[논문]방사성폐기물 유리화설비의 배기가스 처리계통 운영 사례 연구

이혜현; 박규원

doi:10.4491/ksee.2016.38.5.249

방사성폐기물 유리화설비의 배기가스 처리계통 운영 사례 연구
A Case Study on Operation of Off-Gas Treatment System of Radioactive Waste Vitrification Facility 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.38 no.5, 2016년, pp.249 - 254

이혜현 (뉴클리어솔루션, 기술연구소) , 박규원 (뉴클리어솔루션, 기술연구소)

초록
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본 연구에서는 상용 유리화설비 설계를 위한 기초자료에 도움이 되고자 용융공정에서 발생되는 배기가스의 특성과 배기가스 처리계통 운영사례를 조사하였다. 유리화설비 운영의 목적은 용융공정으로 투입된 방사성폐기물 내에 함유되어 있는 유해물질과 용융공정 내에서 발생된 다양한 화학종을 함유하고 있는 유해 배기가스를 처리하는 것이다. 유리화설비를 건설, 운영하기 위해서는 안전성 분석을 통한 인허가가 필수적이며, 부산물로 발생하는 방사성핵종이나 유해물질을 법적 환경배출규제치 이하로 처리하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해서는 배기가스의 특성을 정확히 파악하여 그 특성에 따라 적절한 배기가스 처리공정을 설계해야 한다. 따라서 적절한 배기가스 처리계통을 설계하는 데는 폐기물 발생 특성, 용융로 특성, 배기가스 규제지침, 배기가스 발생 특성, 배기가스 처리장치에 대한 성능 평가 등의 광범위한 요소를 고려해야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we investigated the main characteristics of off-gas generated from melting process and off-gas treatment system operation example to provide some primary data for commercial vitrification facility design. The purpose of vitrification facility operation is to treat hazardous materials in the radioactive wastes and harmful off-gas containing a variety of chemical species generated in the glass melting process. Constructing and operating vitrification facility essentially need to be licensed through safety analysis; it is very important to treat radionuclide and hazardous materials below the legal environment emissions regulation level. We must accurately understand the characteristics of off-gas and apply an appropriate off-gas treatment process accordingly. Thus, to design the appropriate off-gas treatment there must be a wide range of elements taken into account such as characteristics of waste and melter, regulation guidance of off-gas, characteristics of generated off-gas and off-gas treatment system performance assessment.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 상용 유리화설비 설계를 위한 기초 자료에 도움이 되고자 용융공정에서 발생되는 대표적인 배기가스 특성과 배기가스 처리계통 운영사례를 조사하였다.
지금까지 본 연구에서는 상용 유리화설비 설계를 위한 기초자료에 도움이 되고자 국내를 포함한 원자력 선진국인 프랑스, 미국의 유리화 공정에서 발생되는 배기가스의 특성과 배기가스 처리계통 운영사례를 조사하였다.

제안 방법

중저준위방사성폐기물은 균질한 폐액 상태인 고준위방사성폐기물과 달리 그 종류와 성상, 성분이 매우 다양하기 때문에 폐기물 용융시 생성되는 배기가스도 종류가 다양하고 고준위방사성폐기물을 유리화 할 때 보다 환경 규제물질이 많이 배출될 수 있다. 따라서 HVF 배기가스 처리 계통은 중저준위방사성폐기물 고온 용융시 발생 가능한 배기가스의 특성을 바탕으로 환경배출규제 요건을 만족시키기 위한 설비로 설계되었다.⁹⁾
국내의 HVF 유리화시설에서는 원전에서 발생하는 가연성 중저준위방사성폐기물이 처리 및 처분되고 있으며, 이러한 중저준위방사성폐기물은 프랑스, 미국에서 유리화하고 있는 고준위방사성폐기물 보다 성상, 성분이 다양하여 유리 화시 유해물질이 포함된 배기가스가 다양하게 발생한다. 따라서 HVF 배기가스 처리계통은 유해 배기가스의 안전한 처리 및 환경배출을 억제하기 위해 입자상 방사성물질 및 먼지를 제거하는 1차 처리계통과 방사성옥소 및 환경유해물질을 제거하는 2차 처리계통으로 구성된 7중 방벽의 배기가스 처리계통으로 설계되었다.

성능/효과

16) DWPF 유리화 공정에서 발생되는 137Cs는 다른 방사성핵종에 비해 활성(activity)이 높고 배기가스 처리 공정 내에서 에어로졸로 존재함으로써 제거가 어렵기 때문에 각 단계별 배기가스 처리장치에서 137Cs의 제염계수가 기본적으로 요구되고 있다. 방사성물질 외에 발생되는 배기가스는 유기화합물이 분해되는 동안 수은원소, 수소가스, 일산화탄소가 생성되는 특징이 있다.
Table 2는 AVM 배기가스 처리계통의 효율을 평가하기 위해 acid recovery column을 통과한 후의 가스를 다양한 지점에서 채취하여 해당 샘플의 방사선량(GBq)을 측정한 것이다. 이 결과값을 보면 하소-용융 과정 중 가장 휘발성이 높은 방사성핵종은 106Ru이며, 106Ru의 상당량은 세정기를 통과하여 응축기 및 acid recovery column에서 효율적으로 포집된 것을 보여주고 있다. 137Cs 및 144Ce은 세정기에서 상대적으로 낮은 효율이 관찰되었지만 응축기 및 washing column에서 포집이 효율적으로 이루어진 것을 알 수 있다.

후속연구

배기가스 처리계통을 설계하는 데는 폐기물 발생 특성, 용융로 특성, 배기가스 규제지침, 배기가스 발생 특성, 배기가스 처리장치에 대한 성능 평가 등의 광범위한 요소를 고려해야 한다. 향후 국내의 배기가스 규제지침이 날로 엄격해짐에 따라 배기가스 내 성분들의 화학적 거동 및 형태를 예측하여 배기가스 처리장치들의 성능 및 안정성을 확보해야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유리화설비의 구성은 어떻게 되어 있는가?	유리화설비에는 방사성폐기물을 유리화하는 용융공정과 용융로에서 발생되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리 계통으로 구성되어 있다. 방사성폐기물을 유리화할 경우 용융로에서 다양한 화학종을 함유하고 있는 배기가스가 발생될 수 있으며, 이들이 배기가스 처리계통에서 적절히 처리 되지 않을 경우 금속, 탄화수소, 방사성핵종 등의 유해물질이 대기로 방출되어 사회, 환경적으로 심각한 문제를 야기시키게 된다.
	방사성폐기물 처리에서 유리화 기술이란 무엇인가?	원전에서 발생하는 방사성폐기물은 처분장 안전성에 대한 우려로 폐기물의 부피를 줄이면서 처분된 폐기물의 방사능이 자연방사능 수준까지 환경으로 유출되지 않도록 하는 처리기술이 절실히 필요하게 되었다. 이러한 요구에 적합한 처리기술로서 방사성폐기물을 고온 용융로에 투입해 열분해 시킨 후 방사성핵종을 안정한 유리물질 안에 영구적으로 가두어 고형화시키는 유리화(virtrification) 기술이 세계적인 추세로 발전되고 있다.1~3)
	산성가스 중 질산화물이 다량으로 발생되는 공정은 무엇인가?	산성가스는 폐기물에 따라 염화수소(HCl), 황산화물(SOx), 질산화물(NOx) 등이 존재한다. 특히 NOx는 질산염에 기초한 공정에서 발생되는 고준위방사성폐기물의 용융공정에서 다량으로 발생된다.7)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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