Characteristics of Vitrification Process for Mixture of Simulated Radioactive Waste Using Induction Cold Crucible Melter

유도가열식 저온용융로를 이용한 혼합모의 방사성폐기물의 유리화 공정 특성

In order to simultaneously vitrify the ion exchange resin(IER) and combustible dry active waste(DAW) generated from Korean nuclear power plants, a vitrification pilot test was conducted using an induction cold crucible melter(CCM) . The energy necessary for startup of the glass using a Ti-ring was evaluated as about 290 kWh. The power supplied from a high frequency generator to melt the glass properly was ranged from 160 to 190 kW without any interruption. When the mixture of the IER and DAW was fed into the CCM, the concentration of CO was lowered up to 1/40 compared to feeding the IER solely. It may be caused by the DAW which can produce about 1.8 times higher heat compared to the IER. When the swelling phenomenon occurred in the glass melt, the concentration of $NO_2$, oxidizing gas, was higher than NO, reducing gas. Total feed amounts of the IER and DAW were 368 and 751 kg, respectively. And then, about 74 of volume reduction factor was achieved.

원자력발전소에서 발생하는 이온교환수지와 가연성잡고체 혼합폐기물을 유리화하기 위하여 유도 가열식 저온용융로를 이용한 실증시험을 수행하였다. 금속 티타늄 고리(Ti-ring)를 이용한 유리의 초기점화에 필요한 에너지는 약 290 kWh로 평가되었다. 혼합폐기물의 투입 중 고주파발생기의 출력은 160∼190 kW로 임피던스는 0.55∼0.65 $\Omega$ 범위 내에서 안정적으로 유지되었다. 이온교환수지 단독투입 시 보다 가연성잡고체와 혼합 할 경우 CO 발생농도는 1/40 정도로 낮아졌는데, 이는 1.8배 정도 높은 연소에너지를 갖는 가연성잡고체가 혼합폐기물의 완전연소를 유도한 것으로 평가되었다. 혼합폐기물의 공급량에 적당한 최적 산소 버블링에 의해 유리 용탕 내부로의 미연폐기물의 함침은 발생하지 않았으며 유리 용탕은 지속적으로 공정 건전성을 유지하였다. 유리 용탕의 부피가 증가하는 팽창(swelling) 현상 때와 정상 일 때 발생가스를 측정, 비교한 결과 swelling 현상 때는 NO와 같이 환원성 가스의 농도 보다 산화성 기체인 $NO_2$의 농도가 높은 것으로 나타났다. 실증시험에 사용된 이온교환 수지와 가연성잡고체의 각각 투입량은 368kg과 751kg 이었으며, 74 정도의 감용비를 달성하였다.