원전 발생 방사성폐기물과 처리방식

[김재근 교수님의 저서 원자력발전소계통 정리]

원자력발전소를 운전하다보면 폐기물이 발생하고 이 폐기물이 외부환경으로 나가는 것을 방지하여야 한다. 

따라서 폐기물을 처리하는 계통이 존재한다. 

폐기물처리계통은 상에 따라 액체, 기체, 고체 처리계통이 존재한다. 

액체방사성폐기물처리계통(LRMS)

목적 : 발전소에서 발생하는 액체방사성폐기물을 수집하고 다시사용할 수 있도록 처리.

사용 : 두 호기 공유

폐액 수집 

 - 사용후연료저장조 냉각 및 정화계통 누설 : 해당 계통의 누설은 설계시에 방지하여 예상되지 않지만 만약의 누설이 있는 경우 발생되는 액체를 수집하여 액체방사성폐기물계통으로 이송.

- 방사성폐기물배수계통 : 발전소 1,2차측의 여러 기기의 누설과 발전소 기동 및 정지, 정비를 위한 배수에서 발생된 방사성액체폐기물을 수집하여 액체방사성폐기물계통으로 이송. (단, 터빈계통에서 발생되는 액체폐기물은 외부로 방출하되 방사능 오염여부를 판단하여 오염되었을 경우 처리계통으로 이송)

- 방사성폐기물세탁계통  : 출입통제건물의 세탁수, 바닥 배수 및 저준위방사성 물질 실험실의 바닥배수 등의 폐액을 액체방사성폐기물계통으로 이송하되 시료 분석 결과 방사능이 높은 경우 액체방사성폐기물계통의 화학폐액 탱크로 유입.

- 2차측복수정화계통 복수탈염기 : 복수기의 전열튜브가 누설되는 경우, 핵연료 손상시에 복수 오염 등의 이유로 정상운전 시에는 복수탈염기의 재생으로 발생하는 재생수를 일반화학폐수 처리계통에서 처리하는 반면 방사성물질을 함유하는 경우 액체방사성폐기물계통에서 처리.

액체방사성폐기물계통 

기능 : 방사성물질로 오염되었거나 가능성이 있는 액체 폐기물을 수집하여 발전소에서 다시 사용할 수 있는 순도로 처리. 처리시에 최대한 처리하여 고체방사성폐기물처리계통으로 이송하는 양을 최소화할 것.

구성 : 화학폐액과 고용존고형물폐액, 저용존고형물폐액으로 분리하여 탱크에 수집. 

처리

 - 화학폐액 : 화학폐액탱크 -> 1차 여과처리 -> 증발처리 or 탈염처리

 - 고용존고형폐액 : 여과처리 -> 오일제거 -> 증발기주입탱크 -> 증발기(농축처리) -> 농축폐액 발생 -> 고체방사성폐기물처리계통 내부 농축폐액탱크

    -> 응축폐액 발생 -> 탈염기주입탱크 -> 후단여과기 -> 감시탱크

                (활성탄, 양이온수지, 음이온수지, 혼상수지 이용)

    -> 재처리 하는 경우 재순환탱크 -> 방사능 준위조사 -> 복수저장탱크 or  원자로보충수탱크

            -> 방출 가능 폐액은 희석 -> 방사능 준위 측정 -> 외부로 방출 

 - 저용존고형물폐액 : 여과처리 -> 탈염기주입탱크 -> 탈염처리 -> 후단여과기 -> 감시탱크 -> 재처리 하는 경우 재순환탱크 -> 방사능 준위조사 -> 복수저장탱크 or  원자로보충수탱크

 -> 방출 가능 폐액은 희석 -> 방사능 준위 측정 -> 외부로 방출 

폐기물의 수집은 자동 처리는 운전원의 선택에 의해 진행된다. 

처리된 액체 방출 : 기준치 이하의 오염도 및 방사능의 액체는 기기냉각해수 및 순환수에 의해 약 11000 : 1의 비율로 희석되어 순환수의 배수로를 통해 바다로 배출된다. 

기체방사성폐기물처리계통(GRMS)

목적 : 운전 중인 기기로부터 배기되는 고방사능기체를 수집하고 충분히 지연시킨 후에 방출하여 외부로 기준치 이하의 방사선량만 대기로 배기되도록 함.

사용 : 두 호기가 공유하고 각 호기마다 저준위 방사성기체계통 존재. 

수집 

 화학 및 체적제어계통의 체적제어탱크 및 원자로배수탱크로부터 주로 발생하며 주 성분은 수소 및 질소가 함유되어 있다. 

처리 

 - 활성탄지연대 : 방사성 Xe, Kr 45일, 2.6일 이상 지연 -> 고효율입자여과기 -> 방사능 감시기(측정 기준치가 넘으면 방출관 격리밸브 작동) -> 배기구 -> 배출공기정화기 후단 덕트 -> 희석 -> 배출 

외부 공기가 계통 내부로 유입되는 것을 방지하여야 하기 때문에 일정한 압력 조건에서 운전됨.

방출되는 유량이 적거나 없을 때는 공기의 유입을 차단하기 위해 질소 주입.

고체방사성폐기물처리계통(SRMS)

목적 : 운전시 발생하는 고체방사성폐기물을 저장, 고화처리, 포장 및 취급하고 포장된 폐기물을 발전소 내부의 임시저장고 또는 영구처분장으로 이송할 때까지 일정기간 저장.

사용 : 두 호기가 공용으로 사용.

수집

 - 화학 및 체적제어계통의 붕산농축기에서 발생된 농축폐액, 방사성 이온교환기로부터 발생된 폐수지, 액체방사성폐기물처리계통의 증발기에서 나온 농축폐액, 슬러지 및 발전소 각 계통의 여과기에서 사용되고 나오는 폐여과기, 오염된 건조폐기물 등 

액체처리계통에서 외부 환경으로 버리는 폐액은 농축하고 남은 찌꺼기며 농축된 폐액은 고화를 위해 고체방사성폐기물처리계통으로 이송.

처리 

 - 액체 및 습식 폐기물 : 각 폐액들의 수집탱크 -> 방사성폐기물 고화처리계통(뱃치 방식 사용) -> 저장

 - 건조방사성폐기물 : 청정과 방사성폐기물 분류 -> 방사성폐기물 압축 처리 -> 폐기물드럼에 밀봉 (제염이 곤란한 대형 기기의 경우 적당한 크기의 운반용기에 넣어 포장)