한빛원전 폐수지 제염공정 개발연구

Abstract

Research and Development for Decontamination System of Spent Resin in Hanbit Nuclear Power Plant

When reactor coolant leaks occur due to cracks of a steam generator’s tube, radioactive materials contained in the primary cooling water in nuclear power plant are forced out toward the secondary systems. At this time the secondary water purification resin in the ion exchange resin tower of the steam generator blowdown system is contaminated by the radioactivity of the leaked radioactive materials, so we pack this in special containers and store temporarily because we could not dispose it by ourselves. If steam generator tube leakage occurs, it produces contaminated spent resins annually about 5,000 ~ 7,000 liters. This may increase the amount of nuclear waste productions, a disposal working cost and a unit price of generating electricity in the plant. For this reasons, it is required to develop a decontamination process technique for reducing the radioactive level of these resins enough to handle by the self-disposal method. In this research, First, Investigated the structure and properties of the ion exchange resin used in a steam generator blowdown system. Second, Checked for a occurrence status of contaminated spent resin and a disposal technology. Third, identified the chemical characteristics of the waste radionuclides of the spent resin, and examined ionic bonding and separation mechanism of radioactive nuclear species and a spent resin. Finally, we carried out the decontamination experiment using chemicals, ultrasound, microbubbles, supercritical carbon dioxide to process these spent resin. In the case of the spent resin decontamination method using chemicals, the higher the concentration of the drug decontamination efficiency was higher. In the ultrasound method, foreign matter of the spent resin was removed and was found that the level of radioactivity is below of the MDA. In the microbubbles method, we found that the concentration of the radioactivity decreased after the experiment, so it can be used to the decontamination process of the spent resin. In supercritical carbon dioxide method, we found that it also had a high decontamination efficiency. According to the results of these experiments, almost all decontamination method had a high efficiency, but considering the amounts of the secondary waste productions and work environment of the nuclear power plant, we judged the ultrasound and supercritical carbon dioxide method are suitable for application to the plant and we established the plant applicable decontamination process system on the basis of these two methods.|한빛원전 폐수지 제염공정 개발연구

원자력발전소의 1차측 냉각수는 증기발생기 세관의 균열 등을 이유로 누설이 발생할 시, 1차냉각수에 포함된 방사성 물질이 2차 측으로 빠져 나오게 된다. 이때 증기발생기 취출수 계통 탈염탑내의 2차측 수질 정화용정화용 수지는 방사능으로 오염되며, 이 오염수지는 자체처분을 하지 못하고 보관 용기에 담아 임시 저장해 오고 있다. 증기발생기 세관 누설시, 원자력발전소 한호기 정상운전 시 연간 약 6,000 ~ 7,000ℓ의 오염폐수지가 발생되어 폐기물 발생량 증가와 함께 처분비 상승 및 발전단가 상승 요인으로 작용하고 있어 이들 오염 수지를 자체 처분할 수 있을 정도로 방사능을 감소시키는 제염 처리기술의 개발이 요구되고 있다 본 연구에서는 증기발생기 취출수계통 등에 사용되는 이온교환수지의 구조 및 특성을 알아보고, 오염 폐수지의 발생현황과 처분기술에 대해 조사해 보았다. 또한, 폐수지의 핵종에 대한 화학적 특성을 규명하고, 폐수지와 방사성 핵종간의 이온결합 및 분리 메카니즘에 대하여 알아보았으며 이러한 폐수지를 처리하기 위해 화학약품, 초음파, 마이크로버블, 초임계 이산화탄소를 사용한 폐수지 제염 실험을 수행하였다. 그 결과, 화학약품을 사용하여 폐수지를 제염하였을 경우, 약품의 농도가 높아질수록 제염효율은 높아졌으며, 초음파를 사용하여 폐수지를 처리한 경우, 폐수지의 이물질이 효율적으로 탈착되어 방사성 농도가 MDA 미만임을 확인하였다. 마이크로버블을 사용한경우에, 실험 후 방사선 농도값이 낮아져 폐수지 제염공정에 활용할 수 있는 가능성을 확인 하였고, 초임계 이산화탄소를 사용하여 폐수지를 제염한 경우 마찬가지로 높은 제염 효율을 얻을 수 있었다. 실험 결과에서 폐수지 제염에 대한 효율은 거의 모든 공정에서 높게 나타났지만 2차폐기물 발생량과 원자력발전소의 작업환경을 고려했을 때 실제 발전소에서 사용하기 적합한 공정은 초음파와 초임계 이산화탄소를 이용한 공정으로 판단하고, 이 두 공정을 바탕으로 폐수지 제염공정 시스템을 분석 연구하여 실제 발전소에서 운영 가능한 제염공정 시스템을 수립 하였다.