KR101393112B1 - 표면 방사능 물질의 제염 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사능에 오염된 표면을 워터젯을 이용하여 식각시켜 빠른 처리와 높은 제염 특성을 나타내는 제염 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 공간이 형성된 방사능 제거를 위한 제품을 수용하는 케이스; 상기 케이스 내부에 위치하며, 상기 제품을 이송하는 컨베이어; 상기 제품에 워터젯을 분사하여 제품 표면의 방사능 오염 부위를 식각하는 워터젯장치; 투입된 상기 제품의 방사능을 측정하는 방사능 측정기; 상기 방사능 측정기의 측정량에 따라 상기 워터젯장치를 제어하는 제어장치; 및 상기 식각에 의하여 배출되는 방사능 물질을 분리하고 나머지 물질을 워터젯 장치로 다시 순환시키는 처리장치를 포함한다.

Description

표면 방사능 물질의 제염 장치{Cleaning device of radioactive contaminated surface}

본 발명은 표면 방사능 물질의 제염 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 원자력 발전소 등에 사용되어 표면이 방사능으로 오염된 물체의 오염 표면을 제거하기 위한 표면 방사능 물질의 제염 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력 관련시설에서 사용하고 수명을 다하여 폐기해야 하는 원자로 장치나 장비들 중에는 방사능에 오염된 것들이 대부분이다.

이와 같이 방사능에 오염된 건축물, 설비, 기계장치, 구조물 등은 단순히 매립하거나 소각하지 못하고 반드시 방사능을 제거하는 제염 및 절단 등의 감용처리를 한 뒤 원자력법 및 환경법상의 규정에 따라 처리되어야 하고, 이러한 규정에 따라 종래에 많은 제염처리들이 수행되어 왔다.

가장 간단하면서 많이 적용되는 방식은 수작업이다. 즉, 방사선에 오염된 장치 나 장비들의 제염을 사람이 직접 수행하는 방법이다. 그러나 이러한 수작업에 의한 제염은, 그 과정이 비효율적이고 미세한 틈새에 낀 오염물질의 제거에는 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 제염과정에서 작업자의 신체오염 및 작업장 주변의 오염 확산이 발생되는 단점이 있었다.

상기와 같이 수작업에 의한 제염과정은 제염 대상 장치를 제염통에 넣고 상기 제염통에 온수와 제염액을 일정한 비율로 채운다. 그리고 장치에 낀 오염 물질이 분리되도록 공기구의 오염정도에 따라 약 1~3시간 정도 유지한다.

일정한 시간이 경과 후, 상기 장치를 빼내어 작업대 위에 올려놓고 제염지와 브러시 등을 사용하여 오염물질을 제염한 후 흐르는 물로 2~3차에 걸쳐 제염을 실시한다. 그러나, 상기와 같은 수작업에 의한 제염은 과다한 작업 소요시간과 제염 과정에서 발생하는 폐액 증가 및 굴곡부, 홀, 만곡부에 대한 제염은 어려운 실정이었다.

상기와 같은 수작업에 의한 제염의 단점을 극복하기 위하여, 공개특허 제2004-50092호에는 드라이아이스 또는 중탄사나트륨을 첨가한 공기를 고압으로 분출하여 방사능으로 오염된 시설물들의 표면을 제염하는 장치가 개시되어있다.

특히 상기 특허는 이동식으로 구현하여 크기가 큰 시설물들에 필요한 위치에서 제염을 할 수 있는 효과가 있다.

그러나 공기를 매개로 제염하는 기본적인 구성에서 종래 수작업에 의한 화학적 처리 방법에 비하여 처리 정도가 한계를 나타내는 단점이 있으며, 또한 수동으로 사용해야 하므로, 크기가 크지 않은 장비 등의 제염에는 처리 속도가 낮은 단점이 있다.

한편, 공개특허 제2006-0060373호에는 고압 살수를 이용하여 공기구의 오염을 제거하는 이동형 고압 제염장치가 개시되어 있다.

상기 특허는 비교적 작은 크기의 장비나 장치를 신속히 제염할 수 있는 장점이 있으나, 역시 높은 제염 효율을 기대하기에는 무리가 있다.

따라서, 이동성이 있는 장비 및 장치를 높은 제염성 및 빠른 처리 속도를 갖는 제염 처리 장치가 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 방사능에 오염된 표면을 워터젯을 이용하여 식각시켜 빠른 처리와 높은 제염 특성을 나타내는 제염 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 공간이 형성된 방사능 제거를 위한 제품을 수용하는 케이스; 상기 케이스 내부에 위치하며, 상기 제품을 이송하는 컨베이어; 상기 제품에 워터젯을 분사하여 제품 표면의 방사능 오염 부위를 식각하는 워터젯장치; 투입된 상기 제품의 방사능을 측정하는 방사능 측정기; 상기 방사능 측정기의 측정량에 따라 상기 워터젯장치를 제어하는 제어장치; 및 상기 식각에 의하여 배출되는 방사능 물질을 분리하고 나머지 물질을 워터젯 장치로 다시 순환시키는 처리장치를 포함한다.

바람직하게는, 상기 컨베이어는 상기 제품의 하부에서도 워터젯에 의한 식각이 발생할 수 있도록 롤러형인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 워터젯장치는 노즐, 고압펌프, 수통을 포함하며, 상기 노즐의 측면에는 연마제박스에서 연마제가 공급되어 물과 연마제의 혼합 워터젯이 분사되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 노즐은 상기 제품의 이동 방향으로 30도 이상 60도 이하의 각도로 하나 이상이 설치되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 노즐에 공급되는 물의 압력은 3,000bar 이상 5,000bar 이하인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 노즐 끝단의 직경은 0.08mm이상 0.12mm이하인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수통으로 외부의 보충수가 공급되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수통으로 외부의 보충수와 제염제가 공급되는 것을 특징으로 하는 표면 방사능 물질의 제염 장치.

바람직하게는, 상기 처리장치는 상기 케이스 하부에서 배출되는 방사능 폐기물을 분리하는 필터, 및 상기 필터에서 여과된 물질의 연마제 성분을 분리하여 상기 연마제박스로 공급하고 여과된 물질을 상기 수통으로 공급하는 미세필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 처리장치는 상기 케이스 하부에서 배출되는 방사능 폐기물을 분리하는 필터, 상기 필터에서 여과된 물질의 연마제 성분을 분리하여 상기 연마제박스로 공급하고 여과된 물질을 상기 수통으로 공급하는 미세필터, 상기 미세필터에서 여과된 일부의 물질을 증류하는 증류기 및 상기 증류기에서 증류된 물질을 응축시키고 응축된 물질을 상기 수통으로 공급하는 응축기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 방사능 측정기는 상기 컨베이어 상하위치에 하나 이상 설치되어 제품의 방사능 강도를 감지하여 상기 제어장치로 출력하고, 상기 제어장치는 제염작업이 완료된 제품의 방사능 강도가 일정 이상인 경우 상기 컨베이어를 역회전시켜 초기 투입 위치로 제품을 이송제어 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 표면 방사능 물질의 제염 장치는 워터젯을 이용하여 오염된 물체의 표면을 식각을 통하여 제거하는 것으로 제염 특성이 우수한 효과가 있으며, 물체의 변형, 잔류 응력, 미세 균열 및 화학적 변형이 발생하지 않아 제염이 끝난 물체의 기본적인 특성을 유지할 수 있는 효과가 있으며, 열처리 등에 의하여 기존의 방식으로 제염이 어려운 물체도 제염할 수 있는 효과가 있으며, 가스 생성물, 분진 등이 발생되지 않아 제염 환경이 우수한 효과가 있으며, 전처리가 필요치 않아 공정이 단순하며, 처리 속도가 빠른 효과가 있으며, 또한 물체의 형상에 영향을 받지 않는 특성이 있어, 제염할 수 있는 대상이 매우 넓은 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방사능 물질의 제염 장치 중 식각장치의 구성을 나타낸 설명도이며,
도 2는 도 1의 워터젯 노즐의 배치 상태를 설명하는 설명도이며,
도 3은 도 1의 워터젯 장치의 구성을 나타내는 설명도이며,
도 4는 물과 연마제를 사용하는 방사능 물질의 제염 장치 중 처리장치의 구성을 나타내는 설명도이며,
도 5는 물, 제염제 및 연마제를 사용하는 방사능 물질의 제염 장치 중 처리장치의 구성을 나타내는 설명도이다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 표면 방사능 물질의 제염 장치(300)는 제염 대상 물체(1)의 표면을 식각하는 식각장치(100)와 식각에 의하여 발생하는 방사성 폐기물을 처리하는 처리장치(200)를 포함하여 구성된다.

먼저, 식각장치(100)는 고압의 워터젯을 이용하여 물체(1)의 표면을 식각하는 기능을 하는 것으로 도 1에 도시된 바와 같이, 케이스(10), 컨베이어(20), 방사성 측정기(30), 워터젯장치(40) 및 제어장치(60)를 포함하여 구성된다.

상기 케이스(10)는 내부에 다수의 장치들을 수용할 수 있는 공간이 형성되며, 좌우측에는 물체(1)의 이송을 위하여 개방형태로 구성되나, 필요한 경우 내부 물의 유출을 방지하기 위하여 입구도어(11) 및 출구도어(12)가 형성될 수 있다. 상기 도어(11, 12)는 수동으로 작동되나, 역시 필요한 경우 상기 제어장치(60)의 제어에 의하여 자동으로 작동될 수 있도록 구현될 수 있다.

한편, 상기 케이스(10) 내부에는 길이 방향으로 컨베이어(20)가 위치한다. 상기 컨베이어(20)는 상기 물체(1)를 이동시키는 것으로 특히 이동 중 오염된 표면이 식각되므로 컨베이어(20) 사이가 노출이 되는 롤러형이 적합하다. 롤러형은 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 롤러(21)를 포함하며, 상기 롤러(21)들의 회전에 의하여 물체(1)가 이동한다. 상기 컨베이어(20) 역시 상기 제어장치(60)에 의하여 그 동작이 제어된다.

상기 컨베이어(20) 시작점 상단 및 하단에는 방사능 측정기(30)가 위치한다. 또한 필요한 경우 상기 컨베이어(20)의 종료점에도 방사능 측정기(30)가 위치할 수 있다. 이때, 상기 컨베이어(20) 시작점 상단 및 하단에 위치하는 방사능 측정기(30)는 초기 제품(1)이 투입될 경우 제품(1)의 방사능 정도를 측정하고, 종료점 상단 및 하단 방사능 측정기(30)는 제염이 완료된 제품(1)의 방사능을 측정하여 젬염의 정도를 판정할 수 있다.

상기 방사능 측정기(30)에서 측정된 값은 상기 제어장치(60)에 출력되어 상기 제어장치(60)는 제품(1)의 방사능 오염 정도를 판정할 수 있다.

또한, 상기 컨베이어(20)의 상단 및 하단에는 워터젯장치(40)의 노즐(41)이 위치한다. 상기 노즐(41)은 고압의 물을 분사하는 장치로 분사된 물이 물체(1)의 표면에 부딪혀 물체(1)의 표면이 식각된다.

이때 상기 노즐(41)의 분사 방향은 도 2에 도시된 바와 같이 제품(1)의 이동 방향과 일정한 각 a를 가지며, 특히 제품(1)의 측면 식각을 위하여 상기 각은 30에서 60도 정도가 바람직하다.

또한 상기 노즐(41)은 도 2에 도시된 바와 같이 A위치에 상하로 설치될 수 있고, B위치에서 상하로 설치될 수 있다. 필요한 경우 A, B 모든 위치에 4개가 설치될 수 있으며, 4개가 설치되는 경우 제품(1)의 측면 식각에서도 탁월한 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 필요한 경우 상기 노즐(41)은 별도의 이송장치에 의하여 케이스(10) 내부에서 상하 좌우로 이동할 수 있게 구현될 수 있으며, 또한 노즐(41)의 각도도 조절하게 설치될 수 있다. 이런 구성의 경우에는 상기 이송장치가 제어장치(60)에 의하여 제어되면, 가장 높은 식각 효율을 나타낼 수 있다.

한편, 상기 각 a가 30도 이하가 되는 경우 제품(1)의 평면 식각이 불충분할 수 있으며, 60도 이상인 경우에는 제품(1) 측면의 식각이 불충분할 수 있다.

한편, 상기 워터젯장치(40)는 도 3에 도시된 바와 같은 구성을 포함한다.

수통(42)이 구비되고, 상기 수통(42)은 내부에 물을 포함하고 있다.

상기 수통(42)의 물은 고압펌프(43)에 의하여 가압되어 고압라인(44)을 통하여 상기 노즐(41)에 공급된다.

이때, 상기 물은 필요한 경우 제염제가 추가될 수도 있다.

또한, 상기 노즐(41)의 측면에는 별도의 공급라인(45)이 연결되어 있으며, 상기 공급라인(45)은 연마제박스(46)에 의하여 연마제가 추가로 공급되며, 상기 노즐(41)은 고압수의 진행 방향에 따라 단면적이 점진적으로 감소하므로 고압수의 유속이 급격히 빨라지며, 이러한 유속에 의하여 상기 공급라인(45)을 통하여 공급되는 연마제와 혼합된 워터젯이 제품(1)에 분사되어 식각 능력을 향상시키게 된다.

한편, 상기 노즐(41)에 공급되는 물의 압력은 3,000bar에서 5,000bar로 공급한다. 압력이 3,000bar 미만인 경우에는 워터젯의 속도가 충분하지 않아, 제염이 제대로 수행되지 않는 단점이 있으며, 5,000bar를 초과하는 경우 워터젯의 속도가 너무 빨라 워터젯의 제어가 어려우며, 또한 제품(1)이 손실될 우려가 있어 부적합하다.

또한, 상기 노즐(41) 끝단의 직경은 0.08mm에서 0.12mm가 적절하다.

상기 워터젯은 상기 노즐(41)에서 적어도 1000m/s의 속도를 가지는 것이 식각에 적합하고, 상기 노즐(41)의 직경이 0.08mm미만인 경우에는 너무 높은 속도가 나오고, 또한 노즐(41)의 막힘이 자주 발생하여 유지보수에 어려움이 있고, 0.12mm를 초과하는 경우 워터젯의 속도가 제대로 나오지 않아 부적합하다.

한편, 상기 방사능 측정기(30), 워터젯장치(40), 컨베이어(20)는 제어장치(60)를 통하여 제어된다. 제품(1)이 투입되면, 먼저 방사능 측정기(30)에 의하여 방사능을 측정하고, 해당 값을 제어장치(60)로 출력한다. 상기 제어장치(60)는 상기 방사능 값을 기초로 워터젯장치(40)의 압력을 설정한다. 물론 방사능 값이 높을 경우에는 높은 압력을 방사능 값이 낮을 경우에는 낮은 압력으로 고압펌프(43)를 작동시켜 상기 노즐(41)의 통하여 분사되는 워터젯의 속도를 조절한다.

또한, 상기 방사능 측정기(30)는 필요한 경우 컨베이어(20) 후단부에도 추가하여 작업이 완료된 제품(1)의 방사능 값을 감지하여 제어장치(60)에 출력하면, 상기 제어장치(60)는 상기 방사능 값이 일정 이상인 경우에 상기 컨베이어(20)를 역회전시켜 제품(1)을 초기위치로 이송하고, 다시 작업을 수행할 수 있도록 제어될 수도 있다.

또한, 필요한 경우 입구도어(11) 및 출구도어(12)의 개폐를 제어할 수 있다.

또한, 노즐(41)이 이송장치와 결합되어 케이스(10) 내부에서 이동 가능한 형태로 구현되는 경우 상기 노즐(41)의 분사 위치를 적절히 제어할 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 표면 방사능 물질의 제염 장치(300)의 식각장치(100)에 의하여 발생하는 방사성 폐기물을 처리하는 처리장치(200)에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 물과 연마제만을 이용하여 식각하는 장치에서 폐기물을 처리하는 처리장치(200)의 구성은 도 4에 도시되어 있다.

상기 도 4에 도시된 바와 같이, 식각장치(100)를 통하여 제품(1)을 식각하는 경우 케이스(10)의 하단에서 수폐기물과 제품(1)에서 탈락된 방사능 폐기물이 혼합되어 배출된다.

상기 폐기물은 필터(210)에 의하여 여과되고, 상기 필터(210)를 통과하지 않은 잔여물은 분리되어 폐기된다.

상기 필터(210)를 통과한 폐기물은 미세필터(220)에 의하여 다시 여과되며, 상기 미세필터(220)에 의하여 여과되지 않은 고체성분은 연마제박스(46)에 공급하여 연마제로 재활용된다.

상기 미세필터(220)을 통하여 여과된 성분은 대부분 물이므로 상기 수통에 유입되어 재활용된다.

여기서, 상기 필터(210)와 상기 미세필터(220)는 단위 필터들이 조합된 복수의 필터 시스템이며, 필터 시스템의 구조 및 방식은 폐기물의 특성에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 필요한 경우 에너지를 공급하는 능동형으로 구현할 수 있다.

한편, 물, 연마제 및 제염제가 혼합된 워터젯을 이용한 식각장치(100)에서 발생되는 폐기물을 처리하는 처리장치(200)의 구성은 도 5에 도시되어 있다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이, 기본적인 처리 절차는 도 4의 구성과 동일하나, 메세필터(220)에서 여과된 물질의 처리에서 차이가 난다.

도 4에서는 미세필터(220)에서 여과된 물질이 모두 수통(42)으로 공급되나, 제염제가 추가된 경우에는 일부의 물질을 바이패스시켜, 증류기(230)에서 증류시키며, 증류기의 부산물은 제염제 등의 성분이므로 분리하여 폐기시킨다.

상기 증류기(230)를 통과한 물질은 응축기(240)에서 응축시킨다. 상기 응축기(240)에서 응축되는 물질은 대부분 순수이므로 상기 순수는 수통(42)으로 공급한다. 그리고 수통(42)에 공급되는 보충수는 제염제를 혼합하여 공급한다. 상기 제염제의 양은 상기 증류기(240)의 부산물의 양과 연동하여 조절하면 된다.

본 발명에 따른 처리장치(200)는 케이스(10)를 밀봉하는 경우 높은 폐기물 회수율을 나타내고, 별도의 전처리 및 후처리 과정이 필요없이 단일 시스템으로 방사능 물질을 처리할 수 있는 특징이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

1: 제품 10: 케이스
11: 입구도어 12: 출구도어
20: 컨베이어 21: 롤러
30: 방사능 측정기 40: 워터젯장치
41: 노즐 42: 수통
43: 고압펌프 44: 고압라인
45: 공급라인 46: 연마제박스
60: 제어장치 100: 식각장치
200: 처리장치 210: 필터
220: 미세필터 230: 증류기
240: 응축기 300: 제염 장치

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 내부에 공간이 형성된 방사능 제거를 위한 제품을 수용하는 케이스;
   상기 케이스 내부에 위치하며, 상기 제품을 이송하는 컨베이어;
   상기 제품에 워터젯을 분사하여 제품 표면의 방사능 오염 부위를 식각하는 워터젯장치;
   투입된 상기 제품의 방사능을 측정하는 방사능 측정기;
   상기 방사능 측정기의 측정량에 따라 상기 워터젯장치를 제어하는 제어장치; 및 상기 식각에 의하여 배출되는 방사능 물질을 분리하고 나머지 물질을 워터젯 장치로 다시 순환시키는 처리장치를 포함하며,
   상기 컨베이어는 상기 제품의 하부에서도 워터젯에 의한 식각이 발생할 수 있도록 롤러형이며,
   상기 워터젯장치는 노즐, 고압펌프, 수통을 포함하며, 상기 노즐의 측면에는 연마제박스에서 연마제가 공급되어 물과 연마제의 혼합 워터젯이 분사되며,
   상기 노즐은 상기 제품의 이동 방향으로 30도 이상 60도 이하의 각도로 하나 이상이 설치되며,
   상기 노즐에 공급되는 물의 압력은 3,000bar 이상 5,000bar 이하인 것을 특징으로 하는 표면 방사능 물질의 제염 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 노즐 끝단의 직경은 0.08mm이상 0.12mm이하인 것을 특징으로 하는 표면 방사능 물질의 제염 장치.
   
7. 청구항 5에 있어서, 상기 수통으로 외부의 보충수가 공급되는 것을 특징으로 하는 표면 방사능 물질의 제염 장치.
   
8. 청구항 5에 있어서, 상기 수통으로 외부의 보충수와 제염제가 공급되는 것을 특징으로 하는 표면 방사능 물질의 제염 장치.
   
9. 청구항 7에 있어서, 상기 처리장치는 상기 케이스 하부에서 배출되는 방사능 폐기물을 분리하는 필터, 및 상기 필터에서 여과된 물질의 연마제 성분을 분리하여 상기 연마제박스로 공급하고 여과된 물질을 상기 수통으로 공급하는 미세필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 방사능 물질의 제염 장치.
   
10. 청구항 8에 있어서, 상기 처리장치는 상기 케이스 하부에서 배출되는 방사능 폐기물을 분리하는 필터, 상기 필터에서 여과된 물질의 연마제 성분을 분리하여 상기 연마제박스로 공급하고 여과된 물질을 상기 수통으로 공급하는 미세필터, 상기 미세필터에서 여과된 일부의 물질을 증류하는 증류기 및 상기 증류기에서 증류된 물질을 응축시키고 응축된 물질을 상기 수통으로 공급하는 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 방사능 물질의 제염 장치.
    
11. 청구항 5에 있어서, 상기 방사능 측정기는 상기 컨베이어 상하위치에 하나 이상 설치되어 제품의 방사능 강도를 감지하여 상기 제어장치로 출력하고, 상기 제어장치는 제염작업이 완료된 제품의 방사능 강도가 일정 이상인 경우 상기 컨베이어를 역회전시켜 초기 투입 위치로 제품을 이송제어 하는 것을 특징으로 하는 표면 방사능 물질의 제염 장치.
    

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