KR102085283B1

KR102085283B1 - System decontamination facilities

Info

Publication number: KR102085283B1
Application number: KR1020190082332A
Authority: KR
Inventors: 김학수; 김초롱; 송규민; 이경희
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2020-03-05

Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided are system decontamination facilities capable of minimizing radiation exposure of a worker. The system decontamination facilities comprise: a chemical supply unit injecting chemicals into a system of a nuclear power plant; a filter unit connected to the system; a cation exchange resin connected to the filter unit; a UV reactor connected to the cation exchange resin and including a first lamp and a second lamp of different wavelengths; a mixed ion exchange resin connected to the reactor; a circulation pipe unit connecting the filter unit, the cation exchange resin, the reactor, and the mixed ion exchange resin and forming a circulation structure of a solution with the system; and a reflection member installed in a response chamber of the reactor and reflecting UV emitted from the first lamp and the second lamp.

Description

계통 제염 설비{SYSTEM DECONTAMINATION FACILITIES}System decontamination plant {SYSTEM DECONTAMINATION FACILITIES}

본 발명은 계통 제염 설비에 관한 것으로, 특히 원전 해체 시 1차 계통의 화학 제염을 위한 계통 제염 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a system decontamination plant, and more particularly to a system decontamination plant for chemical decontamination of the primary system when dismantling nuclear power plants.

원자력발전소는 원자로 내에서의 핵분열성물질의 연쇄 핵분열반응을 인공적으로 제어하여 열을 발생시키거나 방사성 동위원소 및 플로토늄의 생산, 또는 방사선장 형성 등이 이루어진다. Nuclear power plants generate heat by artificially controlling the chain fission reaction of fissile material in a nuclear reactor, or produce radioactive isotopes and plutonium, or form radiation fields.

원자력발전소는 원자로를 중심으로 많은 개별적 기능을 가진 계통, 예를 들어 원자로 냉각재계통(원자로압력용기, 증기 발생기, 가압기, 주요 배관 등), 화학 및 체적 제어 계통, 잔열 제거 계통 등으로 이루어진다.A nuclear power plant consists of a system with many individual functions centered on the reactor, such as a reactor coolant system (reactor pressure vessel, steam generator, pressurizer, main piping, etc.), chemical and volume control systems, and residual heat removal system.

이러한 계통 내에는 방사능 물질이 존재하며, 방사선에 의해서 작업자가 피폭될 수 있다. Radioactive material is present in this system, and workers can be exposed to radiation.

따라서, 원자력발전소의 영구 정지 직후, 방사능 물질로 인해서 해체 작업자의 방사선 피폭을 저감시키고, 발전소 해체 및 철거 작업의 사전 용이성을 확보하기 위하여, 방사능으로 오염된 전체 계통에 대하여 화학적 계통제염을 수행할 필요가 있다. Therefore, immediately after the permanent shutdown of the nuclear power plant, it is necessary to perform chemical system decontamination of the entire radioactively contaminated system in order to reduce the radiation exposure of the decommissioning worker due to the radioactive material, and to ensure easy dismantling and demolition work. There is.

따라서, 본 발명은 원자력발전소 해체 시 전(全) 계통을 제염 함으로서, 작업자의 피폭을 최소화할 수 있는 안전한 계통제염 설비를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention is to provide a safe system decontamination facility that can minimize the exposure of the operator by decontaminating the entire system when dismantling a nuclear power plant.

본 발명의 일 실시예에 따른 계통 제염 설비는 원자력 발전소의 계통에 약품을 주입하는 약품 공급부, 계통과 연결되어 있는 필터부, 필터부와 연결되어 있는 양이온 교환 수지, 양이온 교환 수지와 연결되어 있으며, 서로 다른 파장의 제1 램프와 제2 램프를 포함하는 UV반응기, 반응기와 연결되어 있는 혼상 이온 교환 수지, 필터부, 양이온 교환 수지, 반응기 및 혼상 이온 교환 수지 사이를 연결하여 계통과 함께 용액의 순환 구조를 형성하는 순환 배관부, 그리고 반응기의 반응 챔버 내에 설치되어 제1 램프 및 제2 램프로부터 방출되는 UV를 반사시키는 반사 부재를 포함한다.The system decontamination facility according to an embodiment of the present invention is connected to a chemical supply unit for injecting chemicals into the system of the nuclear power plant, a filter unit connected to the system, a cation exchange resin connected to the filter unit, a cation exchange resin, Circulation of the solution with a system by connecting between a UV reactor including a first lamp and a second lamp of different wavelengths, a mixed phase ion exchange resin connected to the reactor, a filter part, a cation exchange resin, a reactor and a mixed phase ion exchange resin A circulation pipe forming a structure, and a reflective member installed in the reaction chamber of the reactor to reflect the UV emitted from the first lamp and the second lamp.

상기 제1 램프는 280nm 내지 500nm의 파장을 방출하고, 제2 램프는 180nm 내지 280nm의 파장을 방출할 수 있다.The first lamp may emit a wavelength of 280nm to 500nm, the second lamp may emit a wavelength of 180nm to 280nm.

상기 제1 램프와 제2 램프 사이의 간격 또는 이웃하는 제2 램프 사이의 간격은 15mm 내지 30mm이고, 제2 램프와 반응기의 반응 챔버 내벽 사이의 간격은 5mm 내지 10mm일 수 있다.The distance between the first lamp and the second lamp or the distance between neighboring second lamps may be 15 mm to 30 mm, and the distance between the second lamp and the inner wall of the reaction chamber of the reactor may be 5 mm to 10 mm.

상기 순환 배관부는 계통과 필터부 사이를 연결하는 제1 순환 배관, 필터부와 양이온 교환 수지 사이를 연결하는 제2 순환 배관, 양이온 교환 수지와 반응기 사이를 연결하는 제3 순환 배관, 반응기와 혼상 이온 교환 수지를 연결하는 제4 순환 배관, 혼상 이온 교환 수지와 계통을 연결하는 제5 순환 배관을 제3 순환 배관은 반응기의 하부 또는 하부측면과 연결되고, 제4 순환 배관은 반응기의 상부 또는 상부측면과 연결될 수 있다.The circulation pipe part may include a first circulation pipe connecting a system and a filter part, a second circulation pipe connecting a filter part and a cation exchange resin, a third circulation pipe connecting a cation exchange resin and a reactor, a reactor and a mixed phase ion The fourth circulation pipe connecting the exchange resin, the fifth circulation pipe connecting the mixed phase ion exchange resin and the system, the third circulation pipe is connected to the lower or lower side of the reactor, the fourth circulation pipe is the upper or upper side of the reactor It can be connected with.

상기 반응기에 설치되어 있는 냉각 코일을 더 포함할 수 있다.It may further include a cooling coil installed in the reactor.

본 발명의 일 실시예에 따르면 원전 해체 전 계통 내를 화학적으로 용이하게 제염하여 방사능 물질을 제거함으로써, 해체 작업시 작업자의 방사선 피폭을 최소화할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by removing the radioactive material by chemically easily decontaminating the system before dismantling the nuclear power plant, it is possible to minimize the radiation exposure of the worker during the dismantling operation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 반응기의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 원전 해체를 위한 계통 제염 설비의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 제염 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 내지 도 11은 도 5의 제염 순서에 따른 용액의 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a schematic diagram of a UV reactor according to one embodiment of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of a reactor according to another embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a system decontamination facility for dismantling nuclear power plants according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a system decontamination method according to an embodiment of the present invention.
6 to 11 are views for explaining the flow of the solution according to the decontamination procedure of FIG.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 반응기의 개략적인 도면이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 잘라 도시한 단면도이다.1 is a schematic view of a UV reactor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 반응기(400)는 반응 챔버(45), 반응 챔버(45)의 내부에 설치되어 있는 UV 램프(46), 반응 챔버(45)의 외부를 감싸고 있는 냉각 코일(48)을 포함한다. 1 and 2, the UV reactor 400 according to an embodiment of the present invention is a reaction chamber 45, UV lamp 46 installed in the reaction chamber 45, the reaction chamber And a cooling coil 48 surrounding the outside of the 45.

반응 챔버(45)는 유체가 유입되고 반응이 일어나는 밀폐된 공간을 제공하는 것으로, 반응 챔버(45)는 반응 유체가 유입 및 배출되는 유입구(4)와 배출구(5)를 가진다. The reaction chamber 45 provides a closed space in which fluid flows in and reaction occurs. The reaction chamber 45 has an inlet port 4 and an outlet port 5 through which the reaction fluid flows in and out.

유입구(4)는 반응 챔버(45)의 하부 또는 하부측면에 위치하고, 배출구(5)는 반응 챔버(45)의 상부 또는 상부측면에 위치한다. 따라서, 유체는 반응 챔버(45)의 하부 또는 하부측면으로 유입되고 반응 후 상부 또는 상부측면으로 배출될 수 있다. The inlet 4 is located on the bottom or bottom side of the reaction chamber 45 and the outlet 5 is located on the top or top side of the reaction chamber 45. Therefore, the fluid may flow into the lower or lower side of the reaction chamber 45 and may be discharged to the upper or upper side after the reaction.

반응 챔버(45) 내의 화학 반응에 따라서 기체가 발생될 수 있으며, 기체는 반응 챔버(45)의 상부에 설치된 배기관(43)을 통해서 배출될 수 있다. Gas may be generated according to a chemical reaction in the reaction chamber 45, and the gas may be discharged through the exhaust pipe 43 installed on the upper portion of the reaction chamber 45.

배기관(43)에는 입자성 물질의 배출을 방지하기 위한 필터(도시하지 않음), 예를 들어 HEPA 필터가 더 설치될 수 있다. The exhaust pipe 43 may be further provided with a filter (not shown), for example, a HEPA filter for preventing the discharge of particulate matter.

UV 램프(46)는 일방향으로 긴 형태를 가지고, 반응 챔버(45)에 수직한 방향으로 삽입될 수 있으며, UV 램프(46)는 석영관(6), 석영관(6) 내에 삽입되어 있는 UV광원(7)을 포함한다. UV 램프(46)는 반응 챔버(45) 내에 복수로 배치될 수 있으며, 석영관(6)의 두께는 10mm이내일 수 있다. The UV lamp 46 has a long shape in one direction and may be inserted in a direction perpendicular to the reaction chamber 45, and the UV lamp 46 may be inserted into the quartz tube 6 and the quartz tube 6. And a light source 7. UV lamp 46 may be disposed in a plurality in the reaction chamber 45, the thickness of the quartz tube 6 may be less than 10mm.

UV 램프(46)는 파장에 따라 서로 다른 에너지를 발산하는 제1 램프(7a)와 제2 램프(7b)를 포함한다. 제1 램프(7a)는 제2 램프(7b)보다 상대적으로 고에너지의 램프로, 예를 들어, 제1 램프(7a)는 UVB 램프이고, 제2 램프(7b)는 UVC 램프일 수 있다. The UV lamp 46 includes a first lamp 7a and a second lamp 7b that emit different energy depending on the wavelength. The first lamp 7a is a lamp of relatively higher energy than the second lamp 7b, for example, the first lamp 7a may be a UVB lamp, and the second lamp 7b may be a UVC lamp.

UVC(short wave UV) 램프는 180nm 내지 280nm의 파장을 방출하고, UVB(middle wave UV) 램프는 280nm 내지 500nm의 파장을 방출한다. UVC (short wave UV) lamps emit wavelengths of 180 nm to 280 nm, and UVB (middle wave UV) lamps emit wavelengths of 280 nm to 500 nm.

제1 램프(7a)가 상대적으로 고에너지이므로, 제1 램프(7a)는 반응 챔버(45)의 중심에 위치하고 제2 램프(7b)는 제1 램프(7a)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 반응 챔버(45)의 크기에 따라서 달라질 수 있으나, 제1 램프(7a)와 제2 램프(7b)의 설치 개수 비율은 1: 7일 수 있다. Since the first lamp 7a is relatively high energy, the first lamp 7a may be positioned at the center of the reaction chamber 45 and the second lamp 7b may be arranged to surround the first lamp 7a. Although it may vary according to the size of the reaction chamber 45, the ratio of the number of installations of the first lamp 7a and the second lamp 7b may be 1: 7.

제1 램프(7a)와 제2 램프(7b) 사이의 간격 및 이웃하는 제1 램프(7a) 사이의 간격은 반응 챔버(45) 내의 유체에 균일한 UV를 조사하기 위해서 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 이때, 제1 램프(7a)와 제2 램프(7b) 사이의 간격(L1) 또는 이웃하는 제2 램프(7b) 사이의 간격(L2)은 15mm 내지 30mm이고, 제2 램프(7b)와 반응 챔버(45) 내벽 사이의 간격(L3)은 5mm 내지 10mm일 수 있다.The spacing between the first lamp 7a and the second lamp 7b and the spacing between the neighboring first lamps 7a may be arranged at regular intervals to irradiate the fluid in the reaction chamber 45 with uniform UV. have. At this time, the distance L1 between the first lamp 7a and the second lamp 7b or the distance L2 between the neighboring second lamps 7b is 15 mm to 30 mm, and reacts with the second lamp 7b. The distance L3 between the inner walls of the chamber 45 may be 5 mm to 10 mm.

또한, 제1 램프(7a)의 램프 지름(D1)은 제2 램프(7b)의 램프 지름(D2)보다 클 수 있다. In addition, the lamp diameter D1 of the first lamp 7a may be larger than the lamp diameter D2 of the second lamp 7b.

본 발명의 일 실시예에서와 같이 UV 램프를 배치하면, 고에너지의 UVB 램프를 사용함으로써, 동일 용적 대비 UV램프 수를 줄일 수 있으면서도, 광발생 출력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 반응기 내부에 균일하게 UV를 조사하면서도 용이하게 반응 온도를 유지할 수 있도록 한다. By arranging the UV lamp as in the embodiment of the present invention, by using a high energy UVB lamp, it is possible to reduce the number of UV lamps for the same volume, while increasing the light generation output. Therefore, it is possible to easily maintain the reaction temperature while irradiating UV uniformly inside the reactor.

냉각 코일(48)은 반응 챔버(45)의 외부를 코일 형태로 감싸고 있으며, 냉각 코일(48) 내부에는 냉매로 공기 또는 유체가 순환될 수 있다. 냉각 코일(48)은 열교환기(도시하지 않음) 및 펌프(도시하지 않음)와 연결되어 냉매를 순환시킴으로써 반응 챔버(45)를 적정한 온도로 유지시킬 수 있다. The cooling coil 48 surrounds the outside of the reaction chamber 45 in the form of a coil, and air or fluid may be circulated in the cooling coil 48 with the refrigerant. The cooling coil 48 may be connected to a heat exchanger (not shown) and a pump (not shown) to circulate the refrigerant to maintain the reaction chamber 45 at an appropriate temperature.

냉각 코일(48)은 반응 챔버(45) 내부의 유체가 적정 온도를 유지하도록 함으로써, 반응 효율을 극대화한다. The cooling coil 48 maintains a proper temperature of the fluid in the reaction chamber 45, thereby maximizing the reaction efficiency.

냉각 코일(48)은 반응 챔버(45)의 외부에 위치하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 반응 챔버(45)의 내부에 설치되어 유체와 직접 접촉하여 온도를 조절할 수도 있다. Although the cooling coil 48 is described as being located outside the reaction chamber 45, the present invention is not limited thereto, and the cooling coil 48 may be installed inside the reaction chamber 45 to directly adjust the temperature by contacting the fluid.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응기의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a reactor according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 반응기는 대부분 도 1 및 도 2의 반응기와 동일하므로, 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다. Since most of the reactors shown in FIG. 3 are the same as those of FIGS. 1 and 2, only other parts will be described in detail.

도 3에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응기(402)는 반응 챔버(45), 반응 챔버(45) 내에 설치되어 있는 UV 램프(46), 반응 챔버(45)의 외부에 설치된 냉각 코일(48)을 포함한다. The reactor 402 according to another embodiment of the present invention illustrated in FIG. 3 includes a reaction chamber 45, a UV lamp 46 installed in the reaction chamber 45, and a cooling coil installed outside the reaction chamber 45. (48).

또한, 반응기(50)의 반응 챔버(45) 내벽에는 반사 부재(49)가 더 설치될 수 있다. 반사 부재(52)는 UV 램프로부터 방출되는 광을 전반사시켜 반응 챔버(45)로 다시 돌아오도록 함으로써, 광손실을 최소화할 수 있다. In addition, a reflective member 49 may be further installed on the inner wall of the reaction chamber 45 of the reactor 50. The reflective member 52 may totally reflect the light emitted from the UV lamp to return back to the reaction chamber 45, thereby minimizing light loss.

반사부재(49)는 반사율이 높은 금속 또는 반사 거울일 수 있으며, 알루미늄(Al), 은(Ag)와 같은 금속을 반응 챔버(45)의 내벽에 코팅하여 반사층을 형성하거나, 별도로 반사 거울을 설치할 수 있다. The reflective member 49 may be a metal having high reflectivity or a reflective mirror, and a metal such as aluminum (Al) or silver (Ag) may be coated on the inner wall of the reaction chamber 45 to form a reflective layer, or a separate reflective mirror may be installed. Can be.

이상의 반응기는 계통 제염 과정에서 발생되는 용액 내의 유기산을 분해하는데 사용될 수 있다. The above reactor can be used to decompose the organic acid in the solution generated during the system decontamination process.

유기산을 분해하기 위해서, 반응기에는 과산화수소가 함께 투입될 수 있으며, pH가 적정 범위로 조절될 경우 UV에 의해서 과산화수소가 분해되면서 OH라디칼이 다량 발생하여 유기산을 산화시켜 제거한다. In order to decompose the organic acid, hydrogen peroxide may be added to the reactor, and when the pH is adjusted to an appropriate range, hydrogen peroxide is decomposed by UV to generate a large amount of OH radicals, thereby oxidizing and removing the organic acid.

이하에서는, 기 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 반응기를 포함하는 계통 제염 설비 및 방법에 대해서 설명한다. Hereinafter, a system decontamination facility and method including a UV reactor according to an embodiment of the present invention described above will be described.

도 4는 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 원전 해체를 위한 계통 제염 설비의 구성도이다. 4 is a block diagram of a system decontamination facility for dismantling nuclear power plants according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 제염 설비(1000)는 원전의 계통(100)에 연결되어 있는 필터부(200), 양이온 교환 수지(300), 반응기(400), 혼상 이온 교환 수지(500), 약품 공급부(600) 및 이들 사이를 연결하여 유체(이하, 용액이라 함)의 순환 구조를 이루는 순환 배관부를 포함한다. As shown in FIG. 4, the system decontamination facility 1000 according to an embodiment of the present invention includes a filter unit 200, a cation exchange resin 300, and a reactor 400 connected to a system 100 of a nuclear power plant. , A mixed phase ion exchange resin 500, a chemical supply unit 600, and a circulation pipe part connected to them to form a circulation structure of a fluid (hereinafter, referred to as a solution).

계통(100)은 원자로냉각재계통(원자로압력용기, 증기 발생기, 가압기, 주요 배관 등), 화학 및 체적 제어 계통, 잔열 제거 계통일 수 있으며, 탄소강 또는 스테인레스 강을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다. 따라서, 계통(100)의 내부 표면에는 금속산화물층(크롬, 철, 니켈, 코발트 등)이 형성될 수 있다.The system 100 may be a reactor coolant system (reactor pressure vessel, steam generator, pressurizer, main pipe, etc.), chemical and volume control system, residual heat removal system, and may be made of a metal including carbon steel or stainless steel. Therefore, a metal oxide layer (chromium, iron, nickel, cobalt, etc.) may be formed on the inner surface of the system 100.

순환 배관부는 필터부(200), 양이온 교환 수지(300), 반응기(400), 혼상 이온 교환 수지(500), 약품 공급부(600) 사이를 연결하여, 계통(100)의 화학제염 후 방사성 물질을 포함하는 용액의 유기산 분해 및 금속 이온 제거 등을 거치는 순환 구조를 제공한다. The circulating piping unit connects the filter unit 200, the cation exchange resin 300, the reactor 400, the mixed phase ion exchange resin 500, and the chemical supply unit 600 to provide radioactive material after chemical decontamination of the system 100. Provided is a circulation structure that undergoes organic acid decomposition and metal ion removal of the solution containing.

순환 배관부는 계통(100)의 배출구와 필터부(200) 사이에 연결되어 있는 제1 순환 배관(P1), 필터부(200)와 양이온 교환 수지(300) 사이에 연결되어 있는 제2 순환 배관(P2), 양이온 교환 수지(300)와 반응기(400) 사이에 연결되어 있는 제3 순환 배관(P3), 반응기(400)와 혼상 이온 교환 수지(500) 사이에 연결되어 있는 제4 순환 배관(P4), 혼상 이온 교환 수지(500)와 계통(100)의 입구 사이에 연결되어 있는 제5 순환 배관(P5)을 포함한다. The circulation pipe part includes a first circulation pipe P1 connected between the outlet of the system 100 and the filter part 200, and a second circulation pipe connected between the filter part 200 and the cation exchange resin 300. P2), the third circulation pipe P3 connected between the cation exchange resin 300 and the reactor 400, and the fourth circulation pipe P4 connected between the reactor 400 and the mixed phase ion exchange resin 500. ), And the fifth circulation pipe P5 connected between the mixed phase ion exchange resin 500 and the inlet of the system 100.

또한, 순환 배관부는 제5 순환 배관(P5)으로부터 분기되어 약품 공급부(600)와 연결되어 있는 제1 분기 배관(Y1), 제3 순환 배관(P3)으로부터 분기되어 반응기(400)에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 탱크(41)와 연결된 제2 분기 배관(Y2), 제3 순환 배관(P3) 및 제4 순환 배관(P4)으로부터 분기되어 반응기(400)를 세척하기 위한 세척액 탱크(42)와 연결되어 있는 제3 분기 배관(Y3)을 더 포함할 수 있다. In addition, the circulation pipe portion branches from the fifth circulation pipe P5 and branches from the first branch pipe Y1 and the third circulation pipe P3 connected to the chemical supply unit 600 to supply hydrogen peroxide to the reactor 400. Branched from the second branch pipe (Y2), the third circulation pipe (P3) and the fourth circulation pipe (P4) connected to the hydrogen peroxide tank 41 to be connected to the washing liquid tank 42 for washing the reactor 400 is It may further include a third branch pipe (Y3) that is present.

또한, 순환 배관부는 순환 배관에 연결된 장치를 우회하는 우회 배관을 더 포함할 수 있는데, 우회 배관은 제2 순환 배관(P2)과 제3 순환 배관(P3) 사이에 연결되어 양이온 교환 수지(300)를 우회하는 제1 우회 배관(B1), 제4 순환 배관(P4)과 제5 순환 배관(P5) 사이에 연결되어 혼상 이온 교환 수지(500)를 우회하는 제2 우회 배관(B2), 제3 순환 배관(P3)과 제4 순환 배관(P4) 사이를 연결하여 반응기(400)를 우회하는 제3 우회 배관(B3)을 포함할 수 있다.In addition, the circulation pipe portion may further include a bypass pipe bypassing the device connected to the circulation pipe, the bypass pipe is connected between the second circulation pipe (P2) and the third circulation pipe (P3) to the cation exchange resin (300) The second bypass pipe B1 connected to the first bypass pipe B1, the fourth circulation pipe P4, and the fifth circulation pipe P5 bypassing the mixed phase ion exchange resin 500, and the third bypass pipe B1, The third bypass pipe B3 may be connected to the circulation pipe P3 and the fourth circulation pipe P4 to bypass the reactor 400.

이상의 순환 배관부에는 내부를 이동하는 용액의 속도 및 유량을 제어하는 펌프(PP1, PP2, PP3, PP4) 및 밸브(VV)가 설치될 수 있다.The above-mentioned circulation pipe part may be provided with pumps PP1, PP2, PP3, PP4 and valves VV for controlling the speed and flow rate of the solution moving inside.

또한, 순환 배관부에는 용액을 직접 추출하여 분석하기 위한 샘플관(SP1, SP2, SP3, SP4, SP5)이 설치될 수 있으며, 샘플관(SP1, SP2, SP3, SP4, SP5)은 제1 순환 배관(P1) 내지 제5 순환 배관(P5)에 각각 설치될 수 있고, 샘플관에도 각각 밸브들이 설치될 수 있다. In addition, the sample pipes (SP1, SP2, SP3, SP4, SP5) for directly extracting and analyzing the solution may be installed in the circulation pipe, and the sample tubes (SP1, SP2, SP3, SP4, SP5) are the first circulation. The pipes P1 to the fifth circulation pipe P5 may be installed respectively, and valves may be installed in the sample pipes, respectively.

필터부(200)는 계통(100)으로부터 배출되어 제1 순환 배관(P1)을 통해 전달되는 용액에 용해되지 않고 잔존하는 입자성 금속 물질을 제거한다. 필터부(200)에서 10㎛ 이상의 크기를 가지는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 망간(Mn), 세슘(Cs)의 입자성 금속 물질이 제거되고, 용액은 제2 순환 배관(P2)으로 전달된다. 이때, 필터부(200)는 내부식성 재질로 이루어지는 카트리지 필터(cartridge filter)일 수 있으며, 10㎛이상의 입자를 98%이상 제거하는 효율을 가질 수 있다. The filter unit 200 removes the remaining particulate metal material without being dissolved in the solution discharged from the system 100 and transferred through the first circulation pipe P1. The particulate metal material of chromium (Cr), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn) and cesium (Cs) having a size of 10 μm or more is removed from the filter unit 200. The solution is delivered to the second circulation pipe P2. In this case, the filter unit 200 may be a cartridge filter made of a corrosion resistant material, and may have an efficiency of removing 98% or more of particles of 10 μm or more.

제2 순환 배관(P2)으로 전달된 용액은 펌프(PP1)를 통해서 용액의 철 이온 농도에 따라 양이온 교환 수지(300) 또는 제1 우회 배관(B1)으로 전달된다. The solution delivered to the second circulation pipe P2 is delivered to the cation exchange resin 300 or the first bypass pipe B1 according to the iron ion concentration of the solution through the pump PP1.

양이온 교환 수지(300)로 전달된 용액은 용액 내 금속 이온, 예를 들어 크롬(Cr), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 망간(Mn), 세슘(Cs) 등이 제거된 후 제3 순환 배관(P3)으로 전달되고, 제1 우회 배관(B1)으로 전달된 용액은 양이온 교환 수지(300)를 통과하지 않고 우회하여 제3 순환 배관(P3)으로 전달된다. The solution transferred to the cation exchange resin 300 is a metal ion in the solution, such as chromium (Cr), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), cesium (Cs), etc. After removal, the solution is transferred to the third circulation pipe P3, and the solution transferred to the first bypass pipe B1 is bypassed without passing through the cation exchange resin 300 and then transferred to the third circulation pipe P3.

이 때, 제3 순환 배관(P3)으로 전달된 용액의 철 이온 농도는 기준치, 예를 들어 2mM 이하로 유지하는데, 철 이온은 반응기(400) 내에서 광분해시 촉매로 사용될 수 있기 때문이다. 다만, 철 이온 농도가 2mM을 초과할 경우 용액 내 철이 침적될 수 있으므로, 철 이온 농도는 2mM 이하로 하는 것이 바람직하다.At this time, the iron ion concentration of the solution delivered to the third circulation pipe (P3) is maintained at a reference value, for example, 2mM or less, because iron ions can be used as a catalyst during photolysis in the reactor 400. However, since iron in the solution may be deposited when the iron ion concentration exceeds 2mM, the iron ion concentration is preferably 2mM or less.

철 이온 농도 측정을 위해 제2 샘플관(SP2) 및 제3 샘플관(SP3)을 통해서 용액을 채취할 수 있다. 이 때, 제2 샘플관(SP2)을 통해서 측정된 철 이온 농도가 기준치인 2mM 이하인 경우, 용액은 양이온 교환 수지(300)를 통과하지 않고 제1 우회 배관(B1) 및 제3 순환 배관(P3)을 통해서 반응기(400)로 전달될 수 있다. 반면, 제2 샘플관(SP2)을 통해서 측정된 철 이온 농도가 2mM를 초과하는 경우, 용액은 양이온 교환 수지(300)를 통과하여 철 이온 농도를 2mM 이하로 유지한 후(이는 제3 샘플관(SP3)을 통해서 확인) 제3 순환 배관(P3)을 통해서 반응기(400)로 전달될 수 있다.In order to measure the iron ion concentration, the solution may be collected through the second sample tube SP2 and the third sample tube SP3. At this time, when the iron ion concentration measured through the second sample tube SP2 is 2 mM or less, which is a reference value, the solution does not pass through the cation exchange resin 300, but the first bypass pipe B1 and the third circulation pipe P3. ) May be delivered to the reactor 400. On the other hand, when the iron ion concentration measured through the second sample tube SP2 exceeds 2 mM, the solution passes through the cation exchange resin 300 to maintain the iron ion concentration below 2 mM (this is the third sample tube) Check through (SP3) may be delivered to the reactor 400 through the third circulation pipe (P3).

반응기(400)는 UV램프를 포함하는 UV 반응기로, 도 2 또는 도 3에 도시한 반응기 일 수 이다. The reactor 400 is a UV reactor including a UV lamp, and may be the reactor shown in FIG. 2 or 3.

반응기(400) 상부로부터 용액이 반응기(400) 내부로 공급될 경우 반응기(400) 상부에 빈공간이 형성되어 반응 효율이 떨어질 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서와 같이 제3 순환 배관(P3)은 반응기(400)의 하부 또는 하부측면에 연결될 수 있다.When a solution is supplied into the reactor 400 from the top of the reactor 400, an empty space may be formed in the upper part of the reactor 400, thereby lowering the reaction efficiency. Therefore, as in the embodiment of the present invention, the third circulation pipe P3 may be connected to the lower or lower side of the reactor 400.

반응기(400) 내의 UV 램프로부터 발생하는 UV는 용액내의 유기산을 광분해하며, 이때 이산화탄소 가스와 물이 발생할 수 있다. 따라서, 반응기(400) 상부에는 이산화탄소 가스를 배출하는 배기관(43)이 연결될 수 있다. UV generated from the UV lamp in the reactor 400 photolyzes the organic acid in the solution, where carbon dioxide gas and water may be generated. Therefore, an exhaust pipe 43 for discharging carbon dioxide gas may be connected to the reactor 400.

반응기(400) 내의 UV 램프는 서로 다른 파장의 UVC 램프와 UVB 램프를 포함할 수 있으며, UVB 램프는 UVC에 비해서 고에너지 램프이다. 따라서, 반응 온도에 따라서 UVB를 중심에 배치하고, UVC를 주변에 배치시켜 적정 온도를 유지할 수 있다. UV lamps in the reactor 400 may include UVC lamps and UVB lamps of different wavelengths, UVB lamp is a high energy lamp compared to UVC. Therefore, according to the reaction temperature, UVB can be placed in the center, and UVC can be disposed around to maintain a proper temperature.

한편, 반응기(400)는 내부의 반응 상태를 실시간으로 모니터링하기 위한 센서부(44)가 연결될 수 있다. On the other hand, the reactor 400 may be connected to the sensor unit 44 for monitoring the reaction state in real time.

센서부(44)는 반응기(400) 내의 온도, pH 및 압력 등을 측정하여 반응기(400) 내부가 최적의 반응 환경을 유지할 수 있도록 한다. 예를 들어, 유기산으로 옥살산을 분해할 경우 최적의 반응 온도는 20℃ 내지 50℃이므로, 센서부(44)를 통해서 내부 온도를 측정하고 온도 조절장치를 조절하여 상기 온도를 유지하도록 할 수 있다.The sensor unit 44 measures temperature, pH, and pressure in the reactor 400 to maintain the optimum reaction environment in the reactor 400. For example, when oxalic acid is decomposed into an organic acid, since the optimum reaction temperature is 20 ° C. to 50 ° C., the internal temperature may be measured through the sensor unit 44, and the temperature controller may be adjusted to maintain the temperature.

제4 순환 배관(P4)에 설치된 제4 샘플관(SP4)을 통해서 추출된 용액의 옥살산 농도에 따라서 반응기(400)에서 배출되는 용액은 혼상 이온 교환 수지(500), 또는 제2 우회 배관(B2)을 통과한 후 제5 순환 배관(P5)을 통해서 계통(100)으로 전달될 수 있다. The solution discharged from the reactor 400 according to the oxalic acid concentration of the solution extracted through the fourth sample pipe SP4 installed in the fourth circulation pipe P4 is mixed phase ion exchange resin 500 or the second bypass pipe B2. After passing through) may be delivered to the system 100 through the fifth circulation pipe (P5).

혼상 이온 교환 수지(500)는 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지를 포함할 수 있으며, 양이온 교환 수지는 용액 내에 잔류하는 금속 이온을 제거하고, 음이온 교환 수지는 용액 내에 잔류하는 유기산을 제거한다. The mixed phase ion exchange resin 500 may include a cation exchange resin and an anion exchange resin, the cation exchange resin removes metal ions remaining in the solution, and the anion exchange resin removes organic acids remaining in the solution.

양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지의 비율은 5:5, 6:4, 7:3, 8:2의 비율로 혼합될 수 있으며, 혼상 이온 교환 수지를 통과하는 유기산의 농도에 따라서 변경될 수 있다. The ratio of the cation exchange resin and the anion exchange resin may be mixed in a ratio of 5: 5, 6: 4, 7: 3, 8: 2, and may be changed depending on the concentration of the organic acid passing through the mixed phase ion exchange resin.

약품공급부(600)는 산화제 탱크(61)와 환원제 탱크(62)를 포함할 수 있으며, 산화제 탱크(61) 및 환원제 탱크(62)는 산화제로 사용되는 약품 또는 환원제로 사용되는 약품에 따라서 복수의 탱크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화제는 질산, 황산, 염산과 같은 무기산 그리고 과망간산일 수 있으며, 환원제는 옥살산, 시트르산, 구연산과 같은 유기산일 수 있으며, 이들은 각각의 탱크에 저장되어 필요에 따라서 선택적으로 공급될 수 있다. The chemical supply unit 600 may include an oxidant tank 61 and a reducing agent tank 62, and the oxidant tank 61 and the reducing agent tank 62 may be formed of a plurality of chemicals used as an oxidizing agent or a reducing agent. It may include a tank. For example, the oxidant may be an inorganic acid such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and permanganic acid, and the reducing agent may be an organic acid such as oxalic acid, citric acid, citric acid, which may be stored in each tank and optionally supplied as needed. .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 제염 설비(1000)는 계통(100)과 필터부(200) 사이에 위치하는 모니터링부(800)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the system decontamination facility 1000 according to an embodiment of the present invention may further include a monitoring unit 800 located between the system 100 and the filter unit 200.

모니터링부(800)는 전기전도도(conductivity) 센서, ORP(산화-환원 전위, Oxidation-Reduction Potential) 센서, pH 센서, 및 유량계를 포함할 수 있으며, 계통(100)과 연결되어 계통(100)으로부터 배출되는 용액을 분석한다. The monitoring unit 800 may include an electrical conductivity sensor, an oxidation-reduction potential (ORP) sensor, a pH sensor, and a flow meter, and may be connected to the system 100 from the system 100. Analyze the drained solution.

전기전도도 센서와 OPR 센서 및 pH 센서는 각각 화학 제염제의 도전율, 산화-환원 전위, 및 수소이온 농도지수를 측정하며, 화학 제염제의 전기/화학적 성질을 감지하고, 실시간으로 공정의 진행 여부 및 공정 시간 등을 예상한다. The conductivity sensor, the OPR sensor and the pH sensor respectively measure the conductivity, oxidation-reduction potential, and hydrogen ion concentration index of the chemical decontamination agent, detect the electrical / chemical properties of the chemical decontamination agent, Expect process time and more.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 제염 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 6 내지 도 11은 도 5의 제염 순서에 따른 용액의 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 도 5와 함께 설명되는 계통 제염 설비의 도면 부호는 도 4를 참조한다.5 is a flowchart illustrating a system decontamination method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 11 are views for explaining the flow of a solution according to the decontamination procedure of FIG. 5. The reference numerals of the system decontamination facility described in conjunction with FIG. 5 refer to FIG. 4.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 제염 방법은 산화 공정을 위한 산화제 주입 단계(S100), 산화제 분해 제거를 위한 환원제 1차 주입 단계(S102), 환원 공정을 위한 환원제 2차 주입 단계(S106) 및 정화 공정을 포함한다. As shown in Figure 5, the system decontamination method according to an embodiment of the present invention, the oxidant injection step (S100) for the oxidation process, the reducing agent primary injection step (S102) for the oxidant decomposition removal, the reducing agent for the reduction process The secondary injection step (S106) and the purification process.

산화제 주입 단계(S100), 환원제 1차 주입 단계(S102), 환원제 2차 주입 단계(S106)에 따른 산화 공정, 산화제 분해 제거 공정 및 환원 공정은 계통(100) 내에서 진행(도 6 참조)된다. The oxidizing process, the oxidizing agent decomposition removing process and the reducing process according to the oxidizing agent injection step S100, the reducing agent primary injection step S102, the reducing agent secondary injection step S106 are performed in the system 100 (see FIG. 6). .

산화제 주입 단계(S100)에서는 산화제 탱크(61)의 산화제가 펌프(PP2)를 통해서 계통(100)으로 주입된다. 이때, 제1 순환 배관(P1)으로 용액의 이동을 제어하는 밸브(VV)는 닫힌 상태이며, 계통(100)에는 냉각재와 같은 용액이 존재한다. In the oxidant injection step S100, the oxidant in the oxidant tank 61 is injected into the system 100 through the pump PP2. At this time, the valve VV for controlling the movement of the solution to the first circulation pipe P1 is in a closed state, and a solution such as a coolant exists in the system 100.

산화제는 계통(100)의 내부 표면에 형성된 크롬 산화물층을 제거하기 위한 것으로, 제1 분기 배관(Y1)에 연결된 히터(도시하지 않음)를 통해서 가열된 후 주입될 수 있다. 이때, 산화제는 반응 온도인 80℃ 내지 100℃로 가열된 후, 펌프(PP2)를 통해서 제5 순환 배관(P5)으로 전달된 후 부스터 펌프(BP)를 통해서 계통(100)으로 주입될 수 있다. The oxidant is to remove the chromium oxide layer formed on the inner surface of the system 100, and may be injected after being heated through a heater (not shown) connected to the first branch pipe Y1. At this time, the oxidant may be heated to the reaction temperature of 80 ℃ to 100 ℃, after passing to the fifth circulation pipe (P5) through the pump (PP2) may be injected into the system 100 through the booster pump (BP). .

산화제는 50ppm 내지 300ppm의 과망간산과 0 내지 5mM의 무기산, 예를 들어 질산, 황산, 염산 중 적어도 하나를 포함하여 주입될 수 있다. The oxidant may be injected including 50 ppm to 300 ppm permanganic acid and 0 to 5 mM inorganic acid, such as at least one of nitric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid.

산화제가 주입되면, 계통(100) 내에서는 하기 [반응식 1]의 과정으로 산화 공정이 진행되며, 산화 공정은 3시간 내지 24시간 동안 진행될 수 있다. 산화 공정 시간이 3시간 미만인 경우 충분한 반응이 일어나지 않으며 24시간을 초과할 경우 더 이상 반응 공정이 일어나지 않아 제염이 되지 않는다.When the oxidant is injected, the oxidation process is performed in the system 100 in the following [Scheme 1], and the oxidation process may be performed for 3 to 24 hours. If the oxidation process time is less than 3 hours, sufficient reaction does not occur, and if it exceeds 24 hours, the reaction process does not occur any more and does not become a decontamination.

[반응식 1]Scheme 1

이후, 환원제를 1차 주입하는 단계(S102)에서는 환원제 탱크(62)의 환원제가 펌프(PP2)를 통해서 계통(100)로 주입된다. 환원제가 주입되면 산화제 분해 공정이 진행된다. 산화제 분해 공정은 하기 [반응식 2]의 과정으로 진행되며, 용액 내에 잔존하는 과망간산을 분해한다. 이때, 환원제는 100 내지 1,000ppm의 옥살산이 투입될 수 있다. Subsequently, in the step S102 of injecting the reducing agent, the reducing agent of the reducing agent tank 62 is injected into the system 100 through the pump PP2. When the reducing agent is injected, the oxidant decomposition process proceeds. The oxidizer decomposition process proceeds to the following [Scheme 2], and decomposes the permanganic acid remaining in the solution. In this case, 100 to 1,000 ppm of oxalic acid may be added to the reducing agent.

[반응식 2]Scheme 2

이후, 환원제를 2차 주입하는 단계(S104)에서는 환원제 탱크(62)로부터 농도가 다른 유기산이 계통으로 추가 투입되며, 환원 공정이 진행된다. 농도에 따라서 1차 투입되는 환원제 탱크와 서로 다른 환원제 탱크에 저장될 수 있다. Thereafter, in step S104 of injecting the reducing agent, an organic acid having a different concentration from the reducing agent tank 62 is additionally introduced into the system, and a reduction process is performed. Depending on the concentration may be stored in a reducing agent tank and a different reducing agent tank is introduced first.

이때, 1,000 내지 3,000ppm의 옥살산을 추가 투입되며, 환원 공정은 하기 [반응식 3]의 과정으로 진행되며, 환원제를 1차 주입한 후 30분 내지 1시간 후에 2차 주입한다. At this time, 1,000 to 3,000ppm of oxalic acid is further added, the reduction process proceeds to the process of the following [Reaction Scheme 3], the second injection after 30 minutes to 1 hour after the first injection of the reducing agent.

[반응식 3]Scheme 3

환원 공정은 4시간 내지 72시간 동안 진행될 수 있으며, 제1 순환 배관(P1)에 설치된 샘플관(SP1)을 통해서 1시간 마다 금속 이온의 농도를 측정(S106)한다. 측정된 금속 이온의 농도가 더 이상 변화하지 않으면, 환원 공정을 종료한다. The reduction process may be performed for 4 hours to 72 hours, and the concentration of metal ions is measured every hour through the sample pipe SP1 installed in the first circulation pipe P1 (S106). If the measured concentration of metal ions no longer changes, the reduction process is terminated.

계통 내에서의 산화 공정, 산화제 분해 공정 및 환원 공정이 끝나며, 밸브(VV)를 열어 계통(100) 내의 용액을 제1 순환 배관(P1)으로 배출시켜 정화 공정을 진행한다. 정화 공정은 이후에 설명하는 입자성 금속 물질 제거 단계(S108), 금속 이온을 제거 하는 단계(112), 옥살산 분해 단계(114), 계통 순환 단계(S117) 및 잔류 옥살산 및 금속 이온을 제거하는 단계(S118)를 포함하는 것으로, 환원 공정 이후에, 계통(100) 뿐 아니라 계통(100) 외부에서 진행되는 모든 반응 공정을 포함한다. After the oxidation process, the oxidant decomposition process, and the reduction process in the system are finished, the valve VV is opened to discharge the solution in the system 100 to the first circulation pipe P1 to proceed with the purification process. The purifying process includes the steps of removing particulate metal material (S108), removing metal ions 112, oxalic acid decomposition step 114, system cycle step (S117) and residual oxalic acid and metal ions described later. It includes (S118), and after the reduction step, includes not only the system 100 but also all the reaction process proceeded outside the system 100.

입자성 금속 물질 제거 단계(S108)에서, 계통(100)에서 배출되는 용액은 제1 순환 배관(P1)을 통해서 필터부(200)로 전달되고, 필터부(200)에 의해서 용액 내에 잔존하는 입자성 금속 물질이 제거(S108)된다. 이때, 입자성 금속 물질은 Cr, Ni, Fe, Co, Mn, Cs일 수 있다.In the step of removing the particulate metal material (S108), the solution discharged from the system 100 is transferred to the filter unit 200 through the first circulation pipe (P1), and the particles remaining in the solution by the filter unit 200 The metallic metal material is removed (S108). At this time, the particulate metal material may be Cr, Ni, Fe, Co, Mn, Cs.

이후, 필터부(200)를 통과한 용액의 시료를 채취하여 철 이온의 농도를 측정(S108)하고, 철 이온의 농도가 기준치를 만족하는지를 판단(S110)한다. Thereafter, a sample of the solution passing through the filter unit 200 is taken to measure the concentration of iron ions (S108), and it is determined whether the iron ion concentration satisfies the reference value (S110).

반응기(400)에 공급되는 용액의 철 이온 농도의 기준치는 2mM이하이며, 2mM 초과일 경우 철이 침적될 수 있다.The reference value of the iron ion concentration of the solution supplied to the reactor 400 is 2mM or less, if more than 2mM may be deposited iron.

철 이온의 농도가 기준치 이내일 경우, 용액은 제2 순환 배관(P2), 제1 우회 배관(B1) 및 제3 순환 배관(P3)을 통해서 반응기(400)로 전달된다(도 7 참조). When the concentration of iron ions is within the reference value, the solution is delivered to the reactor 400 through the second circulation pipe P2, the first bypass pipe B1, and the third circulation pipe P3 (see FIG. 7).

반대로, 철 이온의 농도가 기준치를 벗어날 경우 필터부(200)를 통과한 용액을 양이온 교환 수지(300)를 통과시켜 금속 이온을 제거(S112)하여 철 이온의 농도가 기준치 이내일 수 있도록 한다. 용액이 양이온 교환 수지(300)를 통과한 후 철 이온의 농도가 기준치를 만족할 경우, 용액은 제3 순환 배관(P3)을 통해서 반응기(400)로 전달된다(도 8 참조). On the contrary, when the concentration of iron ions is out of the reference value, the solution passing through the filter unit 200 passes through the cation exchange resin 300 to remove metal ions (S112) so that the concentration of iron ions can be within the reference value. After the solution passes through the cation exchange resin 300, if the iron ion concentration satisfies the reference value, the solution is transferred to the reactor 400 through the third circulation pipe P3 (see FIG. 8).

양이온 교환 수지(300)는 용액 내의 금속 이온(Cr, Ni, Fe, Co, Mn, Cs)을 제거하기 위한 것으로, 측정된 철 이온의 농도에 따라서 적절한 양의 양이온 교환 수지(300)를 설치하여 철 이온 농도를 조절할 수 있다. 이때, 유기산인 옥살산이 재생될 수 있다. The cation exchange resin 300 is to remove metal ions (Cr, Ni, Fe, Co, Mn, Cs) in the solution, by installing an appropriate amount of cation exchange resin 300 according to the concentration of the iron ions measured Iron ion concentration can be controlled. At this time, oxalic acid, which is an organic acid, may be regenerated.

용액은 반응기(400)의 하부 또는 하부측면에 연결된 제3 순환 배관(P3)을 통해서 반응기(400)의 하부 또는 하부측면으로부터 반응기(400) 내로 주입될 수 있다. The solution may be injected into the reactor 400 from the lower or lower side of the reactor 400 through a third circulation pipe P3 connected to the lower or lower side of the reactor 400.

한편, 철 이온 농도에 따라서 용액이 이동하며, 용액 내에 잔류하는 다른 금속 이온 들은 후술하는 혼상 이온 교환 수지를 통해서 제거될 수 있다. Meanwhile, the solution moves according to the iron ion concentration, and other metal ions remaining in the solution may be removed through the mixed phase ion exchange resin described below.

옥살산 분해 단계(S114)에서는 용액과 함께 과산화수소 탱크(41)의 과산화수소가 제2 분기 배관(Y2) 및 제3 순환 배관(P3)을 통해서 반응기(400)로 주입되며, 이때 과산화수소는 펌프(PP3)를 통해서 유량 및 속도가 조절되면서 옥살산과 1:1의 비율로 주입될 수 있다. In the oxalic acid decomposition step (S114), the hydrogen peroxide of the hydrogen peroxide tank 41 is injected into the reactor 400 through the second branch pipe Y2 and the third circulation pipe P3 together with the solution, wherein the hydrogen peroxide is pumped (PP3). Through the flow rate and speed control can be injected in a ratio of 1: 1 with oxalic acid.

옥살산 분해는 반응기(400)에 설치된 UV 램프로부터 발생되는 UV로 인해서 하기 [반응식 4]의 과정으로 진행된다. Oxalic acid decomposition proceeds to the process of [Scheme 4] due to the UV generated from the UV lamp installed in the reactor (400).

[반응식 4]Scheme 4

옥살산 분해 단계(S114)는 반응기(400) 내부 및 계통(100)을 순환(S117) 하면서 진행(도 9 참조)되며, 상기 [반응식 4]에 의해서 이산화탄소가 발생된다. 발생된 이산화탄소는 반응기(400) 상부에 연결된 배기관(43)을 통해서 외부로 배출될 수 있다. Oxalic acid decomposition step (S114) proceeds while circulating (S117) inside the reactor 400 and the system 100 (see FIG. 9), the carbon dioxide is generated by the [Scheme 4]. The generated carbon dioxide may be discharged to the outside through the exhaust pipe 43 connected to the upper portion of the reactor 400.

한편, 옥살산이 분해될 때 최적의 반응 온도는 20℃도 내지 50℃이므로, 센서부(44)를 통해서 반응기(400)의 내부 온도를 측정하고 히터 또는 냉각기를 조절하여 상기 온도를 유지시킨다. On the other hand, since the optimal reaction temperature when the oxalic acid is decomposed 20 ℃ to 50 ℃, by measuring the internal temperature of the reactor 400 through the sensor unit 44 to maintain the temperature by adjusting the heater or cooler.

샘플관(SP4)을 통해서 시간마다 반응기(400) 내의 용액을 채취하여 옥살산의 분해능이 미리 정해진 기준치를 만족하는지를 판단(S116)한다. 이때, 옥살산의 분해능 기준치는 90% 내지 99% 범위 내에서 특정 값으로 미리 정해질 수 있다. The solution in the reactor 400 is taken every time through the sample tube SP4 to determine whether the resolution of the oxalic acid satisfies a predetermined reference value (S116). At this time, the resolution reference value of oxalic acid may be predetermined to a specific value within the range of 90% to 99%.

옥살산의 분해능이 정해진 기준치 미만일 경우 반응기(400) 내의 용액은 제4 순환 배관(P4), 제2 우회 배관(B2), 제5 순환 배관(P5), 계통(100), 제1 순환 배관(P1), 필터부(200), 제2 순환 배관(P2), 제1 우회 배관(B1), 제3 순환 배관(P3) 및 반응기(400)를 반복적으로 순환(도 9 참조)하는 계통 순환(S117)을 진행한다. 계통 순환(S117)은 옥살산의 분해능이 기준치를 만족 할 때까지 반복될 수 있다. If the resolution of the oxalic acid is less than the predetermined reference value, the solution in the reactor 400 is the fourth circulation pipe (P4), the second bypass pipe (B2), the fifth circulation pipe (P5), the system 100, the first circulation pipe (P1) ), The system circulation (S117) to repeatedly circulate (see FIG. 9) the filter unit 200, the second circulation pipe P2, the first bypass pipe B1, the third circulation pipe P3, and the reactor 400. Proceed). System cycle (S117) may be repeated until the resolution of the oxalic acid meets the reference value.

옥살산의 분해능이 기준치 이상일 경우 잔류 옥살산 및 금속 이온을 제거하는 단계(S118)를 진행한다. If the resolution of the oxalic acid is more than the reference value proceeds to the step of removing residual oxalic acid and metal ions (S118).

잔류 옥살산 및 금속 이온을 제거하는 단계(S118)는 혼상 이온 교환 수지(500)에서 진행되며, 제4 순환 배관(P4)을 통해서 혼상 이온 교환 수지(500)로 전달된 후, 제5 순환 배관(P5)으로 배출(도 10 참조)된다. 이때, 제2 우회 배관(B2)의 밸브는 닫힌 상태이다. Removing the residual oxalic acid and metal ions (S118) is carried out in the mixed phase ion exchange resin 500, and transferred to the mixed phase ion exchange resin 500 through the fourth circulation pipe (P4), the fifth circulation pipe ( P5) (see FIG. 10). At this time, the valve of the second bypass pipe B2 is in a closed state.

혼상 이온 교환 수지(500)는 반응기(400)에서 전달되는 용액 내에 잔존하는 금속 이온과 옥살산을 제거하기 위한 것으로, 양이온 교환 수지 및 음이온 교환 수지를 포함한다. 이때, 잔류하는 옥살산의 농도에 따라서 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지의 비율을 달리할 수 있다. 예를 들어, 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지의 비율은 5:5, 6:4, 7:3, 8:2일 수 있다. The mixed phase ion exchange resin 500 is for removing metal ions and oxalic acid remaining in the solution transferred from the reactor 400, and includes a cation exchange resin and an anion exchange resin. At this time, the ratio of the cation exchange resin and the anion exchange resin may vary depending on the concentration of the remaining oxalic acid. For example, the ratio of cation exchange resin and anion exchange resin may be 5: 5, 6: 4, 7: 3, 8: 2.

이후, 계통(100)내의 배관 등의 표면 선량률 측정을 통해 얻는 결과값을 사용하여 DF(decontamination factor, 제염계수)를 도출하여 미리 정해진 DF의 기준치를 만족하는지 판단(S120)한다. DF는 배관 등의 표면 선량률 측정값을 사용하여 도출한 값으로, DF의 기준치는 20 내지 40 범위에서 특정 값으로 미리 정해질 수 있다. 이 때, 표면 선량률은 이동형/고정형 방사선 측정기를 이용하여 계통(100) 내 배관 등의 표면 선량률을 측정할 수 있다.Thereafter, a decontamination factor (DF) is derived by using a result value obtained by measuring surface dose rate of a pipe or the like in the system 100 to determine whether the reference value of the predetermined DF is satisfied (S120). DF is a value derived by using a surface dose rate measurement value such as a pipe, and the reference value of the DF may be predetermined as a specific value in the range of 20 to 40. At this time, the surface dose rate can measure the surface dose rate, such as piping in the system 100 using a mobile / fixed radiation meter.

DF가 미리 정해진 기준치 이상일 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 제염 공정이 끝난 안전한 용액이므로 계통(100) 또는 외부로 배수(S121)한다. 배수 전 샘플관(SP5)을 통해서 용액을 채취하고 금속 이온 및 유기산 분석을 추가로 실시할 수 있다. If the DF is greater than or equal to a predetermined reference value, since the decontamination process according to an embodiment of the present invention is a safe solution, it is drained to the system 100 or the outside (S121). The solution may be taken through the sample tube SP5 before drainage and further analysis of metal ions and organic acids may be performed.

반대로, DF가 미리 정해진 기준치 미만일 경우, 용액은 제5 순환 배관(P5)을 통해서 계통(100)으로 전달되어 기 설명한 산화제 주입 단계(S100) 또는 환원제 2차 주입 단계(S104)부터 제염 공정을 반복해서 진행할 수 있다. On the contrary, when the DF is less than the predetermined reference value, the solution is transferred to the system 100 through the fifth circulation pipe P5 to repeat the decontamination process from the oxidant injection step S100 or the reducing agent secondary injection step S104 described above. You can proceed.

산화제 주입 단계(S100)의 산화 공정은 계통(100) 내의 크롬을 제거하기 위한 것으로, 크롬 농도가 기준치를 벗어날 경우 산화제 주입 단계(S100)부터 진행하고, 크롬의 농도가 기준치를 만족할 경우 더 이상의 산화 공정은 필요치 않으므로 환원제 2차 주입하는 단계(S104)부터 제염 공정을 진행할 수 있다. The oxidation process of the oxidant injection step (S100) is to remove chromium in the system 100, and proceeds from the oxidant injection step (S100) if the chromium concentration is outside the reference value, and further oxidation if the chromium concentration satisfies the reference value. Since the process is not necessary, the decontamination process may proceed from the second injection of the reducing agent (S104).

이때, 크롬 이온의 농도는 금속 이온 농도 측정 단계(S106)에서 측정된 농도로부터 판단될 수 있으며, 크롬 이온 농도의 기준치는 0이상 1ppm미만 일 수 있다. In this case, the concentration of chromium ions may be determined from the concentration measured in the metal ion concentration measuring step (S106), and the reference value of the chromium ion concentration may be 0 or more and less than 1 ppm.

한편, 반응기(400) 내의 공정 시간이 증가할수록 용액 내의 금속 이온이 UV 램프 표면에 침적되며, 침적된 금속층으로 인해서 반응기(400)의 효율이 떨어진다. 따라서, 반응기(400)를 세척하는 단계(도 11 참조)를 진행한다. Meanwhile, as the process time in the reactor 400 increases, metal ions in the solution are deposited on the surface of the UV lamp, and the efficiency of the reactor 400 is reduced due to the deposited metal layer. Therefore, the step of washing the reactor 400 proceeds (see FIG. 11).

반응기(400) 세척은 계통(100) 내에서 반응 공정이 진행되거나, 용액이 계통(100) 내에 머무를 때 진행할 수 있다. 예를 들어, 산화제 주입 단계(S100), 환원제 1차 주입 단계(S102), 환원제 2차 주입 단계(S104)가 진행되는 동안, 또는 계통 순환(S117) 단계에서 용액이 계통(100)내에 머무를 때 실시할 수 있다.Reactor 400 cleaning may proceed when the reaction process is in the system 100 or when the solution remains in the system 100. For example, when the solution stays in the system 100 during the oxidant injection step (S100), the reducing agent primary injection step (S102), the reducing agent secondary injection step (S104), or in the system circulation (S117) step. It can be carried out.

반응기(400)의 세척 단계는 세척액 탱크(42)의 세척액을 펌프(PP4)를 통해서 반응기(400) 내로 주입하여 램프 표면의 금속과 반응시켜 금속이 용출될 수 있도록 한다. 이때, 세척액은 인산, 질산, 옥살산, 시트르산 중 적어도 하나를 포함하는 무기산 또는 유기산일 수 있다. The washing step of the reactor 400 injects the washing liquid of the washing liquid tank 42 into the reactor 400 through the pump PP4 to react with the metal on the lamp surface so that the metal may elute. In this case, the washing liquid may be an inorganic acid or an organic acid including at least one of phosphoric acid, nitric acid, oxalic acid, and citric acid.

반응기(400)와 연결된 제3 순환 배관(P3)과 제4 순환 배관(P4)의 밸브를 닫은 후, 세척액이 제3 분기 배관(Y3)을 통해서 반응기(400) 내로 주입된 후 반응 후 다시 세척액 탱크(43)로 순환되면서 램프 표면의 금속이 제거될 수 있도록 한다. After closing the valves of the third circulation pipe (P3) and the fourth circulation pipe (P4) connected to the reactor 400, the washing liquid is injected into the reactor 400 through the third branch pipe (Y3), after the reaction again washing liquid Circulation to the tank 43 allows the metal on the lamp surface to be removed.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

4: 유입구 5: 배출구
6: UV 광원 7: 석영관
41: 과산화수소 탱크 42: 세척액 탱크
43: 배기관 45: 반응 챔버
46: UV 램프 48: 냉각 코일
49: 반사 부재 100: 계통
200: 필터부 300: 양이온 교환 수지
400, 402: UV 반응기 500: 혼상 이온 교환 수지
600: 약품 공급부 800: 모니터링부4: inlet 5: outlet
6: UV light source 7: quartz tube
41: hydrogen peroxide tank 42: washing liquid tank
43: exhaust pipe 45: reaction chamber
46: UV lamp 48: cooling coil
49: reflective member 100: system
200: filter part 300: cation exchange resin
400, 402: UV reactor 500: interphase ion exchange resin
600: drug supply unit 800: monitoring unit

Claims

원자력 발전소의 계통에 약품을 주입하는 약품 공급부,
상기 계통과 연결되어 있는 필터부,
상기 필터부와 연결되어 있는 양이온 교환 수지,
상기 양이온 교환 수지와 연결되어 있으며, 서로 다른 파장의 제1 램프와 제2 램프를 포함하는 UV 반응기,
상기 반응기와 연결되어 있는 혼상 이온 교환 수지,
상기 필터부, 양이온 교환 수지, 반응기 및 혼상 이온 교환 수지 사이를 연결하여 상기 계통과 함께 용액의 순환 구조를 형성하는 순환 배관부,
상기 반응기의 반응 챔버 내에 설치되어 상기 제1 램프 및 제2 램프로부터 방출되는 UV를 반사시키는 반사 부재, 그리고
상기 반응기에 설치되어 있는 냉각 코일
을 포함하는 계통 제염 설비.Chemical supply unit for injecting chemicals into the nuclear power plant system,
A filter unit connected to the system,
A cation exchange resin connected to the filter part,
UV reactor connected to the cation exchange resin, and comprising a first lamp and a second lamp of different wavelengths,
A mixed phase ion exchange resin connected to the reactor,
A circulation piping unit connecting between the filter unit, the cation exchange resin, the reactor, and the mixed phase ion exchange resin to form a circulation structure of the solution together with the system;
A reflection member installed in the reaction chamber of the reactor to reflect UV emitted from the first lamp and the second lamp, and
Cooling coil installed in the reactor
System decontamination plant comprising a.

제1항에서,
상기 제1 램프는 280nm 내지 500nm의 파장을 방출하고,
상기 제2 램프는 180nm 내지 280nm의 파장을 방출하는 계통 제염 설비.In claim 1,
The first lamp emits a wavelength of 280nm to 500nm,
The second lamp is a system decontamination plant that emits a wavelength of 180nm to 280nm.

제2항에서,
상기 제1 램프와 상기 제2 램프 사이의 간격 또는 이웃하는 제2 램프 사이의 간격은 15mm 내지 30mm이고,
상기 제2 램프와 상기 반응기의 반응 챔버 내벽 사이의 간격은 5mm 내지 10mm인 계통 제염 설비.In claim 2,
The distance between the first lamp and the second lamp or the distance between neighboring second lamps is 15mm to 30mm,
System decontamination plant between the second lamp and the reaction chamber inner wall of the reactor is 5mm to 10mm.

제1항에서,
상기 순환 배관부는
상기 계통과 상기 필터부 사이를 연결하는 제1 순환 배관,
상기 필터부와 상기 양이온 교환 수지 사이를 연결하는 제2 순환 배관,
상기 양이온 교환 수지와 상기 반응기 사이를 연결하는 제3 순환 배관,
상기 반응기와 상기 혼상 이온 교환 수지를 연결하는 제4 순환 배관,
상기 혼상 이온 교환 수지와 상기 계통을 연결하는 제5 순환 배관
을 포함하고,
상기 제3 순환 배관은 상기 반응기의 하부 또는 하부측면과 연결되고, 상기 제4 순환 배관은 상기 반응기의 상부 또는 상부측면과 연결되어 있는 계통 제염 설비.

In claim 1,
The circulation pipe portion
A first circulation pipe connecting the system and the filter part,
A second circulation pipe connecting between the filter part and the cation exchange resin,
A third circulation pipe connecting between the cation exchange resin and the reactor,
A fourth circulation pipe connecting the reactor and the mixed phase ion exchange resin,
A fifth circulation pipe connecting the mixed phase ion exchange resin and the system
Including,
The third circulation pipe is connected to the lower or lower side of the reactor, and the fourth circulation pipe is connected to the upper or upper side of the reactor system decontamination facility.

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