KR100675769B1 - 방사성 액체 폐기물 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 제공하는 방사성 액체 폐기물(1) 처리방법은 막 분리조(8)에 방사성 액체 폐기물(1)을 이송하여 ㎛ 크기의 입자성 물질을 제거하는 정밀여과분리막 또는 10,000 ∼ 300,000의 분획분자량(MWCO)을 갖는 물질을 제거할 수 있는 한외여과분리막 등의 분리막(9-A)과 이온성 물질을 제거할 수 있는 나노 또는 역삼투분리막(9-B) 그리고 잔류 이온물질과 방사성 핵종을 제거하여 최종처리수(7)를 배출하는 이온교환탑(6)으로 구성되어, 최종처리수(7)는 원자력발전소 방사성 액체 폐기물 처리 설계 기준인 FSAR(Final Safety Analysis Report)에 적합하다.

방사성 액체 폐기물, 정밀여과분리막, 한외여과분리막, 나노 및 역삼투 분리막, 이온교환탑, FSAR.

Description

방사성 액체 폐기물 처리방법{Process of Radioactive Liquid Waste}

도 1은 방사성 액체 폐기물의 기존 처리공정이며,

도 2는 발명에 따른 방사성 액체 폐기물 처리공정이며,

도 3은 방사성 액체 폐기물의 또 다른 처리공정 예이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1. 방사성 액체 폐기물 2. 여과설비

3. 여과처리수 4. 활성탄 흡착탑

5. 흡착 처리수 6. 이온교환탑

7. 최종처리수 8. 막 분리조

9-A. 분리막 9-B. 분리막

10-A. 분리막 처리수 10-B. 분리막 처리수

11-A. 분리막 처리수 저장조 11-B. 분리막 처리수 저장조

12-A. 공급수 12-B. 공급수

13. 이온교환 처리수 14. 이온교환 처리수조

원자력발전소예서 발생되는 방사성 액체 폐기물은 방사성물질이 포함되어 있어 흡수제와 고형 물질로서 처리하여 방사성 고체폐기물로 변형하여 방사성 물질 관리 방법에 의하여 장기간 관리시설 내에 보관하도록 되어 있다. 방사성 액체 폐기물은 수 %의 비방사성 물질(먼지, 흙, 슬러지, 합성세제, 오일 등)과 수천 ppm 미만의 방사성 물질(Ag, Fe, B, Si, Mg, Ca, Al, Zn, Cu, Ti, S, Na, K 등) 이 포함된 것으로 발생되는 곳은 실험실 계통수, 세탁폐수, 계통 제염수, 바닥배수 등이다.

원자력발전소에서 발생되는 모든 방사성 액체 폐기물을 고체화 할 수 없어서 1970년도에는 증발응축 방법으로 방사성 액체 폐기물을 대형 증발기에서 수분을 증발시켜 수증기를 응축시키는 방법으로 방사능이 없는 액체는 환경으로 방출시켜 부피를 축소시키고 농축된 방사성 액체폐기물은 흡수제와 고형 물질로서 처리하여 고체 방사성 폐기물로 변형시켜 현재 보관 중에 있다. 증발 농축 방법에서도 방사성 물질이 동반 비산하여 응축수로 포함되는 경우는 방출수에 방사능이 나타나기도 하고, 합성세제가 많은 경우는 증발기에 거품이 많아서 운전이 중단되는 사례가 많았다. 1980년에는 방사성 물질을 선택적으로 흡착하는 이온 교환수지를 이용한 제거 방법으로 방사성 물질을 제거한 후 처리수를 방출하였다. 이 경우는 폐 이온교환수지를 고체 방사성폐기물로 고형화하여 보관 중에 있다. 이온 교환 수지에 의한 경우는 수%의 비방사성 물질인 먼지, 흙 등에 의하여 이온교환수지의 성능이 떨어지고 발전소 점검 기간에 발생되는 대 용량으로 발생되는 방사성 액체 폐기물은 처리 할수 없어서 문제가 빈번히 발생되고 있다.

위의 방법은 방사성 액체 폐기물의 특성을 고려하지 않고 한 가지 방법으로 치리하였기에 복합적인 문제를 해결할 수 없다. 방사성 액체 폐기물의 특성은 수 mm에서 수 ㎛의 입자상물질, 이온성물질 그리고 방사성물질이 혼재되어 구성되어 있다.

앞서 언급한 방사성 액체 폐기물의 기존 처리공정(도 1)은 이온교환수지를 핵심공정에 이용함으로써 그 처리 공정이 구성되었다. 일반적인 방사성 액체 폐기물의 처리 공정인 도 1을 살펴보면 다음과 같다.

발생된 방사성 액체 폐기물(1)은 모래 등이 충진된 여과설비(2)로 유입되어 입자성물질은 여과 제거하며, 1차 여과 처리된 처리수(3)는 활성탄 흡착탑(4)를 통과하며 1차 여과 처리된 여과 처리수(3) 중의 유기물질 등이 흡착제거된다. 활성탄 흡착탑(4)를 통과한 처리수(5)는 양이온, 음이온 및 혼상으로 조합되어지거나 직렬하된 이온교환탑(6)을 통과하여 방사능 핵종이 제거된 최종 처리수(7)가 되어 FSAR(Final Safety Analysis Report)의 설계기준을 맞추도록 하였으며, 그 기준은 표 1과 같다.

그러나 상기의 방사성 액체 폐기물의 기존 처리공정(도 1)에서 부유물질 등의 여과제거 대상 물질이 대부분 제거되지 못하고 활성탄 흡착탑(4)로 유입되어 활 성탄의 오염이 매우 빠르게 진행되고 유기물질의 제거율이 급격하게 저하되어 다음 공정의 이온교환탑(6)으로 유기물 및 부유물질이 유입되어 이온교환수지의 오염이 가속화되어 처리능력을 상실함은 물론 입자성 핵종인 Ag-110m의 유출로 인하여 FSAR의 설계기준(표 1)을 득 하지 못하고 있는 실정이다.

그러므로 본 발명은 상기의 문제점을 해결 방안으로 ㎛ 크기의 입자성 물질을 제거하는 정밀여과 분리막 또는 10,000 ∼ 300,000의 분획분자량(MWCO)을 갖는 물질을 제거할 수 있는 한외여과분리막 등의 분리막을 이용하여 방사성 액체 폐기물 중의 ㎛ 크기 입자성 물질 또는 10,000 ∼ 300,000의 분획분자량의 물질을 차단, 여과하여 다음 과정의 나노 또는 역삼투분리막과 이온교환수지의 오염을 최소화하며 방사성 물질의 효과적인 제거가 용이하여 FSAR(Final Safety Analysis Report)의 설계기준을 득 할 수 있는 방사성 액체 폐기물 처리방법을 제공한다.

방사성 액체 폐기물(1)을 FSAR(Final Safety Analysis Report)의 설계기준에 부합되기 위한 기존 처리공정은 도 1에 나타내었으며, 방사성 액체 폐기물은 모래 또는 기타 여과재를 충진한 여과설비(2)를 통과하여 여과 처리수(3)를 배출하며, 다음 공정인 활성탄 흡착탑(4)은 여과처리수(3) 중 유기물 및 일부 방사성 물질을 제거한 후 흡착처리수(5)는 이온교환탑(6)을 통과하면서 방사성 물질의 제거를 하게 된다.

상기의 공정은 현재까지의 일반화된 방사성 액체 폐기물(1)의 대표적인 처리 공정이나 여과설비(2)의 여과처리수(3) 중의 입자성 물질의 유출에 의한 활성탄 흡착탑(4)의 수명의 단축 및 효율저하의 저하로 인하여 이온교환탑(6)의 최종처리수(7)는 방사능 물질의 제거능력이 FSAR(Final Safety Analysis Report)의 설계기준 이상으로 배출되는 문제점이 발생되었다.

본 발명에서 제공하는 방사성 액체 폐기물(1) 처리방법은 도 2에 나타내었으며, 그 구성 및 작용은 다음과 같다.

막 분리조(8)에 방사성 액체 폐기물(1)을 이송하여 ㎛ 크기의 입자성 물질을 제거하는 정밀여과분리막 또는 10,000 ∼ 300,000의 분획분자량(MWCO)을 갖는 물질을 제거할 수 있는 한외여과분리막 등의 분리막(9-A)에 의하여 처리한 후, 상기 분리막 처리수(10-A)를 분리막 처리수 저장조(11-A)에 저장하게 되며, 분리막 처리수 저장조(11-A)의 분리막 처리수(10-A)를 공급수(12-A)로하여 나노분리막 또는 역삼투분리막의 기능을 갖으며, 이온성 물질을 제거할 수 있는 분리막(9-B)으로 처리하여 분리막 처리수(10-B)를 분리막 처리수 저장조(11-B)에 담게 된다. 상기 분리막(9-B)은 대부분의 이온성 물질을 분리하며, 특히 입자성 핵종인 Ag-110m의 제거가 효율적으로 이루어진다. 분리막 처리수 저장조(11-B)의 분리막 처리수(10-B)를 공급수(12-B)로 하여 이온교환탑(6)으로 이송하여 잔류 이온물질과 방사성 핵종을 제거하여 최종처리수(7)를 배출하게 된다. 최종처리수(7)는 방사성 액체 폐기물 처리기준인 FSAR(Final Safety Analysis Report)의 설계기준에 부합된다.
본 발명에서 상기 정밀여과 또는 한외여과 등의 분리막(9-A)은 평판형, 중공사형, 와권형 또는 관형으로 구성될 수 있다.
본 발명에서 상기 정밀여과 또는 한외여과 등의 분리막(9-A)은 가압여과방식 또는 흡인여과방식으로 구성될 수 있다.
본 발명에서 상기 나노분리막 또는 역삼투분리막의 분리막(9-B)은 단독 또는 복합적으로 구성될 수 있다.
본 발명에서 상기 이온교환탑(6)은 양이온 교환수지 단상, 음이온 교환 수지 단상 또는 양이온 및 음이온 교환수지 혼상이 또한 직렬 또는 병렬로 구성될 수 있다.

방사성 액체 폐기물(1)의 또 다른 처리공정인 도 3은 본 발명에서 구성된 도 2의 구성에서 분리막(10-B)과 이온교환탑(6)의 순서를 바꾸어 구성하였다. 상기의 도 3의 장치는 이온교환탑(6)의 성능이 도 2의 구성보다 단축되는 경향을 나타내며, 최종처리수(7)의 제거율이 도 2의 장치보다 저하되는 결과를 나타낸 바, 본 발명에서 방사성 액체 폐기물(1)의 처리를 위한 공정으로는 도 2가 바람직하다 하겠다.

- 실시 예 1

방사성 액체 폐기물을 도 2의 구성에 의하여, 정밀여과막 → 나노분리막 → 이온교환탑으로 처리하였다. 정밀여과막은 10 cmHg의 압력으로 1 ㎥/hr를 처리하였으며, 나노분리막은 8 kg_f/㎠의 압력과 1 liter/min으로 처리하였으며, 이온교환탑은 1 liter/min으로 처리를 하였다.

* N/D : 검출 안됨

- 비교 예

방사성 액체 폐기물을 도 3의 구성에 의하여, 정밀여과막 → 이온교환탑 → 나노분리막으로 처리하였으며 구성의 조건은 실시 예 1과 같다.

본 발명에서 제공하는 방사성 액체 폐기물(1) 처리방법은 ㎛ 크기의 입자성 물질을 제거하는 정밀여과분리막 또는 한외여과분리막 등의 분리막(9-A)과 이온성물질을 제거할 수 있는 나노분리막 또는 역삼투분리막의 분리막(9-B)으로 대부분의 이온성 물질을 분리하며, 특히 입자성 핵종인 Ag-110m의 제거가 효율적으로 이루어지며, 이온교환탑(6)에서 잔류 이온물질과 방사성 핵종을 제거하여 최종처리수(7)를 배출하게 되어, 최종처리수(7)는 방사성 액체 폐기물 처리기준인 FSAR(Final Safety Analysis Report)의 설계기준에 부합된다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 방사성 액체 폐기물(1)을

   ㎛ 크기의 입자성 물질을 제거하는, 흡인여과방식의 정밀여과분리막으로 이루어진 분리막(9-A);

   이온성물질을 제거할 수 있는 나노분리막으로 이루어진 분리막(9-B); 및

   잔류 이온물질과 방사성핵종을 제거하는 이온교환탑(6)을 순차적으로 포함하는 처리장치로 처리하고,

   상기 분리막(9-A)이 평판형, 중공사형, 와권형 또는 관형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사성 액체 폐기물(1) 처리방법.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서, 상기 분리막(9-B)이 단독 또는 복합적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사성 액체 폐기물(1) 처리방법.
5. 제 2항에 있어서, 상기 이온교환탑(6)은 양이온 교환수지 단상, 음이온 교환 수지 단상, 또는 양이온 및 음이온 교환수지 혼상이 직렬 또는 병렬로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사성 액체 폐기물(1) 처리방법.
6. 방사성 액체 폐기물(1)을 처리하기 위한 장치로써,

   ㎛ 크기의 입자성 물질을 제거하는, 흡인여과방식의 정밀여과분리막으로 이루어진 분리막(9-A);

   이온성물질을 제거할 수 있는 나노분리막으로 이루어진 분리막(9-B); 및

   잔류 이온물질과 방사성핵종을 제거하는 이온교환탑(6)을 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 액체 폐기물(1) 처리장치.

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