초록
고온, 고압으로 운전되고 있는 원자력발전소의 1차 계통수측에서, 실리카는 양이온 불순물과 결합하여 핵연료 피복재에 규석(zeolite)층을 형성하므로 계통구조물의 건전성에 영향을 미치게 된다. 따라서 핵연료와 접촉하는 1차 계통수측에서는 규제치 이하의 수준으로 실리카 농도가 유지되어야 한다. 본 논문에서는 실리카 제거 작업시 발생되는 방사성 폐기물의 양을 최소화 하고 붕산 소모량을 줄이기 위해, 상용화 되어 있는 5종류의 막을 이용하여 붕산 및 실리카가 함유된 수용액에 대한 조업온도, 공급유량 변화가 투과량, 붕소회수율, 실리카 배제율에 미치는 영향에 대하여 실험을 수행하였다. 이를 이용하여 계통수내에서 실리카 만을 효과적으로 제거할 수 있는 장치를 설계하였으며, 특성이 다른 2종류의 막을 3단으로 구성하여 상황변화에 따른 대응능력을 높였다. 실험결과 기존 원자력발전소에서 사용하고 있는 Feed and Bleed 방법에 비해 폐기물 발생량은 7%에 불과했고, 농축 폐기물에 포함되어 소모된 붕산의 양은 15.7%에 불과하였다.
The concentration of silica is required to meet a certain level because silica affects fuel and materials integrity by forming a zeolite layer on fuel cladding surfaces. When the established Feed and Bleed method is employed, nuclear waste increase and the corresponding amount of boric acid is constantly consumed. This study concentrates on minimizing the amount of nuclear waste and consumption of boric acid. Using five different membranes, operating conditions such as temperatur, feed water flow rate, boric acid recovery and silica removal rate were examined. A silica-selective removal system was designed based on the above optimization procedures. Three-stage system was designed with two characteristically different membranes so that it could correspond with the different situation easily. Compared to the pevious results of the Feed and Bleed method, the current method showed that the amount of nuclear waste was reduced to 7%, and the consumption of boric acid to 15.7%.