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KR101833398B1 - 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템 - Google Patents

저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템 Download PDF

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KR101833398B1
KR101833398B1 KR1020170073748A KR20170073748A KR101833398B1 KR 101833398 B1 KR101833398 B1 KR 101833398B1 KR 1020170073748 A KR1020170073748 A KR 1020170073748A KR 20170073748 A KR20170073748 A KR 20170073748A KR 101833398 B1 KR101833398 B1 KR 101833398B1
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KR
South Korea
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carbonization
facility
steam generator
carbonized
low
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Application number
KR1020170073748A
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Inventor
김성곤
김용빈
Original Assignee
주식회사 한국테크놀로지
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Publication date
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Priority to KR1020170073748A priority Critical patent/KR101833398B1/ko
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Abstract

본 발명은 저압의 과열증기를 이용하여 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 탄화시켜 감량화시키는 시스템에 관한 것으로, 호퍼로 투입된 원자력발전소에서 발생되는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 파쇄기로 일정한 크기로 파쇄한 후 탄화로에 공급하는 공급설비; 상기 공급설비에서 일정 크기로 파쇄되어 공급된 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 회전하는 스크류가 설치된 탄화로에서 수평으로 이송하는 동안 재열증기발생기에서 탄화로에 공급된 저압의 과열증기를 직분사하여 탄화시킨 후 탄화부산물과 탄화가스를 분리하여 탄화부산물탱크와 송풍기로 각각 배출하는 탄화설비; 일정 온도의 과열증기를 생산하여 상기 탄화로와 재열증기발생기로 공급하는 포화증기발생기와, 상기 포화증기발생기에서 발생된 포화증기를 재가열하여 일정 온도의 재열증기를 생산하여 탄화로에 공급하는 다단의 재열증기발생기와, 상기 탄화로에서 배출된 순환증기와 포화증기발생기에서 생산된 포화증기를 재열증기발생기로 공급하는 송풍기가 구비된 열원설비; 상기 탄화로에서 발생되어 분리된 고온의 탄화가스를 공랭식 열교환으로 냉각시키는 냉각설비; 상기 냉각설비에서 냉각된 탄화가스에 세정액을 분사하여 액점, 액막, 기포에 의해서 탄화가스에 함유된 먼지를 분리하여 포집하는 세정설비; 상기 세정설비를 거친 탄화가스와 냉각설비에서 열교환으로 발생된 열에 포함된 수분을 제거하는 제습설비; 상기 제습설비에서 수분이 제거된 탄화가스에 포함된 입자상 물질과 방사능 물질을 다단으로 설치된 헤파필터로 제거하고 상기 냉각설비를 통과한 가스와 헤파필터를 통과한 가스를 혼합하여 대기 중으로 최종 방출시키는 백연저감설비;를 포함하여 이루어진 것이다. 본 발명은 가연성 잡고체를 포함하는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 저압의 과열증기로 탄화하여 고형화시켜 부피를 감량함으로써 원자력발전소에서 연간 발생하는 중ㆍ저준위 방사성폐기물 드럼을 대략 1/5가량 줄일 수 있어 방사성폐기물의 처분비용의 절감과 영구처분장의 사용수명 연장으로 건설비용을 절감할 수 있다.

Description

저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템{System for Carbonizing Middle and Low Level Radiative Waste Using Low Pressure Superheated Vapor}
본 발명은 저압의 과열증기를 이용하여 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 탄화시켜 감량화시키는 시스템에 관한 것이다.
국내에서 중, 저준위 방사성 폐기물 영구 처분장이 경주에 건설되어 운영되고 있으나, 이미 처분장으로 인도된 방사성 폐기물을 포함하여 지금까지 원자력발전소에 보관중인 중, 저준위 방사성 폐기물 드럼을 모두 처분장으로 인도할 시점이 되면 처분장의 저장용량을 초과할 우려가 있어 신규 처분장의 건설계획을 앞당겨 마련해야 하는 상황이 될 수도 있기 때문에 원자력발전소에서 발생되는 방사성 폐기물의 감량화가 절실한 실정이다. 현재 방사성 폐기물 1개 드럼 처분비용으로 대략 1,300만원이 소요되고 있다. 향후 방사성 폐기물은 더욱 더 늘어날 것으로 예상되고 그 처분비용도 점점 더 불어날 것으로 예상되는 상황이다.
원자력발전소에서 발생되는 처분장 인도대상 방사성 폐기물은 농축폐액, 폐수지, 폐필터, 잡고체, 슬러지 등으로 이중에서 잡고체 발생량이 전체 방사성 폐기물 발생량의 대략 80%를 차지하고 있다. 잡고체 폐기물은 방호복, 양말, 장갑, 제염지, 비닐, 플라스틱, 목재, 금속류, 고무, 보온재 등으로 드럼에 압축하여 저장 및 보관하고 있다.
잡고체 방사성 폐기물 중에는 부피감량이 가능한 폐기물이 상당량 차지하고 있어 이들의 부피를 감량할 수 있다면 처분장 인도대상 드럼의 수량을 크게 줄일 수 있고 처분장의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 처분비용도 절감할 수 있어 원자력발전소 운용에 따른 효율을 향상시킬 수 있을 것이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1333499호(2013.11.28. 공고) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0055390호(2013.05.28. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-0369612호(2003.01.29. 공고)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부피감량이 가능한 가연성 잡고체를 포함하는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 저압 과열증기를 이용하여 건조 탄화하여 중ㆍ저준위 방사성폐기물의 부피를 감소시키기 위한 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 저압 과열증기를 이용하여 중ㆍ저준위 방사성 폐기물을 탄화시키는 공정에서 비산 분진 발생을 억제하여 환경오염을 최소화하기 위한 것이 다른 목적이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 호퍼로 투입된 원자력발전소에서 발생되는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 파쇄기로 일정한 크기로 파쇄한 후 탄화로에 공급하는 공급설비; 상기 공급설비에서 일정 크기로 파쇄되어 공급된 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 회전하는 스크류가 설치된 탄화로에서 수평으로 이송하는 동안 재열증기발생기에서 탄화로에 공급된 저압의 과열증기를 직분사하여 탄화시킨 후 탄화부산물과 탄화가스를 분리하여 탄화부산물탱크와 송풍기로 각각 배출하는 탄화설비; 일정 온도의 과열증기를 생산하여 상기 탄화로와 재열증기발생기로 공급하는 포화증기발생기와, 상기 포화증기발생기에서 발생된 포화증기를 재가열하여 일정 온도의 재열증기를 생산하여 탄화로에 공급하는 다단의 재열증기발생기와, 상기 탄화로에서 배출된 순환증기와 포화증기발생기에서 생산된 포화증기를 재열증기발생기로 공급하는 송풍기가 구비된 열원설비; 상기 탄화로에서 발생되어 분리된 고온의 탄화가스를 공랭식 열교환으로 냉각시키는 냉각설비; 상기 냉각설비에서 냉각된 탄화가스에 세정액을 분사하여 액점, 액막, 기포에 의해서 탄화가스에 함유된 먼지를 분리하여 포집하는 세정설비; 상기 세정설비를 거친 탄화가스와 냉각설비에서 열교환으로 발생된 열에 포함된 수분을 제거하는 제습설비; 상기 제습설비에서 수분이 제거된 탄화가스에 포함된 입자상 물질과 방사능 물질을 다단으로 설치된 헤파필터로 제거하고 상기 냉각설비를 통과한 가스와 헤파필터를 통과한 가스를 혼합하여 대기 중으로 최종 방출시키는 백연저감설비;를 포함하여 이루어진 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템을 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 냉각설비, 세정설비 및 제습설비에서 각각 분리된 응축수, 입자상 물질, 수용성 가스 및 방사성 물질을 임시 저장하는 저장탱크를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 파쇄기의 작동을 제어하는 파쇄기제어패널과, 상기 탄화로, 송풍기 및 포화증기발생기의 작동을 제어하는 탄화설비제어패널과, 상기 재열증기발생기의 작동을 제어하는 재열증기발생기제어패널을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 탄화로 내측벽에 재열증기발생기에서 유입된 재열증기를 좌우측면과 하측면에 걸쳐 분사하는 복수의 분사노즐이 형성된 챔버가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 파쇄기와 탄화로의 투입구 사이와, 탄화로의 탄화부산물배출구와 탄화부산물 저장탱크 사이에 이중 슬라이드게이트가 설치되되, 이중 슬라이드게이트 사이에 호퍼가 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가연성 잡고체를 포함하는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 저압의 과열증기로 탄화하여 고형화시켜 부피를 감량함으로써 원자력발전소에서 연간 발생하는 중ㆍ저준위 방사성폐기물 드럼을 대략 1/5가량 줄일 수 있어 방사성폐기물의 처분비용의 절감과 영구처분장의 사용수명 연장으로 건설비용을 절감할 수 있다. 또한, 영구처분장의 수명 연장으로 원자력발전소 운영의 안정성과 지역갈등 해소 및 방사성폐기물의 영구처분에 따른 추가적인 건설 필요성을 연장할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템에서 탄화설비를 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명의 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템의 탄화설비를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시 예로, 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템에서 탄화로를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시 예로, 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템에서 탄화가스처리설비를 나타낸 계통도이다.
도 5는 본 발명의 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템에서 탄화가스처리설비를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 원자력발전소에서 발생되는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 탄화시키는 설비와 탄화과정에서 발생되는 탄화가스를 처리하는 설비로 구분된다.
먼저, 가연성 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 탄화시키는 설비로서, 도 1 내지 도 3에서, 공급설비는 원자력발전소에서 발생되는 중ㆍ저준위 방사성폐기물, 예컨대, 의류, 장갑, 폐지 등 가연성 폐기물을 호퍼(10)로 투입하고, 호퍼(10)에서 파쇄기(12)로 폐기물을 일정한 크기로 파쇄한 후에 탄화설비로 공급하는 것이다. 공급설비는 탄화설비의 탄화효율을 높이고 원활한 연속공정이 이루어지도록 파쇄기(12)를 이용한다. 파쇄기(12)는 파쇄기제어패널(13)의 작동(RUN) 및 정지(STOP) PBS(Push Button Switch)로 모터(11)를 구동시키고 파쇄기인버터에 의하여 속도조절이 가능하다. 더욱이 파쇄기(12)는 가연성 방사성폐기물을 일정한 크기로 파쇄한 후 호퍼(10)를 통해 탄화설비로 투입된다.
탄화설비는 공급설비에서 일정 크기로 파쇄된 중ㆍ저준위 방사성폐기물에 과열증기를 직분사하여 탄화시켜 부피를 감량한다. 탄화설비는 회전하는 스크류(27)가 설치된 탄화로(20)를 포함한다. 탄화로(20)는 대략 원통형의 하우징으로 구성되고 수평으로 설치된다. 탄화로(20)에는 중ㆍ저준위 방사성폐기물이 투입되는 투입구(21), 재열증기발생기(55)에서 재열증기가 투입되는 증기유입구(22), 탄화부산물이 배출되는 탄화부산물배출구(23) 및 탄화가스가 배출되는 탄화가스배출구(24)가 형성된다. 또한, 탄화로(20) 내측벽에 재열증기발생기(55)에서 유입된 재열증기를 좌우측면과 하측면에 걸쳐 분사하는 복수의 분사노즐(26)이 형성된 챔버(25)가 설치된다.
탄화로(20)에 설치된 스크류(27)는 모터(29)의 구동으로 작동된다. 모터(29)는 탄화설비제어패널(30)의 작동(RUN) 및 정지(STOP) PBS(Push Button Switch)로 구동되고 인버터에 의하여 스크류의 속도조절이 가능하다. 더욱이 모터(29)의 회전속도를 조절하여 가연성 방사성폐기물이 탄화부산물배출구(23)에 도달할 때까지 충분히 탄화될 수 있도록 하는 것이 좋다. 탄화로(20)는 중ㆍ저준위 방사성폐기물이 투입되는 투입구(21) 앞단, 즉, 파쇄기(12)와 탄화로(20) 사이에는 이중 슬라이드게이트(14)가 설치되고, 이중 슬라이드게이트(14) 사이에는 호퍼가 설치되어 탄화로(20)에 설치된 타이머에 각각의 솔레노이드밸브가 교차 동작하여 가연성 폐기물을 투입과 배출 때에 외부공기를 차단하고 연속적으로 투입할 수 있도록 한다. 또한, 탄화로(20)의 탄화부산물배출구(23)와 탄화부산물 저장탱크(28) 사이에 이중 슬라이드게이트(15)가 설치되고, 이중 슬라이드게이트(15) 사이에는 호퍼가 설치되어 탄화로(20)에 설치된 타이머에 각각의 솔레노이드밸브가 교차 동작하여 탄화부산물 저장탱크(28)에 탄화부산물을 배출 때에 외부공기를 차단하고 균질한 탄화물을 얻을 수 있도록 한다.
따라서 탄화로(20)는 공급된 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 회전하는 스크류(27)로 수평으로 이송시키는 동안 재열증기발생기(55)에서 공급된 저압의 과열증기를 직분사하여 탄화시킨 후 탄화부산물과 탄화가스를 분리하여 각각의 배출구를 통해 탄화부산물탱크와 송풍기로 각각 배출한다.
열원설비는 일정 온도 이상의 과열증기를 생산하여 탄화로(20)에 필요한 열원을 공급하는 것이다. 즉, 열원설비는 500도 이상의 과열증기를 포화증기발생기(50)에서 생산하여 탄화로(20)와 재열증기발생기(55)로 공급한다. 포화증기발생기(50)는 공급된 시상수를 증발기를 통하여 일정 온도, 예컨대, 100도 이상의 포화증기를 생산한다. 증발기는 복수의 히터를 이용하여 시상수를 가열하여 포화증기로 생산한다. 포화증기발생기(50)는 탄화설비제어패널(30)의 작동(START) 및 정지(STOP) PBS(Push Button Switch)로 구동된다. 포화증기발생기(50)에서 생산된 포화증기는 순환 송풍기(40)를 통해 순환라인에 공급된다. 순환 송풍기(40)는 탄화설비제어패널(30)의 작동(START) 및 정지(STOP) PBS(Push Button Switch)로 구동되고 속도조절이 가능하도록 설계된다. 포화증기발생기(50)에서 발생된 포화증기는 탄화로(20), 재열증기발생기(55) 및 순환라인을 통해 공급된다.
또한, 재열증기발생기(55)는 포화증기발생기(50)에서 발생된 포화증기가 순환 송풍기(40)를 이용하여 순환라인을 통해 유입되면 이를 재가열하여 일정 온도, 예컨대, 500도 이상의 저압의 과열증기를 생산하여 탄화로(20) 및 순환라인에 공급한다. 재열증기발생기(55)는 다단으로 설치되어 각 단마다 복수의 전기히터(Flanged Immersion Heater)를 이용하여 이송되는 포화증기의 온도를 상승시킨다. 더욱이 재열증기발생기(55)에 설치된 재열증기발생기제어패널(57)로 각각의 전기히터를 작동(START) 및 정지(STOP) PBS(Push Button Switch)에 의하여 구동되도록 설계된다. 더욱이 재열증기발생기(55)의 입력온도와 지시계를 포함하는 온도 컨트롤러로 각각 설정되어 있는 온도 값에 따라 재열증기발생기(55) 각 단의 전기히터를 온 또는 오프하여 500도 이상의 저압 과열증기를 생산하여 순환 송풍기(40)로 순환시킨다.
다음으로, 가연성 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 탄화설비로 탄화시키는 과정에서 발생되는 고온의 가스와 수분을 제거하고 배출가스로 인한 오염사고를 방지하기 위한 탄화가스, 즉, 폐가스를 처리하는 설비의 구성을 설명한다.
도 4 내지 도 5에서, 냉각설비는 탄화로(20)에서 발생되어 분리된 고온의 탄화가스를 공랭식 열교환으로 냉각시킨다. 냉각설비에는 가스냉각기(60)와 가스냉각팬(61)이 포함된다. 가스냉각기(60)는 열교환기로 탄화가스에 포함된 열을 모터로 구동되는 가스냉각팬(61)에서 송풍된 공기로 냉각시킨다. 가스냉각기(60)에서 열교환이 이루어지는 동안 응축수는 응축수 저장탱크(69)로 분리되어 배출되고 냉각된 탄화가스는 세정설비로 공급된다.
세정설비는 냉각설비에서 냉각된 탄화가스에 세정액을 분사하여 액점, 액막, 기포에 의해서 탄화가스에 함유된 먼지를 분리하여 포집한다. 세정설비에는 세정탑(62)과, 세정탑(62)에 세정액을 분무하는 복수의 스프레이펌프(63), 그리고 세정탑에서 세정된 탄화가스를 시상수로 냉각시키는 응축기(64)가 포함된다. 세정탑(62)은 벤튜리관으로 유입된 탄화가스를 스프레이펌프(63)에서 공급된 세정액으로 흡입한 후 스프레이펌프(63)에서 분사된 세정액을 탄화가스에 분무한다. 그리고 탄화가스에서 분리된 먼지는 세정탑(62) 하부에 침전되어 응축수 저장탱크(69)로 분리 배출된다. 그리고 세정탑(62)에서 먼지가 분리된 탄화가스는 응축기(64)로 공급되어 냉각된다. 응축기(64)에서 탄화가스를 응축하는 동안 발생되는 응축수는 응축수 저장탱크(69)로 분리 배출된다.
제습설비는 세정설비의 세정탑(62)과 응축기(64)를 거친 탄화가스와 냉각설비의 가스냉각기(60)에서 열교환으로 발생된 열에 포함된 수분을 제거하는 것이다. 제습설비는 제습기(65)를 포함한다. 제습기(65)를 통해 탄화가스에서 제습된 물은 응축수 저장탱크(69)로 분리 배출된다. 제습기(65)를 거친 탄화가스는 대기로 방출되거나 백연저감설비로 배출된다.
백연저감설비는 제습설비의 제습기(65)에서 수분이 제거된 탄화가스에 포함된 입자상 물질과 방사능 물질을 다단으로 설치된 헤파필터(66)로 제거한다. 그리고 냉각설비의 가스냉각기(60)를 통과한 가스와 헤파필터(66)를 통과한 가스를 믹싱챔버(67)에서 혼합하여 송풍팬(68)을 통해 대기 중으로 최종 방출시킨다.
응축수 저장탱크(69)는 냉각설비, 세정설비 및 제습설비에서 각각 분리된 응축수, 입자상 물질, 수용성 가스 및 방사성 물질을 임시 저장한다.
또한, 탄화가스처리설비는 컨트롤패널(70)의 제어로 냉각, 세정, 응축, 제습, 필터링 및 백연저감 등이 이루어진다.
이와 같이 이루어진 본 발명의 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템의 작용을 설명한다.
원자력발전소의 운용 중에 필연적으로 발생되는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 수집한 후 탄화효율을 높이고 원활한 연속공정이 이루어질 수 있도록 공급설비의 호퍼(10)에 넣고 파쇄기(12)로 일정 크기로 파쇄한다. 이때, 파쇄기제어패널(13)을 이용하여 파쇄기(12)의 작동을 위하여 속도조절이 가능한 모터(11)를 제어한다. 파쇄기(12)는 파쇄된 가연성의 중ㆍ저준위 방사성폐기물는 탄화설비의 탄화로(20)로 공급된다. 탄화로(20)의 투입구(21)에는 이중 슬라이드게이트(14)와 호퍼를 탄화설비제어패널(30)의 제어로 타이머가 설치된 솔레노이드밸브의 교차 동작으로 가연성 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 투입할 때에 외부공기를 차단하면서 파쇄된 폐기물을 연속적으로 투입한다.
탄화로(20)로 투입된 폐기물은 탄화설비제어패널(30)의 제어로 모터(29)의 구동으로 스크류(27)가 회전한다. 그리고 탄화로(20)에는 재열증기발생기(55)에서 공급된 저압의 과열증기가 챔버(25)에 일정 간격을 두고 복수로 형성된 분사노즐(26)을 통해 분사된다. 즉, 탄화로(20)에 투입된 가연성 중ㆍ저준위 방사성폐기물은 스크류(27)의 회전방향에 대하여 수평으로 이동되는 동안 챔버(25)에 형성된 분사노즐(26)을 통해 분사된 저압의 과열증기에 직접 접촉되어 탄화된다. 탄화로(20)의 스크류(27) 회전속도는 대략 0.37 RPM 내외로 조절할 수 있다. 이때, 탄화로(20)의 스크류(27) 회전속도를 조절하여 가연성 중ㆍ저준위 방사성폐기물이 탄화부산물배출구(23)에 도달할 때까지 분사된 저압 과열증기에 의해 충분히 탄화될 수 있도록 하는 것이 좋다. 그리고 탄화부산물배출구(23)에도 이중 슬라이드게이트(15)와 그 사이의 호퍼를 통해 탄화설비제어패널(30)의 제어로 타이머가 설치된 솔레노이드밸브의 교차 동작으로 가연성 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 배출할 때에 외부공기를 차단하고 균질한 탄화부산물을 얻을 수 있다.
또한, 열원설비의 포화증기발생기(50)에서 전기히터(51)의 작동으로 대략 100도 이상의 포화증기를 생산하여 순환 송풍기(40)와 순환라인을 통해 공급한다. 이때, 포화증기발생기(50)와 순환 송풍기(40)는 탄화설비제어패널(30)의 제어로 작동되고, 순환 송풍기(40)는 속도의 조절이 가능한 것이 좋다. 포화증기발생기(50)에서 발생된 포화증기는 탄화로(20), 재열증기발생기(55) 및 순환라인으로 각각 공급된다. 재열증기발생기(55)는 포화증기발생기(50)에서 공급된 포화증기를 복수 단에 각각 설치된 전기히터(56)로 가열하여 대략 600도 이상의 저압 재열증기를 생산하여 탄화로(20) 및 순환라인으로 공급한다. 재열증기발생기(55)는 재열증기발생기제어패널(57)의 제어로 설정된 온도의 재열증기를 생산한다. 더욱이 재열증기발생기(55)로는 탄화로(20)의 탄화가스배출구(24)에서 배출된 탄화가스가 순환 송풍기(40)를 통해 유입된다.
다음으로, 탄화로(20)의 탄화가스배출구(24)에서 배출된 고온의 탄화가스는 냉각설비, 세정설비, 제습설비 및 백연저감설비를 거쳐 컨트롤패널(70)의 제어로 처리된다. 즉, 탄화로(20)에서 발생되어 탄화가스배출구(24)를 통해 배출된 고온의 탄화가스는 가스냉각팬(61)이 구비된 가스냉각기(60)를 거쳐 열교환되어 냉각된다. 냉각된 탄화가스는 세정설비의 세정탑(62)으로 공급되어 스프레이펌프(63)에서 공급된 세정액으로 세정된다. 이때, 생성되는 액점, 액막, 기포 등에 의해 탄화가스에 포함된 먼지가 분리 및 포집된다. 일부 제거되지 않은 기체 부산물은 응축기(64)를 통과하면서 남아 있는 수분과 수용성가스를 응축하여 제거한다. 그리고 헤파필터(66)의 성능 저하를 최소화하기 위하여 제습설비의 제습기(65)로 탄화가스 중 수분을 90% 이상 제거한다. 제습된 탄화가스는 백연저감설비에 다단으로 구성된 헤파필터(66)를 거쳐 입자상 물질과 방사능 물질이 각각 제거된다. 최종적으로 믹싱챔버(67)를 통과한 후에 송풍팬(68)을 통해 대기로 방출된다. 또한, 세정탑에 저장된 응축수와 입자상 물질, 수용성 가스와 방사성 물질 등은 응축수 저장탱크(69)로 배출되어 보관된다.
이와 같이 본 발명의 탄화 시스템을 통해 가연성 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 탄화과정에서 생성된 탄화부산물의 부피와 중량을 현저하게 저감시킬 수 있다. 즉, 실험조건으로 의류(3Kg 및 27L), 장갑(1.3Kg 및 1L), 폐지(0.7Kg 및 0.8L)의 총 중량 5Kg 및 부피 28.8L의 폐기물을 대략 3시간 20분 동안 탄화시킨 후 탄화부산물의 중량은 0.6Kg으로 88% 저감되었고, 부피는 5L 가량으로 82.6%로 저감되었다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
10: 호퍼 11: 모터 12: 파쇄기 13: 파쇄기제어패널 14, 15: 슬라이드게이트 20: 탄화로 21: 투입구 22: 증기유입구 23: 탄화부산물배출구 24: 탄화가스배출구 25: 챔버 26: 분사노즐 27: 스크류 28: 탄화부산물 저장탱크 29: 모터 30: 탄화설비제어패널 40: 순환 송풍기 50: 포화증기발생기 51: 전기히터 55: 재열증기발생기 56: 전기히터 57: 재열증기발생기제어패널 60: 가스냉각기 61: 가스냉각팬 62: 세정탑 63: 스프레이펌프 64: 응축기 65: 제습기 66: 헤파필터 67: 믹싱챔버 68: 송풍팬 69: 응축수 저장탱크 70: 컨트롤패널

Claims (5)

  1. 호퍼로 투입된 원자력발전소에서 발생되는 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 파쇄기로 일정한 크기로 파쇄한 후 탄화로에 공급하는 공급설비;
    상기 공급설비에서 일정 크기로 파쇄되어 공급된 중ㆍ저준위 방사성폐기물을 회전하는 스크류가 설치된 탄화로에서 수평으로 이송하는 동안 재열증기발생기에서 탄화로에 공급된 저압의 과열증기를 직분사하여 탄화시킨 후 탄화부산물과 탄화가스를 분리하여 탄화부산물탱크와 송풍기로 각각 배출하는 탄화설비;
    일정 온도의 과열증기를 생산하여 상기 탄화로와 재열증기발생기로 공급하는 포화증기발생기와, 상기 포화증기발생기에서 발생된 포화증기를 재가열하여 일정 온도의 재열증기를 생산하여 탄화로에 공급하는 다단의 재열증기발생기와, 상기 탄화로에서 배출된 순환증기와 포화증기발생기에서 생산된 포화증기를 재열증기발생기로 공급하는 송풍기가 구비된 열원설비;
    상기 탄화로에서 발생되어 분리된 고온의 탄화가스를 공랭식 열교환으로 냉각시키는 냉각설비;
    상기 냉각설비에서 냉각된 탄화가스에 세정액을 분사하여 액점, 액막, 기포에 의해서 탄화가스에 함유된 먼지를 분리하여 포집하는 세정설비;
    상기 세정설비를 거친 탄화가스와 냉각설비에서 열교환으로 발생된 열에 포함된 수분을 제거하는 제습설비;
    상기 제습설비에서 수분이 제거된 탄화가스에 포함된 입자상 물질과 방사능 물질을 다단으로 설치된 헤파필터로 제거하고 상기 냉각설비를 통과한 가스와 헤파필터를 통과한 가스를 혼합하여 대기 중으로 최종 방출시키는 백연저감설비;
    상기 파쇄기의 작동을 제어하는 파쇄기제어패널;
    상기 탄화로, 송풍기 및 포화증기발생기의 작동을 제어하는 탄화설비제어패널;
    상기 재열증기발생기의 작동을 제어하는 재열증기발생기제어패널을 포함하여 이루어진 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각설비, 세정설비 및 제습설비에서 각각 분리된 응축수, 입자상 물질, 수용성 가스 및 방사성 물질을 임시 저장하는 저장탱크를 더 포함하는 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄화로 내측벽에 재열증기발생기에서 유입된 재열증기를 좌우측면과 하측면에 걸쳐 분사하는 복수의 분사노즐이 형성된 챔버가 설치된 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 파쇄기와 탄화로의 투입구 사이와, 탄화로의 탄화부산물배출구와 탄화부산물 저장탱크 사이에 이중 슬라이드게이트가 설치되되, 이중 슬라이드게이트 사이에 호퍼가 설치된 저압 과열증기를 이용한 중ㆍ저준위 방사성폐기물 탄화 시스템.
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