원자로 내부구조물과 핵연료가 용융되어 원자로용기 하부로 떨어지는 중대사고가 발생하는 경우, 원자로용기 외벽을 찬물로 살수시켜 원자로 내부 노심용융물을 냉각하여 원자로용기의 건전성을 유지시킬 수 있는 원자로 침수계통 설계임미국 TML-2 원전사고와 같은 원자력발전소 중대사고 발생시 노심용융물에 의한 원자로 용기의 용융파손을 방지하기 위한 기술임- 원자로용기 하부의 외벽을 찬물로 살수시키는 원자로 침수계통 설계는 원자로 외부시설물에 큰 영향없이 설치가능. 울진 3,4호기와 같은 국내외 가압경수형(PMR) 원전에 설치가능하고, TMI 와 같은 중대사고 발생시 펌프에 의해 즉시 찬물을 살수시킬 수 있으므로 사고내용 판단 및 완화에 필요한 조치시간을 크게 증가시켜 적합한 조치를 취할 수 있게 하며, 원자로 하부반구 내부의 융용물 냉각을 가능케 하여 원자로 용기의 건전성을 유지시켜 사고의 영향을 크게 완화시킬 수 있음
일반적으로 원전에서 발생하는 폐수지는 전 세계적으로 시멘트로 고화처리하거나 건조시킨 후 고건전성 용기에 보관하고 있으며, 그 외의 가연성 폐기물은 드럼에 넣은 후 압축처리하거나 소각처리하고 있고, 소각로에서 발생되는 소각재는 폴리머로 고화처리하거나 별도의 유리화(vitrification) 설비를 이용하여 유리고화시키고 있다. 붕산과 방사성 물질이 함께 함유된 액체폐기물은 증발기로 처리한 후 농축액을 시멘트 등의 고화제로 고화처리하거나 농축액을 다시 건조기로 건조시킨 후 파라핀으로 고화처리하는 것이 대부분이지만 미국에서는 증발기 대신 선택성 무기이온교환체나 역삼투막 또는 이 둘을 결합한 공정을 이용하여 처리하고 있다. 본 기술은 플라즈마 토치 용융로만을 이용하여 비가연성 및 가연성 폐기물을 전처리 없이 폐기물 드럼 채로 용융로에 투입하여 처리함으로써 전처리 작업자가 받는 방사선 쪼임량을 줄일 수 있다. 또한 방사성폐기물을 고온에서 처리시 휘발점이 낮은 방사성 물질인 방사성 세슘이 용융로에서 배기체로 유입되는 양을 줄일 수 있는 운전 방법을 개발하는 것과 배기체로 유입된 것을 최전단에서 포집하여 처리함으로써 배기체 처리공정 후단이 방사선에 의해 오염되지 않도록 하는 것이다.본 기술은 가연성폐기물 드럼, 폐필터 드럼, 금속폐기물 드럼을 투입하는 드럼 투입구, 모래, 시멘트, 석고, 흙 등 비가연성이면서 유리 형성제로 사용될 수 있는 폐기물과 유리를 형성하는데 필요한 물질을 투입하는 첨가제 투입구, 드럼 투입구 및 첨가제 투입구를 통하여 투입된 물질의 용융 공간을 제공하는 폐기물 용융조 및 이 용융조의 열원으로 작용하는 플라즈마 토치, 폐기물 용융조에서 용융된 유리가 유리 숙성조로 넘어가기 전에 용융조의 수위를 조절하는 넘침댐, 넘침댐을 지나 흘러 들어온 용융 유리를 숙성하는 용융유리 숙성조 및 숙성조의 용융유리의 숙성과 용융조에서 발생되는 배기체가 배기체 배출구로 빠져나가기 전 NOx 를 분해하기 위해 암모니아를 주입하는 암모니아 주입구와 주입된 암모니아와 NOx 와 반응시간을 제공하고 배기체 처리의 열원으로 작용하는 플라즈마 토치의 열을 효율적으로 사용할 수 있도록 고안된 배기체 유도통로, 숙성조에서 숙성된 유리를 간헐적으로 또는 연속적으로 배출시키는 측면 배출구 및 용융로 운전 종료시 용융조와 숙성조에 남아있는 용융물들을 배출시키는 하부 배출구와 내화재의 수명을 연장시키기 위해 수냉각 되는 용융로 벽체로 구성된 방사성 가연성 및 비가연성 폐기물을 처리하는 플라즈마 토치 용융로로 포함하는 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 원자력발전소에서 발생되는 가연성 및 비가연성 방사성 폐기물을 플라즈마 토치 용융로를 이용하여 가연성 및 비가연성 폐기물을 드럼 째 투입하여 처리함으로써 현재의 원전에서 채택하고 있는 폐액 증발기, 고화처리 시스템, 가연성 폐기물 압축처리 시스템, 폐수지 건조설비 등의 여러 처리 설비를 한 개의 처리 설비로 대체할 수 있으므로 처리 설비의 단순성, 운전 용이성 및 경제성을 갖춘다.
일반적으로 방사성폐기물, 유해폐기물 또는 혼합폐기물을 폴리에틸렌, 염화폴리비닐, 폴리프로필렌 등의 열가소성폴리머에 고화 및 안정화시키는 방법과, 록스던과 칼브등이 있으나, 열가소성 폴리머를 폐기물 고화체의 주된 고화매질로 사용하고 황산나트륨, 수산화나트륨, 산화칼슘, 산화마그네슘 등을 첨가제로 하는 폴리머 고화체의 제조방법이다.본 기술은 파라핀을 주된 고화매질로 하는 파라핀 고화체에 파라핀과 밀도, 녹는점 등이 비슷한 저밀도폴리에틸렌을 고화매질의 첨가제로 활용하여 파라핀 고화체의 내침출성과 압축강도를 증가시키는 방법에 대한 것이다.본 기술은 원자력 발전소에서 발생하는 파라핀 고화체에 저밀도폴리에틸렌을 첨가하여 내침출성을 향상시키는 방법이다. 보다 상세하게는 저준위 방사성 폐기물을 파라핀으로 고화체 처리하여 매립시킬 때 방사능의 누출이 없도록 처분장을 장기적으로 안전성을 확보하기 위한 것으로, 균질한 고화체를 얻는데 필요로 하는 고화체내 붕산과 파라핀의 혼합 무게비에 관한 최적의 조성영역을 결정하고, 생산된 파라핀 고화체의 내침출성과 압축강도를 최적화하기 위하여 LDPE의 최대 함입량을 결정하였다. 본 기술은 3% LDPE 첨가시 붕산의 경우 7.9, 코발트의 경우 8.9의 침출능 지수를 나타내어 파라핀 고화체내 함유된 핵종들의 침출을 감소시키므로서 미국 NRC의 권고치인 6을 모두 만족하며, 또한 기존의 농축폐액 건조설비의 운전조건에 잘 부합하면서 혼합될 수 있으므로 새로운 투자없이도 우수한 고화체를 얻을 수 있다.
모든 원자 에너지 부문의 발전 전망은 원자로에서의 심각한 사고가 발생했을 때 이 상황을 제어시킬 수 있는 안전 문제 해결에 초점을 맞추고 있다. 물리 화학적 특성상 이와 같은 원자로 유출 행위는 일반 상황에서 제어하거나 정지시킬 수 없다는 것이며, 방사능이 유출되지 못하도록 하는 보호막(Frame)이 손상을 입는 위험도가 높아졌다는 것이다. 이와 관련하여 오늘날 원자로 방사선 유출 문제와 같은 심각한 사태를 해결하기 위하여 원자 에너지 관련 각 부문 연구소마다 문제 해결 과제가 주어졌다.현대적인 개념에서 1000 메가와트 이상의 원자로 유출 사고 시 지역 원자로 발전소에는다음과 같은 용도의 특수 기능 소재를 사용할 것을 권장하고 있다. 이 소재는 방사선 유출이 되었을 때 상호작용을 하여 방사선 유출을 감소시켜 주는 희생 소재이며, 원자로에서의 방사선 유출 시 적절한 미임계도(subcriticality)를 유지시켜 주며, 결정화 시켜 주는소재이다.
해당 기술은 시멘트 페이스트 5-40wt% 및 미세 골재 60-95wt%를 포함하며, 시멘트 페이스트는 평균 입자크기가 150mm(micrometer) 이하인 분말형 중성자 흡수재 30wt% 이하, 고유동성 시멘트 50-88wt% 및 잔부물로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 고유동성 시멘트 및 시멘트 페이스트의 성분 및 종류를 조절하고, 상기 미세 골재의 비표면적 및 밀도를 제어함으로써 함수밀도와 속중성자(fast neutron) 차폐 효과를 향상시킬 수 있는 방사선 차폐 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 차폐제를 제공한다. 해당 기술의 방사선 차폐 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 차폐제에 의하면 그 용도에 따라 다양한 밀도를 가질 수 있으며 구성 성분간의 분리 현상이 적게 일어나 전체적으로 균일한 차폐 성능을 구비하는 콘크리트 차폐체를 제공할 수 있다. 아울러 해당 기술의 콘크리트 차폐체는 종래 기술에 비해 함수밀도가 월등히 높아 향상된 속중성자의 차폐 성능을 나타낸다.출원번호 : 2008-0014836
원자로의 신속한 운전정지를 위한 제어봉의 자유낙하시, 적정한 낙하속도를 유지하도록 함과 동시에 낙하구간 종반에 발생하는 제어봉에 대한 낙하충격을 완화시키는 제어봉 낙하 완충장치를 제공한다.; 해당 기술에 따른 제어봉 낙하 완충장치는, 원자로 노심의 상측에 배치되는 고정 프레임; 및 상기 고정 프레임에 설치되며, 하단부에 장착된 제어봉을 상기 원자로 노심에 삽입하기 위한 자유낙하시, 상기 제어봉에 대한 낙하충격을 완화시키도록 구성되는 완충수단;을 포함하며, 상기 완충수단은 상기 고정 프레임에 고정되며, 상부가 개구된 수직형 메인 실린더; 상기 메인 실린더 내측에 배치되고, 상기 메인 실린더에 대해 상하운동 가능하도록 구성되는 메인 피스톤; 상기 메인 피스톤을 통과하여 고정되며, 하단부에는 제어봉이 장착된 피스톤 로드; 및 상기 제어봉의 낙하구간 종반에 상기 제어봉에 대한 낙하충격을 더욱더 완화시키기 위해, 상기 메인 실린더 내측의 상기 메인 피스톤 하측에 배치된 완충부;를 포함할 수 있다. ; 해당 기술에 의하면, 원자로의 신속한 운전정지를 위한 제어봉의 자유낙하시, 적정한 낙하속도를 유지하도록 함과 동시에 낙하구간 종반에 발생하는 제어봉에 대한 낙하충격을 완화시킬 수 있다. 나아가, 상기 낙하충격으로 인한 구조적인 손상 및 파손을 방지함으로써, 구조적 안전성과 장기수명관리 측면에서 유리한 효과를 얻는다.