KR100604003B1

KR100604003B1 - 방사성 폐유 처리 시스템 및 그 처리 방법

Info

Publication number: KR100604003B1
Application number: KR1020040033890A
Authority: KR
Inventors: 김동균
Original assignee: (주)한국원자력 엔지니어링
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2006-07-24
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: KR20050109290A

Abstract

방사성 폐유 처리 시스템 및 그 처리 방법이 개시된다. 본 발명의 시스템은 폐유속의 수분이 기름성분으로부터 분리되어 하부로 가라앉을 수 있도록 폐유를 소정 시간동안 저장하는 폐유저장탱크와; 수분이 분리된 폐유저장탱크의 폐유를 펌핑하는 펌프와; 펌프로부터 토출된 폐유를 원심 회전시켜 폐유속의 수분 및 방사성 슬러지를 분리하는 원심분리기와; 원심분리기로부터 배출되는 폐유에 전극을 가하여 폐유속의 수분과 감마핵종과 방사성 슬러지들을 분리하는 정전이온식 정유기와; 정전이온식 정유기로부터 배출되는 폐유를 여과하여 폐유속의 삼중수소를 분리하는 필터와; 필터로부터 배출되는 정제된 폐유를 수집하여 저장하는 정제폐유수집탱크를 구비한다. 그리고 처리 방법은, 폐유를 저장하여 폐유속의 기름성분으로부터 수분을 분리하는 단계와; 폐유를 여과하여 거칠고 큰 입자의 방사성 고형물을 분리하는 단계; 폐유를 회전시켜 폐유속의 수분 및 방사성 슬러지를 분리하는 단계와; 폐유를 전극 처리하여 폐유속의 수분과 감마핵종 및 방사성 슬러지들을 분리하는 단계와; 폐유를 여과하여 폐유속의 삼중수소를 분리하는 단계와; 방사성 물질이 분리된 정제 폐유를 수집하는 단계를 구비한다. 이러한 본 발명은, 폐유속에 포함되어 있는 방사성 물질을 제거하거나 또는 기준치 이하로 저감시켜줄 수 있는 효과를 갖는다.

Description

방사성 폐유 처리 시스템 및 그 처리 방법{RADIOACTIVE OIL PROCESSING SYSTEM AND METHOD FOR PROCESSING THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 방사성 폐유 처리 시스템을 이용하여 방사성 폐유를 처리하는 방법을 나타내는 블록도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10: 폐유저장탱크 12: 저장실

14: 드레인밸브 20: 폐유공급라인

30: 유체펌프 40: 전처리필터

50: 원심분리기 60: 정전이온식 정유기

62: 제 1리턴라인 64: 차단밸브

70: 후처리필터 80: 정제폐유수집탱크

82:저장실 84: 드레인밸브

86: 제 2리턴라인 88: 차단밸브

본 발명은 방사성 폐유 처리 시스템 및 그 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력 발전소 가동시 발생하는 방사성 폐유 속의 감마핵종, C-14, T-3을 제거 처리할 수 있는 방사성 폐유 처리 시스템 및 그 처리 방법에 관한 것이다.

중수로 및 경수로 원자력발전소는, 가동시 관련설비에서 폐유가 발생되며, 이 폐유속에는 감마핵종(방사능입자)을 비롯하여 T-3(삼중수소), C-14 슬러지 등과 같은 다량의 방사성 물질들이 포함되어 있다. 폐유속의 감마핵종 및 C-14, T-3 들은 높은 방사성을 띠고 있기 때문에 외부로 유출되면 작업자 및 원전 주변의 생명체에게 좋지 않은 영향을 끼친다.

그래서 원자력 발전소의 폐기물은 "일반 처분 제한치"라는 기준을 두어 처리하게 되는데, 폐기물 내의 방사성 물질이 이 제한치를 초과하는 경우에는 엄격한 차폐 조치 후 처리하고, 방사성 물질이 제한치를 초과하지 않는 경우, 즉 자연방사능 수준인 경우에는 일반 쓰레기와 같이 처리하게 된다.

따라서, 원자력발전소의 가동시에 발생된 폐유는, 외부로 유출되기 전에 적절한 정화 과정을 거쳐서 그 속에 포함되어 있는 방사성물질을 제거하거나 또는 일반 처분 제한치 이하로 저감시켜 주어야 한다. 그렇치 않을 경우 폐유를 모두 차폐체에 담아 특정 장소에 보관해야하므로 많은 노력과 비용이 소요되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 원자력 발전소 가동시 발생하는 폐유를 폐기 전에 정화 처리함으로써 폐유속에 포함되어 있는 방사성 물질을 제거하거나 또는 기준치 이하로 저감시켜줄 수 있는 방사성 폐유 처리 시스템 및 그 처리 방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방사성 폐유 처리 시스템은 폐유속의 수분이 기름성분으로부터 분리되어 하부로 가라앉을 수 있도록 상기 폐유를 소정 시간동안 저장하는 폐유저장탱크와; 수분이 분리된 상기 폐유저장탱크의 폐유를 펌핑하는 펌프와; 상기 펌프로부터 토출된 폐유를 원심 회전시켜 폐유속의 미세 수분 입자 및 방사성 슬러지를 분리해내는 원심분리기와; 상기 원심분리기로부터 배출되는 폐유에 전극을 가하여 폐유속의 미세 수분 입자와 감마핵종 그리고 방사성 슬러지들을 분리해내는 정전이온식 정유기와; 정전이온식 정유기로부터 배출되는 폐유를 여과하여 폐유속의 삼중수소를 분리해내는 필터와; 상기 필터로부터 배출되는 정제된 폐유를 수집하여 저장하는 정제폐유수집탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 방사성 폐유 처리 방법은, 폐유를 저장탱크에 소정 시간동안 저장하여 폐유속의 기름성분으로부터 수분을 분리하는 단계와; 수분이 분리된 폐유를 여과하여 거칠고 큰 입자의 방사성 고형물을 분리하는 단계; 상기 폐유를 원심분리기로 회전시켜 폐유속의 미세 수분 입자 및 미세 방사성 슬러지를 분리하는 단계와; 상기 폐유를 정전이온식 정유기로 전극 처리하여 폐유속의 미세 수분 입자와 감마핵종 및 미세 방사성 슬러지들을 분리하는 단계와; 상기 폐유를 여과하 여 폐유속의 삼중수소를 분리해내는 단계와; 상기 방사성 물질이 분리된 정제 폐유를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리 시스템 및 그 처리 방법의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에는 본 발명에 따른 방사성 폐유 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면이 도시되어 있다. 이를 살펴보면, 본 발명의 폐유 처리 시스템은 방사성 폐유 (이하, "폐유"라 약칭함)를 수집하여 일시적으로 저장하는 폐유 저장탱크(10)를 구비한다.

폐유 저장탱크(10)는 폐유(A)를 일시적으로 저장하여 폐유(A)속의 수분(B)을 분리해내는 것으로, 폐유(A)를 저장하기 위한 저장실(12)을 갖추고 있으며, 그 하측에는 드레인밸브(14)가 설치되어 있다.

이러한 폐유 저장탱크(10)는 폐유(A)를 수집한 상태에서 일시적으로 저장함으로써, 저장된 폐유(A)속의 수분(B)이 비중차이로 인해 저장실(12)의 바닥으로 가라앉게 하며, 따라서 폐유(A)로부터 수분(B)을 분리하는 역할을 한다. 특히, 폐유 (A)로부터 수분(B)을 분리해 냄으로써 폐유를 1차적으로 정제하는 역할을 한다.

한편, 저장실(12)의 하부에 가라앉은 수분(B)은 드레인밸브(14)를 통해 외부로 드레인된다. 여기서, 저장실(12)의 바닥면(12a)은 폐유로부터 분리된 수분(B)이 드레인되기 용이하도록 호퍼(hopper)로 형태로 구성된다. 아울러 저장실(12)은 사용자로 하여금 폐유(A)속의 수분함유 농도 및 감마핵종, C-14, T-3 농도를 주기적으로 측정할 수 있도록 트인 구조를 갖는다.

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 폐유 처리 시스템은 폐유 저장탱크(10)와 연결되는 폐유공급라인(20)을 가지며, 이 폐유공급라인(20)에는 유체펌프(30)와 전처리필터(40)가 차례로 설치된다. 유체펌프(30)는 폐유 저장탱크(10)에 저장된 폐유(A)를 펌핑하여 폐유공급라인(20)으로 압송시킨다. 여기서, 유체펌프(30)는 기어펌프로 구성됨이 바람직하다.

그리고 전처리필터(40)는 폐유공급라인(20)을 따라 이송되는 폐유를 여과하는 것으로, 통상의 스크린으로 이루어진다. 이러한 전처리필터(40)는 폐유에 혼입되어 있는 크고 거친 방사성 고형물을 사전에 제거 처리하는 역할을 한다.

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 폐유 처리 시스템은 폐유공급라인(20)과 연결되는 원심분리기(50)를 구비한다. 원심분리기(50)는 폐유공급라인(20)으로부터 이송된 폐유를 수용한 후, 이를 고속으로 회전시키는 것으로, 폐유 저장탱크(10)에서 분리되지 않은 폐유속의 미세 수분 입자와, 폐유속에 포함된 슬러지, 특히 C-14 슬러지를 분리해내는 역할을 한다.

이러한 원심분리기(50)는 폐유속의 미세 수분 입자와 C-14 슬러지를 분리해냄으로써 폐유를 2차적으로 정제하는 역할을 한다. 특히, 폐유속에 포함된 C-14 슬러지를 분리해냄으로써, 폐유속의 방사성 물질을 제거 처리하는 역할을 한다. 여기서, 원심분리기(50)의 구성과 작동은 이미 공지된 것이므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 본 발명의 폐유 처리 시스템은, 원심분리기(50)와 연결되는 정전이온식 정유기(60)를 구비한다. 정전이온식 정유기(60)는 폐유에 전극을 가함으로써 폐 유속의 미세 수분 입자와, 감마핵종, 그리고 C-14 슬러지를 분리 제거하는 역할을 한다. 특히, 폐유 저장탱크(10)와 원심분리기(50)로 제거할 수 없는 감마핵종을 분리하여 제거하는 역할을 한다.

이러한 정전이온식 정유기(60)는 폐유속의 미세 수분 입자와 C-14 슬러지 및 감마핵종을 분리하여 제거함으로써 폐유를 3차적으로 정제하는 역할을 한다. 특히, 폐유속에 포함된 감마핵종을 분리해냄으로써, 폐유속의 방사성 물질을 제거 처리하는 역할을 한다. 여기서, 정전이온식 정유기(60)의 구성과 작동은 이미 공지된 것이므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 폐유 처리 시스템은, 정전이온식 정유기(60)로부터 배출되는 폐유를 폐유 저장탱크(10)로 리턴시키는 제 1리턴라인(62)을 더 구비한다. 제 1리턴라인(62)은 정전이온식 정유기(60)의 출력단과 연결되는 것으로, 차단밸브(64)를 갖추고 있다.

이러한 제 1리턴라인(62)은, 사용자로 하여금 정전이온식 정유기(60)로부터 배출되는 폐유를 측정하여 기준치 이상의 수분함유량 및 감마핵종 농도와 C-14 농도와 T-3 농도가 측정되었을 경우, 차단밸브(64)를 개방하게 함으로써, 정전이온식 정유기(60)로부터 배출된 폐유를 다시 폐유 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있게 한다. 특히, 폐유를 다시 폐유 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있게 함으로써 상기 폐유를 재(再)정제할 수 있게 한다.

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 폐유 처리 시스템은, 정전식이온 정유기 (60)와 연결되는 후처리필터(70)를 구비한다. 후처리필터(70)는 셀룰로오즈 멤브레 인을 갖추고 있는 셀룰로오즈 필터로서, 폐유속의 T-3, 즉 삼중수소를 여과하는 역할을 한다.

이러한 후처리필터(70)는 폐유속의 T-3를 여과, 제거함으로써 폐유를 4차적으로 정제하는 역할을 한다. 특히, 폐유속에 포함된 T-3를 제거함으로써, 폐유속의 방사성 물질을 제거 처리하는 역할을 한다.

그리고 본 발명의 폐유 처리 시스템은, 후처리필터(70)와 연결되는 정제폐유 수집탱크(80)를 구비한다. 정제폐유 수집탱크(80)는 후처리필터(70)에서 배출된 정제된 폐유(C)를 수집하여 저장하는 것으로, 내부의 저장실(82)을 갖추고 있으며, 그 하측에는 드레인밸브(84)가 설치되어 있다.

이러한 정제폐유 수집탱크(80)는 후처리필터(70)에서 최종적으로 정제된 폐유(C)를 수집한다. 그리고 필요에 따라 하측의 드레인밸브(84)를 통해 정제된 폐유(C)를 배출시킬 수 있게 한다. 여기서, 정제폐유 수집탱크(80)의 저장실(82)은 사용자로 하여금 폐유(C)속의 수분함유 농도 및 감마핵종, C-14, T-3 농도를 주기적으로 측정할 수 있도록 트인 구조를 갖는다.

한편, 정제폐유 수집탱크(80)에는 폐유 저장탱크(10)와 연결되는 제 2리턴라인(86)이 설치되며, 제 2리턴라인(86)에는 차단밸브(88)가 설치되어 있다.

제 2리턴라인(86)은 정제폐유 수집탱크(80)에 수집된 정제 폐유(C)를 폐유 저장탱크(10)로 리턴시키기 위한 것으로서, 특히 사용자로 하여금 정제폐유 수집탱크(80)에 수집된 폐유(C)를 측정하여 기준치 이상의 수분함유량 및 감마핵종 농도와 C-14 농도와 T-3 농도가 측정되었을 경우, 차단밸브(84)를 개방하게 함으로써, 수집된 폐유(C)를 다시 폐유 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있게 하며, 따라서 폐유를 다시 정제할 수 있게 한다.

이상과 같은 본 발명의 폐유 처리 시스템은, 원자력발전소의 관련설비에서 발생되는 폐유를 수집한 다음, 수집된 폐유를 순차적으로 처리하여 폐유속의 수분과 방사성물질을 차례로 분리 및 제거함으로써 폐유속에 포함되어 있는 방사성 물질을 제거하거나 또는 기준치 이하로 저감시켜줄 수 있게 된다.

다음으로, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 폐유 처리 시스템을 이용한 폐유 처리 방법을 도 1과 도 2를 참고로하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 원자력발전소의 관련설비에서 발생되는 폐유를 수집한 다음, 수집된 폐유를 폐유 저장탱크(10)에 소정 시간동안 저장하여 폐유(A)로부터 수분(B)을 분리한다(S101). 이때, 폐유(A)로부터 분리된 수분(B)은 하부의 드레인밸브(14)를 통해 외부로 드레인시킨다.

그리고 수분(B)의 분리가 완료되면, 수분(B)이 분리된 폐유(A)는 유체펌프 (30)에 의해 펌핑되며, 펌핑된 폐유는 폐유공급라인(20)을 통해 압송된다. 이때, 폐유공급라인(20)을 따라 압송되는 폐유는 전처리필터(40)를 거치면서 입자가 큰 방사성물질이 1차적으로 정제된다(S103).

한편, 전처리필터(40)를 통과한 폐유는 곧바로 원심분리기(50)로 도입되는데, 도입된 폐유는 원심분리기(50)에 의해 고속으로 원심회전되면서 내부에 혼입되어 있는 미세 수분 입자 및 C-14 슬러지가 분리된다(S105). 이렇게, 원심분리기 (50)를 통과한 폐유는 내부에 혼입되어 있는 미세 수분 입자와 C-14 슬러지가 분리 및 제거되면서 2차적으로 정제된다.

그리고 원심분리기(50)를 통과한 폐유는 곧바로 정전이온식 정유기(60)로 도입되며, 도입된 폐유는 정전이온식 정유기(60)에 의해 내부에 혼입되어 있는 감마핵종과 C-14 슬러지, 특히, 감마핵종이 분리된다(S107). 이렇게, 정전이온식 정유기(60)를 통과한 폐유는 내부에 혼입되어 있는 감마핵종과 C-14 슬러지가 분리 및 제거되면서 3차적으로 정제된다.

한편, 사용자는 정전이온식 정유기(60)에서 배출되는 폐유를 주기적으로 측정하여 기준치 이상의 수분함유량 및 감마핵종 농도와 C-14 농도와 T-3 농도가 측정되었을 경우에는, 제 1리턴라인(62)을 개방하여 정전이온식 정유기(60)로부터 배출된 폐유를 다시 폐유 저장탱크(10)로 리턴시킨다(S108).

그리고 정전이온식 정유기(60)를 통과한 폐유는 후처리필터(70)로 도입되며, 도입된 폐유는 후처리필터(70)의 셀룰로오즈 멤브레인을 통과하면서 T-3, 즉 삼중수소가 여과 및 제거된다(S109). 후처리필터(70)를 통과한 폐유는 내부에 혼입되어 있는 T-3가 여과되면서 4차적으로 정제되며, 따라서 폐유속의 방사성물질이 완전히 제거된다.

그리고 후처리필터(70)를 통과한 정제 폐유는 곧바로 정제폐유 수집탱크(80)로 유입되며, 유입된 폐유(C)는 방사성물질이 제거된 상태에서 수집되는 것이다 (S111). 여기서, 수집된 정제 폐유(C)는 필요에 따라 드레인밸브(84)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 사용자는 정제폐유 수집탱크(80)에 수집된 폐유(C)를 주기적으로 측정 하는데, 이때, 측정한 폐유(C)가 기준치 이상의 수분함유량 및 감마핵종 농도와 C-14 농도와 T-3 농도가 측정되었을 경우에는, 사용자는 제 2리턴라인(86)을 개방하여 정제폐유 수집탱크(80)에 수집된 폐유(C)를 다시 폐유 저장탱크(10)로 리턴시킨다(S113). 폐유 저장탱크(10)로 리턴되는 폐유는 상기와 같은 순서를 반복하면서 다시 정제된다. 이상에서와 같이 여러 단계를 통과한 폐유는, 내부에 포함된 방사성물질, 특히 감마핵종, T-3, C-14 슬러지 등과 같은 방사성물질이 제거되면서 정제된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 방사성 폐유 처리 시스템 및 그 처리 방법은, 원자력발전소의 관련설비에서 발생되는 폐유를 수집한 다음, 수집된 폐유를 순차적으로 정화 처리하여 폐유속의 수분과 방사성물질을 차례로 분리 및 제거함으로써 폐유속에 포함되어 있는 방사성 물질을 제거하거나 또는 기준치 이하로 저감시켜줄 수 있는 효과를 갖는다. 이에 따라 방사성 폐유를 일반 쓰레기와 같이 폐기할 수 있게 되어 폐기 비용, 시간 및 노력을 크게 절감할 수 있다.

Claims

방사성 폐유를 처리하기 위한 방사성 폐유 처리 시스템에 있어서,

폐유속의 수분이 기름성분으로부터 분리되어 하부로 가라앉을 수 있도록 상기 폐유를 소정 시간동안 저장하는 폐유저장탱크와;

수분이 분리된 상기 폐유저장탱크의 폐유를 펌핑하는 펌프와;

상기 펌프로부터 토출된 폐유를 원심 회전시켜 폐유속의 미세 수분 입자 및 방사성 슬러지를 분리해내는 원심분리기와;

상기 원심분리기로부터 배출되는 폐유에 전극을 가하여 폐유속의 미세 수분 입자와 감마핵종 그리고 방사성 슬러지들을 분리해내는 정전이온식 정유기와;

정전이온식 정유기로부터 배출되는 폐유를 여과하여 폐유속의 삼중수소를 분리해내는 필터와;

상기 필터로부터 배출되는 정제된 폐유를 수집하여 저장하는 정제폐유수집탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 펌프로부터 토출된 폐유를 여과하여 상기 폐유속에 혼입되어 있는 크고 거친 방사성 슬러지들을 사전에 제거 처리하는 전처리필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 정전이온식 정유기로부터 배출되는 폐유에 기준치 이상의 수분 및 방사성 물질이 포함되었을 경우, 상기 정전이온식 정유기로부터 배출되는 폐유를 상기 폐유저장탱크로 리턴시키는 제 1리턴라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 필터로부터 배출되는 폐유에 기준치 이상의 수분 및 방사성 물질이 포함되었을 경우, 상기 필터로부터 배출되는 폐유를 상기 폐유저장탱크로 리턴시키는 제 2리턴라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리 시스템.
방사성 폐유를 처리하기 위한 방사성 폐유 처리 방법에 있어서,

폐유를 저장탱크에 소정 시간동안 저장하여 폐유속의 기름성분으로부터 수분을 분리하는 단계와;

수분이 분리된 폐유를 여과하여 거칠고 큰 입자의 방사성 고형물을 분리하는 단계;

상기 폐유를 원심분리기로 회전시켜 폐유속의 미세 수분 입자 및 미세 방사성 슬러지를 분리하는 단계와;

상기 폐유를 정전이온식 정유기로 전극 처리하여 폐유속의 미세 수분 입자와 감마핵종 및 미세 방사성 슬러지들을 분리하는 단계와;

상기 폐유를 여과하여 폐유속의 삼중수소를 분리해내는 단계와;

상기 방사성 물질이 분리된 정제 폐유를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리 방법.
제 5항에 있어서,

상기 정전이온식 정유기에 의해 처리된 폐유가, 기준치 이상의 수분 및 방사성 물질이 포함되었을 경우, 상기 폐유를 소정 시간동안 저장하는 폐유저장탱크로 다시 리턴시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리 방법.
제 5항에 있어서,

수집된 정제 폐유가 기준치 이상의 수분 및 방사성 물질이 포함되었을 경우, 상기 정제 폐유를 소정 시간동안 저장하는 폐유저장탱크로 다시 리턴시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐유 처리 방법.