2.07 (g / cm3), and 2.19 (g / cm3), respectively

단계 3 : 100~500 MPa의 성형압력으로 제조한 성형체를 800~1200 ℃의 온도에서 2시간 동안 공기분위기 조건 하에서 소결하였다. 이때, 성형체의 승온 및 냉각은 모두 분당 4 ℃로 하였다. 이와 같은 실험조건 하에서 실시된 성형압력별 소결온도에 따른 소결체의 감용비를 도 6에 나타내었다. 여기서, 소결체의 감용비는 소각재 분말의 겉보기밀도 0.29(g/㎤)을 기준으로 한 것이다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 소결온도 증가에 따라 감용비가 감소하다가 증가하는 경향을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 원인은 승온에 따라 소각재 일부 물질이 휘발된 잔류기공이 제거되면서 치밀화되어 감용비가 증가하는 것으로 예측된다.
Step 3: The compacts produced at a molding pressure of 100 to 500 MPa were sintered at 800 to 1200 ° C for 2 hours under air atmosphere conditions. At this time, both the temperature rise and the cooling of the molded body were set at 4 ° C per minute. FIG. 6 shows the sintering ratio of the sintered body according to the sintering temperature according to the molding pressure under the experimental conditions. Here, the sintering ratio of the sintered body is based on the apparent density of the ash powder of 0.29 (g / cm 3). As can be seen from FIG. 6, it can be seen that the reducing ratio decreases with increasing sintering temperature, but tends to increase. The reason for this is that it is expected that some of the ash residue will be densified as volatile residual pores are removed as the temperature increases, resulting in an increase in the salting ratio.

<< 실시예Example 4>  4> 압축강도 측정Compressive strength measurement

예비성형 100MPa로 예비성형한 슬러그를 조립기를 통하여 조립화 시킨 후, 이 과립을 성형압력 100 MPa, 300 MPa, 그리고 500 MPa로 각각 성형하였다. 그런 다음 이렇게 성형된 성형체를 소결온도 800 ℃, 1000 ℃, 그리고 1200 ℃로 각각 2시간 소결하여 소결체를 제조하였다. 그 결과 제조한 소결체의 치수는 대략적으로 직경(Diameter) 10 mm, 높이(Length) 8.5mm로서 L/D 비는 0.85로 나타났다. 그리고 이러한 L/D비를 갖는 소결체를 만능시험기(Instron 5582)를 사용하여 파괴압축강도를 측정하였고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. Preliminary molding Slugs preliminarily molded at 100 MPa were assembled through a granulator, and the granules were molded at molding pressures of 100 MPa, 300 MPa, and 500 MPa, respectively. Then, the sintered body was sintered at sintering temperatures of 800 ° C, 1000 ° C and 1200 ° C for 2 hours, respectively. As a result, the dimensions of the sintered body were approximately 10 mm in diameter and 8.5 mm in length, and the L / D ratio was 0.85. The fracture strength of the sintered body having the L / D ratio was measured by using a universal tester (Instron 5582). The results are shown in FIG.

도 7에서 보는 바와 같이 소결온도가 증가할수록 파괴압축강도는 증가하는 경향을 보이며, 또한 동일한 소결온도에서도 성형압력이 증가할수록 파괴압축강도는 증가하는 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7, the fracture strength tends to increase with increasing sintering temperature, and the fracture strength tends to increase with increasing molding pressure even at the same sintering temperature.

여기서, 폐기물 고화체의 압축강도시험은 KS F2405에 기술되어 있으며, 경질 고화체의 경우 시편의 압축강도는 3.44 MPa 이상이어야 된다(시편의 직경 ; 50~100 mm, 높이/직경 : 2(경질)). 이러한 것을 고려할 때 본 시편의 직경은 10mm이고 높이/직경 비(L/D 비)는 0.85이지만 파괴압축강도는 60~180 MPa로 측정되어 폐기물 고화체의 압축강도를 훨씬 능가하는 것으로 나타났다.Here, the compressive strength test of the solid waste is described in KS F2405. In case of hard solid, the compressive strength of the specimen should be 3.44 MPa or more (specimen diameter: 50-100 mm, height / diameter: 2 (rigid)). Considering this fact, the diameter of the specimen was 10mm and the height / diameter ratio (L / D ratio) was 0.85, but the fracture compressive strength was 60 ~ 180 MPa, which was much higher than the compressive strength of solid waste.

상술한 바와 같이, 가연성 방사성 폐기물인 소각재를 일정압력으로 압축·성형한 후에 가열로 내에서 열처리 공정을 통해 소결 처리하게 되면, 초기 투입된 소각재 원료 분말 대비 최종 제조된 소결체의 감용비를 수십 배 정도로 크게 증대시킬 수 있다. 따라서, 최종 제조된 소결체를 방사성 폐기물 용기인 200리터 드럼(drum)에 장입하게 되는 경우 하나의 드럼 내에 많은 양의 폐기물을 저장할 수 있기 때문에 방사성 폐기물 처리에 사용되는 드럼 개수를 최소화하여 폐기물 처리비용을 크게 절감시킬 수 있다. 아울러, 프레스기에서 압축 성형된 성형체를 가열로 내에서 소결 처리하여 화학적으로 견고한 결합력을 유지하도록 함으로써, 장시간 경과 후에도 소결체에 균열이 발생되지 않고 안정화 상태로 유지되도록 할 수 있기 때문에, 장기간 보관에도 그 안정성 및 건전성을 유지할 수 있다.As described above, when the incineration as a combustible radioactive waste is compressed and formed at a certain pressure and then sintered in a heating furnace through a heat treatment process, the ratio of the final sintered body to the initially introduced incineration material powder is increased to several tens of times Can be increased. Therefore, when the final sintered body is charged into a 200 liter drum, which is a radioactive waste container, it is possible to store a large amount of waste in one drum, thereby minimizing the number of drums used for the radioactive waste treatment, Can be greatly reduced. In addition, since the compacted body formed by compression molding in a press machine is sintered in a heating furnace to maintain a chemically strong bonding force, cracks are not generated in the sintered body even after elapse of a long time and can be maintained in a stabilized state. And soundness can be maintained.

이와 함께, 상기와 같은 분말야금법을 이용한 방사성 폐기물 감용처리 방법은 가연성 폐기물인 소각재 이 외에, 원자력발전시설에서 운영 중에 발생하는 붕산폐액의 건조분말, 그리고 비가연성 폐기물인 금속 폐기물의 슬래그(slag)에도 동일하게 응용하여 사용할 수 있는바, 스펀지(sponge) 형태를 가지는 금속 폐기물 슬래그를 상술한 감용처리 방법을 사용하여 처리함으로써, 원재료 대비 감용비를 향상시킬 수 있고, 이러한 감용비의 향상으로 인해 방사성 폐기물의 처리비용을 줄여 경제성 향상을 도모할 수 있다.In addition, in addition to the incineration as a combustible waste, the method for treating radioactive waste using the powder metallurgy method as described above is also applicable to a slag of metal waste, which is a dry powder of boric acid waste liquid generated during operation in a nuclear power plant, And the metal waste slag having a sponge shape can be treated by the above-described depilatory treatment method, so that it is possible to improve the ratio of detergent to raw material, It is possible to reduce the disposal cost of the waste and improve the economical efficiency.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Will be possible.

110 : 용기(drum) 112 :혼합기(tumbler)
114 : 아답터(adaptor) 115 : 진동기(vibrator)
116 : 예비성형기 117,136 : 호퍼
120 : 슬러그(slug) 124 : 조립기
130 : 과립(granule) 134 : 프레스기
140 : 성형체 144 : 가열로
150 : 소결체
110: drum 112: tumbler
114: adapter 115: vibrator
116: preformer 117, 136: hopper
120: Slug 124: Assembly machine
130: granule 134: press
140: Molded body 144:
150: sintered body

Claims (10)

(a) 방사성 폐기물을 예비성형기를 통해 성형하여 원활한 압축·성형을 위한 예비성형체로 제조하는 전처리 단계와;
(b) 상기 전처리 과정을 거쳐 제조된 예비성형체를 일정한 온도 및 압력 조건 하에서 압축·성형하여 일정 크기 및 밀도를 갖는 성형체로 제조하는 성형체 제조단계와;
(c) 상기 성형체를 일정한 온도 및 압력 조건 하에서 소결하여 소결체를 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
(a) a pretreatment step of forming the radioactive waste into a preform for smooth compression and molding by molding through a preformer;
(b) compressing and molding the preformed body manufactured through the pretreatment under a predetermined temperature and pressure condition to produce a molded body having a predetermined size and density;
(c) sintering the molded body under a constant temperature and pressure condition to produce a sintered body;
A method for depressurizing radioactive waste using powder metallurgy technology
제1항에 있어서, 상기 (a)단계의 방사성 폐기물은 가연성 방사성 폐기물의 소각처리시 발생되는 분말형태로 된 소각재인 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
The method according to claim 1, wherein the radioactive waste in step (a) is a powdery ash generated in the incineration process of the combustible radioactive waste.
제1항에 있어서, 상기 (a)단계의 방사성 폐기물은 원자력발전시설에서 운영 중에 발생하는 붕산폐액의 건조분말인 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
The method according to claim 1, wherein the radioactive waste in step (a) is dry powder of a boric acid waste solution generated during operation in a nuclear power generating facility.
제1항에 있어서, 상기 (a)단계의 방사성 폐기물은 비가연성 방사성 폐기물인 금속 폐기물의 슬래그(slag)인 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
The method according to claim 1, wherein the radioactive waste in step (a) is a slag of metal waste, which is a non-combustible radioactive waste.
제2항에 있어서, 상기 소각재는 바닥재, 후연소로 비산재, 및 포대여과기 비산재가 일정 중량비로 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
[3] The method according to claim 2, wherein the incineration ash is obtained by mixing bottom ash, fly ash, and fly ash filter fly ash at a constant weight ratio.
제1항에 있어서, 상기 (a)단계는,
가연성 방사성 폐기물의 소각처리시 발생되는 분말형태의 바닥재, 후연소로 비산재, 및 포대여과기 비산재가 혼합된 소각재 분말을 용기에 장입한 후 혼합기(tumbler)에 장착하여 혼합하고, 상기 혼합이 끝난 용기를 아답터(adaptor)에 장착한 후 회전시켜 예비성형기의 호퍼(hopper)에 장입하는 용기취급 단계와;
상기 호퍼를 거쳐 나온 소각재를 예비성형기를 통해 일정 크기를 갖는 슬러그(slug)로 성형하는 예비성형 단계와;
상기 슬러그를 조립기에 통과시켜 일정 크기를 갖는 과립(granule) 형태의 입자로 만드는 조립단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
The method of claim 1, wherein the step (a)
The ash powder mixed with the bottom ash generated in the incineration process of the flammable radioactive waste, the fly ash ash after combustion, and the fly ash filter is charged into a container and then mounted on a tumbler and mixed. A container handling step of mounting the dispenser on an adapter and rotating the dispenser into a hopper of the preformer;
A preliminary molding step of molding the ash through the hopper into a slug having a predetermined size through a preforming machine;
And a granulation step of passing the slug through a pelletizer to form particles of a granule shape having a predetermined size. 2. The method for purifying radioactive waste according to claim 1,
제1항에 있어서, 상기 (b)단계의 성형체 생성을 위한 성형압력은 100~500MPa 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
The method of claim 1, wherein the forming pressure for forming the molded body in step (b) is set within a range of 100 to 500 MPa.
제1항에 있어서, 상기 (c)단계의 소결체 생성을 위한 소결온도는 800~1200℃의 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
The method according to claim 1, wherein the sintering temperature for forming the sintered body in step (c) is set in the range of 800 to 1200 ° C.
제6항에 있어서, 상기 용기취급 단계에서 혼합이 완료된 용기를 아답터에 장착한 후 거꾸로 뒤집은 상태에서 진동기(vibrator)를 통해 진동시켜 소각재 분말을 호퍼에 장입하는 것을 특징으로 하는 분말야금기술을 이용한 방사성 폐기물의 감용처리 방법
[7] The method of claim 6, wherein the mixed vessel is mounted on an adapter in the container handling step, and the powder is charged into the hopper by vibrating the vessel through a vibrator while being inverted upside down. Method of deporting waste
상기 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 방사성 폐기물의 감용처리 방법을 이용하여 제조된 방사성 폐기물 소결체The radioactive waste sintered body produced by the method of treating the radioactive waste according to any one of claims 1 to 9
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