실증 시험

가. 이동형 MF/RO막 개략도 및 구성

○ 개략도

최종 처리수

RO막 공급펌프

RO막

농축 폐액

침지형MF막 MF막

펌프

RO막 주입탱크 폐액

RO막 농축수 Service Air

그 림 4.2 이 동 형 M F/RO막 설 비 개 략 도

○ 구 성 및 제 원

- MF : 0.4 마이크론 이상 입자 제거

- RO : 0.001 마이크론 이상 이온 및 입자 제거 - MF막 고-액분리조 및 RO막 공급탱크

- 폐액처리량(설계) : 0.5 ㎥/h ※ Bag Filter

MF/RO막 보호 및 정화 효율향상을 위해 입자가 큰 이물질 제거용으로 필요시 사용 (크기 : 200㎛, 50㎛, 1㎛)

그림 4.3 이동형 MF/RO막 설비 현장 사진

그림 4.4 이동형 MF/RO막 P&ID

나. 시험 결과

실증시험에 사용된 이동형 MF/RO막 설비는 입자상 핵종(0.4㎛ 이상)은 정밀여과(MF)막에 의해 제거되며, 더 미세한 입자나 콜로이드 및 이온성 핵종은 역삼투(RO)막에서 제거된다. 이에 본 논문에서는 안티몬 핵종이 함 유된 폐액을 이동형 MF/RO막 설비을 이용하여 안티몬 핵종 제거를 시도하

였으며, 안티몬 제거 실증실험(2015.10)에서 안티몬을 제거 할 수 있음이 입증 되었다. 또한 안티몬 이외의 핵종 방사능량도 약 1/100 정도로 감소됨 을 알수 있었다. 그림 4.5는 폐액의 시료채취 및 분석 장소이다.

용액주입 폐

액 수

조 MF 수조

RO 수조 ④

①

RO 막

②

③

그림 4.5 이동형 MF/RO막 시료분석 장소

본 시험을 위해 안티몬(Sb)이 함유된 재장전수탱크 저장수를 이동형 MF/RO막 운전 조건에 맞는 조건의 시료로 만든 후 이동형 MF/RO막 설비 로 운전하여 표 4.1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

○ 폐 액 량 : 350 리터 ○ 운전시간 : 16분 ○ 처 리 량 : 350 리터

표 4.1 이동형 MF/RO막을 이용한 안티몬(Sb) 제거 시험운전 결과

구 분 1회 2회

운전 전 운전 후 운전 전 운전 후

붕산농도(ppm) 743 330 743 360

pH 5.98 8.21 6.49 8.03

전도도(μS/cm) 22.4 406 48.7 373

운전시간(분) 3 3

유량율(ℓpm) 22 22

폐액수조 시료① (Bq/㎖)

총 비방사능 4.28E+00 4.25E+00 Sb-124 비방사능 1.60E-01 1.49E-01 Sb-125 비방사능 3.73E-01 3.30E-01 MF 처리수

시료② (Bq/㎖)

총 비방사능 3.68E+00 3.17E+00 Sb-124 비방사능 1.59E-01 1.64E-01 Sb-125 비방사능 3.76E-01 4.00E-01 RO처리

재순환시료③ (Bq/㎖)

총 비방사능 2.09E+01 1.88E+01 Sb-124 비방사능 2.00E-01 2.23E-01 Sb-125 비방사능 1.73E+00 1.63E+00 RO 처리수

시료④ (Bq/㎖)

총 비방사능 5.29E-02 4.33E-02 Sb-124 비방사능 MDA 미만 MDA 미만 Sb-125 비방사능 MDA 미만 MDA 미만

제5장 결론

본 논문에서는 안티몬(Sb)생성원과 존재 형태,안티몬(Sb)이 제거되지 않는 이유에 대해 연구해 보았고,미미한 수준의 방사능농도 일지라도 환경으로의 배출을 최소화 하고자 안티몬(Sb) 제거방안을 고찰하였다. 원자력발전소 일차 계통에서 생성된 방사성 핵종은 일차냉각재를 매개로 고체, 액체 및 기체 방 사성폐기물로 배출된다. 연료손상 또는 트램프 우라늄에 의해 핵연료에서 생

성된 핵분열 핵종은 냉각재에 항상 존재할 수 있다. 안티몬(Sb)의 경우 핵분 열 핵종 또는 핵분열 핵종의 붕괴에 의해 생성 가능하고, 냉각재 자체 또는 냉각재 중의 불순물과 부식생성물의 방사화에 의해서도 생성 가능하다. 액체 방사성폐기물 방출의 의한 안티몬(Sb)로 인근 주민이 받는 방사선 영향을 발전소 인근 주민선량 피폭평가 프로그램(ODCM)을 활용하여 평가한 결과를 보면 기준치 대비 매우 낮은 수준으로 유지됨을 알 수 있다.

기준치보다는 매우 낮은 수준의 액체방사능 농도이지만 환경으로 배출되 므로 배출되는 액체방사성폐기물 중 상당부분을 차치하는 안티몬(Sb)을 액 체방사성폐기물에 의한 환경영향 최소화라는 관점에서 접근하여 제거하기로 하였다. 이온교환수지탑(LRDPS)에서는 선택도가 매우 낮아 新수지 외에는 제거되지 않는 안티몬(Sb)을 MF/RO막을 이용하여 안티몬(Sb)를 제거하는데 성공하였다.또한,MF/RO막 설비는 안티몬(Sb) 이외의 다른 핵종들의 방사능양 도 약100분의 1로 감소시키는 결과(표 4.1)를 나타냈다.

이와 같은 결과는 향후 MF/RO막 설비를 발전소 액체폐기물계통의 이온교환 수지탑(LRDPS)의 전처리설비로 이용하거나 또는 보조설비로 이용하는 것보다 액체폐기물계통의 주 설비로써 설계 및 설계변경하여 이용함으로써 액체방사 능량 배출량 저감은 물론 이온교환수지탑(LRDPS)의 이용능력 향상에 따른 수 지 교체시기를 연장함으로써 폐수지 고체폐기물을 저감할 수 있다. 이러한 결 과는 원전의 방사성폐기물 배출 및 생성 최소화라는 목표달성은 물론 지역주 민 수용성 증대라는 2가지 측면에서 개선할 수 있는 기준점을 제시하였다.

참고문헌

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[2] Pressurized Water Reactor Primary Water Chemistry Guidelines:

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[3] 한빛5호기 9차 정지시 화학처리 결과 보고서. 한빛원자력본부 3발 화학기술팀, 2014.

[4] PWR 원전 특이핵종 생성원인 규명 연구(Draft). 한수원중앙연구원, 2014.

[5] Pressurized Water Reactor Rrimary Water Chemistry Guidelines:

Volume 2, Revision 7(Draft). EPRI, Palo Alto, CA: 2014(to be published).

[6] Improved Antimony Removal by a Chemical Treatment and

Microfiltration Process. EPRI, Palo Alto, CA, and Duke Power Company, Charlotte, NC: 1998. TR-109443.

[7] Strategies for Managing Liquid Effluents - Options, Actions, and Results. EPRI, Palo Alto, CA: 2003. 1008015.

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[10] 한국수력원자력(주), 한빛5,6호기 최종안전성분석보고서 [11] 원자력안전법(법률 제12666호, 2014. 5.21)

[12] 원자력안전법 : 원자력안전위원회 고시(방사선.01) “방사선방호 등에 관 한 기준 고시” 제6조 배출관리기준

[13] 원자력 수화학 편람. 한국원자력연구원. 동화기술. 2009.

감사의 글

현재 회사의 초급간부로 재직하면서 다른 한편으로는 아내와 세 아이를 둔 가장으로서 대학원에 입학하여 학업을 한다는 것이 너무 자신의 욕심 만 부리는 게 아닌가 하는 생각이 들었다. 그리고 학업과 업무를 병행한 다는 것에 대한 두려움도 조금은 있었다. 하지만 조선대학교와 한빛원자 력본부간의 산학협력으로 시행되고 있는 석박사 과정은 나에게는 또 하 나의 기회가 될 것 이라 생각했다. 주경야독하는 것이 결코 쉽지는 않았 지만 훌륭한 교수님과 동료 대학원생들이 나에게는 힘이 되었던 것 같다.

이렇게 시작한 대학원 학업이 벌써 2년의 세월이 흘려가고 석사논문을 제출하기에 이르렀다. 지도를 위해 멀리 광주에서 오신 조선대학교 원자 력공학과 정운관 교수님, 송종순 교수님, 이경진 교수님, 김진원 교수님, 나만균 교수님께 감사의 인사를 드립니다. 특히, 부족한 저에게 많은 지도 를 해 주시고, 따뜻한 격려와 용기까지 주신 이경진 교수님께 깊숙이 머 리 숙여 감사의 인사를 드립니다.

그리고, 논문작성에 필요한 조언과 토론 그리고 자료 추천까지 도움을 주 신 동료인 최성주 차장님께도 고맙다는 말씀 전하고 싶습니다.

마지막으로, 이러한 결실이 있기까지 마음으로 응원해 준 아내와 아빠의 이러한 노력을 이해 준 아이들에게도 감사하며, 특히 학업에 지장이 없도 록 넓은 아량을 배풀어 주신 서승남, 황의환 팀장님께도 감사 마음을 전 합니다.

2015년 10월

이 옥 성