[논문]동위원소 생산시설 활성탄여과기 하우징 개선을 위한 고려사항

김민진; 홍순복; 장경덕; 유권모; 윤동원; 임인철

문제 정의

본 논문에서는 방사성 옥소를 생산하는 동위원소 생산시설에 설치될 활성탄여과기 하우징을 설계하고 제작함에 있어 기존 활성탄 여과기의 단점을 보완하기 위한 개선사항을 검토하였다. 새로운 활성탄 여과기는 우수한 여과 성능을 가질 것으로 기대되며 이로 인해 방사성 동위원소의 생산에서 발생되는 기체 방사성 폐기물의 누설량을 최소화시킬 것으로 기대된다.
금년에는 관련 안전기준을 올바로 반영한 활성탄 여과기 하우징을 새로 제작 설치하기로 결정하고 설계 및 제작 구매가 진행 중이다. 이 논문에서는 국내 국외의 각종 활성탄 여과기의 타입 및 하우징을 검토하고 동위원소 생산에 적합한 활성탄 여과기하우징을 설계 제작하기 위하여 고려된 사항들을 정리하였다.

제안 방법

장착하는 과정도 힘들지만 Type IV의 활성탄 여과기는 구조상 수평으로 설치하면 아무리 조밀하게 활성탄을 충전하였다 하더라도 시간이 경과함에 따라 위쪽의 활성탄이 아래쪽으로 가라앉으면서 공간이 생겨 오염물질의 누설 가능성이 커진다. 그리하여 1차 활성탄 여과기도 2차 활성탄 여과기와 같이 수직 방향으로 설치하여 수직 방향의 장착 프레임에 클램프를 사용하여 밀착시키는 방법으로 변경하였다. 그리고 새로 제작될 여과기하우징의 장착 프레임은 프레임 구조를 나이프에지(knife edge) 구조로 개선하여 활성탄 여과기의 개스킷이 완벽하게 밀착되도록 하며 장착 프레임의 용접을 자분 탐상 및 침투 탐상을 통하여 검사하여 공기의 누설 가능성을 배제할 예정이다.
그러나 국내에는 Type II 여과기를 생산하는 곳이 없다는 것이 문제가 되었다. 또한 Type HI는 벌크 형태의 활성탄을 사용하는 여과기로서 방사성 기체를 완벽하게 걸러내어 누설 가능성이 가장 낮은 여과기로 알려졌으나 동위원소 시설에서 여과기를 장전하고 탈착하는 과정에 작업자의 피폭 및 분진흡입 가능성이 많고 활성탄장전 및 제거를 위한 장비가 있어야 하며 여과기하우징의 크기가 기존의 공간을 이용하기에는 너무 커서 고려에서 제외되었고 결국은 Type I을 보완한 형태인 Type IV 여과기를 사용한 하우징을 설계하기로 결정하였다.

후속연구

새로 제작할 활성탄 여과기는 기존 활성탄 여과기 계통이 2개의 트레인으로 구성되어 있으므로 한 트레인은 운전을 계속하며 다른 한 트레인을 제거한다. 그 후 새 여과기하우징을 설치하고 성능시험을 끝낸 후 새 여과기하우징으로 교체 운전을 실시한 후 나머지 한 트레인을 제거하고 같은 방법으로 설치 및 성능시험을 완료할 계획이다. 제작은 ANSI/ASME N509의 기준을 따르며 성능시험은 N510의 기준에 맞추어 수행할 예정이다.
그리하여 1차 활성탄 여과기도 2차 활성탄 여과기와 같이 수직 방향으로 설치하여 수직 방향의 장착 프레임에 클램프를 사용하여 밀착시키는 방법으로 변경하였다. 그리고 새로 제작될 여과기하우징의 장착 프레임은 프레임 구조를 나이프에지(knife edge) 구조로 개선하여 활성탄 여과기의 개스킷이 완벽하게 밀착되도록 하며 장착 프레임의 용접을 자분 탐상 및 침투 탐상을 통하여 검사하여 공기의 누설 가능성을 배제할 예정이다. 또한 새로 제작될 활성탄여과기 하우징에는 성능시험을 편리하게 수행하도록 시험가스 주입구, 측정 및 점검구 등을 적절하게 설치할 예정이다.
그리고 새로 제작될 여과기하우징의 장착 프레임은 프레임 구조를 나이프에지(knife edge) 구조로 개선하여 활성탄 여과기의 개스킷이 완벽하게 밀착되도록 하며 장착 프레임의 용접을 자분 탐상 및 침투 탐상을 통하여 검사하여 공기의 누설 가능성을 배제할 예정이다. 또한 새로 제작될 활성탄여과기 하우징에는 성능시험을 편리하게 수행하도록 시험가스 주입구, 측정 및 점검구 등을 적절하게 설치할 예정이다.
새로운 활성탄 여과기는 우수한 여과 성능을 가질 것으로 기대되며 이로 인해 방사성 동위원소의 생산에서 발생되는 기체 방사성 폐기물의 누설량을 최소화시킬 것으로 기대된다. 새 여과기하우징을 제작 설치한 후에는 기존 여과기하우징과 덕트 배관을 철거함으로 발생되는 고체방사성폐기물을 시설 방사선 구역 내에 잘 보관하여 제염한 후 자체 처분을 수행할 계획이다.
본 논문에서는 방사성 옥소를 생산하는 동위원소 생산시설에 설치될 활성탄여과기 하우징을 설계하고 제작함에 있어 기존 활성탄 여과기의 단점을 보완하기 위한 개선사항을 검토하였다. 새로운 활성탄 여과기는 우수한 여과 성능을 가질 것으로 기대되며 이로 인해 방사성 동위원소의 생산에서 발생되는 기체 방사성 폐기물의 누설량을 최소화시킬 것으로 기대된다. 새 여과기하우징을 제작 설치한 후에는 기존 여과기하우징과 덕트 배관을 철거함으로 발생되는 고체방사성폐기물을 시설 방사선 구역 내에 잘 보관하여 제염한 후 자체 처분을 수행할 계획이다.

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