일반기술

중ㆍ저준위 방사성폐기물 처리 시스템 및 방법

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.