고온 전기 용광로는 방사성 폐기물을 유리 매트릭스 내에 안전하게 고정하는 데 필요한 중요한 열 제어를 제공합니다. 1100°C에서 1150°C 사이의 온도를 유지함으로써 이러한 용광로는 휘발성 폐기물 염이 완전히 용융되고 석영 모래 및 산화납과 같은 구조 첨가제와 화학적으로 결합되도록 보장합니다.
완전히 균질한 유리상을 얻으려면 최대 1200°C까지의 정밀한 열 제어가 필요합니다. 이 공정은 느슨한 방사성 원소를 기계적으로 강하고 부식에 강한 납-붕규산 유리 매트릭스로 변환하여 장기 보관에 적합하게 만듭니다.
폐기물 고정화의 과학
완전한 화학 결합 달성
용광로의 주요 기능은 서로 다른 화학 성분 간의 상호 침투를 촉진하는 것입니다.
시뮬레이션된 폐기물 염, 특히 붕소와 나트륨은 유리 형성 첨가제와 물리적으로 융합되어야 합니다.
용광로가 1200°C에 도달하는 능력은 이러한 물질이 단순히 혼합되는 것이 아니라 분자 수준에서 화학적으로 융합되도록 보장합니다.
균질상 생성
폐기물 관리에서 균일성은 안전의 표준입니다.
온도가 불충분하면 혼합물이 불균질하게 남아 불안정한 폐기물 주머니가 발생할 수 있습니다.
고온 처리는 물질을 단일하고 일관된 유리상으로 강제하여 최종 제품의 약점을 제거합니다.
납-붕규산 유리가 중요한 이유
기계적 강도 향상
특정 열 환경은 납-붕규산 유리 형성을 가능하게 합니다.
이 특정 유형의 유리는 높은 기계적 강도로 인해 높이 평가됩니다.
견고한 매트릭스는 고체화된 폐기물이 운송, 취급 및 장기 보관 중에 손상되지 않도록 보장하는 데 필수적입니다.
내식성 보장
이 공정의 궁극적인 목표는 환경 오염을 방지하는 것입니다.
고온 융합은 탁월한 내식성을 가진 재료를 만듭니다.
이를 통해 주변 환경이 시간이 지남에 따라 화학적으로 공격적이 되더라도 방사성 원소가 유리 내부에 갇혀 있도록 보장합니다.
운영상의 과제 및 고려 사항
정밀도의 필요성
이 공정은 단순히 높은 열을 달성하는 것이 아니라 특정 열 창을 유지하는 것입니다.
반응이 올바르게 일어나려면 용광로는 온도를 1100°C에서 1150°C 사이로 엄격하게 유지해야 합니다.
이 범위 아래로 벗어나면 불완전한 용융이 발생하고, 통제되지 않은 급증은 용광로를 손상시키거나 폐기물 구성 요소를 휘발시킬 수 있습니다.
에너지 및 유지보수 요구 사항
1200°C에서 작동하면 장비에 상당한 물리적 스트레스가 가해집니다.
이러한 용광로는 이러한 극한 환경을 유지하기 위해 견고한 단열재와 내구성 있는 발열체가 필요합니다.
운영자는 완벽한 유리 매트릭스의 필요성과 고성능 열 장비를 운영하는 데 드는 에너지 비용 및 유지보수 요구 사항 간의 균형을 맞춰야 합니다.
폐기물 처리를 위한 용광로 요구 사항 평가
방사성 물질의 안전한 캡슐화를 보장하려면 장비가 특정 화학적 요구 사항과 일치해야 합니다.
- 장기 안전에 중점을 둔다면: 납-붕규산 유리의 내식성을 극대화하기 위해 1200°C를 유지할 수 있는 용광로를 우선적으로 고려하십시오.
- 공정 효율에 중점을 둔다면: 에너지 낭비 없이 균질한 용융을 보장하기 위해 용광로가 1100°C와 1150°C 사이에서 정밀한 열 조절 기능을 제공하는지 확인하십시오.
용광로는 단순한 열원이 아니라 위험한 휘발성을 안정적이고 관리 가능한 고체로 변환하는 주요 용기입니다.
요약표:
| 기능 | 요구 사항 | 폐기물 관리에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 온도 범위 | 1100°C - 1150°C | 염과 첨가제의 완전한 화학적 융합 보장 |
| 최대 용량 | 최대 1200°C | 완전히 균질하고 안정적인 유리상 보장 |
| 재료 출력 | 납-붕규산 유리 | 높은 기계적 강도 및 내식성 제공 |
| 정밀 제어 | 엄격한 열 창 | 휘발 방지 및 장기 보관 안전 보장 |
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참고문헌
- S.Yu. Sayenko, Volodymyr Morgunov. Vitrification of a Simulator of Vat Residues from Liquid Radioactive Waste. DOI: 10.26565/2312-4334-2023-1-11
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