KR20210069436A - 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치 - Google Patents

원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치 Download PDF

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Abstract

원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치는 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조로부터 배출된 침전물들 중 슬러지(sludge)를 미세 입자들로 분쇄하는 분쇄부, 상기 분쇄부로부터 이송된 상기 미세 입자들을 산성 용액과 반응시켜 상기 미세 입자들로부터 방사성 핵종이 분리된 슬러리(slurry)를 형성하는 반응부, 상기 반응부로부터 이송된 상기 슬러리로부터 탈수 용액을 탈수하는 탈수부, 및 상기 탈수부로부터 이송된 상기 탈수 용액을 알칼리성 용액과 반응시켜 중화하는 중화부를 포함한다.

Description

원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING RADIONUCLIDE OF SLUDGE FROM NUCLEAR POWER PLANT}
본 기재는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조 바닥에는 방사성 오염 물질이 제거된 저오염 폐기물인 슬러지(sludge), 활성탄, 안트라사이트(anthracite), 자갈, 모래 등을 포함하는 침전물들이 저장되어 있다. 침전물들 중 슬러지는 작은 입자들이 서로 응집된 비정형 고체 형태를 가지고 있으며, 대략 수십 톤 내지 수백 톤 저수조 바닥에 저장되어 있다.
원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조 바닥에 저장된 침전물들에는 코발트(Co)를 포함하는 방사성 핵종이 부착되어 있는데, 침전물들을 저수조로부터 처분할 경우, 침전물들로부터 방사성 핵종을 제거하고 침전물들을 처분할 필요가 있다.
일 실시예는, 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조 바닥에 보관된 침전물들에 부착된 방사성 핵종을 제거하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치를 제공하고자 한다.
일 측면은 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조로부터 배출된 침전물들 중 슬러지(sludge)를 미세 입자들로 분쇄하는 분쇄부, 상기 분쇄부와 연결되며, 상기 분쇄부로부터 이송된 상기 미세 입자들을 산성 용액과 반응시켜 상기 미세 입자들로부터 방사성 핵종이 분리된 슬러리(slurry)를 형성하는 반응부, 상기 반응부와 연결되며, 상기 반응부로부터 이송된 상기 슬러리로부터 탈수 용액을 탈수하는 탈수부, 및 상기 탈수부와 연결되며, 상기 탈수부로부터 이송된 상기 탈수 용액을 알칼리성 용액과 반응시켜 중화하는 중화부를 포함하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치를 제공한다.
상기 반응부는, 상기 분쇄부와 연결되며, 상기 미세 입자들이 이송되어 교반되는 반응조, 상기 반응조와 연결되며, 상기 산성 용액을 상기 반응조로 공급하는 반응조 약품 탱크, 및 상기 반응조와 연결된 복수의 초음파 반응조들을 포함할 수 있다.
상기 탈수부는 필터 프레스(filter press)를 포함할 수 있다.
상기 중화부는, 상기 탈수부와 연결되며, 상기 탈수 용액이 이송되어 교반되는 중화조, 및 상기 중화조와 연결되며, 상기 알칼리성 용액을 상기 중화조로 공급하는 중화조 약품 탱크를 포함할 수 있다.
상기 분쇄부와 이격되며, 상기 원자력 발전소의 상기 폐수 처리장의 상기 저수조로부터 배출된 상기 침전물들 중 상기 슬러지 대비 입도가 큰 침전물들을 순수(demineralized water)를 이용해 세척하는 세척부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조 바닥에 보관된 침전물들에 부착된 방사성 핵종을 제거하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1을 참조하여 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치를 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치는 원자력 발전소의 내부 또는 원자력 발전소와 이웃하고 위치할 수 있으며, 원자력 발전소의 폐수 처리장과 근접하여 위치할 수 있다.
일 실시예에 따른 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치는 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조 바닥에 저장된 저오염 폐기물인 슬러지(sludge), 활성탄, 안트라사이트(anthracite), 자갈, 모래 등을 포함하는 침전물들을 처분할 때, 침전물들에 부착된 코발트(Co)를 포함하는 방사성 핵종을 침전물들로부터 분리하여 제거한다. 여기서, 방사성 핵종은 코발트-60(60Co)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일 실시예에 따른 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치는 분쇄부(100), 반응부(200), 탈수부(300), 중화부(400), 세척부(500)를 포함한다.
분쇄부(100)는 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조로부터 배출된 침전물들 중 슬러지(sludge)를 미세 입자들로 분쇄한다.
분쇄부(100)는 이동식 슬러지 박스(110), 분쇄 벨트 컨베이어(120), 분쇄기(130)를 포함한다.
이동식 슬러지 박스(110)는 폐수 처리장의 저수조 바닥으로부터 불출된 슬러지를 분쇄부(100)로 이송한다. 이동식 슬러지 박스(110)는 슬러지를 이송할 수 있는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.
분쇄 벨트 컨베이어(120)는 이동식 슬러지 박스(110)로부터 슬러지를 분쇄기(130)로 이송한다.
분쇄기(130)를 분쇄 벨트 컨베이어(120)에 의해 이송된 슬러지를 미세 입자들로 분쇄한다.
분쇄기(130)에서 슬러지로부터 분쇄된 미세 입자들은 위치 에너지 차이에 의해 반응부(200)로 이송된다.
반응부(200)는 분쇄부(100)와 연결되며, 분쇄부(100)로부터 이송된 미세 입자들을 산성 용액과 반응시켜 미세 입자들로부터 방사성 핵종이 분리된 슬러리(slurry)를 형성한다.
반응부(200)는 반응조(210), 반응조 약품 탱크(220), 복수의 초음파 반응조(230)들을 포함한다.
반응조(210)는 분쇄부(100)의 분쇄기(130)와 연결되며, 분쇄기(130)에서 분쇄되어 이송된 미세 입자들을 교반한다. 반응조(210)는 미세 입자들과 반응조 약품 탱크(220)로부터 공급된 산성 용액을 교반하여 슬러리를 형성하는 교반기(AG) 및 반응조(210) 내부에서 형성되는 슬러리의 pH와 슬러리의 수위를 측정하는 pH 측정 수위계(PHW)를 포함한다.
교반기(AG)는 다단 임펠러를 포함할 수 있으며, 회전축의 상부에 위치하는 상부 임펠러 및 회전축의 하부에 위치하는 하부 임펠러는 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 교반기(AG)에 포함된 다단 임펠러는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.
pH 측정 수위계(PHW)는 반응조(210) 내부에 위치하는 용액의 pH와 용액의 수위를 측정할 수 있는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.
반응조(210)는 폴리 프로필렌(poly propylene) 소재를 포함할 수 있으며, 반응조(210)의 내부에는 불소 수지 코팅층이 형성될 수 있다. 여기서, 불소 수지 코팅층은 테플론(Teflon)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
반응조 약품 탱크(220)는 반응조(210)와 연결되며, 산성 용액을 반응조(210)로 공급한다. 반응조 약품 탱크(220)는 반응조 약품 탱크(220) 내부에서 산성 물질과 용매를 교반하여 산성 용액을 제조하는 교반기(AG) 및 반응조 약품 탱크(220) 내부에서 제조되는 산성 용액의 pH와 수위를 측정하는 pH 측정 수위계(PHW)를 포함한다. 교반기(AG) 및 pH 측정 수위계(PHW)는 상술한 반응조(210)에 포함된 교반기(AG) 및 pH 측정 수위계(PHW)와 동일한 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 반응조 약품 탱크(220)로부터 반응조(210)로 공급되는 산성 용액은 염화수소(HCl)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
복수의 초음파 반응조(230)들은 반응조(210)와 연결되며, 반응조(210)로부터 슬러리를 공급받아 초음파를 이용해 슬러리에 포함된 미세 입자들과 산성 용액을 서로 반응시킨다. 복수의 초음파 반응조(230)들에서 반응된 슬러리는 펌프(PU)에 의해 다시 반응조(210)로 공급된다.
반응조(210)와 복수의 초음파 반응조(230)들 내부에서 슬러리에 포함된 미세 입자들에 부착된 방사성 핵종이 산성 용액과 반응하여 미세 입자들로부터 분리되어 제거된다.
반응부(200)에서 방사성 핵종이 분리되어 제거된 미세 입자들 및 산성 용액을 포함하는 슬러리는 펌프(PU)에 의해 탈수부(300)로 이송된다.
탈수부(300)는 반응부(200)와 연결되며, 반응부(200)로부터 이송된 슬러리로부터 탈수 용액을 탈수한다. 탈수부(300)는 필터 프레스(filter press)(310) 및 이동식 탈수 케이크 박스(320)를 포함한다.
필터 프레스(310)는 슬러리로부터 탈수 용액을 탈수할 수 있는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.
이동식 탈수 케이크 박스(320)는 필터 프레스(310)에서 슬러리로부터 탈수 용액이 탈수된 탈수 케이크를 이송할 수 있는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다. 이동식 탈수 케이크 박스(320)에 의해 슬러리로부터 탈수 용액이 탈수된 탈수 케이크는 처분 장소로 이동되어 처분될 수 있다.
탈수부(300)에서 슬러리로부터 탈수된 탈수 용액은 펌프(PU)에 의해 중화부(400)로 이송된다.
중화부(400)는 탈수부(300)와 연결되며, 탈수부(300)로부터 이송된 탈수 용액을 알칼리성 용액과 반응시켜 중화한다.
중화부(400)는 중화조(410), 중화조 약품 탱크(420)를 포함한다.
중화조(410)는 탈수부(300)의 필터 프레스(310)와 연결되며, 필터 프레스(310)에서 슬러리로부터 탈수되어 이송된 탈수 용액을 교반한다. 중화조(410)는 탈수 용액과 중화조 약품 탱크(420)로부터 공급된 알칼리성 용액을 교반하여 탈수 용액을 pH를 높여 중화하는 교반기(AG) 및 중화조(410) 내부에서 중화되는 탈수 용액의 pH와 수위를 측정하는 pH 측정 수위계(PHW)를 포함한다. 교반기(AG) 및 pH 측정 수위계(PHW)는 상술한 반응조(210)에 포함된 교반기(AG) 및 pH 측정 수위계(PHW)와 동일한 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
중화조 약품 탱크(420)는 중화조(410)와 연결되며, 알칼리성 용액을 중화조(410)로 공급한다. 중화조 약품 탱크(420)는 중화조 약품 탱크(420) 내부에서 알칼리성 물질과 용매를 교반하여 알칼리성 용액을 제조하는 교반기(AG) 및 중화조 약품 탱크(420) 내부에서 제조되는 알칼리성 용액의 pH와 수위를 측정하는 pH 측정 수위계(PHW)를 포함한다. 교반기(AG) 및 pH 측정 수위계(PHW)는 상술한 반응조(210)에 포함된 교반기(AG) 및 pH 측정 수위계(PHW)와 동일한 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 중화조 약품 탱크(420)로부터 중화조(410)로 공급되는 알칼리성 용액은 수산화나트륨(NaOH)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
중화조(410) 내부에서 탈수 용액이 알칼리성 용액에 의해 중화되어 중화조(410)의 배출구(411)를 통해 폐수 처리장 등의 처리 시설로 이송된다.
세척부(500)는 분쇄부(100)와 이격되며, 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조로부터 배출된 침전물들 중 슬러지 대비 입도가 큰 침전물들을 순수(demineralized water)를 이용해 세척하여 침전물들로부터 방사성 핵종을 분리하여 제거한다.
세척부(500)는 세척 벨트 컨베이어(510), 세척조(520), 이동식 침전물 박스(530)를 포함한다.
세척 벨트 컨베이어(510)는 분쇄부(100)로 이송된 슬러지 대비 입도가 큰 자갈, 모래 등을 포함하는 침전물들을 세척조(520)로 이송한다.
세척조(520)는 세척 벨트 컨베이어(510)에 의해 이송된 침전물들을 세척조(520)의 유입구(521)를 통해 유입된 순수를 이용해 세척하여 침전물들로부터 방사성 핵종을 분리하여 제거한다. 세척조(520) 내부에서 침전물들을 세척한 순수는 폐수 처리장 등의 처리 시설로 이송된다. 세척조(520)는 순수로 침전물들을 세척하는 로터리 킬른(rotary kiln) 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이동식 침전물 박스(530)는 세척조(520)에서 세척되어 방사성 핵종이 분리되어 제거된 침전물들을 이송할 수 있는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다. 이동식 침전물 박스(530)에 의해 방사성 핵종이 분리되어 제거된 자갈, 모래 등을 포함하는 침전물은 처분 장소로 이동되어 처분될 수 있다.
이상과 같이, 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치는 분쇄부(100), 반응부(200), 탈수부(300), 중화부(400)를 포함함으로써, 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조로부터 배출된 침전물들 중 슬러지에 포함된 방사성 핵종을 제거하고 슬러지를 용이하게 처분한다.
또한, 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치는 세척부(500)를 포함함으로써, 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조로부터 배출된 침전물들 중 슬러지 대비 입도가 큰 자갈, 모래 등의 침전물들에 포함된 방사성 핵종을 제거하고 침전물들을 용이하게 처분한다.
즉, 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조 바닥에 보관된 침전물들에 부착된 방사성 핵종을 제거하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치가 제공된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
분쇄부(100), 반응부(200), 탈수부(300), 중화부(400)

Claims (5)

  1. 원자력 발전소의 폐수 처리장의 저수조로부터 배출된 침전물들 중 슬러지(sludge)를 미세 입자들로 분쇄하는 분쇄부;
    상기 분쇄부와 연결되며, 상기 분쇄부로부터 이송된 상기 미세 입자들을 산성 용액과 반응시켜 상기 미세 입자들로부터 방사성 핵종이 분리된 슬러리(slurry)를 형성하는 반응부;
    상기 반응부와 연결되며, 상기 반응부로부터 이송된 상기 슬러리로부터 탈수 용액을 탈수하는 탈수부; 및
    상기 탈수부와 연결되며, 상기 탈수부로부터 이송된 상기 탈수 용액을 알칼리성 용액과 반응시켜 중화하는 중화부
    를 포함하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 반응부는,
    상기 분쇄부와 연결되며, 상기 미세 입자들이 이송되어 교반되는 반응조;
    상기 반응조와 연결되며, 상기 산성 용액을 상기 반응조로 공급하는 반응조 약품 탱크; 및
    상기 반응조와 연결된 복수의 초음파 반응조들
    을 포함하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 탈수부는 필터 프레스(filter press)를 포함하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 중화부는,
    상기 탈수부와 연결되며, 상기 탈수 용액이 이송되어 교반되는 중화조; 및
    상기 중화조와 연결되며, 상기 알칼리성 용액을 상기 중화조로 공급하는 중화조 약품 탱크
    를 포함하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 분쇄부와 이격되며, 상기 원자력 발전소의 상기 폐수 처리장의 상기 저수조로부터 배출된 상기 침전물들 중 상기 슬러지 대비 입도가 큰 침전물들을 순수(demineralized water)를 이용해 세척하는 세척부를 더 포함하는 원자력 발전소의 슬러지 방사성 핵종 제거 장치.
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