[논문]핵융합 수소동위원소의 회수공정과 위험관리에 관한 연구

정우찬; 문흥만; 장민호; 이현곤; 황명환; 우인성

doi:10.7842/kigas.2019.23.6.81

[국내논문] 핵융합 수소동위원소의 회수공정과 위험관리에 관한 연구
Study on the Recovery Process and Risk Management for Fusion Hydrogen Isotopes 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.23 no.6, 2019년, pp.81 - 89

정우찬 (대성산업가스(주) 초저온연구소) , 문흥만 (대성산업가스(주) 초저온연구소) , 장민호 (국가핵융합연구소) , 이현곤 (국가핵융합연구소) , 황명환 (인천대학교 안전공학과) , 우인성 (인천대학교 안전공학과)

초록
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본 연구는 핵융합 배기가스에서 수소동위원소를 회수하기 위한 공정에 관한 것이다. 이 공정은 불순물을 제거하고 수소동위원소만을 최대로 회수하는 것이 목표이다. 수소와 중수소를 이용한 실험을 통해 수소동위원소의 회수가능성을 확인하고자 하였다. 수소가 포함된 배기가스는 주로 분리막 공정에서 불순물을 제거하여 순수한 수소만을 회수하고, 헬륨-글로우 방전 세척 공정의 배기가스는 초저온 흡착 공정을 이용해서 수소를 회수하였다. 또한 정성적 위험성 평가를 위해 HAZOP 분석을 실시하였다. 시나리오 분석을 위해서 피해 예측 ALOHA 프로그램을 사용하여 영향 범위를 산출하고, 안전성 방안을 모색하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study deals with a process for recovering hydrogen isotopes from fusion exhaust gas. The goal of this process is to remove impurities, maximally recover only pure hydrogen isotopes. Experiments using hydrogen and deuterium were conducted to confirm the possibility of the recovery of hydrogen isotopes. In the exhaust gas containing H2, impurities was removed in the membrane process, and only pure H2 was recovered. And the H2 in the exhaust gas of the He-GDC(Glow Discharge Cleaning) process was recovered using a cryogenic adsorption process. In addition, HAZOP analysis was performed for qualitative risk assessment. For scenario analysis, the damage prediction ALOHA program was used to calculate the range of influence. Finally measures were sought to improve safety.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Design of the Pd membrane permeation experiment device.
그림 Fig. 2. Comparison of permeation performance between H₂ and D₂.
그림 Fig. 3. Results of gas chromatography analysis.
그림 Fig. 4. System of cryogenic adsorption experiment.
그림 Fig. 5. H₂ breakthrough curve and cumulative adsorption volume.
그림 Fig. 6. Experimental results of H₂ adsorption capacity.
표 Table 1. Results of cryogenic adsorption test
그림 Fig. 7. Comparison of adsorption capacity between H₂ and D₂.
표 Table 2. HAZOP execution results for Node #3
표 Table 3. Effect zone for alternative scenario
그림 Fig. 8. Alternative scenario.

AI 본문요약
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문제 정의

이 논문에서는 수소와 중수소를 이용한 실험을 통해 핵융합 배기가스 중 수소동위원소의 회수, 정제 가능성을 확인하고자 하였다. 수소동위원소가 포함된 배기가스는 주로 분리막 공정에서 불순물을 제거하여 순수한 수소동위원소만을 회수하고,핵융합실험로인 토카막(Tokamak)을 세척하는 공정인 헬륨-글로우 방전 세척(He-Glow Discharge Cleaning) 공정에서도 적지 않은 수소동위원소가 포함되어 나오는데, 이러한 배기가스는 초저온 흡착 공정을 이용해서 수소동위원소를 회수하고자 하였다.
수소, 중수소를 사용하여 분리막 공정과 초저온흡착 공정 실험을 통해 수소동위원소의 회수에 대한 기술을 확보하고자 하였다.
이 실험의 목적은 분리막 투과 실험을 통해 분리막의 성능을 확인하고, 핵융합 공정에 적용 가능한기술과 데이터를 확보하는 것이다. 이를 위해 분리막의 수소동위원소 투과 성능과 온도, 압력의 공정변수 변화에 대한 실험을 위해 그림 1과 같이 실험 장치를 구성하였다.
수소동위원소 회수 공정에 대한 공정 위험을 파악하고 위험성 평가 방법을 통해 위험의 수준 및 억제 방안을 모색하고자 하였다. 이러한 시스템은 신뢰할 수 있는 연속 공정으로 이루어져야 하며, 특히 삼중수소는 방사능 물질로 이에 대한 취급에 있어서 반드시 안전이 고려되어야 한다.
중수소와 삼중수소를 다루는 핵융합 배기가스 회수 공정은 안전한 설계를 바탕으로 방사성 물질인 삼중수소의 배출을 엄격히 관리해야 하며, 수소 동위원소의 누출에 대한 위험성을 저감하기 위한 방안을 다음과 같이 제시하였다.
본 연구에서는 핵융합 수소동위원소 회수 공정에 대한 실험과 위험성 평가를 수행하였고, 이 공정에 대한 위험관리를 다음과 같이 정리하였다. 첫 번째로 시스템의 수소동위원소 최대 회수를 위한 공정을 구성하였다.

가설 설정

시나리오는 현실적으로 발생 가능성이 높고, 사람이나 환경에 미치는 영향이 사업장 밖까지 미치는 경우의 시나리오 중에서 영향 범위가 최대인 경우의 시나리오를 가정하였다. 누출률은 검출 및 차단시스템에 기반하여 시간을 30분으로 적용하였다.

제안 방법

수소동위원소 회수 공정에 대해 누출 등 위험 요소에 대해 안전한 시스템을 확보할 수 있도록 위험성 평가를 통해 위험 요소를 파악하고자 정성적 위험성 평가와 시나리오 분석을 실시하였다.
정성적 위험성 평가를 위해 공정에 대한 위험을 검토하여 설계 의도에서 벗어나는 이탈 현상을 찾아내어 공정의 위험 요소와 운전상의 문제점을 도출하는 방법인 HAZOP 분석을 실시하였다. 시나리오 분석을 위해서는 화학 사고의 위험성 평가에 대한 장외영향평가를 실시하고, 수행 방법으로 피해예측 상용 프로그램인 ALOHA를 사용하여 영향 범위를 산출하고, 안전성 확보 방안을 모색하였다.
실험은 2가지의 경우로 나누어 진행하였다. 첫 번째는 원료가스(feed gas)로 수소와 중수소를 사용하여 수소동위원소간의 투과율의 차이를 확인하였으며, 두 번째는 45% 수소, 45% 중수소, 5% 헬륨,5% 네온의 혼합가스를 이용하여 핵융합 배기가스 유사 조성을 만들어 실험하였다.
실험은 2가지의 경우로 나누어 진행하였다. 첫 번째는 원료가스(feed gas)로 수소와 중수소를 사용하여 수소동위원소간의 투과율의 차이를 확인하였으며, 두 번째는 45% 수소, 45% 중수소, 5% 헬륨,5% 네온의 혼합가스를 이용하여 핵융합 배기가스 유사 조성을 만들어 실험하였다. 공정 압력은 0.
본 실험에 적용된 분리막은 2가지 제품을 사용하였고, K사의 분리막과, S사의 분리막을 사용하였다. 분리막의 수소동위원소 회수율을 극대화시키기 위해서 분리막 후단의 투과 측에 고진공 펌프 시스템을 배치하여 진공도를 높여서 실험하였다.
그림 1의 좌측 상단에 원료가스(feed gas)의 공급 부가 있으며, 압력 조정기(pressure regulator)와 질량 유량 조절기(mass flow controller)를 통해 일정한 압력과 유량으로 분리막에 공급된다. 투과 가스(permeate gas)와 비투과 가스(bleed gas)는 유량 측정기를 이용하여 각각의 유량이 측정되고, 투과된 가스는 분석시스템으로 도입되어 순도분석을 수행하였다. 우측 상단의 퍼지 가스(purge gas)는 분리막 손상을 줄이기 위해 분리막 전단 ․ 후단을 모두 퍼지할 수 있도록 설계하였다.
투과 가스(permeate gas)와 비투과 가스(bleed gas)는 유량 측정기를 이용하여 각각의 유량이 측정되고, 투과된 가스는 분석시스템으로 도입되어 순도분석을 수행하였다. 우측 상단의 퍼지 가스(purge gas)는 분리막 손상을 줄이기 위해 분리막 전단 ․ 후단을 모두 퍼지할 수 있도록 설계하였다. 그림의 우측 하부는 정제된 수소동위원소가 분리막으로 부터 배출되며, 대기압 배출 및 진공 펌프를 겸용으로 사용할 수 있도록 구성하였다.
분리막의 투과성능은 온도와 압력에 영향을 받으므로, 온도와 압력을 주요 공정 변수로 설정하고 조건 변화에 따른 투과 유량을 측정하였다. 공급압력의 증가에 따른 투과 유량의 증가 추이를 확인하였고, 중수소의 투과 유량 상승의 기울기는 수소 대비 낮은 것으로 알 수 있었다.
유입가스의 공급 압력은 0.25MPa, 분리막 후단 압력은 13∼20kPa로 유지하면서 분리막을 투과한 수소의 유량을 측정하였다.
원료가스 공급부에는 수소, 헬륨 및 기타 가스공급을 위해 47ℓ 실린더, 압력 조정기, 질량 유량 조절기를 설치하여 각 가스의 유량을 조절하여 원하는 수소동위원소 농도를 만들어 공급하였다. 흡착탑의 압력 조절을 위해 흡착탑 후단부에 역압 조정기(back pressure regulator)를 적용하고, 흡착탑 전단 ․ 후단에 압력 센서를 설치하여 압력 조절 및 모니터링 하였다.
원료가스 공급부에는 수소, 헬륨 및 기타 가스공급을 위해 47ℓ 실린더, 압력 조정기, 질량 유량 조절기를 설치하여 각 가스의 유량을 조절하여 원하는 수소동위원소 농도를 만들어 공급하였다. 흡착탑의 압력 조절을 위해 흡착탑 후단부에 역압 조정기(back pressure regulator)를 적용하고, 흡착탑 전단 ․ 후단에 압력 센서를 설치하여 압력 조절 및 모니터링 하였다. 배출 가스는 가스크로마토그래피 분석기로 도입시켜 흡착탑 후단에서 수소 파과 시점 및 농도 확인용으로 사용하였다.
다음으로 공정 압력 조건은 250kPa, 유량은 2ℓ/min,수소 농도 0.5∼5% 범위(분압 1.3∼12kPa)로설정하고 실험을 계속 진행하였다.
흡착탑의 압력 조절을 위해 흡착탑 후단부에 역압 조정기(back pressure regulator)를 적용하고, 흡착탑 전단 ․ 후단에 압력 센서를 설치하여 압력 조절 및 모니터링 하였다. 배출 가스는 가스크로마토그래피 분석기로 도입시켜 흡착탑 후단에서 수소 파과 시점 및 농도 확인용으로 사용하였다.
흡착탑을 액체질소 온도로 낮추고, 원료가스가 흡착탑에 도입되기 전에 충분히 냉각 될 수 있도록 배관을 구성하였다. 흡착탑 내부의 온도를 측정하기 위해서 온도 센서를 설치하고, 흡착탑의 가열,재생을 위해 히터를 설치하였다.
흡착탑 온도 -196℃, 공정 압력 150kPa, 원료가스 0.09% 수소, 5ℓ/min 조건에서 실험을 실시하였고, 흡착탑 후단 농도분석을 통해 수소 파과시점및 농도변화추이를 그림 5와 같이 확인하였다. 실험 초기에는 흡착탑으로 공급된 모든 수소가 흡착제에 흡착되어 배출되지 않으므로 흡착탑 후단에서는 수소가 검출되지 않는다.
압력은 Low / High, 온도는 저온과 관련이 있다. 그리고 노드는 수소동위원소 유입(feed gas) 공정을 흐름 1(노드 #¹⁾, 비투과 가스(bleed gas) 공정을 흐름 2(노드 #²⁾, 투과 가스(permeate gas) 공정을 흐름 3(노드 #³⁾, 퍼지 가스 공정을 흐름 4(노드 #⁴⁾로 선정하였으며, 전체 공정에 대한 HAZOP 분석을 수행하였지만, 이 논문에서는 지면 관계상 흐름 3(노드 #³⁾에 대한 분석 결과만을 나타내었다.
배관 누출의 경우 빈도는 낮게 예측하였으나 삼중수소가 포함된 가스가 누설될 경우 매우 위험하므로 위험 등급을 최고 수준으로 부여하였다. 이에 대한 개선권고사항으로는 밸브 고장을 감지할 수 있는 밸브 포지셔너 및 삼중수소 누설 시 위험성으로 인해 전체 장치를 글러브 박스에 설치하는 방안, 밸브와 센서의 연동 운영을 선정하였다. 공정유량이 높은 원인들은 과도한 원료가스 유입, 분리막 손상에 의한 투과 유량증가이다.
공정유량이 높은 원인들은 과도한 원료가스 유입, 분리막 손상에 의한 투과 유량증가이다. 현재 안전 조치는 유량 트랜스미터이며, 안전밸브 설치를 개선권고사항으로 선정하였다.
개선권고사항은 낮은 공정유량의 경우와 동일한 방법들이 있다. 높은 공정 압력 원인들은 과도한 원료가스의 유입, 역압 조절기 잠김 및 펌프 제어가 안 될 경우이며, 현재 안전 조치는 압력 트랜스미터 및 유량 트랜스미터이며, 안전밸브 설치를 개선권고사항으로 선정하였다.
빈도는 특정 기간의 발생 횟수를 나타내며 1 (거의 발생하지 않음), 2 (발생할 수 있음), 3 (자주 발생하지만 빈번하지 않음), 4 (자주 발생) 으로 정하였다. 그리고, 분리막 시스템의 사용 기간은 10년으로 설정하고, 발생 빈도는 경험을 통해 하였다. 또한 강도는 1 (사소한), 2 (경미한), 3(보통) 및 4 (심각한) 단계로 분류하였다.
그리고, 분리막 시스템의 사용 기간은 10년으로 설정하고, 발생 빈도는 경험을 통해 하였다. 또한 강도는 1 (사소한), 2 (경미한), 3(보통) 및 4 (심각한) 단계로 분류하였다. 강도의 단계는 이탈의 결과로 나타나는 현상의 심각성을 기준으로 산정하였다.
또한 강도는 1 (사소한), 2 (경미한), 3(보통) 및 4 (심각한) 단계로 분류하였다. 강도의 단계는 이탈의 결과로 나타나는 현상의 심각성을 기준으로 산정하였다. 위험 등급(Risk Ranking)은 분리막의 위험 요소를 정량화하며 빈도와 강도를 곱하여 계산하였다.
강도의 단계는 이탈의 결과로 나타나는 현상의 심각성을 기준으로 산정하였다. 위험 등급(Risk Ranking)은 분리막의 위험 요소를 정량화하며 빈도와 강도를 곱하여 계산하였다.
다음으로 핵융합 수소동위원소 회수 공정에 대한 장외 영향 평가를 위해 시나리오 분석을 수행하였다. 이를 위해 피해 예측 프로그램인 ALOHA 프로그램을 사용하여, 수소와 중수소에 대한 영향 범위를 파악하여 삼중수소의 영향 범위를 예상해 보고자 하였다.
다음으로 핵융합 수소동위원소 회수 공정에 대한 장외 영향 평가를 위해 시나리오 분석을 수행하였다. 이를 위해 피해 예측 프로그램인 ALOHA 프로그램을 사용하여, 수소와 중수소에 대한 영향 범위를 파악하여 삼중수소의 영향 범위를 예상해 보고자 하였다.
시나리오는 현실적으로 발생 가능성이 높고, 사람이나 환경에 미치는 영향이 사업장 밖까지 미치는 경우의 시나리오 중에서 영향 범위가 최대인 경우의 시나리오를 가정하였다. 누출률은 검출 및 차단시스템에 기반하여 시간을 30분으로 적용하였다. 대안의 시나리오의 조건은 다음과 같다.
마지막으로 관리적 대책을 마련한다. 설치되어있는 설비가 제 기능을 유지할 수 있도록 안전하게 관리함으로써 위험도를 낮출 수 있는 방안으로 설비 ․ 장치의 유지보수 계획과 자체 점검 계획을 수립한다. 매뉴얼을 갖추고 시스템을 유지하기 위한 계획을 수립하고 이행한다면 설비의 노후화를 지연시키고, 누출 등의 위험을 완화시킬 수 있다.
화학 사고의 발생 시 영향 범위 및 사고 발생 빈도를 줄이기 위하여 주요 위험설비에 대하여 사고가 발생할 수 있는 원인과 현재의 안전 조치의 한계점을 분석하고 개선권고사항을 도출하기 위한 위험성 검토를 주기적으로 실시한다. 그리고 비상상황에 대한 주기적인 교육도 실시하여 담당자의 대응 능력을 향상시킨다.
본 연구에서는 핵융합 수소동위원소 회수 공정에 대한 실험과 위험성 평가를 수행하였고, 이 공정에 대한 위험관리를 다음과 같이 정리하였다. 첫 번째로 시스템의 수소동위원소 최대 회수를 위한 공정을 구성하였다. 핵융합 배기가스의 조성을 파악하고 공정 조건에 맞는 회수 공정을 구성한다면 수소동위원소의 최대 회수율을 얻을 수 있고,배기가스 중 수소동위원소는 분리막 공정과 초저온 흡착 공정을 이용하여 회수 할 수 있었다.
두 번째로 정성적 위험성 분석을 통해 위험 요소를 인지하고, 이에 대한 대책을 마련하였다. 설계단계에서 HAZOP 분석을 실시하였고, 선정된 공정변수와 가이드 워드를 가지고 공정의 위험 요소를 파악하여 안전성 향상 방안을 모색하였다.
두 번째로 정성적 위험성 분석을 통해 위험 요소를 인지하고, 이에 대한 대책을 마련하였다. 설계단계에서 HAZOP 분석을 실시하였고, 선정된 공정변수와 가이드 워드를 가지고 공정의 위험 요소를 파악하여 안전성 향상 방안을 모색하였다.
세 번째로 시나리오 분석을 통해 영향 범위를 확인하였다. 분석을 위해 ALOHA 프로그램을 이용하여 수소와 중수소의 영향범위를 파악하였고,0.
네 번째로 안전을 확보 할 수 있는 방안을 제시하였다. 반응기는 이중 용기로 제작하고, 삼중수소검지기와 산소 센서 등을 설치하여 위험을 감지하게 한다.
핵융합 수소동위원소 회수 공정에서 수소동위원소가 저장되는 용기 최대 허용량 70g이 누출이 발생할 경우를 누출 시나리오로 선정하였다. 수소, 중수소의 농도에 따른 영향을 확인하기 위하여 관심농도(Default Level of Concern) 값 0.

대상 데이터

분리막은 Pd-Ag 합금이고, 팔라듐이 수소동위원소만을 투과시키는 분리막의 성질을 이용하였다. 본 실험에 적용된 분리막은 2가지 제품을 사용하였고, K사의 분리막과, S사의 분리막을 사용하였다.
분리막은 Pd-Ag 합금이고, 팔라듐이 수소동위원소만을 투과시키는 분리막의 성질을 이용하였다. 본 실험에 적용된 분리막은 2가지 제품을 사용하였고, K사의 분리막과, S사의 분리막을 사용하였다. 분리막의 수소동위원소 회수율을 극대화시키기 위해서 분리막 후단의 투과 측에 고진공 펌프 시스템을 배치하여 진공도를 높여서 실험하였다.
초저온 흡착 실험에는 분자체(Molecular Sieve-5A) 112g을 사용하였다. 흡착제는 구형으로 크기는 1.

데이터처리

정성적 위험성 평가를 위해 공정에 대한 위험을 검토하여 설계 의도에서 벗어나는 이탈 현상을 찾아내어 공정의 위험 요소와 운전상의 문제점을 도출하는 방법인 HAZOP 분석을 실시하였다. 시나리오 분석을 위해서는 화학 사고의 위험성 평가에 대한 장외영향평가를 실시하고, 수행 방법으로 피해예측 상용 프로그램인 ALOHA를 사용하여 영향 범위를 산출하고, 안전성 확보 방안을 모색하였다.

이론/모형

초저온 흡착 실험 방법은 동적 방법(dynamic method)을 적용하였고, 그림 4와 같이 실험 장치를 설계하였다. 초저온 흡착 실험은 -196℃의 온도에서흡착제의 수소 흡착성능 및 흡착특성을 확인한다.
이를 위해 흡착제로 공급되는 수소량 및 흡착제를 통과하여 배출되는 수소량을 정확히 파악해야 한다. 이를 위해 흡착제를 통과하여 배출되는 가스 중 수소 농도 분석을 위해 AGC社의 가스크로마토그래피(gas chromatography) 분석기를 이용하였으며, 이 분석기의 검출기는 방전 이온화 검출기(Discharge Ionization Detecter)이었다. 분석 조건은 운반가스(carrier gas)로 헬륨을 사용하였고, 분석 컬럼은 분자체(Molecular Sieve-5A), 오븐 온도는 100℃로 설정하였다.
표 2에서 빈도(Frequency), 강도(Severity), 위험등급(Risk Ranking)은 위험 매트릭스 문헌을 참고하여 작성하였다[7]. 빈도는 특정 기간의 발생 횟수를 나타내며 1 (거의 발생하지 않음), 2 (발생할 수 있음), 3 (자주 발생하지만 빈번하지 않음), 4 (자주 발생) 으로 정하였다.

성능/효과

그림 2는 분리막의 수소와 중수소의 투과 성능을 비교한 결과로, 중수소의 투과 유량은 수소 대비 약 80% 수준으로 투과됨을 확인할 수 있었다. 이 실험 결과로 삼중수소는 수소와 중수소보다 적은 양이 투과될 것으로 예상할 수 있다.
그림 2는 분리막의 수소와 중수소의 투과 성능을 비교한 결과로, 중수소의 투과 유량은 수소 대비 약 80% 수준으로 투과됨을 확인할 수 있었다. 이 실험 결과로 삼중수소는 수소와 중수소보다 적은 양이 투과될 것으로 예상할 수 있다.
분리막의 투과성능은 온도와 압력에 영향을 받으므로, 온도와 압력을 주요 공정 변수로 설정하고 조건 변화에 따른 투과 유량을 측정하였다. 공급압력의 증가에 따른 투과 유량의 증가 추이를 확인하였고, 중수소의 투과 유량 상승의 기울기는 수소 대비 낮은 것으로 알 수 있었다.
실험 결과 수소 흡착능 대비 중수소 흡착능은 약 12%∼22% 높게 나타났으며, 이는 동위원소 효과에 의한 것으로 판단된다.
실험 결과 수소 흡착능 대비 중수소 흡착능은 약 12%∼22% 높게 나타났으며, 이는 동위원소 효과에 의한 것으로 판단된다. 이 실험 결과로 삼중수소는 수소와 중수소 보다 더 많은 양이 흡착될 수 있을 것으로 예상된다.
그림 1에서 제시된 공정의 위험성 평가를 위해 우선 가이드 워드와 공정 변수를 확인하고 구간별로 HAZOP 분석을 실시하였으며, 각 분석 노드별 이탈에 대해 원인, 결과 등을 파악한 후 이탈을 방지할 수 있는 안전 조치를 강구하였다.
또한 초저온 흡착 공정을 통해 분자체를 사용한 실험으로 수소의 흡착능은 수소분압 1.3∼12kPa 범위에서 1.32x10-3∼2.97x10-3mol/g을 얻었고, 중수소는 수소보다 12~22% 높게 나타났다.
첫 번째로 시스템의 수소동위원소 최대 회수를 위한 공정을 구성하였다. 핵융합 배기가스의 조성을 파악하고 공정 조건에 맞는 회수 공정을 구성한다면 수소동위원소의 최대 회수율을 얻을 수 있고,배기가스 중 수소동위원소는 분리막 공정과 초저온 흡착 공정을 이용하여 회수 할 수 있었다.
세 번째로 시나리오 분석을 통해 영향 범위를 확인하였다. 분석을 위해 ALOHA 프로그램을 이용하여 수소와 중수소의 영향범위를 파악하였고,0.001ppm의 영향범위는 수소가 4.7km, 중수소가 1.7km로 계산되었다.

후속연구

89ℓ/min으로 측정되었다. 이 실험 결과를 바탕으로 분리막의 처리 용량을 예측할 수 있으며, 분리막을 여러 단계를 거쳐 회수율을 높일 수 있고, 후단에 고진공 펌프를 사용하여 수소 회수율을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
이런 경우를 대비해서 밸브 포지셔너, 검지기 등의 부품을 설치하여 안전을 강화 할 수 있다. 또한 밸브 조절인터락 등 자동화 부품을 설치하여 가급적 빠른 시간에 위험을 방지할 수 있는 시스템을 구축하고,능동적 완화장치의 긴급차단밸브, 공정자동화 시설로 시스템을 구축한다면 더욱 안전성이 향상 된다. 또한 전체 시스템을 CCTV로 관리하여 비상 상황에 대비한다.
분리막 공정을 통해 수소와 중수소의 회수율을 86.8% 이상 얻을 수 있었고, 추후 후단에 고진공펌프를 적용하여 수소 회수율을 더 높일 수 있을 것으로 생각한다. 또한 초저온 흡착 공정을 통해 분자체를 사용한 실험으로 수소의 흡착능은 수소분압 1.
이상으로 핵융합 수소동위원소 회수 공정의 위험관리에 대해 알아보았고, 이 논문을 포함하여 국제핵융합실험로 프로젝트를 모니터링하고, 관련 연구를 지속적으로 수행한다면 향후 건설될 DEMO plant에 안전한 공정을 구축할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	삼중수소연료주기는 무엇인가?	특히 삼중수소의 경우 그 가격이 매우 고가이고, 외부 공급이 어려운 물질이므로, 반드시 회수되어 재사용되어야 한다. 이러한 수소동위원소(Q2, Q는 수소, 중수소, 삼중수소)를 포함하는 배기가스가 회수, 정제, 동위원소 분리, 저장, 공급 등의 단계가 순환되는 공정을 삼중수소연료주기[2-4]라고 한다.
	국제핵융합실험로 프로젝트의 핵융합 원료는 무엇인가?	국제핵융합실험로 프로젝트의 핵융합 원료는 중수소와 삼중수소이며, 플라즈마 상태에서 핵융합반응을 일으키고, 온도가 1억℃ 이상이 되어야 한다. 이러한 조건에서도 반응로 내에서 투입된 수소 동위원소의 0.
	초저온 흡착 실험은 흡착제의 수소 흡착성능 및 흡착특성을 확인하기 위해서 무엇을 정확히 파악하여야 하는가?	초저온 흡착 실험은 -196℃의 온도에서흡착제의 수소 흡착성능 및 흡착특성을 확인한다. 이를 위해 흡착제로 공급되는 수소량 및 흡착제를 통과하여 배출되는 수소량을 정확히 파악해야 한다. 이를 위해 흡착제를 통과하여 배출되는 가스 중 수소 농도 분석을 위해 AGC社의 가스크로마토그래피(gas chromatography) 분석기를 이용하였으며, 이 분석기의 검출기는 방전 이온화 검출기(Discharge Ionization Detecter)이었다.

참고문헌 (7)

Yun, S. H., Cho, S. Y., Lee, H. G. and Jung, K. J., "ITER project-introduction of tritium fuel cycle technology", News&Information for Chemical Engineers, 33(1), 2-7, (2015)
Glugla, M., et al., "Review of the ITER D-T Fuel Cycle Systems and Recent Progress", Tritium 2010, Nara, Japan, (2010)
Song, K. M., et al., , "Tritium Fuel Cycle of the International Thermonuclear Experimental Reactor", Korean Chem. Eng. Res., 50(4), 595-603, (2012)

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Jung, K. J., et al., "Tritium reaearch activities in Korea", Fusion Engineering and Design, 113, 236-249, (2016)

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Notice 2017-36, [Asterisk 3] The annual intake limit of radioactive materials, the concentration in the induction air and emission control standard, Nuclear Safety and Security Commission, (2017)
Frank Crawley, et al., HAZOP: Guide to Best Practice, 3rd edition, ELSEVIER, (2015)
Nijs Jan Duijm, "Recommendations on the use and design of risk matrices", Safety Science, 76, 21-31, (2015)

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저자의 다른 논문 :

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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