KR20180124091A - 금속면의 제염으로 인한 폐수 처리 방법, 폐수 처리 장치 및 폐수 처리 장치의 용도 - Google Patents

금속면의 제염으로 인한 폐수 처리 방법, 폐수 처리 장치 및 폐수 처리 장치의 용도 Download PDF

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Abstract

원자로(14)의 1차 냉각수 회로(12)의 금속면의 제염으로 인한 폐수를 처리하는 방법은 산화제가 산화 용액을 형성하기 위하여 상기 1차 냉각수 회로(12)의 1차 냉각수내로 도입되고, 미리 결정된 양의 상기 산화 용액은 상기 1차 냉각수 회로(12)로부터 상기 1차 냉각수 회로(12)에 연결된 환원 구역(16)내로 방출되는 단계; 상기 산화제는 상기 산화제가 없는 반응 용액을 형성하도록 환원제와 반응하는 단계; 상기 반응 용액이 탈염된(desalinated) 용액을 형성하도록 이온 교환 수지 위에서 통과되는 단계; 및 상기 탈염된 용액이 상기 1차 냉각수내로 반환되고 그리고/또는 일시적으로 저장되고 그리고/또는 처분하는 단계를 포함한다. 상기 방법을 수행하기 위한 폐수 처리 장치(10)가 또한 제공된다.

Description

금속면의 제염으로 인한 폐수 처리 방법, 폐수 처리 장치 및 폐수 처리 장치의 용도
본 발명은 원자로의 1차 냉각수 회로의 금속면의 제염으로 인한 폐수를 처리하는 방법, 폐수 처리 장치뿐만 아니라 원자로의 1차 냉각수 회로의 금속면을 제염하기 위한 방법에서의 상기 폐수 처리 장치의 용도에 관한 것이다.
원자로는 핵연료를 포함하는 연료 요소가 배열된 원자로 용기를 포함한다. 원자로 용기에는 1차 냉각수 회로를 형성하고 적어도 하나의 냉각수 펌프 및 가압수 원자로(PWR) 또는 중수 원자로의 경우 증기 발생기에 연결된 배관 시스템이 연결된다.
냉각수 회로의 배관 시스템은 일반적으로 스테인레스 오스테나이트계 FeCrNi 강으로 구성된다. 증기 발생기의 열 교환기 표면은 Ni 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 코발트 강 및/또는 주조 재료는 냉각수 펌프 및 다른 성분에 사용된다. 원자로의 동력 작동 조건하에서, 이들 모든 재료는 물에서의 약간의 용해성을 보인다. 합금으로부터 침출된 금속 이온들은 냉각수 스트림으로 들어가고 금속 이온들이 그 안에서 우세한 중성자 방사에 의해 방사성 핵종으로 부분적으로 전환되게 되는 원자로 용기에 도달한다. 핵종은 냉각수 시스템을 통해 냉각수 스트림에 의해 차례로 분배되고 원자로의 작동 중에 냉각수 시스템의 금속면 상에 형성되는 산화물층에 통합된다.
작동 시간이 증가함에 따라, 퇴적된 활성화된 핵종이 축적되어, 냉각수 시스템의 성분에 대한 방사능 또는 선량(dose)이 증가한다. 성분에 사용되는 합금의 종류에 따라, 산화물층은 주성분으로서, 2가 및 3가의 철을 함유하는 산화철뿐만 아니라 크롬 또는 니켈과 같은 다른 금속의 산화물을 포함하며, 이들은 상기 언급된 재료들에서 합금 성분들로서 존재한다.
원자로 시스템의 구성요소에 대한 검사, 유지 보수, 수리 및 해체 조치를 수행하기 전에, 인원에 대한 방사선 피폭을 줄이기 위해서는 각 구성요소의 방사선을 줄여야 한다. 이는 제염 방법을 통해 가능한 한 완전히 구성요소의 표면에 존재하는 산화물층을 제거함으로써 수행된다. 제염은 전체 시스템 제염(FSD)으로 수행될 수 있다. 이를 위해, 전체 냉각수 시스템 또는 밸브로 분리된 시스템의 일부가 수용성 세제로 채워지며 제염된다. 부분 제염에서는, 시스템의 개별 구성요소는 세제를 포함하는 별도의 용기에서 처리될 수 있다.
전체 시스템 제염(FSD)의 경우, 주요 냉각수 펌프와 같은 발전소의 자체 펌프를 사용하여 1차 냉각수 회로에서 처리 용액을 순환시키고 압력 및 온도 제어를 위하여 1차 냉각수 회로에 존재하는 발전소의 자체 장비를 사용하는 것이 편리할 수 있다. 냉각수 펌프의 작동을 위해, 펌프는 가스켓 부품의 내부 냉각을 위한 봉입수와 함께 공급되어야 하며, 이는 1차 냉각수로 전달된다. 이를 위해 필요한 봉입수는 내부 봉입수 회로의 인-플랜트 작동 시스템 또는 외부 탈이온수 공급을 통해 제공된다. 절차상의 이유로, 외부 봉입수 공급은 제염 공정의 산화 단계 동안 주로 발생한다. 이 공정에서, 외부 봉입수는 1차 냉각수 회로에 바람직하게는 탈이온화된 수질로 공급된다. 시스템 제염 동안 폐쇄된 1차 냉각수 회로에서 매우 제한된 양의 외부적으로 공급된 봉입수가 수용될 수 있기 때문에, 공급된 봉입수량에 상응하는 처리 용액의 양이 폐수로서 시스템으로부터 방출될 필요가 있다. 방출된 처리 용액은 일반적으로 작동중에 증발기에서 작은 부피로 농축되어 방사성 폐수의 양을 적게 유지한다.
전체 시스템 제염의 산화 단계 동안 냉각수 시스템 내로 도입되는 외부 봉입수의 양은 수 m3/h일 수 있다. 따라서 큰 증발기 용량을 최대 수백 제곱 미터(cubic meter)의 처리 용액의 포함된 양을 증발시키도록 공급되어야 한다. 증발기에 대한 높은 투자 비용 외에도, 증발 공정 동안 높은 에너지 소비로 인해 추가 비용이 발생한다. 냉각수로서 중수를 사용하는 중수 원자로에서, 오직 고가의 중수만이 봉입수로서 사용될 수 있으며 실질적인 중수 손실은 종래의 기술을 사용할 때 처리 용액의 증발 동안 발생할 수 있기 때문에 추가 비용이 발생한다. 따라서, 완벽한 시스템 제염이 이러한 타입의 원자로에서는 경제적으로 수행될 수 없다.
본 발명의 목적은 더욱 비용 효율적인 방식으로 그리고 적은 양의 방사성 폐기물을 생성하는, 원자로의 1차 냉각수 회로의 금속면의 제염 동안 생성된 폐수를 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 성취하기 위하여, 원자로의 1차 냉각수 회로의 금속면의 제염으로 인한 폐수를 처리하는 방법이 제공되고, 상기 방법은:
a) 산화제가 산화 용액을 형성하기 위하여 상기 1차 냉각수 회로의 1차 냉각수내로 도입되고, 상기 산화 용액은 상기 금속면과 상기 산화 용액을 접촉시키도록 상기 1차 냉각수 회로에서 순환되는 단계;
b) 단계 a) 동안 또는 단계 a) 후에, 미리 결정된 양의 상기 산화 용액은 상기 1차 냉각수 회로로부터 상기 1차 냉각수 회로에 연결된 환원 구역 내로 방출되는 단계;
c) 상기 환원 구역에서, 상기 산화제는 상기 산화제가 없는 반응 용액을 형성하도록 환원제와 반응하는 단계;
d) 상기 반응 용액이 탈염된(desalinated) 용액을 형성하도록 이온 교환 수지 위에서 통과되는 단계; 및
e) 상기 탈염된 용액이 상기 1차 냉각수내로 반환되고 그리고/또는 일시적으로 저장되고 그리고/또는 처분되는 단계를 포함한다.
폐수를 처리하기 위한 본 발명에 따른 방법의 단계 a)는 종래의 제염 방법의 적용 내의 산화 단계에 해당한다. 본 발명에 따른 방법을 통해, 산화 단계 동안 또는 산화 단계 수행 후에, 1차 냉각수 회로로부터 방출된 산화 용액이 처리되고 복잡한 후처리 및/또는 증발을 요하지 않고 제염 공정에서 재활용될 수 있다. 또한, 이 방법은 종래 기술에 비해 적은 양의 폐기물만을 생성하므로, 이 방법은 경제적일 뿐만 아니라 생태학적 이점을 제공한다.
발명자들은, 제염 방법의 산화 단계에 후속하는 폐수 처리가 시스템으로부터 냉각수 펌프의 작동을 통해 냉각 시스템으로 도입된 폐수를 제거하고 이를 처리할 수 있도록 피트되므로 비용 효율적인 방식으로 냉각 시스템 내로 회복되거나 처분될 수 있음을 발견했다. 환원제에 의한 1차 냉각수의 방출된 부분에 존재하는 산화제의 처리는, 한정된 분해 생성물로의 반응 파트너의 효율적인 전환이 단시간에 성취되도록 제어될 수 있는 일반적으로 급속 산화환원 반응(redox reaction)을 포함한다. 낮은 이온 전하로 인해, 생성된 반응 용액은 제염 방법을 수행하는 데 필요한 이온 교환기로 처리하기에 적합하므로 인-플랜트 장비로 이용 가능하다. 따라서 증발 농축기와 같은 추가 방사성 폐기물의 생성을 줄이거나 피할 수 있다.
본 발명의 맥락에서 "산화제가 없음(Freed of the oxidizing agent)"은 반응 용액 중의 산화제 농도가 이온 교환 수지에 중요하지 않은 값을 가지며, 바람직하게는 5㎎/㎏ 미만인 것을 의미한다. 환원제는 바람직하게는 산화제의 완전한 전환을 보장하기 위해 약간 과량으로 사용된다.
Ce4+, 과망간산과 같은 과망간산염 및 그 알칼리 금속염, H2S2O8 및 그 염 또는 O3가 산화제로서 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, 산화제는 과망간산 염, 바람직하게는 과망간산이다. 과망간산염은 쉽게 사용할 수 있으며 이미 제염 방법의 산화제로 기술적으로 입증되었다.
바람직한 실시예에 따르면, 폐수를 처리하기 위한 본 발명에 따른 방법에 사용되는 환원제는 아스코르브산, 시트르산 또는 옥살산과 같은 지방족 디카르복실산 및 이들의 혼합물이고, 특히 바람직하게는 옥살산이다. 옥살산은 산화 단계에서 금속면상의 산화물층으로부터 분리된 금속 이온에 적합한 착화제로 알려져있다. 또한, 옥살산은, 반응 생성물로서 이산화탄소 및 물만 생성되기 때문에 잔여물 없이 반응 용액으로부터 제거될 수 있다.
1차 냉각수 회로는 봉입수 서플라이를 갖는 적어도 하나의 냉각수 펌프를 포함할 수 있다. 냉각수 펌프로 공급된 물은 1차 냉각수로 전달된다. 산화 단계 동안 또는 산화 단계 후에 1차 냉각수 회로로부터 방출되는 미리 결정된 양의 산화 용액은 바람직하게는 1차 냉각수에 공급되는 봉입수의 양에 상응한다. 환원 구역으로 방출되는 산화 용액의 체적 유량은 특히 바람직하게는 산화 단계 동안 냉각수 펌프에 의해 1차 냉각수로 전달되는 봉입수의 체적 유량비에 상응한다. 이를 통해 냉각 시스템의 1차 냉각수의 양이 일정하게 유지되고 정의된 유속이 환원 구역에 설정된다. 또한, 이는 방출된 산화 용액의 연속 처리 및 동시에 1차 냉각수 회로의 일정한 충전 용적을 보장하는 것을 허용한다.
대안적인 실시예에서, 환원 구역 내로 방출된 산화 용액은 버퍼 용기에 일시적으로 저장될 수 있으며, 환원 구역에서 일괄적으로(in batches) 처리될 수 있다.
보다 바람직하게는, 환원 구역의 체적은 산화제와 환원제의 반응 시간에 적응되어서, 산화제가 없는 반응 용액이 이온 교환기에 공급되기 전에 반응 지대에서 환원제와 산화제의 본질적으로 완벽한 반응을 보장한다. 이러한 방식으로, 산화제의 실질적으로 완벽한 전환은 환원 구역의 연속적인 모니터링 및 제어를 요구하지 않으면 서 적은 노력으로 보장될 수 있다.
본 발명의 추가적인 대상물은, 원자로의 1차 냉각수 회로의 금속면의 제염으로 인한 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 장치이며, 상기 장치는:
- 상기 1차 냉각수 회로로부터 산화제를 포함하는 미리 결정된 양의 1차 냉각수를 방출하도록 제공되는 방출 장치,
- 상기 방출 장치에 연결되고, 미리 결정된 양의 방출된 상기 1차 냉각수내로 환원제를 도입하도록 주입 스테이션을 포함하며, 반응 용액을 형성하도록 상기 1차 냉각수에서 상기 산화제와 상기 환원제의 반응을 위하여 제공되는, 환원 구역 및
- 상기 반응 용액을 탈이온화하기 위해 상기 환원 구역에 연결된 이온 교환기를 포함한다.
폐수 처리 장치는 증발기를 사용하지 않고 원자로의 1차 냉각수 회로에서 금속면의 제염에 사용된 산화 용액을 처리 및 탈염할 수 있게 함으로써 에너지 소비 및 생성된 방사성 폐기물을 현저하게 감소시킨다.
유리한 실시예에서, 환원 구역은 선택적으로 연속하여 작동되는 반응 용기를 포함한다. 추가적인 반응 용기를 제공함으로써, 산화제와 환원제의 반응을 보다 쉽게 모니터링하고 제어할 수 있다. 또한, 폐수 처리 장치는 보다 유연하게 설계될 수 있으며 각각의 원자로의 요건에 적응될 수 있다. 연속적으로 작동되는 반응 용기는 산화 용액이 끊임없이 처리될 수 있고 따라서 1차 냉각수 회로로부터 끊임없이 방출될 수 있으며 이온 교환기에서의 처리 이후 탈이온수로 저장되거나 봉입수로 반환될 수 있다는 추가적인 이점을 갖는다.
반응 용기는 선택적으로 연속하여 작동되는 교반 탱크 반응기이며, 이는, 교반 탱크 반응기에서 반응 용액의 체류 시간뿐만 아니라 산화 용액에 도입되는 환원제의 양을 제어하여 산화제와 환원제의 본질적으로 완벽한 반응을 보장한다는 장점을 갖는다.
유리한 실시예에 따르면, 환원 구역은 교반 탱크 반응기에 연결된 버퍼 용기를 더 포함한다. 버퍼 용기는 교반 탱크 반응기가 간헐적으로 작동 되더라도 냉각 시스템으로부터 산화 용액의 연속적인 방출을 가능하게 한다. 대안적으로, 완충 용기는 제 1 교반 탱크 반응기에 평행하게 연결된 추가의 교반 탱크 반응기일 수 있다. 교반 탱크 반응기 및/또는 버퍼 용기의 체적은, 냉각수 시스템으로부터 방출된 산화 용액의 체적이 용기들 중 하나에서 완전히 수용되는 동안, 산화제와 환원제의 반응은 다른 용기에서 수행되도록 매칭된다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 반응 용기는 연속 작동을 가능하게 하는 관형 유동식 반응기를 포함한다. 이 경우, 환원 구역의 섹션은 관형 유동식 반응기로서 설계될 수 있다.
관형 유동식 반응기의 길이는 관형 유동식 반응기의 직경 및 반응 용액의 유속에 따라 결정될 수 있다. 관형 유동식 반응기의 길이는 바람직하게는, 산화제가, 산화제가 없는 반응 용액을 형성하기 위하여 환원제와 본질적으로 완벽하게 반응하는, 관형 유동식 반응기에서의 반응 용액의 체류 시간이 성취되도록 치수가 정해진다. 이런 방식으로, 추가적인 모니터링 및 제어 장비가 생략될 수 있으므로, 처리 안전성이 증가되며 비용은 절감된다.
본 발명의 또 다른 대상물은 폐수 처리를 위한, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 폐수 처리 장치의 용도 및 바람직하게는 하나 이상의 금속 산화물과 방사성 동위원소를 포함하는 층을 갖는 원자로의 1차 냉각수 회로의 금속면이 제염되는 제염 방법에서의 폐수 처리 장치의 용도이다.
상기 제염 방법은 하나 이상의 처리 사이클을 포함하고, 각각의 처리 사이클은, 상기 금속면과 상기 산화 용액을 접촉시키도록 상기 1차 냉각수 회로에서 순환되는 산화 용액을 형성하도록 1차 냉각수 회로에서 1차 냉각수내로 산화제가 도입되는 산화 단계; 환원제가 산화 용액 내로 도입되어 상기 산화 용액의 상기 산화제가 환원되는 환원 단계; 및 상기 산화 단계에 처리된 상기 금속면이 제염 용액을 형성하도록 1차 냉각수에서 상기 금속 산화물 및 방사성 동위원소의 적어도 일부를 용해하도록 제염제와 접촉되는, 제염 단계를 포함한다. 본 발명에 있어서, 상기 산화 단계에서 형성된 미리 결정된 양의 산화 용액이 상기 폐수 처리 장치 내로 방출된다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 폐수 처리 장치는 특히 가압수 원자로, 비등수 원자로 또는 중수 원자로의 전체 시스템 제염에 사용하기에 적합하다. 화학적 구성 및 조성뿐만 아니라 산화물 층의 두께는 FSD에서 전체 제염 영역에 걸쳐 변할 수 있고 처리될 제염 영역의 총 표면적은 FSD에서 매우 커서, 금속면 상에 퇴적될 산화물 층을 개방하기 위하여 특히 긴 산화 시간이 필요하다. 본 발명에 따른 방법은 특히 생성된 방사성 폐수의 양을 감소시키는 것을 돕는다. 중수 원자로에서, 본 발명에 따른 방법은 높은 증발 손실 및 추가 공정 단계 없이 고가의 중수를 회수할 수 있게 한다.
추가적인 장점들 및 특징들은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
- 도 1은 관형 유동식 반응기를 갖는 본 발명에 따른 폐수 처리 장치의 개략도이다.
- 도 2는 교반 탱크 반응기를 갖는 본 발명에 따른 폐수 처리 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 1에 개략적으로 도시된 폐수 처리 장치(10)는 원자로(14)의 1차 냉각수 회로(12)에 연결되고, 하나 이상의 금속 산화물 및 방사성 동위 원소를 포함하는 층을 갖는 1차 냉각수 회로(12) 내의 금속면의 제염으로 인한 폐수를 처리하는 역할을 한다. 1차 냉각수 회로(12)는 원자로(14)의 동력 작동에서 1차 냉각수와 접촉하는 모든 시스템 및 구성 요소를 포함한다. 이것은, 특히 냉각수 파이프, 반응기 용기, 증기 발생기 및 비상 및 잔류 열 제거 시스템, 체적 조절 시스템 및 원자로 물 세척 시스템(미도시)과 같은 보조 시스템을 포함한다.
1차 냉각수 회로(12)는 산화 단계에서 1차 냉각수 및/또는 산화 용액의 순환을 위해 제공된 주요 냉각수 펌프(20)를 더 포함한다. 하나의 주요 냉각 펌프(20) 대신에 다수의 메인 냉각수 펌프를 작동시키는 것도 가능하다. 주요 냉각수 펌프(20)에 추가적으로 또는 대안으로서, 보조 시스템의 펌프, 특히 응급 및 잔류 열 제거 시스템(미도시)의 펌프를 사용하여 1차 냉각수 회로(12)에서 산화 용액을 순환시키는 것이 가능하다. 냉각수 펌프에 의해 생성된 폐열은 산화 용액을 원하는 반응 온도로 가져오기 위해 사용될 수 있다. 적어도 하나의 냉각수 펌프는 봉입수 서플라이(seal water supply)를 갖는다.
1차 냉각수 회로(12)의 단 하나의 루프가 도 1에 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 폐수 처리 장치(10)는 2개 이상의 루프를 갖는 1차 냉각수 회로(12)를 갖는 원자로에서도 사용될 수 있다고 가정할 수 있다.
원자로(14)는 특히 가압수 원자로, 비등수 원자로 또는 중수 원자로로 구성될 수 있다.
1차 냉각수 회로(12)에 연결된 폐수 처리 장치(10)는 환원 구역(16) 및 방출 장치(18)를 포함하며, 여기서 산화 용액의 일부는 1차 냉각수 회로(12)로부터 폐수로서 환원 구역(16) 내로 방출된다. 방출 장치(18)는 예를 들어 조정 밸브가 있거나 없는 1차 냉각수 회로(12)의 제염 영역에 직접 통합된 3방향 밸브 및/또는 피팅(fitting)을 포함할 수 있다. 이는 1차 냉각수 회로(12)의 체적 유량 및 환원 구역(16)으로 방출된 산화 용액의 체적 유량 모두가 조절될 수 있다는 점에서 유리하다.
환원 구역(16)에는, 방출 장치(18)에서 1차 냉각수 회로로부터 방출된 산화 용액의 일부가 환원 구역(16)을 통해 펌핑되는 펌프(22)가 제공된다.
환원 구역(16)에서 산화 용액의 체적 유량비가 결정 및 제어될 수 있는 유량계(flow meter)(24)가 펌프(22)에 이어서 배치된다.
펌프(22)의 하류에는 주입(dosing) 스테이션(26)이 제공되며, 주입 장치(28)로부터 주입 펌프(30)에 의해 환원 구역(16)내로 환원제가 도입될 수 있다.
주입 스테이션(26) 뒤의 흐름 방향으로 반응 섹션(32)이 제공되며, 여기서 환원제는 산화 용액 내의 산화제와 반응하여 반응 용액을 형성한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 반응 섹션(32)은, 관형 유동식 반응기(34)의 반응 용액의 체류 시간이 산화제가 환원제와 본질적으로 완벽하게 반응하기에 충분하도록 성취되어서 반응 용액이 관형 유동식 반응기를 벗어날 때 산화제를 갖지 않도록 치수가 정해진 길이를 갖는 관형 유동식 반응기(34)를 갖는다. 관형 유동식 반응기(34)는 반응 용액의 유속 및 반응기 직경에 따라 결정된다.
환원 구역(16)의 반응 섹션(32)에는 적어도 하나의 이온 교환기(36)가 연결되고, 여기서 산화제, 바람직하게는 그 안에 함유된 금속 이온이 제거된 반응 용액에 포함된 방사성 성분이 적어도 결합되어, 반응 용액은 탈염되고 세척된다. 탈염에 의해 처리된 폐수는 특히 바람직하게는 탈이온화된 수질로 제공된다.
탈염을 통해 방사성 성분을 적어도 없애고, 이온 교환기(36)를 나가는 용액은 선택적으로 연결 지점(38)에서 방출되어 폐수(40)에 직접 공급되거나 및/또는 탈이온수로서 봉입수 펌프(44)용 중간 저장 용기(42) 또는 탈이온수 용 다른 저장 용기(미도시)에 공급된다. 상기 다른 저장 용기에 수용된 탈이온수는 예를 들어 1차 냉각수의 손실을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 이 실시예는 경제적인 이유로 중수 손실이 이미 작게 유지되어야하는 중수 원자로의 제염에 특히 적합하다.
중간 저장 용기(42)로부터, 탈염된 용액은 봉입수 펌프(44)에 의해 주요 냉각수 펌프(20)에 외부 봉입수로서 공급될 수 있고, 이러한 방식으로 추가 처리 약품을 위하여 1차 냉각수로서 또는 용매로서 다시 1차 냉각수 회로(12)로 이용 가능하다.
1차 냉각수 회로(12)는, 제염 시스템이 제염 방법의 개별 단계를 모니터링하고 제어하는 역할을 할 수 있는 연결 지점(48, 50)을 통해 연결된 추가 외부 제염 시스템(46)을 더 가질수 있다. 외부 제염 시스템(46)은 모듈식 설계를 가질 수 있으며, 특히 산화제 및 제염을 수행하기 위한 제염제와 같은 처리 화학 물질을 위한 하나 이상의 저장 용기, 처리 화학 물질을 1차 냉각수 회로(12)에 공급하기 위한 주입 장치, 펌프, 히터, 필터 장치, 샘플링 시스템, 하나 이상의 이온 교환기와 제염제의 광 촉매 분해를 위한 UV 반응기, 원격 모니터링을 위한 인터페이스 및 처리 용액의 물질 특정 농도, pH, 활성 및 기타 방법 파라미터를 결정하기 위한 다양한 센서를 포함할 수 있다. 연결 지점(48, 50)을 통해, 외부 제염 시스템(46)은 1차 냉각수 회로(12)에 선택적으로 연결되거나 분리될 수 있다. 외부 제염 시스템(46)의 설계 및 장치(instrumentation)는 인-플랜트 장비가 제염중에 재배치 될 수 있는지 여부에 따른다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 폐수 처리 장치(10)는 외부 제염 시스템(46)에도 통합될 수 있다. 연결 지점(48, 50) 중 하나는 바람직하게는 추가로 방출 장치(18)로서 작용할 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 도 1에서와 동일한 기능을 갖는 구성 요소들에 대해 동일한 참조 번호들이 사용된다. 이와 관련하여 상기 설명을 참조한다.
도 2의 실시예에서, 반응 섹션(32)은 산화제가 환원제와 반응하는 제 1 교반 탱크 반응기(52)를 갖는다. 제 1 교반 탱크 반응기(52)에 부가하여, 제 1 교반 탱크 반응기(52)에 병렬로 연결된 제 2 교반 탱크 반응기(54)가 제공된다. 이러한 배열은 교반 탱크 반응기(52, 54)의 간헐적인 작동을 가능하게 하며, 산화제가 반응기들 중 하나에서 환원제와 반응하는 동안, 다른 하나의 교반 탱크 반응기가 1차 냉각수 회로(12)로부터 방출된 산화 용액으로 채워진다. 교반 탱크 반응기(52, 54)의 체적은, 산화제가 환원제와 본질적으로 완벽히 반응하도록 상기 하나의 반응기의 반응 용액의 체적 시간이 반응 용액으로 충전되도록 상기 다른 반응기에 의해 요구되는 시간보다 짧다.
대안적으로, 제 2 교반 탱크 반응기(54)는 제 1 교반 탱크 반응기(52_에 연결되는 단순한 버퍼 용기로서 구성될 수 있으며 교반 탱크 반응기(52)의 환원제와 산화제의 반응이 완료될 때까지 1차 냉각수 회로(12)로부터 방출된 산화 용액을 수용할 수 있다. 본 실시예에서, 환원제는 교반 탱크 반응기(52)에 직접적으로 추가될 수 있다.
또한, 교반 탱크 반응기(52)는 연속적으로 작동될 수 있다. 이 경우, 완충 용기 또는 제 2 교반 탱크 반응기(54)는 생략될 수 있다. 이어서, 교반 탱크 반응기(52)를 통해 흐르는 반응 용액의 체적 유량비는, 산화제가 환원제와 본질적으로 완벽하게 반응하기에 충분한 체류 시간을 야기하며 산화제가 없는 반응 용액을 생성하도록 교반 탱크 반응기(52)를 설계한다.
이하에서, 본 발명에 따른 폐수 처리 장치(10)가 사용될 수 있는 제염 방법을 먼저 설명한다.
하나 이상의 금속 산화물 및 방사성 동위 원소를 포함하는 층을 갖는 원자로(14)의 1차 냉각수 회로(12)에서 금속면의 제염은 하나 이상의 처리 사이클에서 수행될 수 있으며, 각각의 처리 사이클은, 산화 단계, 환원 단계 및 제염 단계 및 선택적으로 추가 처리 단계를 포함한다.
산화 단계는 산화 용액을 형성하기 위하여 1차 냉각수 회로(12)에서 산화제를 1차 냉각수내로 도입함으로써 수행되고, 상기 산화 용액은 금속면과 산화 용액을 접촉시키도록 1차 냉각수 회로(12)에서 순환된다. 산화제는 외부 제염 시스템(46) 또는 인-플랜트 체적 제어 시스템을 사용하여 2차 냉각수내로 공급될 수 있다.
산화 용액은 열원으로서 동시에 작용하는 1차 냉각수 회로(12)에 존재하는 적어도 주요 냉각수 펌프(20) 및/또는 추가 냉각수 펌프를 사용하여 순환될 수 있다. 주요 냉각수 펌프(20) 및/또는 추가 냉각수 펌프의 밀봉 기밀성은 봉입수 펌프(44)를 통한 외부 봉입수 서플라이를 통해 산화 단계에서 보장된다. 산화 단계에서 사용되는 봉입수는 주요 냉각수 펌프(20) 및/또는 추가 냉각수 펌프로부터 1차 냉각수로 전달되어 산화 단계 동안 1차 냉각수의 체적을 증가시키는 탈이온화된 물이다.
제염 단계에서 그리고 선택적으로 다른 처리 단계에서, 처리 용액 자체는 봉입수로서 작용할 수 있거나 처리 용액은 외부 펌프, 예를 들어 외부 제염 시스템(46)에 의해 순환될 수 있다.
산화 용액 중의 산화제의 농도는 바람직하게는 10㎎/l에서 800㎎/l 사이, 바람직하게는 100㎎/l부터 300㎎/l까지의 범위이다.
금속면에 증착된 산화물 층은 일반적으로 난용성 스피넬 구조에서 Cr(III), Fe(II) 및 Fe(III)뿐만 아니라 Ni(II)를 포함한다. 산화제와의 접촉은 금속면의 산화물 층의 Cr(III)과 Fe(II)가 Cr(VI)과 Fe(III)로 산화되게 하여 층의 스피넬 구조가 파괴되게 한다. 이 공정에서, 산화제로서 사용된 과망간산염(MnO4 -)은 이산화망간(MnO2)으로 환원된다. 쉽게 용해되는 크롬산염(chromate)인 Cr(VI)는 이 단계에서 용해되는 반면, Fe(III)과 Ni(II)는 금속면에 수산화된 산화물로 대부분 남아 있다.
산화 단계는 확산 제어 공정이며, 이는 새로운 산화제를 금속면으로 운반함으로써 제한되며 따라서 특정 산화물 층 두께만을 열 수 있다. 과망간산염이 사용되는 경우, 산화제의 금속면으로의 확산은 진행되는 산화 시간과 함께 표면상에 형성되는 이산화망간에 의해 추가로 느려진다. 이는 처리 시간 동안 Cr(VI)의 형성을 연속적으로 감소시킨다. 산화 단계는 전형적으로 수 시간이 걸리고 산화 용액 중의 Cr(VI) 농도의 증가가 더 이상 관찰될 수 없을 때 완료된다.
제염 방법에서, 산화 단계 다음에 환원 단계가 이어지고, 여기서 산화 용액에 함유된 잔류 산화제 및 선택적으로 과망간산염을 사용할 때 형성된 이산화망간이 1차 냉각수 회로(12)에서 환원된다. 사용되는 환원제는 지방족 디카르복실산, 바람직하게는 옥살산이다.
옥살산이 환원제로서 사용될 경우, 일반 반응식(general reaction equation)은 이하와 같다:
2 MnO4 - + 5 H2C2O4 + 6 H+ → 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O
MnO2 + H2C2O4 + 2 H+ → Mn2+ + 2 CO2 + 2 H2O
옥살산에 의한 환원은 CO2와 H2O를 독점적으로 생성하고, 여기서 CO2의 5 몰(mole)은 과망간산염의 몰 당 생성되며 CO2의 2몰은 이산화망간의 몰 당 생성된다. 환원 단계에서 생성된 CO2는 예를 들어, 외부 제염 시스템의 서지 탱크 또는 1차 냉각수 회로(12)의 저압 영역에 수집될 수 있으며, 그로 인해 상응하는 필터를 통해 원자로의 작동 동안 생성된 배기 공기로 공급될 수 있다.
환원 단계는 일단 산화제의 농도가 더는 감소하지 않거나 미리 결정된 한도 아래로 떨어지면 완료된다.
환원 단계에 이어지는 제염 단계에서, 산화 단계에서 처리된 금속면은 제염제와 접촉되어 1차 냉각수에서 금속 산화물 및 방사성 동위 원소의 적어도 일부를 용해시켜 제염 용액을 형성한다.
옥살산이 다시 제염제로 사용될 수 있다. 따라서, 1차 냉각수 회로(12)의 환원 단계에서 제염 단계로의 천이(transition)는 점진적이다.
옥살산이 제염제로 사용되면, Cr(VI)은 Cr(III)으로 환원되고 옥살라토 착화물(oxalato complex)로서 제염 용액에 남아있게 된다. 현재의 Ni(III)는 Ni(II)로 환원되어 Ni(II) 옥살라토 착화물로 용해되는 반면 철은 Fe(III) 옥살라토 착화물로 용해된다. 더욱이, 제염 용액은 또한 산화물 층으로부터 침출된 방사성 동위 원소를 함유한다.
금속 이온 함유 제염 용액은 산화 단계 및 방사성 동위 원소로부터의 부식 생성물 Fe 및 Ni뿐만 아니라 Mn을 결합시키기 위해 양이온 교환 수지를 통과한다. 소량의 방사성 동위 원소와 Cr(III) 옥살라토 착화물은 음이온 교환 수지에 유지 될 수 있다. 제염 용액은 이온 교환 수지로 끊임없이 세척되기 때문에, 냉각수 시스템으로의 방사능 재순환이 방지되고 현재 처리 사이클에서 주입량(dosage) 영향의 효과적인 감소가 달성된다. 제염 용액의 활성도의 감소가 더는 관찰될 수 없으면 처리 사이클의 제염 단계가 완료된다.
후속 세정 단계에서, 제염제는 금속 이온으로 세정된 제염 용액으로부터 제거된다. 옥살산이 제염제로 사용되면, 옥살산은 자외선에 의한 광촉매 습식 산화를 통해 CO2와 물로 분해될 수 있다. 이와 동시에, 제염 용액은 잔류 활성도 및 부식 생성물을 제거하기 위해 이온 교환기를 통해 계속 통과한다. 제염 용액으로부터 환원성 성분을 제거하는 것은 다음 처리 사이클을 준비하는 역할을 하며, 다음 산화 단계에서 사용되는 산화제의 안정성을 보장한다.
최종 처리 사이클의 마지막에, 금속면의 주입 비율의 원하는 감소에 도달하자마자, 잔류 제염제를 세척하고 제거한 제염 용액을 이것이 결정된 한정된 전도도에 도달할 때 까지 혼합 베드 필터(mixed-bed filter)로 세정된다.
상기 폐수 처리 장치(10)를 사용하는 원자로의 1차 냉각수 회로에서 금속면의 제염으로부터 폐수를 처리하기 위한 본 발명에 따른 방법이 이하에서 상세히 설명된다.
본 발명에 따르면, 전술한 제염 방법의 산화 단계에서 형성된 미리 결정된 양의 산화 용액이 1차 냉각수 회로(12)로부터 방출되고, 폐수 처리 장치(10)의 환원 구역(16)에서 환원제와 반응하며, 이는 1차 냉각수 회로에 연결된다. 폐수 처리 장치(10)에서의 산화 용액의 전환은 1차 냉각수 회로(12)의 산화 단계 중에 이미 개시될 수 있다.
1차 냉각수 회로(12)로부터 방출된 미리 결정된 산화 용액은 냉각수 펌프, 특히 주요 냉각수 펌프(20)에 공급되어 산화 단계 동안 1차 냉각수로 전달되는 봉입수의 양에 대응한다. 환원 구역(16)으로 유동하는 산화 용액의 체적 유량비는 특히 산화 단계 동안 1차 냉각수 내로 도입된 봉입수의 체적 유량비에 대응할 수 있다. 펌프(22) 및 유량계(24)의 도움으로, 환원 구역(16) 내의 산화 용액의 유속이 제어될 수 있다.
환원제는 주입 스테이션(26)에서 주입 장치(28)에 의해 환원 구역(16)에서 산화 용액으로 도입되고 주입 스테이션(26)에 이어지는 반응 섹션(32)에서 산화제를 환원시켜 산화제가 제거된 반응 용액을 형성한다.
환원 구역(16) 및 전술한 제염 방법의 환원 단계에서 사용되는 환원제는 동일하거나 상이할 수 있다. 두 단계 모두에서 동일한 환원제를 사용하는 것이 바람직하다. 환원 구역(16)에서 사용되는 환원제는 바람직하게는 지방족 디카르복실산, 바람직하게는 옥살산이다.
환원제는 과망간산염(MnO4 -) 및 환원 구역(16)에 도입된 선택적으로 이산화망간(MnO2)과 같은 환원 구역(16)의 산화 용액에 함유된 산화제의 잔류량을 Mn2+로 환원시킨다.
약간 과량의 양의 옥살산을 사용함으로써, 반응 섹션(32)에서 과망간산 염 및 선택적으로 이산화망간을 Mn(Ⅱ)로 완전히 환원시키고, 용해된 상태로 후자를 합성(complex)시키는 것이 가능하다. 산화물 층에서 침출된 Cr(VI)은 환원제에 의해 Cr(III)으로 환원되어 옥살레이트 착화물로서 반응 용액에 잔존한다. 산화제와의 반응을 통해 옥살산은 이산화탄소 CO2와 물로 전환된다.
반응 용액으로부터의 CO2의 가스 방출(outgassing)은 환원 구역(16) 및/또는 반응 섹션(32)을 가압함으로써 방지될 수 있다. 이는 반응 용액에서 CO2의 완전한 용해를 달성한다.
관형 유동식 반응기(34)(도 1)가 반응 섹션(32)에서 사용되는 경우, 이온 교환기(36) 이후까지 충분한 과압을 설정하는 것이 바람직하다.
교반 탱크 반응기(52)와 같은 반응 용기(도 2)가 사용되면, 반응 용기 내에서 가스 제거(degassing)가 수행될 수 있고, CO2의 주요 부분이 상응하는 HEPA 필터를 통해 원자력 발전소의 작동 중에 생성된 배기 공기로 공급될 수 있다.
환원 구역(16)의 체적은 바람직하게는 산화제와 환원제의 반응의 반응 시간에 맞추어져서, 반응 섹션(32)의 반응 용액의 체류 시간이 환원 구역(16)에서 환원제와 산화제의 본질적으로 완벽한 반응을 보장하기에 충분하다. 산화제와 환원제와의 반응 시간은 실험적으로 확인될 수 있다. 환원 구역(16)의 체적 및 반응 섹션(32)에서의 반응 용액의 체류 시간은 산화 단계 중에 1차 냉각수로 도입되는 외부 봉입수의 양 및/또는 체적 유량비에 따라 결정되므로, 본질적으로 일정한 양의 냉각수가 1차 냉각수 회로에서 유지될 수 있다.
관형 유동식 반응기(34)가 사용되는 경우, 관형 유동식 반응기(34) 내의 산화제 및 환원제의 체류 시간은 관형 유동식 반응기(34)의 길이 및/또는 반응의 유속을 통해 제어되어서 관형 유동식 반응기(34)에서 환원제와 산화제의 본질적으로 완벽한 반응을 보장할 수 있다. 산화제가 제거된 반응 용액은 관형 유동식 반응기(34)를 빠져 나간다.
교반 탱크 반응기(52)가 사용되는 경우, 교반 탱크 반응기의 체적은 반응기 내의 반응 용액의 체류 시간이 산화제가 환원제와 본질적으로 완벽하게 반응하기에 충분하도록 치수가 정해질 수 있다. 교반 탱크 반응기(52)는 연속적으로 작동되는 것이 바람직하다. 간헐적인 작동의 경우, 버퍼 용기 또는 추가 교반 탱크 반응기(54)는 매칭되는 체적들로 추가적으로 제공될 수 있으므로, 산화제의 완전한 전환은 반응기(52)에 성취되되 다른 반응기(54) 또는 버퍼 용기는 1차 냉각수 회로(12)로부터 환원 구역(16)내로 방출되는 산화 용액으로 채워진다.
산화제가 제거된 반응 용액은 이온 교환기(36)에서 이온 교환 수지를 통과하여 세척되어 탈염된 용액을 형성한다. 산화 단계로부터의 Mn 및 선택적으로 방사성 물질뿐만 아니라 반응 용액 중에 용해된 부식 생성물인 Fe 및 Ni는 양이온 교환 수지에 결합된다. 소량의 방사성 물질과 Cr(III)은 음이온 교환 수지에 결합될 수 있다. 적어도 바람직하게는, 폐수 내에 용액을 처분하는 것을 허용하는, 처리된 용액의 미리 결정된 활성도가 성취될 때까지, 탈염은 탈이온수를 형성하도록 완전하게 또는 부분적으로 수행될 수 있다.
산화 매체가 제거된 반응 용액은 이온 교환기(36)로 들어가기 전에 또는 필터를 통해 이어서 가능한 입자로 세정될 수 있다.
이러한 방식으로 세정되고 탈염된 후, 상기 용액은 주요 냉각수 펌프(20) 또는 추가 냉각수 펌프를 위한 봉입수로서 이용가능한 봉입수 서플라이로 통과될 수 있으며 1차 냉각수 회로(12) 내로 복귀될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 세정되고 탈염된 용액은 완전히 또는 부분적으로 처리될 수 있다.
실시예
실험실 규모의 폐수 처리를 수행하기 위해, 산화 용액에서 과망간산의 최대 농도는 약 300 ppm(mg/kg)이라고 가정했다. 이 농도는 과망간산염을 이용한 제염 방법에서 전형적으로 사용되는 산화제의 양의 상한치에 상응하며, 따라서 보수적 인 가정을 구성한다.
처리될 산화 용액의 양은 산화 단계에서 필요한 봉입수의 양에 상응하고 산화 단계 동안 작동중인 냉각수 펌프의 수에 의존한다. 1차 냉각수 회로에 있는 4개의 주요 냉각수 펌프가 모두 동시에 작동하는 경우 도입되는 최대 봉입수의 양은 6m3/h이다.
옥살산은 바람직하게는 용액의 형태로 환원 구역 내로 공급된다. 제염 방법에 사용되는 옥살산의 원액의 농도는 물의 1㎏ 당 약 100g의 옥살산 2수화물이며, 이는 물의 입방 미터당 옥살산 2수화물의 100㎏에 해당한다. 이 농도에서, 옥살산의 침전은 온도 T ≥ 15℃에서 제외된다.
환원 구역 내로의 옥살산 용액의 공급 속도는 산화 용액 중의 과망간산 농도 및 봉입수의 양에 의존한다. 상기 가정된 최대 조건하에서, 약 63.5 liters/h이다. 이것은 산화 용액에서 과망간산을 Mn(II)로 환원시키고 후자를 합성하기 위해 화학량론적으로(stoichiometrically) 필요한 옥살산의 양에 해당한다. 이것은 환원 후에 침전물의 형성을 피한다. 옥살산의 공급 속도는 상술한 초기 파라미터로부터의 편차의 경우에 새롭게 확인 및/또는 적용될 수 있다. 또한, 이온 교환 칼럼의 상류에서 전도도 측정을 통해 폐수 처리를 수행하는 동안 이송 속도의 미세 조정이 수행될 수 있다.
연속하는 관형 유동식 반응기로 사용되는 호스의 필요한 길이는 사용된 호스 직경, 반응 완료에 필요한 체류 시간 및 유속에 따라 달라진다. 제염 호스에 일반적으로 사용되는 직경 DN 80은 호스 직경으로 선택된다. 명시된 조건 및 온도 T ≥ 85℃ 내지 95℃에서, 과망간산과 옥살산의 반응에 대한 최대 반응 시간은 2분이다. 도입된 봉입수의 최대량을 6㎥/h로 고려하면 요구되는 호스 길이는 약 40m가 된다.
상기 계산된 파라미터는 파일럿 플랜트(pilot plant) 규모로 테스트되었다. 호스 직경 DN 80 대신, 직경 DN 25을 갖는 호스가 파일럿 플랜트 테스트에 사용되었다. 호스 길이는 40m를 유지했다. 유속은 반응 용액의 동일한 체류 시간을 달성하기 위해 500liters/h로 설정되었다. 측정된 반응 용액의 호스 내 체류 시간은 표준 편차가 9초(00:09)인 2분 3초(02:03)였다. 옥살산 용액의 유속 조정된 공급 속도는 5.25 liters/h이었다. 과망간산의 농도 또는 반응 온도와 같은 다른 공정 변수는 변하지 않았다. 과망간산 염을 제거한 무색 용액을 관형 유동식 반응기로 사용된 호스 출구에서 얻었다.
관형 유동 반응기 역할을 하는 호스에서 과망간산의 환원 가능성을 입증할 수 있다. 계산된 체류 시간은 과망간산의 완전한 환원을 달성하기에 충분하다는 것이 확인되었다. 용해된 이온은 산화 단계의 끝에서 과망간산 용액 100㎥ 당 약 250 리터의 이온 교환기 수요(demand)를 나타낸다.
기재된 바와 같이 관형 유동식 반응기의 옥살산에 의한 환원을 통한 산화 용액의 컨디셔닝의 하나의 장점은, 환원 반응을 수행하는 노력 및 생성된 폐기물의 체적은 선행 기술에 따른 증발기를 사용하는 제염 방법으로 인한 폐수의 처리에 비해 작은 것이다.
본 발명은, 완전한 시스템 제염에서 생성된 폐수의 양을 다루기 위한 충분한 증발기 용량이 부족한 핵 설비 및 시스템 제염 동안 수백 제곱미터의 범위의 중수의 양의 제거가 경계적이지 않은 중수 원자로에 있어서 유용하다.

Claims (19)

  1. 원자로(14)의 1차 냉각수 회로(12)의 금속면의 제염으로 인한 폐수를 처리하는 방법으로서, 상기 방법은:
    a) 산화제가 산화 용액을 형성하기 위하여 상기 1차 냉각수 회로(12)의 1차 냉각수내로 도입되고, 상기 산화 용액은 상기 금속면과 상기 산화 용액을 접촉시키도록 상기 1차 냉각수 회로(12)에서 순환되는 단계;
    b) 단계 a) 동안 또는 단계 a) 후에, 미리 결정된 양의 상기 산화 용액은 상기 1차 냉각수 회로(12)로부터 상기 1차 냉각수 회로(12)에 연결된 환원 구역(16) 내로 방출되는 단계;
    c) 상기 환원 구역(16)에서, 상기 산화제는 상기 산화제가 없는 반응 용액을 형성하도록 환원제와 반응하는 단계;
    d) 상기 반응 용액이 탈염된(desalinated) 용액을 형성하도록 이온 교환 수지를 통과하는 단계; 및
    e) 상기 탈염된 용액이 상기 1차 냉각수내로 반환되고 그리고/또는 일시적으로 저장되고 그리고/또는 처분되는 단계를 포함하는, 폐수를 처리하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 산화제는 과망간산염, 바람직하게는 과망간산인 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 환원제는 지방족 디카르복실산(aliphatic dicarboxylic acid), 바람직하게는 옥살산인 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 냉각수 회로(12)는 봉입수 서플라이(seal water supply)(42)를 갖는 적어도 하나의 냉각수 펌프(20)를 포함하는 것, 그리고 상기 산화 용액은 상기 냉각수 펌프(20)를 사용하여 상기 1차 냉각수 회로(12)에서 순환되는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 봉입수(seal water)는 상기 냉각수 펌프(20)로 공급되며 상기 1차 냉각수내로 전달되고, 상기 1차 냉각수 회로(12)로부터 방출된 미리 결정된 양의 산화 용액은 상기 1차 냉각수내로 전달된 봉입수의 양에 상응하는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하는 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 환원 구역(16)내로 방출된 상기 산화 용액의 체적 유량비는 단계 a) 동안 상기 1차 냉각수 내에 전달된 상기 봉입수의 체적 유량비와 상응하는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환원 구역(16)의 체류 시간은, 상기 환원 구역(16)에서 상기 환원제와 상기 산화제의 본질적으로 완벽한 반응을 성취하도록 상기 환원제와 상기 산화제의 반응의 반응 시간에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환원 구역(16)은 관형 유동식 반응기(34)를 포함하고, 상기 관형 유동식 반응기(34)의 산화제 및 환원제의 체류 시간은 상기 관형 유동식 반응기(34)에서 상기 환원제와 상기 산화제의 본질적으로 완벽한 반응을 성취하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하는 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환원 구역(16)은, 이산화탄소의 가스 방출(outgassing)을 방지하기 위하여 요구될 경우, 가압되는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하는 방법.
  10. 원자로(14)의 1차 냉각수 회로(12)의 금속면의 제염으로 인한 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 장치(10)로서,
    - 상기 1차 냉각수 회로(12)로부터 산화제를 포함하는 미리 결정된 양의 1차 냉각수를 방출하도록 제공되는 방출 장치(18),
    - 상기 방출 장치(18)에 연결되고, 미리 결정된 양의 방출된 상기 1차 냉각수 내로 환원제를 도입하도록 주입 스테이션(26)을 포함하며, 반응 용액을 형성하기 위한 상기 1차 냉각수 내에서의 상기 산화제와 상기 환원제의 반응을 위하여 제공되는, 환원 구역(16) 및
    - 상기 반응 용액을 탈이온화하기 위해 상기 환원 구역(16)에 연결된 이온 교환기(36)를 포함하는, 폐수 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 1차 냉각수 회로(12)는 봉입수 서플라이(42)를 갖는 적어도 하나의 냉각수 펌프(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 상기 환원 구역(16)은 선택적으로 연속하여 동작되는 반응 용기(34; 52, 54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 반응 용기는 교반 탱크 반응기(52, 54)인 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 환원 구역(16)은 상기 교반 탱크 반응기(52)에 연결된 버퍼 용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 반응 용기는 관형 유동식 반응기(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 관형 유동식 반응기(34)는, 상기 산화제가 상기 환원제와 본질적으로 완벽히 반응하는, 관형 유동식 반응기(34)의 상기 반응 용액의 체류 시간이 성취되도록 치수가 정해지는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  17. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원자로(14)는 가압수 원자로, 비등수 원자로 또는 중수 원자로로서 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  18. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위하여 청구항 10 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 폐수 처리 장치(10)의 용도.
  19. 방사성 동위원소뿐만 아니라 하나 이상의 금속 산화물을 포함하는 층을 갖는 원자로(14)의 1차 냉각수 회로(12)에서 금속면의 제염을 위한 방법에서의 청구항 10 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 폐수 처리 장치(10)의 용도로서, 상기 제염 방법은 하나 이상의 처리 사이클을 포함하고, 각각의 처리 사이클은, 상기 금속면과 상기 산화 용액을 접촉시키도록 상기 1차 냉각수 회로에서 순환되는 산화 용액을 형성하도록 1차 냉각수 회로에서 1차 냉각수 내로 산화제가 도입되는 산화 단계; 환원제가 산화 용액 내로 도입되어 상기 산화 용액의 상기 산화제가 환원되는 환원 단계; 및 상기 산화 단계에 처리된 상기 금속면이, 1차 냉각수에서 상기 금속 산화물 및 방사성 동위원소의 적어도 일부를 용해하여 제염 용액을 형성하도록, 제염제와 접촉되고, 상기 산화 단계에서 형성된 미리 결정된 양의 산화 용액이 상기 폐수 처리 장치(10)내로 방출되는, 제염 단계를 포함하는, 폐수 처리 장치(10)의 용도.
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