Development of Dust Recycling System and Dust Cleaner in Pipe during Vitrification of Simulated Non-Radioactive Waste

모의 비방사성폐기물의 유리화시 발생 분진의 재순환처리장치 및 배관 내 침적분진에 의한 막힘 방지용 제진장치의 개발

For utilizing vitrification to treat low and intermediate level waste, industrial pilot plant was designed and constructed in October 1999 at Daejon, Korea through the joint research program among NETEC, MOBIS and SGN. More than 70 tests were performed on simulated IER, DAW etc. including key nuclide surrogate(Cs, Co); this plant has been shown to vitrify the target waste effectively and safely, however, some dust are generated from the HTF(High Temperature Filter) as a secondary waste. In case of long term operation, it is also concerned that pipe plugging can be occurred due to deposited dust in cooling pipe namely, connecting pipe between CCM(Cold Crucible Melter) and HTF. In this regard, we have developed the special complementary system of the off-gas treatment system to recycle the dust from HTF to CCM and to remove the interior dust of cooling pipe. Main concept of the dust recycling is to feed the dust to the CCM as a slurry state; this system is regarded as of an important position in the viewpoint of volume reduction, waste disposal cost and glass melt control in CCM. The role of DRS(Dust Recycling System) is to recycle the major glass components and key nuclides; this system is served to lower glass viscosity and increase waste solubility by recycling B, Na, Li components into glass melt and also to re-entrain and incorporate into glass melt like Cs, Co. Therefore dust recycling is helpful to control the molten glass; it is unnecessary to consider a separate dust treatment system like a cementation equipment. The effects of Dust Cleaner are to prevent the pipe plugging due to dust and to treat the deposited dust by raking the dust into CCM. During the pilot vitrification test, overall performance assessment was successfully performed; DRS and Dust Cleaner are found to be useful and effective for recycling the dust from HTF and also removing the dust in cooling pipe. The obtained operational data and operational experiences will be used as a basis of the commercial facility.

중${\cdot}$저준위 고체폐기물의 유리고화처리 적용연구를 위하여, 현대모비스는 원자력환경기술원 및 프랑스 SGN사와 공동으로 99년 10월에 유리화 실증설비를 건설한 바 있다. 실증설비를 활용하여 모의핵종(Co, Cs)을 포함한 비방사성 이온교환수지, 잡고체 등에 대한 70여 회 이상의 실증시험 수행을 통하여, 대상폐기물을 안전하고 효과적으로 처리할 수 있음을 확인하였다. 그러나 처리공정 중 고온세라믹필터계통(High Temperature Filter : HTF)에서 발생하는 분진의 처리가 문제점으로 도출되었다. 또한 저온용융로(Cold Crucible Melter : CCM)와 HTF를 연결하는 냉각파이프는 장기간 운전시 CCM으로부터 발생한 분진이 침적되어 배관막힘의 우려가 있다. 이와 관련, 기 개발한 유리화공정에 추가하여 HTF에서 발생한 분진을 재순환하는 장치와 냉각파이프 내 침적분진을 제거하는 장치를 개발하였다. 유리화공정 중 HTF에서 발생하는 분진의 처리는 유리화설비의 감용비, 처분비용 및 유리용탕의 조절 측면에서 특히 중요하다. 분진재순환장치(Dust Recycling System : DRS)의 개념은, HTF 하단부에서 발생분진을 수거, 물과 섞어 슬러리 형태로 제조, 이송하여 CCM 내로 다시 투입함으로써 분진을 처리할 수 있도록 하였다. DRS의 주 기능은 분진 내의 모의핵종 및 주요 유리성분을 다시 CCM으로 재순환 처리하는 것이며, 이에 따라 유리용탕의 성분을 일정하게 유지하고 또한 유리배출을 용이하게 하는 데 기여한다. 또한 시멘트 고화설비 등과 같은 별도의 분진처리설비를 고려할 필요가 없다. 제진장치는 주기적으로 운전 중 가동할 경우, 냉각파이프 내의 분진침적에 의한 막힘 방지와 함께 배관 내 침적된 분진을 CCM 내로 다시 처리하는 효과를 기대할 수 있다. 유리화실증시험을 통하여 DRS와 제진장치에 대한 전체적인 성능평가를 성공적으로 수행하였으며, 운전결과 및 경험은 향후 상용설비를 위한 기본자료로 활용할 것이다.