KR20170057596A - 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가연성 방사성폐기물의 고화 처리효율을 높일 수 있고, 또한 소각함으로 인한 분진이나 기체 폐기물 등의 발생을 최소화하여 처리 비용을 절감할 수 있는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법을 제공한다.
본 발명의 가연성 방사성폐기물 고화 처리방법은, 가연성의 방사성폐기물을 300~950℃의 열로 탄화 또는 소각시키는 가열공정과, 상기 가열공정에서 탄화 또는 소각된 폐기물을 성형하여 압축된 알갱이형태의 성형체로 형성하는 성형공정과, 상기 성형공정에서 형성된 알갱이형태의 성형체와 액상의 고화제를 기밀용기 내에 투입하여 고화시키는 고화공정을 포함하여 이루어지며, 상기 성형공정은, 가열공정에서 탄화 또는 소각된 폐기물에 투습성(透濕性) 코팅액을 분무하여 폐기물 표면에 투습성 코팅층을 형성하는 공정과, 상기 투습성 코팅층으로 코팅된 폐기물에 물을 산포(散布)하여 폐기물을 습윤화(濕潤化)시키는 공정과, 상기 습윤화된 폐기물을 반죽상태로 교반하는 공정과, 상기 반죽상태의 폐기물을 알갱이형태의 성형체로 성형하는 공정으로 이루어진다.

Description

가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법{Solidification Method of Combustible Radioactive Waste}

본 발명은 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가연성 방사성폐기물의 용량을 감소시키고 고화처리중 방사성 오염 확산을 방지할 수 있도록 하는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력발전소 등의 시설에서 발생하는 방사성폐기물은, 각종 처리에 의하여 용량을 감소시키고 또한 방사성 오염 확산 방지를 위한 안정화 처리가 행해지고 있다.

특히 방사성폐기물 중, 시설 내에서 사용한 장갑, 방호복, 모자 등의 가연성 폐기물은 잡고체 폐기물로서 소각처리를 행하여 감용화하고, 이로 인해 발생한 소각재는 저 레벨의 방사성 폐기물로서 드럼 병 등의 용기에 수용되어 보관된다. 이때 소각재는 분말상이므로, 방사성물질이 비산하는 것을 방지하기 위해 고화처리된다.

방사성폐기물인 소각재를 고화하는 방법으로는, 예를 들면, 일본 특개 2007-40872호 공보, 일본 특개 2003-255085호 공보, 일본 특개 2002-181993호 공보, 일본 특개 2003-107192호 공보에 알려진 다양한 방법이 제안되어 있다.

구체적으로는 소각재와 글래스와의 혼합체를 소결하는 것, 소각재와 시멘트를 혼합하여 고화하는 것, 소각재와 아스팔트를 혼합하여 고화하는 것, 소각재와 열가소성 고화재를 혼합하여 고화하는 것(플라스틱 고화) 등의 방법이 알려져 있다.

그러나, 이들의 종래방법은, 분말 상태의 소각재인 방사성폐기물을 안정하게 고정화시키는 이점이 있지만, 고화재와 소각재를 혼합하는데 적합한 유동성을 조절할 필요가 있기 때문에, 고화체 중의 방사성폐기물의 함유량이 작아 처리 효율이 낮은 단점이 있다.

또한 가연성 방사성폐기물의 소각시 많은 분진과 기체 폐기물이 발생하여 또 다른 오염원을 생성하게 되므로 이의 처리에 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 가연성 방사성폐기물의 고화 처리효율을 높일 수 있고, 또한 소각함으로 인한 분진이나 기체 폐기물 등의 발생을 최소화하여 처리 비용을 절감할 수 있는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 특징은, 가연성의 방사성폐기물을 진공분위기에서 300~950℃의 열로 탄화시키는 가열공정과, 상기 가열공정에서 탄화된 폐기물을 성형하여 알갱이형태의 성형체로 형성하는 성형공정과, 상기 성형공정에서 형성된 알갱이형태의 성형체와 액상의 고화제를 기밀용기 내에 투입하여 고화시키는 고화공정을 포함하여 이루어지는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법에 있다.

또한 본 발명의 제2 특징은, 가연성의 방사성폐기물을 300~950℃의 열로 소각시키는 가열공정과, 상기 가열공정에서 소각된 폐기물을 성형하여 알갱이형태의 성형체로 형성하는 성형공정과, 상기 성형공정에서 형성된 알갱이형태의 성형체와 액상의 고화제를 기밀용기 내에 투입하여 고화시키는 고화공정을 포함하여 이루어지는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법에 있다.

이때, 상기 제1 및 제2 특징에 있어서, 상기 성형공정은, 상기 가열공정에서 탄화 또는 소각된 폐기물에 투습성(透濕性) 코팅액을 분무하여 폐기물 표면에 투습성 코팅층을 형성하는 공정과, 상기 투습성 코팅층으로 코팅된 폐기물에 물을 산포(散布)하여 폐기물을 습윤화(濕潤化)시키는 공정과, 상기 습윤화된 폐기물을 반죽상태로 교반하는 공정과, 상기 반죽상태의 폐기물을 알갱이형태의 성형체로 가압 성형하는 공정으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 투습성 코팅액은, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 다당류 또는 알긴산의 나트륨염 중에서 선택된 어느 하나의 고분자화합물인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 성형공정에서 형성되는 알갱이형태의 성형체는, 환형으로 이루어지고, 환형의 직경은 5~15mm인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징적 구성에 의하면, 가연성 방사성폐기물을 가열하여 소각 또는 탄화시킨 폐기물을 작은 알갱이 형태로 형성함으로써 고화공정에서 방사성폐기물의 함유량을 높여 처리 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 알갱이 형태로 성형하는 공정에서 알갱이 형태의 폐기물 표면에 투습성 코팅층을 형성함에 따라 폐기물로부터 발생하는 분진이나 기체 폐기물 등의 발생을 최소화할 수 있어, 분진이나 기체 폐기물의 처리 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법을 나타낸 공정도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 가연성 방사성폐기물의 고화방법을 나타낸 공정도로서, 가열공정(10), 성형공정(20), 고화공정(30)을 순차적으로 수행하여 이루어진다.

먼저 가열공정(10)은, 가연성의 방사성폐기물을 탄화시키는 방법 또는 소각시키는 방법을 적용할 수 있다.

즉, 탄화시키는 방법은, 가연성의 방사성폐기물을 진공분위기에서 고온의 열을 가하여 탄화시키는 것으로, 예를 들면, 가연성의 방사성폐기물을 진공챔버내에 넣고, 진공챔버 내에 300~950℃의 열을 가하여 저산소의 저압 초고온 상태의 분위기를 형성함으로써 가연성 방사성폐기물을 탄화시킬 수 있고, 소각시키는 방법은, 가연성의 방사성폐기물을 소각로에서 300~950℃의 열을 가하여 소각시킬 수 있다.

성형공정(20)은, 상기 가열공정(10)을 통해 얻은 폐기물을 성형하여 알갱이형태의 성형체로 형성하는 것으로, 상기 가열공정(10)에서 얻은 폐기물에 액상의 투습성 코팅액을 분무하여 폐기물 표면에 투습성 코팅층을 형성하는 코팅층 형성공정(21)과, 상기 투습성 코팅층으로 코팅된 폐기물에 물을 산포하여 폐기물을 습윤화시키는 습윤화공정(22)과, 상기 습윤화된 폐기물을 반죽상태로 교반하는 반죽공정(23)과, 상기 반죽상태로 교반된 폐기물을 알갱이형태의 성형체로 성형하는 성형체 형성공정(24)으로 이루어진다.

투습성 코팅액의 분무에 의해 폐기물 표면에 형성되는 투습성 코팅층은, 물을 산포하여 폐기물을 습윤화할 때, 분진이 비산하는 것을 방지할 수 있고, 습윤화된 폐기물은 반죽상태로 교반할 때 용이하게 할 수 있다.

이때, 투습성 코팅액으로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 다당류, 알긴산의 나트륨염 등의 고분자화합물 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나, 고분자화합물 이외에, 액상 글래스나 규산겔, 벤트나이트, 붕산염 등의 무기계의 것을 사용할 수 있지만, 투습성 코팅층의 형성이나 작업성 면에서 상기 고분자화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

폐기물에 투습성 코팅액을 분무할 때에는, 일반적으로 알려져 있는 분무기를 사용하는 것으로, 분무되는 투습성 코팅액의 입자경은 20㎛ 정도의 미세한 물방울 형태로 분무할 수 있는 분무기를 사용한다.

상기 분무기로 폐기물에 투습성 코팅액을 분무하면, 폐기물의 표면에 투습성 코팅층이 형성되고, 장시간에 걸쳐 다량의 코팅액을 문무하면, 폐기물을 표층부에서 내부에 이르기까지 전체에 걸쳐 습윤화시킬 수 있지만, 다량의 코팅액 사용은 장시간의 분무작업이 필요하여 비경제적일 뿐만 아니라, 분진의 제거처리 작업이 대폭 지연되므로, 폐기물의 표층부만 습윤화시키도록 폐기물의 표면에 코팅액을 분무하여 투습성 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.

폐기물의 표면에 투습성 코팅층을 형성한 다음, 투습성 코팅층 상에 물을 분사하거나, 물을 안개상태로 분무하면, 물은 투습성 코팅층을 용이하게 투과하여 투습성 코팅층에 의해 피복되어 있는 폐기물 전체를 습윤화시킨다. 이때 물 분사를 분사수단에 의하여 폐기물을 습윤화시킬 때에는 투습성 코팅층이 물 분사에 의해 폐기물의 충격을 완화하는 작용을 발휘하여 폐기물로부터 분진의 비산을 확실하게 방지할 수 있다.

이렇게 하여 습윤화된 폐기물을 교반하면 폐기물이 부스러지면서 반죽상태가 되고, 반죽상태의 폐기물을 성형틀을 이용하여 성형함으로써 작은 알갱이형태의 성형체로 형성할 수 있다.

이어서, 고화공정(30)은 상기 성형공정(20)에서 형성된 알갱이형태의 성형체와 액상의 고화제를 기밀용기 내에 투입하여 고화시킴으로써 이루어지는 것으로, 고화제로는 폴리머에 경화제를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 알갱이형태의 성형체는, 환형으로 형성하여 성형체 사이 사이로 고화제가 침투하는 것을 용이하게 하고, 환형의 성형체 직경은 5~15mm으로 하는 것이 바람직하다.

이는 환형의 성형체와 액상의 고화제를 기밀용기 내에 함께 넣어 고화시킬 때, 성형체의 직경이 5mm보다 작으면 성형체 사이 공극이 너무 작아 고화제의 침투속도가 늦고, 이로 인해 성형체 사이 사이에 공극이 형성되어 고화된 고화체의 압축강도를 약화시키게 되므로, 방사성폐기물 고화처리시 규정되어 있는 압축강도를 얻을 수 없다. 또한 성형체의 직경이 15mm보다 크면, 알갱이형태의 성형체 사이 공극이 커져 고화제의 침투는 용이하지만, 압축강도가 매우 낮은 성형체의 분포가 증대되므로 역시 방사성폐기물 고화처리시 규정된 압축강도를 얻을 수 없다.

지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 가열공정 20 : 성형공정
21 : 코팅층형성공정 22 : 습윤화공정
23 : 반죽공정 24 : 성형체 형성공정
30 : 고화공정

Claims (5)

1. 가연성의 방사성폐기물을 진공분위기에서 300~950℃의 열로 탄화시키는 가열공정과,
   상기 가열공정에서 탄화된 폐기물을 성형하여 알갱이형태의 성형체로 형성하는 성형공정과,
   상기 성형공정에서 형성된 알갱이형태의 성형체와 액상의 고화제를 기밀용기 내에 투입하여 고화시키는 고화공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법.
2. 가연성의 방사성폐기물을 300~950℃의 열로 소각시키는 가열공정과,
   상기 가열공정에서 소각된 폐기물을 성형하여 알갱이형태의 성형체로 형성하는 성형공정과,
   상기 성형공정에서 형성된 알갱이형태의 성형체와 액상의 고화제를 기밀용기 내에 투입하여 고화시키는 고화공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 성형공정은,
   상기 가열공정에서 얻은 폐기물에 투습성(透濕性) 코팅액을 분무하여 폐기물 표면에 투습성 코팅층을 형성하는 공정과,
   상기 투습성 코팅층으로 코팅된 폐기물에 물을 산포(散布)하여 폐기물을 습윤화(濕潤化)시키는 공정과,
   상기 습윤화된 폐기물을 반죽상태로 교반하는 공정과,
   상기 반죽상태의 폐기물을 알갱이형태의 성형체로 가압 성형하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 투습성 코팅액은, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 다당류 또는 알긴산의 나트륨염 중에서 선택된 어느 하나의 고분자화합물인 것을 특징으로 하는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 성형공정에서 형성되는 알갱이형태의 성형체는, 환형으로 이루어지고, 환형의 직경은 5~15mm인 것을 특징으로 하는 가연성 방사성폐기물의 고화 처리방법.

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