화학제염 공정의 개발현황 및 개선방안 고찰

Abstract

원전 해체 과정에서 계통제염은 원전 해체 작업자들의 피폭선량을 낮추기 위해서 가장 선제적으로 행해지는 제염활동이다. 계통제염 공정이 바르게 수행되지 않을 경우, Hot Spot이 생기거나 전반적인 공간선량률이 올라가서 공정을 수행하는 데 큰 걸림돌이 될 수 있다.

이러한 공정을 성공적으로 수행할 수 있도록 해당 논문에서는 화학제염 공정의 과정 및 종류에 대해 알아보고자 했다. 경수로의 경우, 화학제염을 수행해야 하는 산화피막이 철, 니켈, 크롬의 복합체로 구성되어 있어서 화학제염 공정이 까다롭다. 그래서 산화와 환원 환경을 반복적으로 조성해 복합체를 제거하여 제염계수를 올리는 과정을 포함한다.

전반적인 화학제염의 공정단계는 유사하지만, 어떤 산화제와 환원제를 사용하는지에 따라, 그리고 추가적인 설비의 필요 유무에 따라 화학제염 공정의 종류를 구분할 수 있는데, 해당 논문에서는 가장 널리 사용되는 4가지의 공정을 선정하여 단계를 자세히 서술하였다.

또한 해당 공정이 수행된 전 세계의 발전소의 경험 사례들을 살펴보았다. 대표적으로, 미국, 독일, 일본의 사례를 검토하였는데, 화학제염 공정 수행 중 발생한 특이사항이나 추가적인 개선사항을 파악하고자 했다.

국내에서도 고리 1호기의 화학제염을 기점으로 독자적인 화학제염 공정 개발에 착수했는데, 한수원 중앙연구원의 CRI_Decom 공정과 한국원자력연구원의 HyBRID 공정이 있다. 이 공정들의 특이점에 대해 살펴보고, 향후 화학제염 공정들이 앞으로 개발되어야 하는 방향에 대해서 고찰하고자 했다.

전세계에서 수행되고 있는 화학제염 공정의 경우, 제염 능력이나 공정 수행시 안전성 측면은 충분히 달성했다. 하지만 공정을 수행하면서 발생하는 2차폐기물이 최근 방사성폐기물 처리문제와 맞물려 큰 이슈가 되고 있다.

이에 따라 최근에는 2차폐기물을 저감할 수 있는 방향으로 새로운 공정이 시도되거나 무기산 기반의 공정을 개량 및 개발하는 움직임이 포착되고 있다. 이를 살펴보고 앞으로 화학제염공정이 나아가야 할 방향에 대해서 고찰하고자 한다. |In the process of decommissioning a nuclear power plant, system decontamination is the most preemptive decontamination activity in order to lower the exposure dose of the decommissioning workers. If the systemic inflammation process is not performed properly, hot spots may occur or the overall air dose rate may rise, which may become a major obstacle to the process.

In order to successfully carry out these processes, this paper tried to investigate the processes and types of chemical decontamination processes. In the case of light water reactors, the chemical decontamination process is difficult because the oxide film to be chemically decontaminated is composed of a complex of iron, nickel, and chromium. Therefore, it involves the process of increasing the decontamination factor by repeatedly creating an oxidizing and reducing environment to remove the complex.

Although the overall chemical decontamination process steps are similar, the types of chemical decontamination processes can be classified according to which oxidizing agent and reducing agent are used and whether additional equipment is needed. The steps were selected and described in detail.

In addition, we looked at the experiences of power plants around the world where the process was performed. Representatively, the cases of the United States, Germany, and Japan were reviewed, and it was attempted to identify specific issues or additional improvements that occurred during the chemical decontamination process.

In Korea, starting with the chemical decontamination of Kori Unit 1, the company started developing its own chemical decontamination process. There are the CRI_Decom process of the KHNP and the HyBRID process of the Korea Atomic Energy Research Institute. We tried to examine the peculiarities of these processes and to consider the direction in which these processes should be developed in the future.

In the case of the chemical decontamination process being carried out all over the world, the decontamination ability and safety aspect during the process have been sufficiently achieved. However, secondary waste generated during the process is becoming a big issue in connection with the recent radioactive waste treatment problem.

Accordingly, in recent years, a new process is attempted in a direction that can reduce secondary waste, or a movement to improve and develop an inorganic acid-based process is being captured. We will look into this and consider the direction the chemical decontamination process should take in the future.