중·저준위 원전 콘크리트 폐기물의 습식공정 발생 폐액 처리 및 슬러지의 필터프레스를 이용한 고액 분리에 대한 실험실 규모 평가

Abstract

원전 해체 시 수십만 톤의 콘크리트 폐기물이 발생할 수 있으며, 해체에 소요되는 총비용은 콘크리트 폐기물 부피 감용에 크게 영향을 받는다. 중·저준위 방사성 콘크리트의 부피 감용을 위하여 건식 파쇄와 습식 처리(산용액을 이용한 화학적인 용해)를 조합한 공정의 비용효율성과 전체적인 성능이 평가되어 왔다. 본 연구에서는 콘크리트 골재와 미분말의 화학적인 용해 공정에서 발생되는 산성 폐수의 처리를 위하여 공침을 이용한 화학적 공정과 처리 후 침전물을 함유한 폐액의 고액 분리를 순차적으로 평가하였다. 산성 폐수 처리를 위한 pH 조절과 공침제(K4Fe(CN)6, BaCl2, Na2SO4) 투여를 조합한 공정에 의한 Co, Cs, Sr과 같은 모사 대상 핵종들의 제거 효율을 고찰하여 최적 처리 조건을 도출하였다. 개별 핵종들의 처리 실험에서는 단순히 pH를 8까지 증가시키는 공정만을 이용해서 99.983%의 Co 제거 효율을 얻을 수 있었다. 이와는 달리, pH 조절(pH는 8까지 증가)과 0.003M K4Fe(CN)6, BaSO4(0.12M BaCl2, 0.24M Na2SO4 투입) 등의 공침제를 투여하는 공정을 조합해야 Cs과 Sr의 제거 효율은 각각 99.999%와 99.963%를 보였다. 복합적인 핵종들을 함유한 제거 실험 결과, 개별 핵종들의 제거 경우와 동일한 조건(공침제를 투여 후 pH를 8까지 조정)에서 가장 우수한 제거 효율을 얻을 수 있었으며, Co, Cs, Sr의 가장 높은 제거 효율은 각각 99.989%, 99.994%, 99.822%로 나타났다. 화학적 공정에 의하여 핵종들이 제거된 후 발생되는 폐액에 대한 필터프레스를 이용한 고액 분리 실험 결과, 표면적 당 1.0 g의 규조토를 도포하였을 때 여과 부피 및 속도가 현저하게 증진되는 것을 확인하였으며, 탁도가 0.83 NTU까지 감소하여 폐액의 수질도 향상되었다. 본 실험에서 대상이 된 상용화된 필터들 중 폴리에틸렌 재질의 평이중식 필터가 여과 부피가 797.2 mL, 여과 속도가 155.9 mL/min으로 가장 우수한 성능을 보였다. 본 연구 결과는 원전 해체에서 발생하는 중·저준위 콘크리트 폐기물의 효율적인 부피 감용 공정에 적용됨으로써 해체 비용 절감 및 안전한 처분에 기여할 것으로 기대된다.