KR20240017507A - 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템, 이를 이용한 용융로 용탕량 관리 방법, 용융로 전기 용량 관리 방법 및 용융로 설치 수량 관리 방법 - Google Patents

방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템, 이를 이용한 용융로 용탕량 관리 방법, 용융로 전기 용량 관리 방법 및 용융로 설치 수량 관리 방법 Download PDF

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KR20240017507A
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윤인호
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한국원자력연구원
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Abstract

방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템은 방사성 폐기물을 가열하여 용융시킬 수 있는 용융 공간을 구비하는 용융로; 상기 용융로의 운영 정보를 실시간으로 수집하는 모니터링부; 상기 용융로에 대한 성능 정보가 저장되는 저장부; 상기 모니터링부에서 수집한 상기 운영 정보와 상기 저장부에 저장된 상기 성능 정보를 분석하여 상기 용융로의 한계 성능 정보를 산출하는 판단부; 및 상기 판단부에서 산출한 상기 한계 성능 정보를 출력하는 출력부; 를 포함할 수 있다.

Description

방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템, 이를 이용한 용융로 용탕량 관리 방법, 용융로 전기 용량 관리 방법 및 용융로 설치 수량 관리 방법{System for managing radioactive waste melting facility, method for managing melting furnace molten metal amount using the same, method for managing melting furnace electric capacity using the same and managing method for melting furnace installation quantity using the same}
본 발명은 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템, 용융로 용탕량 관리 방법, 용융로 전기 용량 관리 방법 및 용융로 설치 수량 관리 방법에 관한 것이다.
원자력 시설을 운영하는 중에는 필연적으로 다양한 재질 및 형태의 금속류 방사성 폐기물이 대량으로 발생한다. 이와 같은 방사성 폐기물의 경우 안전 문제를 방지하기 위하여 방사성 폐기물을 용융하여 처리하여야 한다.
이때, 방사성 폐기물 용융 시설에 수행되는 방사성 폐기물 용융 처리를 위한 모든 과정(예를 들면, 이송 및 하역 공정, 임시 저장 공정, 전처리 공정, 용융 공정 이차폐기물 안정화 공정, 저장 공정 등)에서 화재 및 폭발 사고, 전기 사고 등 여러 가지 잠재적 위험요소 발생하는 경우, 방사성 폐기물의 노출로 이어지는 문제가 발생할 위험이 있다.
이를 미연에 방지하기 위하여는 방사성 폐기물 용융 시설은 안전성이 확보된 상태에서 운영되어야 한다. 다만, 기존의 방사성 폐기물 용융 시설의 경우, 안전사고 관련하여 실시간 모니터링을 할 수 있는 장치가 미비하여 방사성 폐기물 용융 시설의 한계 성능을 초과하여 운영되어 위험요소가 발생될 가능성이 있었다.
따라서 방사성 폐기물 용융 시설을 실시간으로 모니터링하여 자료를 수집하고 분석하여 전체적인 공정을 제어함으로써 안전성을 확보할 수 있는 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템에 대한 요구가 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 방사성 폐기물 용융 시설을 실시간으로 모니터링하여 자료를 수집하고 분석하여 전체적인 공정을 제어할 수 있는 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템, 이를 이용한 용융로 용탕량 관리 방법, 용융로 전기 용량 관리 방법 및 용융로 설치 수량 관리 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 방사성 폐기물을 가열하여 용융시킬 수 있는 용융 공간을 구비하는 용융로; 상기 용융로의 운영 정보를 실시간으로 수집하는 모니터링부; 상기 용융로에 대한 성능 정보가 저장되는 저장부; 상기 모니터링부에서 수집한 상기 운영 정보와 상기 저장부에 저장된 상기 성능 정보를 분석하여 상기 용융로의 한계 성능 정보를 산출하는 판단부; 및 상기 판단부에서 산출한 상기 한계 성능 정보를 출력하는 출력부; 를 포함하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 제공한다.
이때, 상기 저장부에 저장된 상기 용융로에 대한 상기 성능 정보를 수정하거나 추가 입력할 수 있는 입력부; 를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 판단부는 상기 용융로가 하루 동안 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 배출할 수 있는 최대 용탕량을 판단하는 용융로 용탕량 판단부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 모니터링부는 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정부; 및 상기 방사성 폐기물을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하는 작업 준비 시간 측정부; 를 포함하고, 상기 저장부에 저장되는 상기 성능 정보는 상기 용융로의 시간 당 필요 용탕량을 포함하고, 상기 용융로 용탕량 판단부는 상기 하루 실제 가동 시간, 상기 작업 준비 시간 및 상기 시간 당 필요 용탕량을 통하여 상기 용융로의 상기 최대 용탕량을 산출할 수 있다.
이때, 상기 용융로 용탕량 판단부는 식 1을 통하여 상기 용융로의 최대 용탕량을 판단할 수 있다.
[식 1] (최대 용탕량) = (시간 당 필요 용탕량) x ((하루 실제 가동 시간) + (작업 준비 시간))
이때, 상기 용융로의 상기 용융 공간에 상기 방사성 폐기물을 장입하는 재료 장입부; 를 더 포함하고, 상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 재료 장입부가 상기 방사성 폐기물을 상기 용융 공간으로 장입하는 과정에서 소요되는 시간인 재료 장입 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 상기 용융로의 온도를 측정하는 온도 측정부; 를 더 포함하고,
상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 온도 측정부가 상기 용융로의 온도를 측정하는 과정에서 소요되는 시간인 온도 측정 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 상기 용융로에서 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 일부를 추출하는 샘플 수집부; 를 더 포함하고, 상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 샘플 수집부가 상기 용탕 또는 상기 슬래그의 일부를 추출하는 과정에서 소요되는 샘플링 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 상기 용융로에서 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성된 슬래그를 제거하는 슬래그 제거부; 를 더 포함하고, 상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 슬래그 제거부가 상기 슬래그를 제거하는 과정에서 소요되는 슬래그 제거 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 상기 용융로에서 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 성분을 조정하는 성분 조정부; 를 더 포함하고, 상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 성분 조정부가 상기 용탕 또는 슬래그의 성분을 조정하는 과정에서 소요되는 성분 조정 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 상기 하루 가동 시간 측정부는 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 상기 용융 공간에 열을 공급하는 동안의 시간을 종합하여 상기 하루 실제 가동 시간을 측정할 수 있다.
이때, 상기 판단부는 하루 동안 상기 방사성 폐기물에 용융 처리하면서 사용하는 용융로 전기 용량을 판단하는 용융로 전기 용량 판단부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 모니터링부는 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성하는 하루 생성 용탕량을 측정하는 하루 생성 용탕량 측정부; 하루 동안 상기 용융로가 사용한 하루 사용 전력량을 측정하는 하루 사용 전력량 측정부; 상기 용융로가 소정의 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하면서 사용되는 전력량으로서 용융로 전기 효율을 측정하는 전기 효율 측정부; 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융 처리 후 상기 용융 공간에 남은 잔탕량에 의한 부하율을 측정하는 잔탕량 부하율 측정부; 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정부; 상기 용융로가 상기 용융 공간을 가열 중 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하는 시간과 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하지 않는 시간을 측정하여 낭비 시간 계수를 산출하는 낭비 시간 계수 측정부; 및 상기 용융로의 열효율을 측정하는 용융로 열효율 측정부; 를 포함하고, 상기 용융로 전기 용량 판단부는 상기 하루 생성 용탕량, 상기 하루 사용 전력량, 상기 용융로 전기 효율, 상기 부하율, 상기 하루 실제 가동 시간 상기 낭비 시간 계수 및 상기 용융로 열효율을 통하여 상기 용융로 전기 용량을 산출할 수 있다.
이때, 상기 용융로 전기 용량 판단부는 식 2를 통하여 상기 용융로 전기 용량을 판단할 수 있다.
[식 2] (용융로 전기 용량) = ((하루 생성 용탕량) X (하루 사용 전력량)) / ((용융로 전기 효율) X (부하율) X (하루 실제 가동 시간) X (낭비 시간 계수) X (열효율))
이때, 상기 판단부는 하루 동안 처리할 상기 방사성 폐기물에 따라 필요한 용융로 설치 수량을 판단하는 용융로 설치 수량 판단부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 모니터링부는 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 1회 가동되는 동안 생성되는 1회 생성 용탕량을 측정하는 1회 생성 용탕량 측정부; 및 하루 동안 상기 용융로에 상기 방사성 폐기물을 주입하는 주입 횟수를 측정하는 주입 횟수 측정부; 를 포함하고, 상기 저장부에 저장되는 상기 성능 정보는 상기 용융로의 하루 최대 생성 용탕량을 포함하고, 상기 용융로 설치 수량 판단부는 상기 1회 생성 용탕량, 상기 주입 횟수 및 상기 하루 최대 생성 용탕량을 통하여 상기 용융로 설치 수량을 산출할 수 있다.
이때, 상기 용융로 설치 수량 판단부는 식 3을 통하여 상기 용융로 설치 수량을 판단할 수 있다.
[식 3] (용융로 설치 수량) = (하루 최대 생성 용탕량) / ((1회 생성 용탕량) X (주입 횟수))
이때, 주입 횟수 측정부는 상기 용융로의 하루 작업 시간 및 상기 용융로의 1회 가동 시간을 측정하고 식 4를 통하여 상기 주입 횟수를 산출할 수 있다.
[식 4] (주입 횟수) = (하루 작업 시간) / (1회 가동 시간)
상기 모니터링부는 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정부; 및 상기 방사성 폐기물을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하는 작업 준비 시간 측정부; 를 더 포함하고, 상기 주입 횟수 측정부는 식 5를 통하여 상기 하루 작업 시간을 산출할 수 있다.
[식 5] (하루 작업 시간) = (하루 실제 가동 시간) - (작업 준비 시간)
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 용탕량 관리 방법은, 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정 단계; 상기 방사성 폐기물을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하는 작업 준비 시간 측정 단계; 및 식 1을 통하여 상기 용융로가 하루 동안 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 배출할 수 있는 최대 용탕량을 산출하는 용융로 용탕량 판단 단계; 를 포함할 수 있다.
[식 1] (최대 용탕량) = (시간 당 필요 용탕량) x ((하루 실제 가동 시간) + (작업 준비 시간))
이때, 상기 작업 준비 시간은 상기 방사성 폐기물을 상기 용융 공간으로 장입하는 과정에서 소요되는 재료 장입 시간; 상기 용융로의 온도를 측정하는 과정에서 소요되는 온도 측정 시간; 상기 용융로에서 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 일부를 추출하는 과정에서 소요되는 샘플링 시간; 상기 슬래그를 제거하는 과정에서 소요되는 슬래그 제거 시간; 및 상기 용탕 또는 상기 슬래그의 성분을 조정하는 과정에서 소요되는 성분 조정 시간; 을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 전기 용량 관리 방법은 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성하는 하루 생성 용탕량을 측정하는 하루 생성 용탕량 측정 단계; 하루 동안 상기 용융로가 사용한 하루 사용 전력량을 측정하는 하루 사용 전력량 측정 단계; 상기 용융로가 소정의 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하면서 사용되는 전력량으로서 용융로 전기 효율을 측정하는 전기 효율 측정 단계; 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융 처리 후 상기 용융 공간에 남은 잔탕량에 의한 부하율을 측정하는 잔탕량 부하율 측정 단계; 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정 단계; 상기 용융로가 상기 용융 공간을 가열 중 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하는 시간과 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하지 않는 시간을 측정하여 낭비 시간 계수를 산출하는 낭비 시간 계수 측정 단계; 및 상기 용융로의 열효율을 측정하는 용융로 열효율 측정 단계; 및 식 2를 통하여 하루 동안 상기 방사성 폐기물에 용융 처리하면서 사용하는 용융로 전기 용량을 판단하는 용융로 전기 용량 판단 단계; 를 포함할 수 있다.
[식 2] (용융로 전기 용량) = ((하루 생성 용탕량) X (하루 사용 전력량)) / ((용융로 전기 효율) X (부하율) X (하루 실제 가동 시간) X (낭비 시간 계수) X (열효율))
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 설치 수량 관리 방법은 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 1회 가동되는 동안 생성되는 1회 생성 용탕량을 측정하는 1회 생성 용탕량 측정 단계; 하루 동안 상기 용융로에 상기 방사성 폐기물을 주입하는 주입 횟수를 측정하는 주입 횟수 측정 단계; 및 상기 저장부에 저장되는 상기 용융로의 하루 최대 생성 용탕량 및 식 3을 통하여 하루 동안 처리할 상기 방사성 폐기물에 따라 필요한 용융로 설치 수량을 판단하는 용융로 설치 수량 판단 단계; 를 포함할 수 있다.
[식 3] (용융로 설치 수량) = (하루 최대 생성 용탕량) / ((1회 생성 용탕량) X (주입 횟수))
이때, 상기 주입 횟수 측정 단계에서는 상기 용융로의 하루 작업 시간 및 상기 용융로의 1회 가동 시간을 측정하고 식 4를 통하여 상기 주입 횟수를 산출할 수 있다.
[식 4] (주입 횟수) = (하루 작업 시간) / (1회 가동 시간)
이때, 상기 주입 횟수 측정 단계에서는 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간 및 상기 방사성 폐기물을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하고, 식 5를 통하여 상기 하루 작업 시간을 산출할 수 있다.
[식 5] (하루 작업 시간) = (하루 실제 가동 시간) - (작업 준비 시간)
본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템, 이를 이용한 용융로 용탕량 관리 방법, 용융로 전기 용량 관리 방법 및 용융로 설치 수량 관리 방법은, 방사성 폐기물 용융 시설을 실시간으로 모니터링하여 자료를 수집하고 분석하여 전체적인 공정을 제어할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템의 모니터링부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템의 판단부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 용탕량 관리 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 전기 용량 관리 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 설치 수량 관리 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템(1)을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템의 측정부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템의 판단부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템(1)은 용융로(100), 모니터링부(200), 저장부(300), 판단부(400), 출력부(500), 입력부(600), 재료 장입부(110), 온도 측정부(120), 샘플 수집부(130), 슬래그 제거부(140) 및 성분 조정부(150)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융로(100)는 방사성 폐기물(2)을 가열하여 용융시킬 수 있는 용융 공간(101)을 구비한다. 용융로(100)는 용융 공간(101)에 장입되는 방사성 폐기물(2)을 용융시키기 위하여 용융 공간(101)에 충분한 열을 가할 수 있다.
이때, 용융로(100)에 장입되는 방사성 폐기물(2)은 고체의 금속 방사성 폐기물(2)일 수 있다. 이에 따라, 금속 방사성 폐기물(2)이 용융로(100)에 장입되어 용융 처리되면 용탕과 슬래그를 형성하게 될 수 있다.
이때, 용융로(100)는 방사성 폐기물(2)을 용융시켜 처리하기 위하여 용융 공간(101)이 내부에 형성되는 쇳물 바가지를 포함할 수 있다. 이에 따라, 쇳물 바가지를 외부에서 가열하여 용융 공간(101)의 방사성 폐기물(2)을 용융시킬 수 있게 된다.
쇳물 바기지를 가열하기 위하여는 공지된 다양한 장비가 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 쇳물 바가지를 직접 불을 이용하여 가열함으로써 방사성 폐기물(2)을 용융할 수도 있고, 쇳물 바가지의 외주면에 코일을 감고 코일에 전류를 흘릴 경우 코일에서 발생하는 열을 이용하여 쇳물 바가지를 가열함으로써 방사성 폐기물(2)을 용융할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융로(100)에는 재료 장입부(110)가 구비된다. 재료 장입부(110)는 용융 공간(101)에 방사성 폐기물(2)을 장입하는 역할을 한다. 이때, 재료 장입부(110)는 방사성 폐기물(2)을 용융 공간(101) 외의 저장 공간으로부터 용융 공간(101)으로 이동시킬 수 있으며, 공지된 다양한 장비 또는 구조가 사용될 수 있고, 방사성 폐기물(2)을 용융로(100)에 투입하는 방식에 제한이 있는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융로(100)에는 온도 측정부(120)가 설치된다. 온도 측정부(120)는 용융로(100)의 온도를 측정할 수 있다. 온도 측정부(120)는 용융로(100)의 온도를 실시간 측정할 수 있으며, 필요에 따라 용융로(100)가 장입된 방사성 폐기물(2)을 용융 처리한 후 다음 방사성 폐기물(2)에 투입되는 때에 용융로(100)의 온도를 측정할 수도 있다.
온도 측정부(120)는 일종의 온도 센서로서 용융로(100)의 고온을 측정할 수 있으며, 공지된 다양한 측정 방식이 적용되는 온도 센서가 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융로(100)에는 샘플 수집부(130)가 설치된다. 샘플 수집부(130)는 용융로(100)에서 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 일부를 추출한다. 추출된 일부의 용탕 또는 슬래그는 성분 및 방사선량을 측정하기 위하여 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융로(100)에는 슬래그 제거부(140)가 설치된다. 슬래그 제거부(140)는 용융로(100)에서 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 생성된 슬래그를 용탕과 분리하여 용융 공간(101)에서 제거한다.
슬래그 제거부(140)는 슬래그를 용탕과 분리하여 배출할 수 있으면 설치되는 장비에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들면, 슬래그 제거부(140)는 용탕과 슬래그의 비중 차이를 이용하여 슬래그를 용탕과 분리하여 배출하는 장치일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융로(100)에는 성분 조정부(150)가 설치된다. 용융로(100)에서 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 샘플을 샘플 수집부(130)가 수집하여 분석하면 성분 조정부(150)는 샘플의 성분에 따라 추가 처리를 하여 성분을 조정하게 된다.
이때, 성분 조정부(150)가 성분을 조정하는 방법에는 제한이 없다. 예를 들면, 용융로(100)의 가열 온도를 바꾸거나, 용탕 또는 슬래그에 추가 약품을 투입하여 처리할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융로(100)에는 모니터링부(200)가 설치된다. 모니터링부(200)는 용융로(100), 재료 장입부(110), 온도 측정부(120), 샘플 수집부(130), 슬래그 제거부(140) 및 성분 조정부(150)의 운영 정보를 실시간으로 수집한다.
이를 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 모니터링부(200)는 하루 가동 시간 측정부(201), 작업 준비 시간 측정부(202), 하루 생성 용탕량 측정부(205), 하루 사용 전력량 측정부(206), 전기 효율 측정부(207), 잔탕량 부하율 측정부(208), 낭비 시간 계수 측정부(209), 용융로 열효율 측정부(210), 1회 생성 용탕량 측정부(203) 및 주입 횟수 측정부(204)를 포함할 수 있다.
이때, 전술한 각각의 부는 각각 별도의 정보처리장치를 구비하여 작동할 수도 있고, 모니터링부(200)에 하나의 정보처리장치가 작동하되 기능별로 나뉘어 기술된 기능적 단위일 수도 있다.
모니터링부(200)의 하루 가동 시간 측정부(201)는 하루 동안 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정한다.
하루 가동 시간 측정부(201)는 용융로(100)의 용융 공간(101)을 가열하기 위하여 열을 공급하는 장치의 가동시간을 통해 하루 실제 가동 시간을 측정할 수 있다.
이때, 하루 가동 시간 측정부(201)는 용융로(100)가 연속적으로 가동되지 않고 간헐적으로 가동되는 경우 가동이 중지된 상태에서 소비된 시간을 제외한 시간으로 하루 실제 가동 시간을 측정하게 된다.
즉, 하루 가동 시간 측정부(201)는 하루 동안 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융시키기 위하여 용융 공간(101)에 실제로 열을 공급하는 동안의 시간을 종합하여 하루 실제 가동 시간을 측정할 수 있다. 이를 통하여 하루 실제 가동 시간을 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다.
모니터링부(200)의 작업 준비 시간 측정부(202)는 방사성 폐기물(2)을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정한다. 이때, 작업 준비 시간이란 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하기 위하여 필요한 작업을 수행하기 위한 시간을 의미한다.
작업 준비 시간에는 재료 장입 시간이 포함될 수 있다. 즉, 작업 준비 시간 측정부(202)는 재료 장입부(110)가 방사성 폐기물(2)을 용융 공간(101)으로 장입하는 과정에서 소요되는 시간인 재료 장입 시간을 측정하여 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 재료 장입부(110)가 방사성 폐기물(2)을 용융 공간(101)에 투입하기 위하여 방사성 폐기물(2)을 이동하는 과정과 용융 처리된 용탕 또는 슬래그를 용융 공간(101)에서 배출하는 과정이 동시에 일어나지 않는 경우, 재료 장입 시간은 용융 처리된 용탕 또는 슬래그를 용융 공간(101)으로부터 배출하는 시간을 더 포함할 수 있다.
작업 준비 시간에는 온도 측정 시간이 포함될 수 있다. 즉, 작업 준비 시간 측정부(202)는 온도 측정부(120)가 용융로(100)의 온도를 측정하는 과정에서 소요되는 시간인 온도 측정 시간을 측정하여 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 온도 측정부(120)를 통해 온도를 측정하는 동안 용융로(100)가 가동된다면, 작업 준비 시간 측정부(202)는 온도 측정부(120)가 온도를 측정할 때 소요되는 시간을 작업 준비 시간에 포함시키지 않을 수 있다.
작업 준비 시간에는 온도 측정 시간이 포함될 수 있다. 즉, 작업 준비 시간 측정부(202)는 샘플 수집부(130)가 용탕 또는 슬래그의 일부를 추출하는 과정에서 소요되는 샘플링 시간을 측정하여 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 샘플 수집부(130)를 통해 용탕 또는 슬래그의 샘플을 수집하는 동안 용융로(100)가 가동된다면, 작업 준비 시간 측정부(202)는 샘플 수집부(130)가 샘플을 수집할 때 소요되는 시간을 작업 준비 시간에 포함시키지 않을 수 있다.
작업 준비 시간에는 슬래그 제거 시간이 포함될 수 있다. 즉, 작업 준비 시간 측정부(202)는 슬래그 제거부(140)가 슬래그를 제거하는 과정에서 소요되는 시간인 슬래그 제거 시간을 측정하여 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
작업 준비 시간에는 성분 조정 시간이 포함될 수 있다. 작업 준비 시간 측정부(202)는 성분 조정부(150)가 용탕 또는 슬래그의 성분을 조정하는 과정에서 소요되는 시간인 성분 조정 시간을 측정하여 작업 준비 시간에 포함시킬 수 있다.
이때, 성분 조정 시간에는 성분 조정 여부를 판단하기 위하여 샘플 수집부(130)에서 수집된 샘플의 성분을 분석하는 시간이 포함될 수 있다. 이에 따라, 샘플의 성분을 분석하였으나 성분 조정이 필요 없어서 추가 처리를 하지 않는 경우 샘플의 추가 처리가 불필요하다는 판단을 내리는 동안 소요된 시간이 성분 조정 시간으로 측정될 수 있다.
모니터링부(200)의 하루 생성 용탕량 측정부(205)는 하루 동안 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 생성하는 하루 생성 용탕량을 측정한다.
이때, 하루 생성 용탕량이란 용융로(100)에 방사성 폐기물(2)을 투입하고 용융 처리하여 배출하는 과정을 하루 동안 반복적으로 수행하면서 배출된 총 용탕량을 의미한다.
하루 생성 용탕량 측정부(205)가 하루 생성 용탕량을 측정하는 방식에는 제한이 없다. 예를 들면, 하루 생성 용탕량 측정부(205)는 배출된 용탕의 무게를 통해 하루 생성 용탕량을 측정할 수 있다.
모니터링부(200)의 하루 사용 전력량 측정부(206)는 하루 동안 용융로(100)가 사용한 하루 사용 전력량을 측정한다. 이때, 하루 사용 전력량은 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 가열하기 위하여 사용하는 전력량 뿐만 아니라, 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 가열하기 위한 준비 단계 및 기타 단계를 수행하기 위하여 사용하는 유휴 전력을 포함할 수 있다.
모니터링부(200)의 전기 효율 측정부(207)는 용융로(100)가 소정의 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하는 동안 사용되는 전력량으로서 용융로 전기 효율을 측정한다. 즉, 전기 효율은 용융로(100)의 사용 전력량에 대한 용융 처리되는 방사성 폐기물(2)의 양에 해당한다.
모니터링부(200)의 잔탕량 부하율 측정부(208)는 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융 처리 후 용융 공간(101)에 남은 잔탕량에 의한 부하율을 측정한다.
이때, 잔탕량이란, 용융 공간(101)에서 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 배출 시 배출되지 못하여 용융 공간(101)에 남겨진 용탕 또는 슬래그의 찌꺼기이다.
이와 같은 잔탕량에 의하여 용융로(100)가 한 번에 처리할 수 있는 방사성 폐기물(2)의 양이 줄어들게 된다. 이와 같이, 용융로(100)의 처리 용량이 줄어들게 되는 정도를 나타내는 것이 잔탕량에 의한 부하율이다.
모니터링부(200)의 낭비 시간 계수 측정부(209)는 용융로(100)가 용융 공간(101)을 가열 중 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하는 시간과 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하지 않는 시간을 측정하여 낭비 시간 계수를 산출한다. 즉, 낭비 시간 계수는 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 가열하기 위해 가동되는 중 방사성 폐기물(2)을 용융하기 않아서 전력이 낭비되는 비율을 의미한다.
모니터링부(200)의 용융로 열효율 측정부(210)는 용융로의 열효율을 측정한다. 용융로 열효율은 용융로(100)를 통해 방사성 폐기물(2)을 가열하는 과정에서 용융 공간(101)을 고온을 유지하기 위하여 용융 공간(101)을 형성하는 쇳물 바구니를 가열하기 위한 온도와 용융 공간(101)의 온도 사이의 비율을 의미한다.
용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융시키기 위하여 1회 가동되는 동안 생성되는 1회 생성 용탕량을 측정한다. 이때, 1회 생성 용탕량의 경우, 잔탕량을 고려하지 않고, 용융로(100)로부터 배출된 용탕량 자체를 측정한 값을 의미한다.
모니터링부(200)의 주입 횟수 측정부(204)는 하루 동안 용융로(100)에 방사성 폐기물(2)을 주입하는 주입 횟수를 측정한다. 용융로(100)는 용융 공간(101)이 한정적이므로, 용융로(100)를 이용하여 방사성 폐기물(2)을 처리하기 위하여, 반복적으로 방사성 폐기물(2)을 처리하기 되며, 주입 횟수는 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하기 위하여 가동되는 횟수와 같은 의미이다.
이를 측정하기 위하여, 주입 횟수 측정부(204)는 용융로의 하루 작업 시간 및 용융로의 1회 가동 시간을 측정하고 하기의 식 4를 통하여 주입 횟수를 산출한다.
[식 4] (주입 횟수) = (하루 작업 시간) / (1회 가동 시간)
이때, 1회 가동 시간은 용융로(100)가 1회에 걸쳐 방사성 폐기물(2)을 투입하고 용융 처리하여 배출하기 위하여 소요된 시간을 의미한다. 즉, 방사성 폐기물(2)을 1회를 초과여 추가로 투입하여 처리하는 시간을 고려하지 않는다.
반면, 주입 횟수 측정부(204)는 하루 작업 시간을 식 5를 통하여 산출한다. 이때, 하루 실제 가동 시간과 작업 준비 시간은 전술한 하루 가동 시간 측정부(201)와 작업 준비 시간 측정부(202)가 측정한 값을 이용한다.
[식 5] (하루 작업 시간) = (하루 실제 가동 시간) - (작업 준비 시간)
도 1에 도시된 바와 같이, 저장부(300)는 판단부(400)에 연결된다. 저장부(300)는 용융로(100)에 대한 성능 정보가 저장된다. 저장부(300)는 일종의 비휘발성 메모리 장치로서 예를 들면, 하드 디스크, SSD 등이 이용될 수 있다.
저장부(300)에 저장되는 용융로(100)에 대한 성능 정보는 용융로(100)의 시간 당 필요 용탕량, 용융로(100)의 하루 최대 생성 용탕량을 포함한다.
이때, 저장부(300)에 입력된 정보는 필요에 따라 수정되거나 추가될 수 있다. 이를 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 저장부(300)에는 입력부(600)가 연결될 수 있다. 따라서, 사용자는 입력부(600)를 통하여 저장부(300)에 저장된 용융로(100)에 대한 성능 정보를 수정하거나 추가 입력할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 판단부(400)는 모니터링부(200) 및 저장부(300)와 연결된다. 판단부(400)는 모니터링부(200)에서 수집한 상태 정보와 저장부(300)에 저장된 성능 정보를 분석하여 용융로(100)의 한계 성능 정보를 산출한다.
사용자는 판단부(400)를 통해 산출된 용융로(100)의 한계 성능 정보를 통해 용융로(100)의 성능 범위 내에서 용융로(100)를 통해 방사성 폐기물(2)을 용융 처리할 수 있게 된다. 이를 통해, 용융로(100)가 과부하가 걸려 손상되는 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.
이때, 판단부(400)로부터 산출된 한계 성능 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 출력부(500)가 판단부(400)에 연결된다. 출력부(500)는 사용자에게 한계 성능 정보를 전달할 수 있으면 공지된 다양한 장치일 수 있다. 예를 들면, 모니터를 구비한 컴퓨터, 디스플레이를 구비한 단말기 등이 될 수 있다.
한편, 판단부(400)는 용융로(100)의 한계 성능 정보로서 용융로(100)가 하루 동안 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 배출할 수 있는 최대 용탕량, 하루 동안 방사성 폐기물(2)에 용융 처리하면서 사용하는 용융로 전기 용량 및 하루 동안 처리할 방사성 폐기물(2)에 따라 필요한 용융로 설치 수량를 판단할 수 있다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템(1)은 용융로 용탕량 판단부(410), 용융로 전기 용량 판단부(420) 및 용융로 설치 수량 판단부(430)를 포함할 수 있다.
용융로 용탕량 판단부(410)는 용융로(100)가 하루 동안 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 배출할 수 있는 최대 용탕량을 판단한다. 이때, 용융로 용탕량 판단부(410)는 모니터링부(200)로부터 측정된 하루 실제 가동 시간, 작업 준비 시간 및 시간 당 용탕량과 하기의 식 1을 통하여 용융로의 최대 용탕량을 산출하게 된다.
이에 따라, 사용자는 용융로 용탕량 판단부(410)를 통해 산출된 최대 용탕량을 초과하여 용융로(100)를 가동하지 않을 수 있게 된다. 용융로(100) 가동 중 최대 용탕량을 초과하는 경우, 용융로 용탕량 판단부(410)는 출력부(500)를 통하여 사용자에게 경고를 보낼 수 있다.
[식 1] (최대 용탕량) = (시간 당 필요 용탕량) x ((하루 실제 가동 시간) + (작업 준비 시간))
용융로 전기 용량 판단부(420)는 하루 동안 방사성 폐기물(2)에 용융 처리하면서 사용하는 용융로 전기 용량을 판단한다. 이때, 용융로 전기 용량 판단부(420)는 모니터링부(200)로부터 측정된 하루 생성 용탕량, 하루 사용 전력량, 용융로 전기 효율, 잔탕량에 의한 부하율, 하루 실제 가동 시간. 낭비 시간 계수 및 용융로 열효율과 하기의 식 2를 통하여 용융로 전기 용량을 산출하게 된다.
이에 따라, 사용자는 용융로 전기 용량 판단부(420)를 통해 산출된 용융로 전기 용량을 초과하여 용융로(100)를 가동하지 않을 수 있게 된다. 용융로(100) 가동 중 용융로 전기 용량을 초과하는 경우, 용융로 전기 용량 판단부(420)는 출력부(500)를 통하여 사용자에게 경고를 보낼 수 있다.
[식 2] (용융로 전기 용량) = ((하루 생성 용탕량) X (하루 사용 전력량)) / ((용융로 전기 효율) X (부하율) X (하루 실제 가동 시간) X (낭비 시간 계수) X (열효율))
용융로 설치 수량 판단부(430)는 하루 동안 처리할 방사성 폐기물(2)에 따라 필요한 용융로 설치 수량을 판단한다. 이때, 용융로 설치 수량 판단부(430)는 모니터링부(200)를 통해 측정한 1회 생성 용탕량, 주입 횟수 및 하루 최대 생성 용탕량과 하기의 식 3을 통하여 용융로 설치 수량을 산출한다.
[식 3] (용융로 설치 수량) = (하루 최대 생성 용탕량) / ((1회 생성 용탕량) X (주입 횟수))
이에 따라, 사용자는 용융로 설치 수량 판단부(430)를 통해 산출된 용융로 설치 수량을 기준으로 용융로(100)의 과부족을 판단할 수 있게 된다. 이때, 기존의 정보를 통해 새로 설치할 용융로서 설치 수량을 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 이미 설치된 용융로(100)가 부족한 경우, 용융로(100)를 추가 설치할 것을 판단할 수 있게 된다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 용탕량 관리 방법, 용융로 전기 용량 관리 방법 및 용융로 설치 수량 관리 방법을 설명한다. 이때, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템의 각 구성에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 용탕량 관리 방법을 도시한 순서도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 전기 용량 관리 방법을 도시한 순서도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 설치 수량 관리 방법을 도시한 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템(1)을 이용한 용융로 용탕량 관리 방법(S10)은 하루 가동 시간 측정 단계(S11), 작업 준비 시간 측정 단계(S12) 및 용융로 용탕량 판단 단계(S13)를 포함한다.
하루 가동 시간 측정 단계(S11)에서는 하루 가동 시간 측정부(201)를 통해 하루 동안 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정한다.
작업 준비 시간 측정 단계(S12)에서는 작업 준비 시간 측정부(202)를 통해 방사성 폐기물(2)을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정한다.
이때, 작업 준비 시간은 방사성 폐기물(2)을 용융 공간(101)으로 장입하는 과정에서 소요되는 재료 장입 시간, 용융로(100)의 온도를 측정하는 과정에서 소요되는 온도 측정 시간, 용탕 또는 슬래그의 일부를 추출하는 과정에서 소요되는 샘플링 시간, 슬래그를 제거하는 과정에서 소요되는 슬래그 제거 시간 및 용융로(100)에서 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 성분을 조정하는 과정에서 소요되는 성분 조정 시간을 포함할 수 있다.
용융로 용탕량 판단 단계(S13)에서는 용융로 용탕량 판단부(410)를 통해 용융로(100)가 하루 동안 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 배출할 수 있는 최대 용탕량을 산출한다. 이때, 용융로 용탕량 판단부(410)는 최대 용탕량을 산출하기 위하여 전술한 식 1을 이용한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템(1)을 이용한 용융로 전기 용량 관리 방법(S20)은 하루 생성 용탕량 측정 단계(S21), 하루 사용 전력량 측정 단계(S22), 전기 효율 측정 단계(S23), 하루 가동 시간 측정 단계(S25), 낭비 시간 계수 측정 단계(S26), 용융로 열효율 측정 단계(S27), 및 용융로 전기 용량 판단 단계(S28)를 포함한다.
하루 생성 용탕량 측정 단계(S21)에서는 하루 생성 용탕량 측정부(205)를 통해 하루 동안 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하여 생성하는 하루 생성 용탕량을 측정한다.
하루 사용 전력량 측정 단계(S22)에서는 하루 사용 전력량 측정부(206)를 통해 하루 동안 용융로(100)가 사용한 하루 사용 전력량을 측정한다.
전기 효율 측정 단계(S23)에서는 전기 효율 측정부(207)를 통해 용융로(100)가 소정의 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하면서 사용되는 전력량으로서 용융로 전기 효율을 측정한다.
잔탕량 부하율 측정 단계(S24)에서는 잔탕량 부하율 측정부(208)를 통해 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융 처리 후 용융 공간(101)에 남은 잔탕량에 의한 부하율을 측정한다.
하루 가동 시간 측정 단계(S25)에서는 하루 가동 시간 측정부(201)를 통해 하루 동안 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정한다.
낭비 시간 계수 측정 단계(S26)에서는 낭비 시간 계수 측정부(209)를 통해 용융로(100)가 용융 공간(101)을 가열 중 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하는 시간과 방사성 폐기물(2)을 용융 처리하지 않는 시간을 측정하여 낭비 시간 계수를 산출한다.
용융로 열효율 측정 단계(S27)에서는 용융로 열효율 측정부(210)를 통해 용융로(100)의 열효율을 측정한다.
용융로 전기 용량 판단 단계(S28)에서는 용융로 전기 용량 판단부(420)를 통해 하루 동안 방사성 폐기물(2)에 용융 처리하면서 사용하는 용융로 전기 용량을 판단한다. 이때, 전술한 식 2를 이용한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 설치 수량 관리 방법(S30)은, 1회 생성 용탕량 측정 단계(S31), 주입 횟수 측정 단계(S32) 및 용융로 설치 수량 판단 단계(S33)를 포함한다.
1회 생성 용탕량 측정 단계(S31)에서는 1회 생성 용탕량 측정부(203)를 통해 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융시키기 위하여 1회 가동되는 동안 생성되는 1회 생성 용탕량을 측정한다.
주입 횟수 측정 단계(S32)에서는 주입 횟수 측정부(204)를 통해 하루 동안 용융로(100)에 방사성 폐기물(2)을 주입하는 주입 횟수를 측정한다.
주입 횟수 측정 단계(S32)에서는 용융로의 하루 작업 시간 및 용융로의 1회 가동 시간을 측정하고 전술한 식 4를 통하여 주입 횟수를 산출한다. 이때, 주입 횟수 측정 단계(S32)에서는 하루 동안 용융로(100)가 방사성 폐기물(2)을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간 및 방사성 폐기물(2)을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하고, 전술한 식 5를 통하여 하루 작업 시간을 산출한다.
용융로 설치 수량 판단 단계(S33)에서는 용융로 설치 수량 판단부(430)를 통해 저장부(300)에 저장되는 용융로(100)의 하루 최대 생성 용탕량 및 전술한 식 3을 통하여 하루 동안 처리할 방사성 폐기물(2)에 따라 필요한 용융로 설치 수량을 판단한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
1 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템 205 하루 생성 용탕량 측정부
2 방사성 폐기물 206 하루 사용 전력량 측정부
100 용융로 207 전기 효율 측정부
101 용융 공간 208 잔탕량 부하율 측정부
110 재료 장입부 209 낭비 시간 계수 측정부
120 온도 측정부 210 용융로 열효율 측정부
130 샘플 수집부 300 저장부
140 슬래그 제거부 400 판단부
150 성분 조정부 410 용융로 용탕량 판단부
200 모니터링부 420 용융로 전기용량 판단부
201 하루 가동 시간 측정부 430 용융로 설치 수량 판단부
202 작업 준비 시간 측정부 500 출력부
203 1회 생성 용탕량 측정부 600 입력부
204 주입 횟수 측정부

Claims (25)

  1. 방사성 폐기물을 가열하여 용융시킬 수 있는 용융 공간을 구비하는 용융로;
    상기 용융로의 운영 정보를 실시간으로 수집하는 모니터링부;
    상기 용융로에 대한 성능 정보가 저장되는 저장부;
    상기 모니터링부에서 수집한 상기 운영 정보와 상기 저장부에 저장된 상기 성능 정보를 분석하여 상기 용융로의 한계 성능 정보를 산출하는 판단부; 및
    상기 판단부에서 산출한 상기 한계 성능 정보를 출력하는 출력부; 를 포함하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 저장부에 저장된 상기 용융로에 대한 상기 성능 정보를 수정하거나 추가 입력할 수 있는 입력부; 를 더 포함하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 판단부는
    상기 용융로가 하루 동안 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 배출할 수 있는 최대 용탕량을 판단하는 용융로 용탕량 판단부를 포함하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모니터링부는
    하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정부; 및
    상기 방사성 폐기물을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하는 작업 준비 시간 측정부; 를 포함하고,
    상기 저장부에 저장되는 상기 성능 정보는 상기 용융로의 시간 당 필요 용탕량을 포함하고,
    상기 용융로 용탕량 판단부는 상기 하루 실제 가동 시간, 상기 작업 준비 시간 및 상기 시간 당 필요 용탕량을 통하여 상기 용융로의 상기 최대 용탕량을 산출하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 용융로 용탕량 판단부는 식 1을 통하여 상기 용융로의 최대 용탕량을 판단하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
    [식 1] (최대 용탕량) = (시간 당 필요 용탕량) x ((하루 실제 가동 시간) + (작업 준비 시간))
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 용융로의 상기 용융 공간에 상기 방사성 폐기물을 장입하는 재료 장입부; 를 더 포함하고,
    상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 재료 장입부가 상기 방사성 폐기물을 상기 용융 공간으로 장입하는 과정에서 소요되는 시간인 재료 장입 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시키는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 용융로의 온도를 측정하는 온도 측정부; 를 더 포함하고,
    상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 온도 측정부가 상기 용융로의 온도를 측정하는 과정에서 소요되는 시간인 온도 측정 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시키는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 용융로에서 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 일부를 추출하는 샘플 수집부; 를 더 포함하고,
    상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 샘플 수집부가 상기 용탕 또는 상기 슬래그의 일부를 추출하는 과정에서 소요되는 샘플링 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시키는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 용융로에서 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성된 슬래그를 제거하는 슬래그 제거부; 를 더 포함하고,
    상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 슬래그 제거부가 상기 슬래그를 제거하는 과정에서 소요되는 슬래그 제거 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시키는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  10. 제4 항에 있어서,
    상기 용융로에서 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 성분을 조정하는 성분 조정부; 를 더 포함하고,
    상기 작업 준비 시간 측정부는 상기 성분 조정부가 상기 용탕 또는 슬래그의 성분을 조정하는 과정에서 소요되는 성분 조정 시간을 측정하여 상기 작업 준비 시간에 포함시키는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  11. 제4 항에 있어서,
    상기 하루 가동 시간 측정부는 하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 상기 용융 공간에 열을 공급하는 동안의 시간을 종합하여 상기 하루 실제 가동 시간을 측정하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 판단부는
    하루 동안 상기 방사성 폐기물에 용융 처리하면서 사용하는 용융로 전기 용량을 판단하는 용융로 전기 용량 판단부를 포함하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 모니터링부는
    하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성하는 하루 생성 용탕량을 측정하는 하루 생성 용탕량 측정부;
    하루 동안 상기 용융로가 사용한 하루 사용 전력량을 측정하는 하루 사용 전력량 측정부;
    상기 용융로가 소정의 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하면서 사용되는 전력량으로서 용융로 전기 효율을 측정하는 전기 효율 측정부;
    상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융 처리 후 상기 용융 공간에 남은 잔탕량에 의한 부하율을 측정하는 잔탕량 부하율 측정부;
    하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정부;
    상기 용융로가 상기 용융 공간을 가열 중 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하는 시간과 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하지 않는 시간을 측정하여 낭비 시간 계수를 산출하는 낭비 시간 계수 측정부; 및
    상기 용융로의 열효율을 측정하는 용융로 열효율 측정부; 를 포함하고,
    상기 용융로 전기 용량 판단부는 상기 하루 생성 용탕량, 상기 하루 사용 전력량, 상기 용융로 전기 효율, 상기 부하율, 상기 하루 실제 가동 시간 상기 낭비 시간 계수 및 상기 용융로 열효율을 통하여 상기 용융로 전기 용량을 산출하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 용융로 전기 용량 판단부는 식 2를 통하여 상기 용융로 전기 용량을 판단하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
    [식 2] (용융로 전기 용량) = ((하루 생성 용탕량) X (하루 사용 전력량)) / ((용융로 전기 효율) X (부하율) X (하루 실제 가동 시간) X (낭비 시간 계수) X (열효율))
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 판단부는
    하루 동안 처리할 상기 방사성 폐기물에 따라 필요한 용융로 설치 수량을 판단하는 용융로 설치 수량 판단부를 포함하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 모니터링부는
    상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 1회 가동되는 동안 생성되는 1회 생성 용탕량을 측정하는 1회 생성 용탕량 측정부; 및
    하루 동안 상기 용융로에 상기 방사성 폐기물을 주입하는 주입 횟수를 측정하는 주입 횟수 측정부; 를 포함하고,
    상기 저장부에 저장되는 상기 성능 정보는 상기 용융로의 하루 최대 생성 용탕량을 포함하고,
    상기 용융로 설치 수량 판단부는 상기 1회 생성 용탕량, 상기 주입 횟수 및 상기 하루 최대 생성 용탕량을 통하여 상기 용융로 설치 수량을 산출하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 용융로 설치 수량 판단부는 식 3을 통하여 상기 용융로 설치 수량을 판단하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
    [식 3] (용융로 설치 수량) = (하루 최대 생성 용탕량) / ((1회 생성 용탕량) X (주입 횟수))
  18. 제16 항에 있어서,
    주입 횟수 측정부는
    상기 용융로의 하루 작업 시간 및 상기 용융로의 1회 가동 시간을 측정하고 식 4를 통하여 상기 주입 횟수를 산출하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
    [식 4] (주입 횟수) = (하루 작업 시간) / (1회 가동 시간)
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 모니터링부는
    하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정부; 및
    상기 방사성 폐기물을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하는 작업 준비 시간 측정부; 를 더 포함하고,
    상기 주입 횟수 측정부는 식 5를 통하여 상기 하루 작업 시간을 산출하는, 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템.
    [식 5] (하루 작업 시간) = (하루 실제 가동 시간) - (작업 준비 시간)
  20. 제1 항에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 용탕량 관리 방법에 있어서,
    하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정 단계;
    상기 방사성 폐기물을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하는 작업 준비 시간 측정 단계; 및
    식 1을 통하여 상기 용융로가 하루 동안 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 배출할 수 있는 최대 용탕량을 산출하는 용융로 용탕량 판단 단계; 를 포함하는, 용융로 용탕량 관리 방법.
    [식 1] (최대 용탕량) = (시간 당 필요 용탕량) x ((하루 실제 가동 시간) + (작업 준비 시간))
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 작업 준비 시간은
    상기 방사성 폐기물을 상기 용융 공간으로 장입하는 과정에서 소요되는 재료 장입 시간;
    상기 용융로의 온도를 측정하는 과정에서 소요되는 온도 측정 시간;
    상기 용융로에서 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성된 용탕 또는 슬래그의 일부를 추출하는 과정에서 소요되는 샘플링 시간;
    상기 슬래그를 제거하는 과정에서 소요되는 슬래그 제거 시간; 및
    상기 용탕 또는 상기 슬래그의 성분을 조정하는 과정에서 소요되는 성분 조정 시간; 을 포함하는, 용융로 용탕량 관리 방법.
  22. 제1 항에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 전기 용량 관리 방법에 있어서,
    하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하여 생성하는 하루 생성 용탕량을 측정하는 하루 생성 용탕량 측정 단계;
    하루 동안 상기 용융로가 사용한 하루 사용 전력량을 측정하는 하루 사용 전력량 측정 단계;
    상기 용융로가 소정의 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하면서 사용되는 전력량으로서 용융로 전기 효율을 측정하는 전기 효율 측정 단계;
    상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융 처리 후 상기 용융 공간에 남은 잔탕량에 의한 부하율을 측정하는 잔탕량 부하율 측정 단계;
    하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간을 측정하는 하루 가동 시간 측정 단계;
    상기 용융로가 상기 용융 공간을 가열 중 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하는 시간과 상기 방사성 폐기물을 용융 처리하지 않는 시간을 측정하여 낭비 시간 계수를 산출하는 낭비 시간 계수 측정 단계; 및
    상기 용융로의 열효율을 측정하는 용융로 열효율 측정 단계; 및
    식 2를 통하여 하루 동안 상기 방사성 폐기물에 용융 처리하면서 사용하는 용융로 전기 용량을 판단하는 용융로 전기 용량 판단 단계; 를 포함하는, 용융로 전기 용량 관리 방법.
    [식 2] (용융로 전기 용량) = ((하루 생성 용탕량) X (하루 사용 전력량)) / ((용융로 전기 효율) X (부하율) X (하루 실제 가동 시간) X (낭비 시간 계수) X (열효율))
  23. 제1 항에 따른 방사성 폐기물 용융 시설 관리 시스템을 이용한 용융로 설치 수량 관리 방법에 있어서,
    상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 1회 가동되는 동안 생성되는 1회 생성 용탕량을 측정하는 1회 생성 용탕량 측정 단계;
    하루 동안 상기 용융로에 상기 방사성 폐기물을 주입하는 주입 횟수를 측정하는 주입 횟수 측정 단계; 및
    상기 저장부에 저장되는 상기 용융로의 하루 최대 생성 용탕량 및 식 3을 통하여 하루 동안 처리할 상기 방사성 폐기물에 따라 필요한 용융로 설치 수량을 판단하는 용융로 설치 수량 판단 단계; 를 포함하는, 용융로 설치 수량 관리 방법.
    [식 3] (용융로 설치 수량) = (하루 최대 생성 용탕량) / ((1회 생성 용탕량) X (주입 횟수))
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 주입 횟수 측정 단계에서는
    상기 용융로의 하루 작업 시간 및 상기 용융로의 1회 가동 시간을 측정하고 식 4를 통하여 상기 주입 횟수를 산출하는, 용융로 설치 수량 관리 방법.
    [식 4] (주입 횟수) = (하루 작업 시간) / (1회 가동 시간)
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 주입 횟수 측정 단계에서는
    하루 동안 상기 용융로가 상기 방사성 폐기물을 용융시키기 위하여 가동되는 하루 실제 가동 시간 및 상기 방사성 폐기물을 용융하기 위한 작업을 준비하는 동안 소요되는 작업 준비 시간을 측정하고, 식 5를 통하여 상기 하루 작업 시간을 산출하는, 용융로 설치 수량 관리 방법.
    [식 5] (하루 작업 시간) = (하루 실제 가동 시간) - (작업 준비 시간)

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