KR960014603B1 - 방사성 핵폐기물의 소각로유닛과 유리화로유닛 및 그 배기가스 정화장치와 유리화 처리방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

방사성 핵폐기물의 소각로유닛과 유리화로유닛 및 그 배기가스 정화장치와 유리화 처리방법

제1도는 본 발명의 핵폐기물의 소각로유닛과 유리화로유닛 및 그 배기가스 정화장치를 예시한 전체구성도이다.

제2도는 제1도를 간략하게 예시한 공정 흐름도이다.

제3도는 제1도에 있어 소각로유닛의 구성도이다.

제4도는 제3도에 도시된 노즐 청소장치의 요부상세도이다.

제5도는 제3도에 도시된 유동식소각실의 요부상세도이다.

제6도는 본 발명의 연소재 및 붕규산 유리가루의 이송장치를 예시한 구성도이다.

제7a도 및 제7b도는 제6도의 이송스크루에 혼합핀을 부착한 상태를 예시한 측면도와 정면도이다.

제8도는 제3도에 도시된 유압식밀폐투입장치의 상세도이다.

제9도는 제3도에 도시된 회전식교반장치의 상세도이다.

제10a도 및 제10b도는 제9도의 회전식교반장치의 측면도이다.

제11도는 제1도에 있어 유리화로유닛을 예시한 구성도이다.

제12도는 제11도의 유리화로유닛의 측면도이다.

제13도는 제1도에 있어 배기가스 냉각유닛을 예시한 구성도이다.

제14도는 제1도에 있어 배기가스 원심분리유닛을 예시한 구성도이다.

제15도는 제1도에 있어 배기가스의 직류전압침전유닛과 분무화가 스포집유닛을 예시한 구성도이다.

제16도는 제1도에 있어 배기가스의 흡착유닛, 가열유닛, 필터유닛 및 배기가스의 흡입팬과 배기가스를 대기로 방출하는 굴뚝을 예시한 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 소각로유닛 12 : 소각로

14 : 유동식소각실 16 : 1차연소실

18 : 2차연소실 26 : 유동판

46 : 유압식밀폐투입장치 60 : 회전식교반장치

68 : 화격자 104 : 1차공기분사노즐

110 : 2차공기분사노즐 120 : 제거봉

140 : 이송장치 144 : 이송스크루

148 : 혼합핀 200 : 유리화로유닛

202 : 유리화로 204 : 용기

206 : 연속용기유닛 220 : 투입구

222 : 혼합장치 230 : 레벨러센서

232 : 예열히터 238 : 전극봉

256,264 : 고주파유도가열기 262 : 유기고화물출구

300 : 배기가스냉각유닛 304 : 냉각수 통과관

318 : 격판 400 : 원심분리유닛

404 : 원심분리기 410 : 동력전달장치

416 : 유도날개 418 : 포집날개

500 : 직류전압침전유닛 502 : 직류전압침전기

506 : 양전하발생장치 508 : 음전하발생장치

512 : 청소용진동장치 600 : 분무화가스포집유닛

602 : 분무화가스포집기 610 : 안개분무장치

612 : 극초단파발생장치 618 : 순환펌프

620 : 안개제어판 622 : 수거통

624 : 디미스터 626 : 방열기

636,918 : 방사능감지기 700 : 흡착유닛

702 : 흡착탑 704 : 1차흡착재

706 : 2차흡착재 800 : 가열유닛

900 : 필터유닛 902 : 헤파필터

904 : 흡입팬 906 : 굴뚝

본 발명은 원자력발전소에서 전기발전의 부산물로 생성되는 핵 및 방사성 폐기물이나 의학, 농업, 비파괴검사 등의 각종 산업분야에서 방사선을 사용한 후 발생되는 방사성 폐기물을 소각로에서 소각시킨 후 소각된 연소재를 봉규산 유리가루에 혼입하여 이를 유리화로에 유리화시켜 그 부피를 크게 감소시킨 상택(약 1/50~1/100)로 장기간 안정하게 보관할 수 있게 하고, 핵폐기물 저장시설에 대폭 축소시킬 수 있게 하여 결과적으로 대규모 핵폐기물 저장시설에 따른 심각한 부지확보난을 해결하고, 그에 따른 막대한 설비투자비를 대폭 줄일 수 있도록 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛과 유리화로유닛 및 그 배기가스 정화장치와 유리화(Vitrification) 처리방법에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명은 원자력발전소의 핵폐기물중 기체를 정화한 필터류, 고체로서 연소할 수 있는 가연성 폐기물 전부를 포함하며, 고체폐기물중 연소되지 않는 폐부품이나 공구류를 방사선의 농도를 낮추기 위해 부식한 부식액 뿐 아니라 사용후 핵연료 또는 사용후 핵연료를 재처리한 겔(Gel) 상태의 핵연료를 포함하며, 또한 일반산업분야(예로, 의학, 농학, 공학 등)에서 반사선기기의 가동후 발생되는 기체, 액체 및 고체 등의 방사성 폐기물(예로, 플라스틱 제품, 의복, 신발, 장갑 등등)로서 연소할 수 있는 물질을 포함하고, 또한 사용후 방사선 발생 물질을 포함한다. 더욱이 본 발명은 경수형 및 중수형 등 원자력발전소의 형식에 관계없이 모든 핵발전에서 발생된 고준위ㆍ중준위 및 기준위 핵 및 방사성 폐기물을 포함하는 것이다.

일반적으로 원자력발전소에서 발생되는 핵 및 방사성 폐기물은 고준위 폐기물과, 중ㆍ저준위 폐기물로 구분되며, 일반산업분야에서는 중ㆍ저준위 방사성 폐기물만 발생되게 된다.

상기에서 원자력발전소에서 발생되는 고준위 폐기물은 타고남은 핵연료(예로, 플루토늄, 우라늄 235, 우라늄 238)등이고, 중ㆍ저준위 폐기물은 원전운전 및 방사성동위원소 이용 과정에서 발생되는 폐필터, 폐수지, 방호용작업복, 장갑, 덧신 등 잡고체, 작업공구 등의 여기에 속한다.

상기 고준위 폐기물은 핵연료 재처리 과정에서 나오는 재처리 액체와 농축폐액으로서 이에 대한 처리방법은, 먼저 유리화로에 붕규산 유리가류를 넣고 용융시킨 후, 농축폐액을 일정한비율로 혼합하여 직접가열방식의 유리화로에서 유리화 처리하여 보관의 안정성과 함께 부피를 감소시켜 처리하는 것이다.

상기 봉규산 유리의 특징은 비결정성 사면체를 중심으로 원자배열을 형성하고, 원자간의 차이가 큰 공간을 형성하여 다양한 핵폐기물 구성 원자를 구조 내에 혼입할 수 있는 특징을 갖고 있기 때문에 고준위 폐기물을 유리화 처리하는 데 많이 이용되고 있다.

한편 상기 중ㆍ저준위 폐기물은 기체, 액체, 고체 폐기물로 구분되며, 다음과 같은 방법에 의해 처리된다.

상기 기체 폐기물로서는 방사능에 오염된 수증기 또는 공기 등으로, 이에 대한 처리방법은 오염된 수증기 또는 공기(기체)를 압축된 밀폐용기에 보관했다가 고성능 필터를 정화시킨 후 대기로 방출시킨다.

상기 액체 폐기물로서는 원자로의 1차 냉각수(증발시켜 겔 상태화시켜 유지)와 방사능에 오염된 작업복을 세탁한 물 등으로, 이에 대한 처리방법은 오염된 냉각수 또는 물을 이욘교환수지, 필터 등에 통과사켜 방사는 찌꺼기 등과 순수 물을 분리하여 순수 물은 재사용 또는 방류하여 처리한다.

상기 고체 폐기물로서는 기체나 액체 폐기물을 정화한 필터류(예로, 폴리프로필렌 등 고분자화합물)와, 이온교환수지(예로, 폴리스티렌 등 고분자화합물)와, 덧신(예로, 폴리에스테르, 나이론 등 유기화합물)과, 고무류(예로 고무장갑, 고무장화 등) 및 폐부품, 금속공구류 등이며, 일반 방사성 폐기물로서는 비파괴검사, 의료기기 등 기기의 사용 또는 정비후 발생되는 폐기물 및 방사성 물질 또는 방사성 발생 물질 등으로, 이에 대한 처리방법은 각종 방사성 폐기물을 드럼통에 넣고 드럼통에 압력을 가하여 부피를 일부 감소시켜 보관하거나, 또는 가연성 폐기물은 단순 소각하고 소각된 재를 시멘트와 혼합하여 스테인레스 드럼통에 넣은 후 고화시켜 보관 처리하는 것이다.

상기에서 기술한 바와 같은 종래 중ㆍ저준위 핵 및 방사성 폐기물의 보관 처리는 다음과 같은 문제점을 지니고 있다.

첫째, 가연성 폐기물을 단순 소각하고 소각된 재를 시멘트에 혼합하여 스테인레스 드럼통에 보관 처리하기 때문에 장기간 보관시 스테인레스 드럼통의 부식(수명이 약 20~30년)과 시멘트의 수명(약 40~50년)에 의하여 그 이후 방사능 물질의 누출이 초래되고, 특히 재의 알칼리 또는 재 속에 포함된 산, 또는 알칼리의 성분이 시멘트와 스테인레스 드럼통의 부식을 촉진시킴으로서 그에 따라 많은 문제점을 야기시키게 되는 것과; 둘째, 각종 방사성 폐기물을 드럼통에 넣고 압력을 가하여 부피를 일부 감소시켜 보관 처리시키거나 또는 단순 소각하고 소각된 재를 시멘트와 혼합하여 드럼통에 넣은 후 고화시켜 보관시킨다 하더라도 그에 따른 부피 감소효과(약 1/3~1/5)는 그다지 크지 않기 때문에 단위발전소에서의 보관에 한계를 가져와 별도의 대규모 핵폐기물 저장시설을 필요로 하는 문제점과; 셋째, 상기에서 상술한 바와 같이 방사성 폐기물의 처리에 따른 대규모 핵폐기물 저장시설을 필요로 하기 때문에 최근 사회적 문제가 되고 있는 핵폐기물 저장시설에 대한 부지확보난을 가중시키게 되고, 그에 따른 막대한 설비투자비를 필요로 하는 경제적 문제점를 가지게 되는 것 등이다.

위와 같이 핵 및 방사성 폐기물의 보관 처리방법으로는 그 부피가 크므로 저장상의 한계를 가져와 새로운 방안을 강구하지 않으면 안되고, 더욱이 날로 증가하는 전기사용량으로 인해 핵발전소의 계속적인 증설이 요구되는 시점에서 핵 및 방사성 폐기물의 보관 처리는 매우 중요하게 인식되고 있는 것이다. 따라서 핵 및 방사성 폐기물의 보관 처리는 무엇보다 안전이 우선이지만, 이와 함께 부피를 크게 감소시켜 보관 처리함으로써 단위발전소에서도 별도의 넓은 부지 확보 없이 현재 시설을 증설시키지 않고 장기간 보관할 수 있게 함으로써 별도의 대규모 핵폐기물 저장시설을 필요 없게 하고, 그에 따를 설비투자비 부담을 대폭 줄일 수 있게 하여 경제적인 이익을 얻을 수 있게 하는 것이 무엇보다 중요한 것이다.

본 발명은 핵 및 방사성 폐기물(액체 및 가연성 폐기물 등)을 먼저 소각로에서 소각시켜 수집된 연소재를 붕규산 유리가루에 혼입하여 이를 유리화로(Vitrification Melter)에서 용융처리후 용기에 담아 고화시켜 보관 처리함으로써 보관의 안정성과 함께 부피의 감소를 약 1/100로 대폭 줄일 수 있도록 하여 저장능력을 크게 확대시키는데 그 목적이 있는 것이다. 물론 핵폐기물을 소각로에서 소각시 발생하게 되는 배기가스와, 소각된 연소재를 붕규산 유리가루에 혼입하여 유리화로에서 용융되는 과정에서 발생되는 오프가스(배기가스)를 완전 정화시켜 방사성 물질이 배기가스와 함께 대기로 방출되는 것을 방지함은 물론이다. 그리고 소각 및 용융시 발생되는 방사능물질의 제거는 물론 배기가스 내에 포함되는 유해가스도 함께 제거되게 한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 핵 및 방사성 폐기물에 있어 가연성 폐기물을 소각로의 상부에 형성된 유동식소각실에 투입한 후, 소각시 발생가스의 양을 줄이고 완전연소를 유도하기 위해 공기분사노즐로부터 공급되는 순수 산소가 와류를 일으키면서 소각로 내에 불어넣어 투입된 방사성 폐기물이 유동식소각실과 1차연소실 및 2차연소실을 거쳐 소각되게 함으로써 소각물의 종류에 구애받지 않고 소각될 수 있게 하며(일반적인 소각로에서 고무류, 나무, 종이류 등을 구분하여 따로따로 소각하고 있는 실정이다.), 또한 고농도 산소를 공급하여 완전연소를 유도함과 동시에 배기가스 량의 극소화로 배가가스에서 발생되는 방사성 물질을 포집하는 설비규모를 콤팩트화 시킬 수 있도록 구성한 소각로유닛과; 상기 소각로유닛에서 소각된 연소재를 정확한 양으로 스크루형 이송장치에 의해 유리화로로 이송시킨 후 이송되는 연소재의 양을 센서로 검출하여 이와 비례적으로 적합한 붕규산 유리가루를 동시 혼입하여서 유리화로로 투입시켜 통전용융방식을 이용 900℃~1100℃의 온도로 가열하여 붕규산 유리를 용융시켜 방사능이 포함된 연소재를 봉규산 유리 결정구조에 함입시켜서 출구로 방출하고, 이를 용기에 담으면서 냉각시키는 유리화로유닛과; 상기 고화된 용기를 연속용기유닛을 통해 이송되게 하여 용기덮개를 용접하고 제염하여 이를 검사하고 검사가 완료된 용기를 최종적으로 저장하는 유리화 저장과정이 포함되며; 상기 소각로유닛에서 배출되는 배기가스의 온도를 100℃ 이하로 강하시켜 배기가스의 농도를 짙게 하고, 배기가스의 부피를 대폭 줄일 수 있도록 하는 배기가스냉각유닛과; 상기 배기가스냉강유닛등을 통과한 배기가스를 원심분리기에서 배기가스 중에 포함된 부피가 크거나 불완전 연소로 무거운 재를 포집하는 원심분리유닛과; 상기 원심분리유닛을 통과한 배기가스와 상기 유리화로에서 발생되는 오프가스를 밸브연결라인을 통해 직류전압침전기로 보내어 배기가스 중에 금속성을 띤 재를 포집하는 직류전압침전유닛과; 상기 직류전압침전유닛을 통과한 배기가스중 금속성 재가 제거된 재를 포집하기 위해 분무화가스포집기를 통과시켜 방사능에 오염된 재를 걸어 내어 배기가스를 정화시키는 분무화가스포집유닛과; 상기 분무화가스포집유닛을 통과한 배기가스를 방사성 핵종 기체와 휘발성 금속 및 질소산화물(NOX)등을 흡착하는 흡착유닛과; 상기 배기가스냉각유닛에 의해 강하된 배기가스의 온도는 다시 높여 헤파필터의 필터링효율을 향상시키는 가열유닛과; 상기 가열유닛에 의해 온도가 상승된 배기가스가 다수 개로 배열된 헤파필터를 통과하면서 상기 분무화가 스포집유닛 등에서 걸러지지 않음 1미크론 이하의 재를 최종적으로 필터링하여 배기가스를 정화시키는 필터유닛으로 구성되며, 정화된 배기가스는 흡입팬과 연결된 굴뚝을 통해 대기로 방출되게 한 것을 특징으로 한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 핵폐기물 소각로유닛과 유리화로유닛 및 그 배기가스 정화장치를 예시한 전체구성도이고 제2도는 제1도를 간략하게 예시한 공정 흐름도를 도시한 것이다.

본 발명은 제1도 및 제2도에 도시된 바와같이 핵 및 방사성 폐기물에 있어 가연성 폐기물을 소각하는 소각로유닛(10)과, 소각로(12)에서 얻어진 연소재를 붕규산 유리가루에 혼입ㆍ투입하여 용융시키는 유리화로유닛(200)과, 유리화로(202)에서 방사능이 포함된 연소재를 붕규산 유리 결정구조에 함입시킨 액상의 유리를 용기(204)에 넣어 고화시켜 연속용기유닛(206)을 통해 이송시켜 용기(204)의 덮개(208)를 밀봉하는 용접단계(210), 밀봉된 용기(204)에 방사능의 오염을 제거하는 제염단계(212) 및 검사단계(214)를 거쳐 최종적으로 저장시설(216)에 저정되는 유리화 저장과정과, 상기 소각로유닛(10)으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 강하시키는 배기가스냉각유닛(300)과, 상기 배기가스냉각유닛(300)을 통과한 배기가스 중에 무거운 재를 분리시키는 원심분리유닛(400)과, 상기 원심분리유닛(400)을 통과한 배기가스와 상기 유리화로(202)에서 발생되는 오프가스를 밸브연결라인(218)으로 연결하여 직류전압침전기(502)로 보내 배기가스 중에 금속성을 띤 재를 포집하는 직류전압침전유닛(500)과, 직류전압침전유닛(500)을 통과한 배기가스중 금속성이 제거된 재를 포집하는 분무화가스포집유닛(600)과, 분무화가스포집유닛(600)을 통과한 배기가스중 방사성 핵종 기체와 휘발성 금속 및 질소산화물(NOX)등을 흡착유닛(700)과, 강하된 배기가스의 온도를 높이는 가열유닛(800)과, 가열유닛(800)에 의해 온도가 상승된 배기가스가 다수 개로 배열된 해파필터(902)에 통과되면서 최종적으로 필터링되어 배기가스 정화시키는 필터유닛(900)과, 정화된 배가스스를 흡입팬(904)과 연결된 굴뚝(906)을 통해 대기로 방출되게 하는 배기가스 정화과정으로 전체가 구성된다.

상기와 같은 소각로유닛과 유리화로유닛 및 그 배기가스 정화장치의 전체구성을 세분하여 이를 도면을 참조하여 설명한다.

상기에서 소각로유닛(10)이 제3도에 상세히 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 소각로(12)의 내부는 상부에서부터 유동식소각실(14)과 1차연소실(16) 및 2차연소실(18)로 구성된다.

상기 유동식소각실(14)은 그 내부구조가 상세히 도시된 제5도에서와 같이 소각로(12)의 외부에 형성된 하우징(20)에 유동판구동부(22)가 형성되고, 이 유동판구동부(22)와, 연결되어 유동판구동부(22)의 작동에 따라 진동을 일으키는 진동판(24)이 유동식소각실(14)의 내벽에 설치되며, 이 진동판(24)에 지그재그 형태로 여러 층을 이루며 경사진 유도판(26)이 연결되어 상기 유동판 구동부(22)가 작동함에 따라 진동판(24)이 진동을 일으켜 경사 유동판(26)을 떨리게 하여 제1투입구(38)를 통해 투입되는 소각물이 여러 층의 경사 유동판(26)을 거치면서 예열과 연소가 이루어지도록 구성된다. 상기에서 진동판(24)과 유동판(26)은 유동식소각실(14)내의 온도를 감안하여 고열에 견딜 수 있는 망간합금의 주물재로 제조하는 것이 바람직하다.

다시 제3도를 참조하여 설명한다. 도면부호 28은 유류(예로, LNG 또는 LPG)를 저장하는 유류저장탱크로서, 이 유류저장탱크(28)를 통해 유류를 공급받는 유류공급탱크(30)가 연결되며, 이 유류공급탱크(30)는 컨트롤러(31)를 통해 유동식소각실(14)의 상부에 형성된 유류 투입구(32)와 연결되어 유동식소각실(14)로 유류(열원)가 공급되도록 구성된다.

한편 방사성 이온교환수지 등을 저장하는 제1저장탱크(34)에 이를 공급받는 제1공급탱크(36)가 연결되며, 이 제1공급탱크(36)는 유동식소각실(14)의 측벽에 형성된 제1투입구(38)와 연결되어 유동식소각실(14)로 이온교환수지 등이 공급되도록 구성되며, 또 가연성 잡고체류등을 저장하는 제2저장탱크(40)에 이를 공급받는 제2공급탱크(42)가 연결되며, 이 제2공급탱크(42)에 유압식밀폐투입장치(46)의 일측 상부에 형성된 제2투입구(44)와 연결되어 잡고체류 등이 1차연소실(16)로 공급되도록 구성된다.

또한 제1투입구(38)와 제2투입구(44)에는 투입감지센서(50)(51)가 각각 설치되고, 이 투입감지센서(50)(51)는 연소가스 배기관(82)에 부착된 배기가스유량센서(83)와 전기적으로 연결되어 이 배기가스유량센서(83)에 감지에 의한 신호가 상기 투입감지센서(50)(51)에 전달되어 소각물의 투입량을 조절할 수 있도록 구성된다.

상기에서 유동식소각실(14)은 제1공급탱크(36)로부터 공급되는 이온교환수지 등과 같이 예열과 고열을 필요로 하는 소각물을 예비연소시켜 소각시키는 예비소각실로 마련된 것이고, 1차연소실(16)은 제1,2 공급탱크(36),(42)로부터 공급된 소각물을 직접 가열 연소시키는 소각실로 마련된 것이며, 2차 연소실(18)은 상기 유동식소각실(14)와 1차연소실(16)에서 불완전 연소된 재를 최종적으로 완전 연소시키는 소각실로 마련되어진 것이다. 한편 상기 유압식밀폐투입장치(46)는 제8도에 상세히 도시된 바와같이 제2투입구(44)가 호퍼(48)와 밀페 연결되고, 호펴(48)의 내부에는 소각물의 투입시 유압장치(52)에 의해 소각물을 가이드 하는 실린더형 투입가이드(54)가 형성되고, 유압식밀폐투입장치(46)의 온도를 낮추어 적정온도를 유지하기 위해 유압식밀폐투입장치(46)의 외부둘레에, 후술하는 열교환기(92)와 연결된 냉각라인(56)이 형성된다. 이와 같은 유압식밀폐투입장치(46)의 소각물 출구(58)는 소각로(12)의 내부에 설치된 회전식교반장치(60)의 측벽으로 연결된다.

상기 회전식교반장치(60)는 제9도와 제10a도 및 제10b도에 상세히 도시된 바와 같이 소각로(12)의 외벽으로 타이머(도시생략)을 구비한 교반장치구동부(62)가 형성되고, 이 교반장치구동부(62)가 교반기(64)의 축(66)과 연결되며, 교반기(64)의 하부에는 로벽에 지지된 격자모양을 갖고 조밀하게 형성된 화격자(68)가 형성된다. 이와 같이 형성된 교반기(64)와 축(66) 및 화격자(68)는 고열에 견딜 수 있는 망간합금으로 이루어지고, 축(66)의 중공부를 통해 냉각수가 흐르도로록 형성하여 고열에 의한 축(6)의 변형을 방지하는 것이 바람직하며, 또한 교반기(64)의 정지시 제10b도와 같이 수평상태로 위치되게하여 교반기(64)의 열변형이 방지되도록 하는 것이 바람직하다.

제3도에 도시된 도면부호 72는 점화용 버너를 도시한 것으로, 이 점화용 버터(72)는 컨트롤러(74)를 통해 LNG 공급라인(76)(또는 LPG 공급라인)과 연결되고, 연소공기컨트롤러(78)과 연소용공기팬(80)과 연결되어 구성된다.

한편 상기 컨트롤러(74)와 유류공급탱크(30)에 형성된 컨트롤러(31)에는 LNG 조절센서(75)(33)가 각각 설치되며, 이들 LNG 조절센서(75)(33)는 배기관(82)에 부착되어 배기온도를 감지하는 온도센서(84)와 전기적으로 연결되어 배기가스의 온도를 온도센서(84)가 감지하여 이를 LNG 조절센서(75)(33)로 보내 각각의 컨트롤러(74)(31)를 조절하여 LNG 공급량을 조절할 수 있도록 구성된다.

한편 소각로(12)의 둘레에는 냉각재킷(86)(제4도참조)이 형성되어 냉각수를 공급하는 흡입라인(88)과 온도가 상승된 냉각수를 배출하는 출구라인(90)이 형성되며, 이들 흡입, 출구라인(88)(90)이 열교환기(92)와 연결되고, 이 열교환기(92)는 쿨링타워(94)와 연결되어 소각로(12)가 과열될 경우 냉각수가 흡입라인(88)른 통해 냉각재킷(86)으로 순환되어 과열된 소각로(12)에 열 교환이 이루어져 소각로(12)의 온도를 일정온도까지 낮추게 된다.

도면부호 96은 전기공급장치로서, 이 전기공급장치(96)는 2차연소실(18)의 내벽에 형성된 전열판(98)과 연결되어 전기공급장치(96)가 전열판(98)을 가열시켜 2차연소실(18)의 온도분위기를 형성하여 불완전 연소된 재의 완전연소를 유도하도록 구성한 것이다.

도면부호 100은 은 1차공급공급팬으로서, 이 1차공급공급팬(100)은 공기공급컨트롤러(102)와 연결되고, 공기공급컨트롤러(102)는 1차연소실(16)의 측벽에 형성되는 1차공기분사노즐(104)과 연결되며, 2차공기공급팬(106)은 공기공급컨트롤러(108)와 연결되고, 공기공급컨트롤러(108)는 2차연소실(18)의 측벽에 형성되는 2차공급분사노즐(110)과 연결되어 1차연소실(16)과 2차연소실(18)에 와류를 일으키며 고농도 산소를 공급하게 된다.

상기에서 1,2차연소실(16)(18)의 측벽을 통해 설치되는 1,2차공기분사노즐(104)(110)은 그 측벽 둘레에 일정간격으로 다수 설치되고 약 15°상방향으로 설치되어 있다. 이와 같이 1,2차공기분사노즐(104)(110)이 약 15°상방향으로 설치하는 것은 소각물의 연소시 공기가 상방향으로 와류현상을 일으키도록 유도하여 소각물과 공기가 잘 혼합되도록 하여서 연소시 완전연소를 유도하기 위함이다.

한편 상기 1,2차공기공급팬(100)(106)과 연결된 공기공급컨트롤러(102)(108)의 공기량제어는 연소가스배기관(82)측에 설치된 연소공기 측정용 배기가스 분석센서(112)가 공기흐름센서(113)(114)를 구비한 공기공급컨트롤러(102)(118)와 각각 연결되어 상기 배기가스분석센서(112)의 감지에 따라 공기공급컨트롤러(102)(108)가 제어되어 1,2차연소실(16)(18)로 공급되는 공기의 양을 최적의 상태로 조절되게 하는 것이다.

상기 1,2차공기분사노즐(104)(110)은 여러 종류의 소각물이 연소될때 그 찌꺼기 등에 의해 막힐 수가 있다. 따라서 이같은 문제를 사전에 방지하기 위해 제4도에 도시된 바와 같이 노즐 청소장치를 각각의 1,2차공기분사노즐(104)(110)에 설치하는 것이 바람직하다.

도시된 바와 같이 소각로(12)의 외벽(12a)와 내벽(12b) 사이에 밀폐 케이스(116)가 설치되고, 그 내부로 리턴스프링(118)을 갖는 제거봉(120)이 형성되며, 이 제거봉(120)의 머리부(122)에 모터(도시생략)의 구동에 의해 작동되는 캠(124)이 형성되어 캠(124)이 작동함에 따라 제거봉(120)이 왕복이동하여 제거봉(120)의 첨단부(126)가 1,2차공기분사노즐(104)(110)에 끼어 있는 찌꺼기 등이 제거되도록 한 것이다. 이와같이 제거봉(120)에 의해 주기적으로 1,2차공기분사노즐(104)(110)을 뚫어 줌으로서 1,2차연소실(16)(18)에서 요구하는 공기를 원활하게 공급할 수 있게 되는 것이다.

제4도중 미설명부호 128은 에어통로이고, 130은 캡이며, 132는 캡(130)을 밀폐시키는 패킹이고, 86은 냉각재킷을 도시한 것이다.

다시 제3도을 참조하여 설명한다. 소각로(12)의 2차연소실(18) 하부에는 연소재배출구(134)가 형성되고, 그 하부에 연소재를 담는 탱크(136)가 연결 설치되며, 탱크(136)의 하부에는 탱크(136)에 있는 연소재를 연소재저장탱크(138)로 이송시키는 이송장치(140)가 배치된다.

상기 연소재 이송장치(140)는 제6도에 도시된 바와 같이 이송관(142)의 내부에 이송스크루(144)가 형성되어 이송스크루(144)의 회전에 따라 연소재가 이송스크루(144)를 타고 이송되도록 되어 있으며, 후술하는 붕규산 유리가루에 연소재가 혼입되어 유리화로(202)로 투입되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 소각로유닛(10)은 먼저 소각로(12)의 연소운용온도를 조정하기 위해 LNG 열원을 유류투입구(32)와 점화용 버너(72)를 점화시켜 소각로(12)내의 온도를 약 700℃~900℃로 상승시킨 다음, 제1,2공급탱크(36)(42)로부터 준비된 방사성 소각물(예로, 이온교환수지, 가연성 잡고체 등)을 제1,2투입구(38)(44)를 통해 유동식소각실(14)과 1차연소실(16)의 내부로 투입시키게 되면 소각물이 연소되게 되며, 이때 유동판구동부(22)와 회전식교반장치(60)가 동시에 작동하게 된다.

상기와 같이 제1투입구(38)를 통해 투입된 소각물은 유동판구동부(22)의 작동에 따라 진동판(24)이 진동되면서 이와 연결된 다층 구조의 경사 유동판(26)이 진동하여 소각물이 유동판(26)에서 서서히 이동되고 여러 층을 거치면서 예열되어 소각이 이루어진다. 또한 유동판(26)의 진동에 의해 소각물은 연소공기와의 접촉이 매우 좋아 완전 연소를 유도하게 된다.

이와 함께 회전식교반장치(60)의 교반장치구동부(62)가 구동하여 축(66)을 중심으로 교반기(64)를 회전시켜 제1투입구(38) 및 제2투입구(44)로 투입된 소각물이 교반기(64)에 의해 공기와 잘 혼합되면서 소각되게 되며, 이때 소각물의 연소불꽃이 1차공기분사노즐(104)을 통해 1차연소실(16)로 와류 유입되는 공급산소와 잘 접촉 혼합하여 소각물의 완전연소를 유도하게 되며, 2차공기분사노즐(110)을 통해 2차연소실(18)로 와류 유입되는 과잉공급산소가 전열판(98)의 온도분위기에 의해 불완전 연소된 연소재를 다시 한 번 연소시킬 수 있게되며, 1,2차연소실(16)(18)의 연소온도가 유동식연소실(14)의 연소온도를 유지시키는데 도움을 줌으로써 초기 연소에서 매연발생을 크게 억제시키는 효과를 갖게 된다.

상기에서 교반기(64)로부터 하부에 위치한 화격자(68)에 의해 제1,2투입구(38)(44)를 통해 투입된 소각물은, 2차연소실(18)로 빠지지 않고 유동식소각실(14)과 1차연소실(16)에서 약 85%~95% 정도가 연소되는 것이며, 이후 유동식소각실(14)과 1차연소실(16)에서 소각된 재와 불완전 연소된 연소재(약 5%~15% 정도)가 조밀하게 형성된 화격자(68)에서 빠져나와 2차연소실(18)에서 완전 연소가 이루어지게 되는 것으로 1차연소실(16)에서 불완전 연소된 재는 검은 색을 띄게 되며, 이 재는 2차연소실(18)에서 최종 연소되어 흰색 회분의 재가 된다.

상기와 같이 투입된 소각물이 계속해서 연소되어 소각로(12)내의 온도가 약 1100℃ 이상 상승하게 되면 연소가스 배기관(82)에 부착된 온도센서(84)의 감지에 따라 컨트롤러(74)(31)가 조절되어 LNG 공급량의 조절이 이루어지게 되고, 또 냉각수가 제어되어 냉각수의 순환을 증가시켜 로내의 온도를 1100℃ 이하의 온도로 유지시키게 되며, 소각로(12) 내부의 자체 소각온도에 의해 계속해서 투입되는 소각물이 연소되어 소각된 재는 연소재배출구(134)를 통해 탱크(136)에 보관되며, 탱크(136)의 하부로 연결된 이송장치(140)의 이송스크루(144)에 의해 연소재저장탱크(138)로 이송되게 된다.

한편 배기관(82)에 부착된 배기가스유량센서(83)의 감지에 의해 배기가스량이 규정치 이상이 되면, 투입 감지센서(50)(51)의 신호에 따라 제1,2공급탱크(36)(42)로부터 투입되는 소각물의 양을 제어하여 배기관(82)을 통해 배출되는 배기가스 량을 규정 이하로 유지시켜 주게된다. 또한 배기가스분석센서(112)는 배기가중 산소량을 감지하여서 1,2차공기공급팬(100)(106)과 연결된 공기공급컨트롤러(102)(108)를 제어함에 따라 1,2차 공기분사노즐(104)(110)을 통해 1,2차연소실(16)(18)로 공급되는 공기의 양을 조절하여 소각물의 소각시 소각물이 공기와의 혼합이 최적을 이루게 되어 완전연소를 유도하게 되는 것이다.

상기와 같이 구성되어 작용되는 소각로유닛(10)은 기본적으로 유동식소각실(14)과 1차연소실(16) 및 2차연소실(18)을 갖추고 있으며, 완전연소와 배기가스 량을 줄이기 위해 1,2차공기공급팬(100)(106)을 통해 유입되는 연소공기는 산소가 95% 이상 포함하는 순수 산소를 공급하는 방식을 취하고 있다. 상기와 같이 순수한 산소를 이용하면 연소를 위한 기존의 소각로에서 일반공기를 사용하는 양보다 약1/5을 절감할 수 있으므로 인해 배기가스의 양을 약1/5로 크게 감소시키는 효과를 갖게 되고, 공기 중에 있는 질수(N), 탄산가스(C), 황(S) 성분 등이 고온에서 산소와 결합하거나 연소물질의 유독성분과 반응하여 발생하는 유독가스를 방지할 수 있는 효과를 가지게 된다.

한편, 소각로(12)의 벽체와 소각물 교반장치인 회전식교반장치(60)와 화격자(68)는 고온에서 장시간 사용할 수 있는 내열성을 가져야하고, 특히 소각로(12)는 수명이 길어야 하고, 유지보수가 간단하여야 하며 견고성을 갖는 것이라야 한다. 이를테면, 소각로(12)의 내부에 내화벽돌을 사용치 말아야 하고, 불꽃과 직접 닿아 고온분위기가 되는 로벽, 소각물 교반장치 등에는 냉각수가 흐를 수 있도록 하여 그들 부품의 온도가 용융상태에 이르지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 소각로(12)의 재료로서는 고온 특성에 강한 SUS300 계열을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 각 부품은 유지보수를 용지하게 하기 위하여 단위조립체로 교환할 수 있는 조립구조를 갖는 것이 바람직하다.

또한 방사성 폐기물인 소각물을 소각로(12)에 투입시 인력으로는 곤란하므로 앞서 설명된 유압식밀폐투입장치(46)를 사용하여 소각물을 밀폐상태로 투입시킴으로써 연소가스가 밖으로 새어 나오지 못해 그에 따른 방사능 오염을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편 1차연소실(16)의 운용연소온도는 약 700℃~1100℃ 범위가 바람직하며, 2차연소실(18)의 운용연소온도는 약 900℃~1100℃ 범위인 것이 바람직하다.

또한 소각물중 이온교환수지(직경 1mm 정도의 고분자화합물)와 액체폐기물을 연소시에는 예열과 고열이 필요하고 적절한 투입속도를 필요로 하게 되는데, 이를 유동식소각실(14)에 설치된 다층 구조의 경사유동판(26)이 소각물을 서서히 이동시키면서 연소시키므로서 완전연소를 유도하게 되는 것이다.

다음은 유리화로유닛(200)을 설명한다.

유리화로유닛(200)은 제11도 및 제12도에 도시된 바와 같이 유리화로(202)의 상부에 형성된 투입구(220)는 연소재와 붕규산 유리가루를 혼합하는 혼합장치(222)와 연결되고, 상기 혼합장치(222)는 이송장치(140)를 통해 연소재저장탱크(138)와 연결된 연소재공급탱크(146)와 연결되는 한편 또다른 이송장치(140)를 통해 붕규산 유리가루를 저장하는 붕규산유리저장탱크(224)와 연결된 붕규산유리공급탱크(226)와 연결된다.

상기와 같이 혼합장치(222)를 통해 공급되는 연소재와 붕규산 유리가루는 제6도 및 제7a도, 제7b도에 도시된 이송장치(140)에 의해 이송 공급되며, 이송스크루(144)의 날개에 다수개로 부착된 혼합핀(148)에 의해 연소재와 붕규산 유리가루가 이송중 혼합이 잘 이루어지게 된다.

한편 상기 투입구(220)측에는 조절센서(228)가 부착되어 이 조절센서(228)에 의해 연소재공급탱크(146)로부터 공급되는 연소재의 공급량과, 붕규산유리공급탱크(226)로부터 공급되는 붕규산 유리가루의 양을 동시에 자동으로 제어되도록 구성되고, 상기 연소재가 붕규산 유리가루에 혼합되어 투입구(220)로 투입될시 그 투입량을 유리화로(202)의 일측에 형성된 레벨러센서(230)에 의해 조절되게 구성된다.

상기 유리화로(202)의 내벽 상부에는 석영으로 이루어진 간접 열방식인 다수의 예열히터(232)가 설치되어 유리화로(202)의 운전초기에서 예열이 이루어지게 되고, 유리화로(202)의 내부 일측으로 용융유리의 온도를 약 900℃~1100℃로 유지시켜 배출을 위한 전열히터(234)가 형성되며, 유리화로(202)의 내벽 양측에 형성된 전극판(236)에 전극봉(238)이 연결되고, 이 전극봉(238)의 단부에 형성된 전극홀더(240)를 통해 전기공급장치(242)가 연결되어 연소재가 혼입된 붕규산 유리가루를 통전식 전전용융법(通電式 全電熔融法)에 의해 용융되게 되며, 상기 전극봉(238)의 과열 방지를 위해 열교환기(252)와 연결된 냉각라인(244)이 형성되며, 또한 유리화로(202)의 벽체 사이에 냉각재킷(246)이 형성되어 냉각수를 공급하는 흡입라인(248)과 온도가 상승된 냉각수를 배출하는 출구라인(250)과 연결되며, 이들 흡입,출구라인(248)(250)이 열교환기(252)와 연결되고, 이 열교환기(252)는 쿨링타워(254)와 연결되어 유리화로(202)가 과열될 경우 냉각수가 흡입라인(248)을 통해 냉각재킷(246)으로 순환되어 과열된 유리화로(202)의 온도를 약 1100℃ 이하로 낮추도록 구성된다.

한편 유리화로(202)의 하부에는 고주파유도가열기(256)와 이 고주파유도가열기(256)의 과열 방지를 위해 열교환기(252)와 연결된 냉각라인(258)을 구비한 드레인유닛(260)이 형성되어 필요시 유리화로(202)에 있는 용융유리를 드레인시킬 수 있게 되고, 유리화로(202)의 일측으로 형성된 유리고화물출구(262)에는 고주파유도가열기(264)와 이 고주파유도가열기(264)의 과열 방지를 위해 열교환기(252)와 연결된 냉각라인(266)이 형성되어 액상의 상태에서 연소재가 혼입된 붕규산 유리가 상기 고주파유도가열기(264)의 작동에 따라 유리고화물출구(262)가 오픈되어 자동으로 연속용기유닛(206)에 형성된 용기(204)를 통해 배출될 수 있도록 구성된 것이다.

도면중 미설명부호 268은 유리화로(202)에 공기를 공급하는 에어공급홀이고, 270은 용융중 발생되는 오프 가스를 배출시키는 배기관이며, 272는 유리화로(202)의 내부를 관찰하는 감시용카메라를 도시한 것이다.

상기에서 연속용기유닛(206)은 바퀴(274)를 보유한 이송대(276)와, 용기(204)를 회전시키는 회전대(278) 및 용기(204)를 승강시키는 실린더형 승강장치(280)와, 용기(204)의 무게를 측정하는 무게측정센서(282)가 승강장치(280)에 형성되어 구성된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 유리화로유닛(200)은 먼저 유리화로(202)의 예열을 위해 예열히터(232)를 가동시켜 로내의 온도분위기를 형성한 다음, 혼합장치(222)가 작동되어 연소재공급탱크(146)에 있는 연소재와 붕규산유리공급탱크(226)에 있는 붕규산 유리가루가 이송장치(140)에 의해 혼합장치(222)로 유입시킴과 동시에 이송스크루(144)의 날개에 다수 부착된 혼합핀(148)에 의해 연소재와 붕규산 유리가루가 이송중 혼합이 이루어지면서 투입구(220)로 투입되고, 세팅된 조절센서(228)에 의해 붕규산 유리가루와 연소재의 혼합량이 조절되어 혼합비가 이루어지게 되는 것이다.

이와 같이 붕규산 유리가루에 연소재가 혼입된 상태로 투입구(220)를 통해 유리화로(202)로 투입될때, 그 투입량이 레벨러센서(230)에 의해 감지되어 투입량이 상한에 도달하게 되면 레벨러센서(230)의 신호에 의해 투입구(220)는 폐쇄된다. 이같은 상태에서 연소재가 혼입된 붕규산 유리가루는 통전식 전전용융법에 의해 전기공급장치(242)와 연결된 전극봉(238)에 전기를 인가시킴에 따라 전극봉(238)과 연결된 전극판(236)이 가열되어 고체상태인 붕규산 유리가루가 서서히 용해되면서 액상의 유리가 된다. 이때의 용융온도는 약 900℃~1100℃이며, 양 전극봉(238)이 통전된 상태에서 전열히터(234)에 의해 상기 온도를 유지시키게 되며, 이때 전극봉(238)의 과열을 방지하기 위해 냉각라인(244)과, 유리화로(202)의 과열을 방지하기 위해 냉각재킷(246)을 통해 냉각수의 순환이 이루어지게 된다.

상기와 같이 충분히 액상의 연소재를 혼입한 붕규산 유리는 고주파유도가열기(264)의 작동에 따라 유리고화물출구(262)가 가열되어 유리고화물출구(262)를 봉쇄시키고 있던 고체상태의 유리를 용해시켜 그 유리고화물출구(262)가 열려지게 되고, 이어서 유리고화물출구(262)의 하부에 연속용기유닛(206)을 통해 대기하고 있는 용기(204)에 연소재가 혼입된 붕규산 유리가 에어공급홀(268)의 공기압 도움을 받으며 채워지게 된다. 이와 같이 연소재가 혼입된 붕규산 유리가 용기(204)에 채워지게 되면 유리고화물출구(262) 부위에 약 - 70℃로 급강하시킬 수 있는 CO 가스가 통과하게 되어 열려 있던 유리고화물출구(262)는 일시에 자동으로 봉쇄되게 된다.

상기와 같은 유리고화물출구(262)의 용량 조절은 용기(204)의 무게를 조절하여 그 유리고화물출구(262)의 개폐시간을 조절하게 된다.

이와 같이 유리화로(202)에서 방사능이 포함된 연소재를 붕규산 유리 결정구조에 함입시킨 붕규산 유리를 용기(204)에 넣고 고화시켜 이를 연속용기유닛(206)을 통해 이송하여 제1도에 도시된 바와 같이 용기(204)의 덮개(208)를 밀봉하는 용접단계(210)와, 밀봉된 용기(204)의 방사능 오염을 제거하는 제염단계(212) 및 검사단계(214)를 거쳐 최종적으로 저장시설(216)로 옮겨져 보관이 이루어지게 되는 것이다.

한편 고중위 폐기물의 핵연료 재처리 과정에서 생성되는 재처리액체와 농축폐액은 소각로(12)에서 소각시키지 않고 곧바로 유리화로(202)에서 유리화시키게 된다. 이같은 유리화과정은 앞서 설명한 바와 같이 같은 과정에 의해 수행되는 것이며, 단지 투입구(220)를 통해 투입되는 소각물의 종류가 달리 되는 것이다.

한편 본 발명의 유리화로(202)는 통전식 전전용융법에 의한 것으로 수명이 길어야 하고, 유지 보수가 용이하여야 한다. 이를테면, 유리화로(202)의 내벽에는 교환재인 내화벽돌을 사용하지 말아야 하고, 벽체의 외벽은 텅스텐으로 하고, 내벽은 인코낼과 같은 내열성이 우수한 재료를 사용하여 1600℃ 이상까지 견딜 수 있게 하여 장기가 유지 보수를 하지 않아도 되게 하는 것이 바람직하고, 또한 벽체 사이에는 냉각재킷(246)을 형성하여 냉각수를 흐르게 하여 유리화로(202)의 구조물이 고열에 견딜 수 있게 하는 것이 바람직하다.

한편 상기에서 붕규산 유리가루와 연소재의 혼합비는 연소재의 종류에 따라 혼합비를 달리하게 된다. 예를 들어, 연소재가 고준위 페기물일 경우에는 백분율로 80%(붕규산 유리가루) : 20%(연소재) 정도로 붕규산 유리가루의 혼합비를 많게 하여 안전성을 높이는 것이 바람직하며, 연소재가 저준위 폐기물일 경우에는 60%(붕규산 유리가루) : 40%(연소재) 정도로 붕규산 유리가루의 혼합비를 고준위 폐기물에 비해 낮게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 붕규산 유리가루와 연소재의 혼합을 연소재의 종류에 따라 적절하게 혼합시킴으로써 유리화에 함입된 연소재를 보다 더 안전하게 보관할 수 있게 되는 것이다.

다음은 소각로유닛(10)에서 발생되는 배기가스와, 유리화로유닛(200)에서 발생되는 오프가스(배기가스)를 정화ㆍ배출시키는 장치에 대해 함께 설명한다.

제1도 및 제13도 내지 제16도에 도시된 바와 같이 소각로유닛(10)은, 배기관(82)을 통해 배출되는 배기가스의 온도를 약 100℃ 이하로 강하시켜 배기가스의 농도를 짙게하고, 배기가스의 부피를 대폭 줄일 수 있도록 하는 배기가스냉각유닛(300)과 연결되어 있다.

상기 배기가스냉각유닛(300)은 제13도에 도시된 바와 같이 냉각수를 공급하는 흡입라인(302)이 다수개로 형성된 냉각수 통과관(304)의 일측 쿨링타워1(306)과 연결되고, 냉각수 통과관(304)의 타측으로 배출라인(308)이 연결되어 이들 흡입,배출라인(302)(308)이 열교환기(310)와 연결되며, 이 열교환기(310)는 쿨링타워2(312)가 연결된다. 그리고 소각로(12)에 형성된 배기관(82)과 연결되는 배기가스입구(314)와 그 반대측에 원심분리유닛(400)의 배기가스입구(402)와 연결되는 배기가스출구(316)가 형성되어 구성된 것으로, 소각로(12)에서 배기관(82)을 통해 배출되는 배기가스가 배기가스입구(314)를 통해 냉각수 통과관(304)을 지나면서 열교환이 이루어져 약 900℃~1100℃ 정도의 배기가스가 배기가스출구(316)를 통과하는 시점에서는 약 100℃ 이하로 온도가 급강하되어 배기가스의 농도가 짙어지게 되고, 배기가스의 부피가 대폭 줄어든 상태에서 원심분리유닛(400)으로 유입되게 되는 것이다.

한편, 상기에서 도면부호 318은 격판을 도시한 것으로, 이 격판(318)은 냉각수 통과관(304)을 감싸고 있는 몸체(320)의 양측에 여러층을 이루며 형성되어 배기가스가 냉각수 통과관(304)의 사이를 통과할때 각각의 격판(318)에 부딪치면서 통과하게 되어 냉각수 통과관(304)의 전체면적을 축소하더라도 배기가스의 냉각효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 갖게 되는 것이다. 다른 한편 냉각수 통과관(304)의 사이를 벌집모양의 구조를 갖게 하여 배기가스의 냉각효율을 극대화시키는 것 또한 바람직하다.

상기와 같이 배기가스냉각유닛(300)을 통과하여 온도가 강하된 배기가스는 배기가스중에 포함된 부피가 크거나 불완전 연소로 무거운 재를 포집하는 원심분리유닛(400)과 연결된다.

상기 원심분리유닛(400)은 제14도에 도시된 바와 같이 원심분리기(404)의 상부에 설치된 모터(406)와 기어박스(408)로 이루어진 동력전달장치(410)가 설치되어 상기 기어박스(408)와 연결된 축(412)에 배기가스를 원심분리실(414)로 유입시키는 유도날개(416)와 배기가스를 포집시키는 포집날개(418)가 각각 형성되며, 배기가스냉각유닛(300)의 배기가스출구(316)와 연결되는 배기가스입구(402)와 배기가스 압력제어컨트롤러(420)를 구비한 배기가스출구(422)가 형성되며, 원심분리실(414)의 하부에는 포집재배출구(424)가 형성되고, 그 하부에 포집된 연소재를 담는 탱크(316)가 연결 설치되며, 탱크(316)의 하부에는 탱크(136)에 있는 연소재를 이송시키는 이송장치(140)가 형성되어 이 이송장치(140)를 통해 연소재저장탱크(138)로 이송될 수 있도록 연결되어 구성된 것으로, 상기 동력전달장치(410)가 작동됨에 따라 축(412)에 설치된 유도날개(416)가 회전하면서 배기가스입구(402)를 통해 배기가스가 원심분리실(414)로 유입되게 되면 축(412)와 함께 설치된 포집날개(418)가 회전하면서 배기가스에 포함된 비교적 부피가 크거나 무거운 연소재를 포집하여 그 재가 포집재배출구(424)를 통해 하부에 있는 탱크(136)로 유입되어 보관되며, 탱크(136)의 하부로 연결된 이송장치(140)의 이송스크루(144)에 의해 연소재저장탱크(138)로 이송되게 되는 것이다.

한편 상기 원심분리유닛(400)을 통과한 배기가스는, 유리화로(202)에서 발생되는 오프가스와 함께 밸브연결라인(218)을 통해 직류전압침전유닛(500)의 직류전압침전기(502)로 보내져 배기가스중에 금속성을 띤 재가 포집되게 된다.

상기 직류전압침전유닛(500)의 직류전압침전기(502)는 제15도에 도시된 바와 같이 10,000V~15,000V 정도의 고압 직류전기를 발생시키는 전기공급장치(504)를 양전하와 음전하발생장치(506)(508)에 연결하고, 이 양전하와 음전하발생장치(506)(508)를 직류전압침전기(502) 내부에 형성된 전극판(510)과 각각 연결하여 배기가스중 금속성분의 미립자 재를 상기 전극판(510)에 흡착되게 하며, 청소용진동장치(512)를 외부에 설치하여 상기 전극판(510)에 진동을 일으켜 흡착된 미립자 재를 털어 포집재배출구(514)를 통해 탱크(136)로 유입되게 하며, 또한 포집재배출구(514)의 상부에 형성된 청소솔(516)이 그 내부를 청소하여 재를 탱크(136)로 유입되게 하고, 배기가스입구(518)와 배기가스출구(520)를 형성하여 구성한 것으로, 상기 전기공급장치(504)와 연결된 양전하와 음전하발생장치(506)(508)를 통해 전극판(510)에 고압의 직류전기를 인가시킴에 따라 배기가스입구(518)로 유입되는 배기가스가 전극판(510)의 유동로를 따라 통과되면서 배기가스중 금속성분을 띤 재가 전극판(510)에 흡착되어 흡착된 연소재를 청소용진동장치(512)와 청소솔(516)을 작동시켜 포집재배출구(514)를 통해 탱크(136)로 보관되며, 탱크(136)의 하부로 연결된 이송장치(140)의 이송스크루(144)에 의해 연소재저장탱크(138)로 이송되는 한편 필터링된 배기가스는 배기가스출구(520)를 통해 분무화가스포집유닛(600)으로 배출되게 되는 것이다.

상기 배기가스입구(518)를 통해 유입되는 배기가스는, 원심분리유닛(400)의 배기가스출구(422)에 형성된 압력제어컨트롤러(420)를 통해 유입되는 배기가스와, 유리화로(202)에서 발생된 오프가스가 배기관(270)과 밸브연결라인(218)에 형성된 압력제어컨트롤러(282)를 통해 유입되는 오프가스가 분기관(284)에서 서로 혼합되어 배기가스입구(518)로 유입된 것이다. 상기에서 유리화로(202)에서 발생되는 오프가스는 그 배기량이 소각로(12)에서 발생되는 배기가스의 양보다 극히 적기 때문에 원심분리유닛(400)을 통과시키지 않고 곧바로 직류전압침전유닛(500)으로 흐르도록 한 것이다.

상기와 같이 직류전압침전유닛(500)을 통과하여 금속성 재가 제거된 배기가스중 나머지 재를 포집하기 위해 분무화가스포집기(602)를 통과시켜 방사능에 오염된 재를 걸러 내어 배기가스를 정화시키는 분무화가스포집유닛(600)과 연결된다.

상기 분무화가스포집기(602)는 제15도에 도시된 바와 같이 직류전압침전기(502)의 배기가스출구(520)와 연결되어 배기가스를 유입하는 배기가스입구(604)와 필터링된 배기가스를 배출하는 배기가스출구(606)가 형성되며, 상기 배기가스출구(606)에는 배기가스순환용 컨트롤밸브(608)가 형성된다.

그리고 분무화가스포집기(602)의 내부에는 다공판으로 이루어진 안개분무장치(610)가 극초단파발생장치(612)와 연결되고, 이 극초단파발생장치(612)는 탱크(614)를 통해 순환수선택 컨트롤밸브(616)와 순환펌프(618)에 각각 연결되어 순환펌프(618)의 작동에 따라 순환수가 공급되면서 상기 극초단파발생장치(612)가 작동하여 안개분무장치(610)에 의해 안개화되게 하고, 상기 안개분무장치(610)의 전방으로 다수개로 배열되고 다수의 벤츄리관을 구비한 안개제어판(620)을 형성하여 상기 안개화된 물 입자가 안개제어판(620)을 통과하면서 물 입자가 서로 응결되어 그 하부에 형성된 수거통(622)에 모이게 형성하여 재를 포집하게 하며, 안개제어판(620)의 전방으로 수분을 제거하는 디미스터(624)를 형성하여 수분이 제거된 배기가스를 배기가스출구(606)를 통해 배출되게 구성한다.

또한 상기 순환수선택 컨트롤밸브(616)를 통해 방열기(626)가 연결되고, 상기 방열기(626) 내부에 형성된 전열판(628)이 전기발생장치(630)와 연결 구성되며, 상기 방열기(626)의 하부에는 포집재배출구(632)를 형성하고, 그 하부에 탱크(136)를 형성하여 탱크(136)에 보관되는 재를 이송장치(140)를 통해 연소재저장탱크(138)로 이송되게 하며, 상기 방열기(626)의 상부에 증발수분이송라인(634)을 형성하고, 이를 직류전압침전기(502)의 배기가스입구(518)에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(522)와 연결한다.

그리고 상기 배기가스출구(606)에 형성된 방사능감지기(636)에 의해 방사능을 포함한 배기가스의 발생시 상기 컨트롤밸브(608)에 연결된 리턴라인(638)으로 배기가스가 리턴되어 직류전압침전기(502)의 배기가스입구(518)에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(522)와 연결되게 구성한 것이다.

상기와 같이 구성된 분무화가스포집유닛(600)의 배기가스입구(604)로 유입되는 배기가스는 극초단파발생장치(612)에 의해 안개분무장치(610)에서 안개화된 순환수와 함께 이동하여 벤츄리관을 구비한 다수 배열된 안개제어판(620)을 통과하면서 안개화된 물 입자가 서로 응결하여 그 표면장력이 떠다니는 미립자 재를 포집하여서 큰 물방울을 이루어 자체 무게에 의해 수거통(622)에 수거되게 된다.

이와 같이 수거통(622)에 모여진 순환수는 다시 순환펌프(618)로 유입되어 순환수선택 컨트롤밸브(616) 및 탱크(614)를 지나 극초단파발생장치(612)를 거쳐 재순환을 하게 되며, 수거통(622)에 모여진 순환수에 연소재가 많이 포함되어 포집재의 양이 가스화되지 못할 정도로 많아질 때는 순환수선택 컨트롤밸브(616)와 연결된 방열기(626)로 보내지게 된다.

상기와 같이 수분이 포함된 연소재를 방열기(626)로 보내게 되면 전기발생장치(630)에 연결된 전열판(628)이 가열되어 이 전열판(628)이 연소재에 포함된 수분을 증발시키게 되며, 증발되는 가스는 증발수분이송라인(634)을 지나 직류전압침전기(502)의 배기가스입구(518)에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(522)로 리턴되는 한편 수분이 증발되어 남은 연소재는 방열기(626)의 하부에 형성된 포집재배출구(632)를 통해 탱크(136)로 유입되어 보관되며, 탱크(136)의 하부로 연결된 이송장치(140)이 이송스크루(144)에 의해 연소재 저장탱크(138)로 이송되게 되는 것이며, 상기 안개제어판(620)을 통과하여 방사능 재가 제거된 배기가스는 디미스터(624)를 통과하면서 수분이 완전 제거되어 배기가스출구 (606)를 통해 배출된다.

상기와 같이 방사능 재와 수분이 제거된 배기가스가 배기가스출구(606)를 통해 배출될때 배기가스중 방사능이 발생되면 방사능감지기(636)에 감지됨에 따라 배기가스순환용 컨트롤밸브(608)가 작동되어 배기가스는 다시 리턴라인(638)을 통해 직류전압침전기(502)의 배기가스입구(518)에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(522)로 리턴되어 직류전압침전기(502)에서 재차 순환이 이루어져 보다 완벽하게 방사능이 제거된 배기가스의 배출이 이루어지게 되는 것이다.

또한 상기에서 극초단파발생장치(612)에 의해 안개분무장치(610)에서 안개화시에 그 물 입자에 계면활성제를 혼입시킴으로써 안개화된 물방울 표면에 계면활성제가 둘러싸여 배기가스중의 극미립자 연소재를 포집하는 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 분무화가스포집유닛(600)을 통과한 배기가스는 방사성 핵중 기체와 휘발성 금속 및 질소산화물(NOX) 등을 흡착하는 흡착유닛(700)으로 유입된다.

상기 흡착유닛(700)의 흡착탑(702)은 제16도에 도시된 바와 같이 방사성 핵종 기체와 휘발성 금속 및 질소산화물(NOX) 등을 제거하기 위해 활성화된 카본섬유를 사용한 1차흡착재(704)와 2차흡착재(706)를 지지판(708)을 통해 고정시키는 한편 상기 1차흡착재(704)와 2차흡착재(706)의 배열형태를 다층구조의 벌집형태로 하여 미세 굴곡 사이로 배기가스가 흐르도록 구성한 것이며, 흡착탑(702)에는 배기가스입구(710)와 배기가스출구(712)를 형성하여 구성한 것으로, 상기 분무화가스포집유닛(600)을 통과한 배기가스가 배기가스입구(710)로 유입되어 1차흡착재(704)와 2차흡착재(706)를 통과하면서 흡착재에 방사성 핵종 기체와 휘발성 금속 및 질소산화물(NOX) 등이 흡착되어 필터링된 배기가스는 배기가스출구(712)를 통해 배출되게 되는 것이다.

상기에서 흡착탑(702)내의 배기가스 온도분위기를 100℃이하로 하여 배기가스의 흡착효율을 높이는 것이 바람직하다. 이같은 온도분위기는 앞서 설명한 배기가스냉각유닛(300)에 의해 얻게 되는 것이다.

한편 상기 배기가스출구(712)측에 배기가스성분을 체크하는 측정장치(도시생략)를 부착하여 1차흡착재(704)와 2차흡착재(706)의 흡착효율 저하시 교환시기를 알 수 있게 함으로써 적절한 시기에 1차 흡착재(704)와 2차 흡착재(706)를 교환시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 흡착유닛(700)을 통과한 배기가스는 헤파필터(902)의 필터링 효율을 향상시키기 위한 가열유닛(800)과 연결된다.

상기 가열유닛(800)은 제16도에 도시된 바와 같이 전열히터(802)로 구성된 것이며, 배기가스입구(804)와 배기가스출구(806)가 형성된 것으로, 흡착유닛(700)을 통과한 배기가스가 배기가스입구(804)를 통해 전열히터(802)를 통과하게 됨에 따라 배기가스는 가열되어 온도가 약 200℃ 정도로 상승되어 상승된 온도를 유지하며 배기가스출구(806)를 통해 배출되어 필터유닛(900)으로 유입되게 되는 것이다.

상기와 같이 가열유닛(800)에 의해 온도가 상승된 배기가스가 다수개로 배열된 헤파필터(902)를 통과하면서 최종적으로 필터링하는 필터유닛(900)과 연결된다.

상기 필터유닛(900)은 제16도에 도시된 바와 같이 필터유닛몸체(908)에 가열유닛(800)과 연결되는 배기가스입구(910)와 그 반대편에 배기가스출구(912)가 형성되며, 그 사이에 다수개로 배열된 헤파필터(902)가 설치되어 구성된 것으로, 상기 배기가스입구(910)로 유입되는 배기가스가 다수개의 헤파필터(902)를 거치면서 분무화가스포집유닛(600)과 흡착유닛(700) 등에서 걸러지지 않은 1미크론 이하의 재를 최종적으로 완전 필터링하여 정화된 배기가스는 흡입팬(904)과 연결된 굴뚝(906)을 통해 대기로 방출되게 되는 것이다.

상기에서 헤파필터(902)를 도면에서는 5개로 배열된 것을 도시하고 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니고 배기가스의 양에 따라 그 수를 늘리거나 줄일 수 있음을 물론이다. 한편 헤파필터(902)의 배열은 배기가스입구(910)측으로부터 직경이 큰 헤파필터(예로, 0.3미크론의 직경을 갖는 헤파필터)를 배치하고, 맨 마지막의 배기가스출구(912)측에는 직경이 작은 헤파필터(예로, 0.1미크론의 직경을 갖는 헤파필터)를 순차적으로 배치하여 필터링효율을 높여 보다 완벽하게 배기가스를 필터링하는 것이 바람직하다.

또한 상기 가열유닛(800)과 필터유닛(900)을 예비로 갖추고, 이들 복수의 가열유닛(800)과 필터유닛(900)을 배기가스선택 컨트롤밸브(914)(916)를 통해 연결하여 선택적으로 사용할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 배기가스출구(912)측에 방사능감지기(918)를 설치하고, 이 방사능감지기(918)를 배기가스순환용 컨트롤밸브(920)와 연결하며, 이와 연결된 리턴라인(922)을 통해 분무화가스포집기(602)의 배기가스입구(604)측에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(640)와 연결되게 하여, 만약 방사능을 포함한 배기가스가 발생되어 배기가스출구(912)를 통해 배출될때, 즉시 방사능감지기(918)가 배기가스중 발생된 방사능을 감지하여 배기가스순환용 컨트롤밸브(920)가 작동되어 배기가스는 다시 리턴라인(922)을 통해 분무화가스포집기(602)의 배기가스입구(604)측에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(640)로 리턴되어 재차 순환되게 하여 보다 완벽하게 방사능이 제거된 배기가스를 방출되게 하는 것이 바람직하다(제16도 및 제1도 참조).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 원자력발전소 및 일반산업분야에서 생성되고 발생되는 핵 및 방사성 폐기물을 소각로 유닛에서 소각시킨 후 유리화로유닛에서 유리화시킴으로써 안전하게 유리화 처리됨과 동시에 그 부피를 대폭적으로 감소시키는 효과(약 1/50~1/100로 감소)를 갖게 되어 단위발전소에서 현재의 시설증설없이 보관 저장이 가능하여 최근 사회적 물의를 빚고 있는 핵폐기물 저장시설을 확보하기 위한 부지선정(확보)에 정부와 그 당사자인 기업은 고민할 필요가 없고, 막대한 설비투자비의 부담이 해결되어 경제적 이익을 얻게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 앞서 기술한 대로 여러가지 장점을 가지고 있다. 이상 명세서에서 일정 실시예에 대해 상세히 설명한 바 있다. 그러나 해당 분야의 일정 전문가들에게는 본 발명의 기본 개념을 이탈하지 않는 범위 내에서, 이 예들에서 출발한 일정한 변형이나 첨분이 가능하다. 따라서 본 발명은 특허청구의 범위 내용의 범주 내에서만 그 범위가 제약을 받는다.

Claims (38)

1. 소각로(12)의 상부에서부터 예열과 고열을 필요로 하는 소각물을 예비연소시켜 소각시키는 유동식소각실(14)과, 소각물을 직접 가열 연소시키는 1차연소실(16) 및 상기 유동식소각실(14)과 1차연소실(16)에서 불완전한 연소된 재를 최종적으로 연소시키는 2차연소실(18)로 구성하고; 상기 1차연소실(16)에 형성되어 투입된 소각물을 교반시키는 회전식교반장치(60)와; 상기 소각물을 밀폐시킨 상태로 1차연소실(16)로 투입되도록 하는 유압식밀폐투입장치(46)와; 배기관(82)에 부착된 배기가스유량센서(83)를 제1투입구(38)와 제2투입구(44)에 형성된 투입감지센서(50)(51)와 연결하여 배기가스 유량에 따라 소각물의 투입량을 조절하게 하고, 상기 배기관(82)에 부착된 온도센서(84)를 LNG 조절센서(75)(33)를 구비한 컨트롤러(74)(31)와 연결하여 상기 온도센서(84)의 감지에 따라 유류공급량을 조절하게 하며; 상기 1,2차연소실(16)(18)에 연소공기를 공급하는 1,2차공기분사노즐(104)(110)을 공기흐름센서(113)(114)를 구비한 공기공급컨트롤러(102)(108)와 1,2차공기공급팬(100)(106)과 연결하여 배치관(82)측에 형성된 배기가스분석센서(112)의 감지에 따라 공기공급컨트롤러(102)(108)가 1,2차연소실(16)(18)로 공급되는 공기량을 증감시키게 하고; 상기 소각로(12)의 둘레에 냉각재킷(86)을 형성하고 이를 흡입라인(88)과 출구라인(90)에 각각 연결하며, 이들 흡입, 출구라인(88)(90)을 쿨링타워(94)와 연결된 열교환기(92)와 연결하며 소각로(12)의 과열시 냉각수가 순환되어 과열된 소각로(12)내의 온도를 1100℃ 이하로 유지하게 하며; 전기공급장치(96)와 연결된 전열판(98)을 2차연소실(18)에 설치하여 전열판(98)이 2차연소실(18)의 연소온도를 900℃~1100℃로 유지시켜 1차연소실(16)에서 불완전 연소된 재의 완전연소를 유도하도록 하고; 상기 소각로(12)의 하부에 연소된 재를 연소재저장탱크(138)로 이송시키는 이송장치(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동식소각실(14)은 소각로(12)의 외부에 형성된 하우징(20)에 유동판구동부(22)가 형성되고, 이 유동판 구동부(22)와 연결되어 유동판구동부(22)의 작동에 따라 진동을 일으키는 진동판(24)이 유동식소각실(14)의 내벽에 설치되며, 이 진동판(24)에 여러 층을 이루며 경사진 유동판(26)이 형성된 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
3. 제2항에 있어서, 상기 유동판(26)과 진동판(24)은 고온에서 견딜 수 있는 망간합금의 주물재로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 예열이 필요한 소각물은 제1투입구(38)를 통해 유동식소각실(14)에 형성된 경사 유동판(26)으로 투입되도록 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
5. 제1항에 있어서, 상기 유압식밀폐투입장치(46)는 제2투입구(44)가 호퍼(48)와 밀폐연결되고, 호퍼(48)의 내부에는 소각물의 투입시 유압장치(52)에 의해 소각로을 가이드하는 투입가이드(54)가 형성되고, 외부둘레에 열교환기(92)와 연결된 냉각라인(56)이 형성되며, 소각물 출구(58)는 1차연소실(16)의 내부에 설치된 회전식교반장치(60)의 측벽으로 밀폐 연결된 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
6. 제1항에 있어서, 상기 회전식교반장치(60)는 소각로(12)의 외벽으로 타이머를 구비한 교반장치구동부(62)가 형성되고, 이 교반장치구동부(62)가 교반기(64)의 측(66)과 연결되며, 교반기(64)의 하부에는 로벽에 지지된 격자모양의 화격자(68)가 형성된 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
7. 제6항에 있어서, 상기 교반기(64)와 축(66) 및 화격자(68)는 고열에 견딜 수 있는 망간합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
8. 제6항에 있어서, 상기 축(66)은 고열에 의한 열변형을 방지하기 위해 축의 내부로 냉각수가 흐를 수 있게 중공체로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
9. 제6항에 있어서, 상기 교반기(64)는 정지시 교반기(64)의 양측 로벽에 위치한 에어노즐(70)의 송풍에 열변형을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
10. 제1항에 있어서, 상기 1,2차공기공급팬(100)(106)을 통해 1,2차연소실(16)(18)로 유입되는 연소공기는 산소를 95%이상 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
11. 제1항에 있어서, 상기 1,2차연소실(16)(18)의 측벽을 통해 설치되는 1,2차공기분사노즐(104)(110)은 그 측벽 둘레에 일정간격으로 다수 설치되고, 약 15°상방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
12. 제11항에 있어서, 상기 1,2차공기분사노즐(104)(110)의 막힘 방지를 위해 소각로(12)의 외벽(12a)과 내벽(12b) 사이에 밀폐케이스(116)를 설치하고, 그 내부로 리턴스프링(118)을 갖는 제거봉(120)을 형성하며, 이 제거봉(120)의 머리부(122)에 모터의 구동에 의해 작동되는 캠(124)을 형성하여 캠(124)이 작동함에 따라 제거봉(120)의 왕복이동으로 제거봉(120)의 첨단부(126)가 1,2차공기분사노즐(104)(110)에 끼어있는 찌꺼지가 자동으로 제거되도록 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
13. 제1항에 있어서, 1차연소실(16)의 운용연소온도는 700℃~1000℃ 범위이며, 2차연소실(18)의 운용연소온도는 900℃~1100℃ 범위인 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
14. 제13항에 있어서, 상기 1,2차연소실(16)(18)의 운용연소온도에 의해 유동식소각실(14)의 연소온도를 유지시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 소각로유닛.
15. 이송장치(140)를 통해 이송된 연소재와 봉규산 유리가루를 혼합시키는 혼합장치(222)를 유리화로(202)의 투입구(220) 전방에 설치하고, 상기 이송장치(140)에 연소재와 봉규산 유리가루의 혼합비를 제어하는 조절센서(228)를 설치하며, 연소재를 혼합한 봉규산 유리가루의 투입량을 제어하는 레벨러센서(230)를 유리화로(202) 일측에 설치하고; 상기 유리화로(202)의 내벽 상부에 간접 열 방식인 다수의 예열히터(232)를 형성하여 유리화로(202)의 운전초기에 예열이 이루어지게 하고; 유리화로(202)의 내부 일측으로 용융유리의 온도를 900℃~1100℃로 유지시켜 배출을 위한 전열히터(234)를 형성하며; 유리화로(202)의 내벽 양측에 형성된 전극판(236)에 전극봉(238)을 연결하고, 이 전극봉(238)의 단부에 형성된 전극홀더(240)를 통해 전기공급장치(242)를 연결하여 유리화로(202)에 투입된 봉규산 유리가루를 통전식 전전용융법에 의해 용융되게 하고; 상기 전극봉(238)의 과열방지를 위해 열교환기(252)와 연결된 냉각라인(244)을 형성하고, 유리화로(202)의 벽체 사이에 냉각재킷(246)을 형성하여 냉각수를 공급하는 흡입라인(248)과 온도가 상승된 냉각수를 배출하는 출구라인(250)에 연결하며, 이들 흡입, 출구라인(248)(250)을 열교환기(252)와 연결하고, 이 열교환기(252)를 쿨링타워(254)와 연결하여 유리화로(202)의 과열시 냉각수가 흡입라인(248)을 통해 냉각재킷(246)으로 순환되어 과열된 유리화로(202)내에 온도를 1100℃ 이하로 유지되게 하고; 유리화로(202)의 하부에 고주파유도가열기(256)와 이 고주파유도가열기(256)의 과열 방지를 위해 열교환기(252)와 연결된 냉각라인(258)을 구비한 드레인유닛(260)을 형성하고; 유리화로(202)의 일측으로 형성된 유리고화물출구(262)측에 고주파유도가열기(264)를 형성하고, 이 고주파유도가열기(264)의 과열방지를 위해 열교환기(252)와 연결된 냉각라인(266)을 형성하고, 액상의 용융유리가 상기 고주파유도가열기(264)에 의해 유리고화물출구(262)가 오픈되어 연속용기유닛(206)에 형성된 용기(204)를 통해 배출이 이루어지게 하고, 유리화로(202)내에 공기를 공급하는 에어공급홀(268)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 유리화로.
16. 제15항에 있어서, 상기 유리화로(202)의 상부에 감시용카메라(272)를 설치하여 유리화로(202)의 내부를 관찰할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 유리화로유닛.
17. 제15항에 있어서, 상기 유리고화물출구(262)를 봉쇄시키기 위해 유리고화물출구(262) 부위에 약 - 70℃로 급강하시킬 수 있는 CO 가스가 통과되도록 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 유리화로유닛.
18. 청구항 제1항의 소각로유닛(10)에서 발생되는 배기가스와, 청구항 제15항의 유리화로유닛(200)에서 발생되는 오프가스를 정화ㆍ배출시키는 장치에 있어서, 소각로(12)의 배기관(82)을 통해 배출되는 배기가스의 온도를 급강하시켜 배기가스의 온도를 짙게하고, 배기가스의 부피를 줄일 수 있게 하는 배기가스냉각유닛(300)과; 상기 배기가스냉각유닛(300)을 통과하여 온도가 강하된 배기가스중에 포함된 부피가 크거나 불완전 연소로 무거운 재를 포집하는 원심분리유닛(400)과; 상기 원심분리유닛(400)을 통과한 배기가스와 상기 유리화로(202)에서 발생되는 오프가스를 밸브연결라인(218)을 통해 직류전압침전기(502)로 보내어 배기가스 중에 금속성을 띤 재를 포집하는 직류전압침전유닛(500)과; 상기 직류전압침전유닛(500)을 통과하여 금속성 재가 제거된 배기가스중 연소재를 포집하기 위해 분무화가스포집기(602)를 통과시켜 방사능에 오염된 재를 걸러 내어 배기가스를 정화시키는 분무화가스포화유닛(600)과; 상기 분무화가스포집유닛(600)을 통과한 배기가스 중 방사성 핵중기체와 휘발성 금속 및 질소산화물 등을 흡착하는 흡착유닛(700)과; 상기 흡착유닛(700)을 통과한 배기가스는 헤파필터(902)의 필터링효율 향상을 위한 가열유닛(800)과; 상기 가열유닛(800)에 의해 온도가 상승된 배기가스를 최종적으로 필터링하기 위해 다수개의 헤파필터(902)로 이루어진 필터유닛(900)과; 상기 필터유닛(900)에서 정화된 배기가스를 흡입팬(904)과 연결된 굴뚝(906)을 통해 대기로 방출되게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 배기가스냉각유닛(300)은 냉각수를 공급하는 흡입라인(302)이 다수 개로 형성된 냉각수 통과관(304)의 일측 쿨링타워1(306)과 연결되고, 냉각수 통과관(304)의 타측으로 배출라인(308)이 연결되어 이들 흡입,배출라인(302)(308)이 쿨링타워2(312)와 연결된 열교환기(310)와 연결되며, 소각로(12)에 형성된 배기관(82)과 연결되는 배기가스입구(314)와 그 반대측에 원심분리유닛(400)의 배기가스입구(402)와 연결되는 배기가스출구(316)가 형성된 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 냉각수 통과관(304)를 지나면서 열 교환이 이루어진 배기가스의 온도는 배기가스출구(316)를 통과하는 시점에서 100℃ 이하로 강하되게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 냉각수 통과관(304)을 감싸고 있는 몸체(320)의 양측에 여러 층을 이루는 격판(318)을 형성한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 냉각수 통과관(304)의 사이를 벌집모양의 구조를 갖게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
23. 제18항에 있어서, 상기 원심분리유닛(400)은 원심분리실(414)의 하부에 포집재배출구(424)를 형성하고, 그 하부에 포집된 연소재를 담는 탱크(136)를 설치하며, 탱크(136)의 하부에는 탱크(136)에 있는 연소재를 이송시키는 이송장치(140)를 형성하여 연소재가 연소재저장탱크(138)로 이송될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
24. 제18항에 있어서, 상기 직류전압침전유닛(500)의 직류전압침전기(502)는 10,000V~15,000V 범위의 고압직류전기를 발생시키는 전기공급장치(504)를 양전하와 음전하발생장치(506)(508)에 연결하고, 이 양전하와 음전하발생장치(506)(508)를 직류전압침전기(502)내부에 형성된 전극판(510)과 각각 연결하여 배기가스중 금속성분의 미립자 재를 상기 전극판(510)에 흡착되게 하며, 청소용진동장치(512)와 청소솔(516)을 형성하여 상기 전극판(510)에 진동을 일으켜 흡착된 미립자 재를 털어 포집재배출구(514)를 통해 배출되게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 직류전압침전기(502)의 배기가스입구(518)를 통해 유입되는 배기가스는, 원심분리유닛(400)의 배기가스출구(422)에 형성된 압력제어컨트롤러(420)를 통해 유닛되는 배기가스와, 유리화로(202)에서 발생된 오프가스가 배기관(270)과 밸브연결라인(218)에 형성된 압력제어컨트롤러(282)를 통해 유입되는 오프가스가 분리관(284)에서 서로 혼합되어 유입되게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
26. 제18항에 있어서, 상기 분무화가스포집유닛(600)의 분무화가스포집기(602)는 직류전압침전기(502)의 배기가스출구(520)와 연결되어 배기가스를 유입하는 배기가스입구(604)와 필터링된 배기가스를 배출하는 배기가스출구(606)가 형성되고, 상기 배기가스출구(606)에는 배기가스순환용 컨트롤밸브(608)가 형성되고, 분무화가스포집기(602)의 내부에 다공판으로 이루어진 안내분무장치(610)가 극초단파발생장치(612)와 연결되고, 이 극초단파발생장치(612)는 탱크(614)를 통해 순환수선택 컨트롤밸브(616)와 순환펌프(618)에 연결되며, 상기 안내분무장치(610)의 전방으로 다수개로 배열되고 다수의 벤츄리관을 구비한 안내제어판(620)이 형성되고, 그 하부에 안개제어판(620)에 의해 응결된 물방울을 모이게 하여 재를 포집하는 수거통(622)이 형성되며, 상기, 안개제어판(620)의 전방으로 수분을 제거하는 디미스터(624)가 형성되어 수분이 제거된 배기가스를 배기가스출구(606)를 통해 배출되게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 순환수선택 컨트롤밸브(616)가 방열기(626)와 연결되고, 방열기 내부에 형성된 전열판(628)이 전기발생장치(630)와 연결되며, 상기 방열기(626)의 하부에 포집재배출구(632)가 형성되어 수거통(622)에 모여진 순환수에 연소재가 많이 포함되어 포집재의 양이 가스화되지 못할 정도로 많아질 시 방열기(626)로 보내도록 하여 수분이 포함된 연소재를 전열판(628)이 가열증발시킨 후 나머지 연소재를 포집재배출구(632)로 배출되게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 연소재에 포함된 수분이 증발되어 발생되는 증발가스는 증발수분이송라인(634)를 지나 직류전압침전기(502)의 배기가스입구(518)에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(522)로 리턴되게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
29. 제26항에 있어서, 상기 배기가스출구(606)에 방사능감지기(636)를 형성하여 배기가스출구(606)를 통해 방사능을 포함한 배기가스의 발생시 컨트롤밸브(608)에 연결된 리턴라인(638)을 통해 직류전압침전기(502)의 배기가스입구(518)에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(522)로 리턴되게 구성한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
30. 제26항에 있어서, 상기 극초단파발생장치(612)에 의해 안개분무장치(610)에서 안개화시 그 물 입자에 계면활성제를 혼합시키는 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
31. 제18항에 있어서, 상기 흡착유닛(700)의 흡착탑(702)은 활성화된 카본섬유를 사용한 1차흡착재(704)와 2차흡착재(706)를 지지판(708)을 통해 고정하고, 1,2차흡착재(704)(706)의 배열형태를 다층구조의 벌집형태로 형성한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
32. 제31항에 있어서, 배기가스출구(712)측에 배기가스성분을 체크하는 측정장치를 부착하여 1차흡착재(704)와 2차흡착재(706)의 흡착효과율 저하시 교환시기를 알수 있도록 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
33. 제18항에 있어서, 상기 가열유닛(800)과 필터유닛(900)을 복수로 형성하고, 이를 배기가스선택 컨트롤밸브(914)(916)와 연결하여 상기 가열유닛과 필터유닛을 선택적으로 사용할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 필터유닛(900)의 필터유닛몸체(908)에 다수로 배열설치되는 헤파필터(902)에 있엇 그 배열을 배기가스입구(910) 측으로부터 직경이 큰 헤파필터를 배치하고, 맨 마지막의 배기가스출구(912)측에는 직경이 작은 헤파필터를 순차적으로 배치한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
35. 제33항에 있어서, 필터유닛(900)의 배기가스출구(912)측에 방사능감지기(918)를 설치하고, 이 방사능 감지기(918)를 배기가스순환용 컨트롤밸브(920)와 연결하며, 이와 연결된 리턴라인(922)을 통해 분무화가스포집기(602)의 배기가스입구(604)측에 형성된 배기가스순환용 컨트롤밸브(640)와 연결하여, 방사능을 포함한 배기가스 배출시 상기 리턴라인(922)을 통해 배기가스가 재 순환될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 배기가스 정화장치.
36. (a) 방사성 폐기물을 유동소각실(14)과 1차연소실(16) 및 2차연소실(18)로 이루어진 소각로유닛(10)에서 소각시켜 연소재를 얻어내는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 얻어낸 연소재를 이송장치(14)를 통해 연소재저장탱크(138)로 이송시킨 연소재와, 붕규산유리저장탱크(224)에 있는 붕규산 유리가루를 혼합장치(222)에서 혼합시키고 이릉 유리화로유닛(200)에서 용융시켜 유리화시키는 단계; (c) 상기(b)단계에서 얻어진 액상의 유리를 용기(204)에 넣어 고화시키고 연속용기유닛(206)을 통해 이송시켜 용기(204)의 덮개(208)를 밀봉하는 용접단계(210), 밀봉된 용기(240)의 방사능 오염을 제거하는 제염단계(212) 및 검사단계(214)를 거쳐 저장시설(216)에 저장되는 유리화 저장단계 및; (d) 상기 (a)단계에서 발생되는 배기가스의 온도를 배기가스냉각유닛(300)을 통해 강하시켜 이를 원심분리유닛(400)으로 보내 배기가스중 부피가 크거나 무거운 연소재를 원심분리하여 포집하는 단계; (e) 상기 원심분리유닛(400)을 통과한 배기가스와 상기 (b)단계에서 발생되는 오프가스가 밸브연결라인(218)을 통해 직류전압침전유닛(500)으로 함께 보내져 배기가스중 금속성을 띤 재를 포집하는 단계; (f) 상기 직류전압침전유닛(500)을 통과한 배기가스 중 금속성이 제거된 재를 분무화가스포집유닛(600)을 통해 포집하는 단계; (g) 상기 분무화가스포집유닛(600)을 통과한 배기가스중 방사성핵종 기체와 휘발성 금속 및 질소산화물 등을 흡착유닛(700)을 통해 흡착하는 단계; (h) 상기 배기가스냉각유닛(300)에 의해 온도가 강하된 배기가스를 가열유닛(800)을 통해 다시 높여 필터링 효율을 향상시키는 단계; (i) 상기 가열유닛(800)에 의해 온도가 상승된 배기가스를 다수개로 배치된 필터유닛(900)으로 통과시켜 최종적으로 정화시키는 단계 및 상기 필터유닛(900)에서 정화된 배기가스를 흡입팬(904)과 연결된 굴뚝(906)을 통해 대기로 방출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 유리화 처리방법.
37. 제36항에 있어서, 상기 상기 분무화가스포집유닛(600)을 통과한 배기가스 중에 방사능을 포함하는 배기가스의 발생시 리턴라인(638)을 통해 직류전압침전유닛(500)으로 리턴되어 재순환이 이루어질 수 있게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 유리화 처리방법.
38. 상기 필터유닛(900)을 통과한 배기가스 중에 방사능을 포함하는 배기가스의 발생시 리턴라인(922)을 통해 분무화가스포집유닛(600)으로 리턴되어 재순환이 이루어질 수 있게 한 것을 특징으로 하는 방사성 핵폐기물의 유리화 처리방법.