The thermal treatment of radioactive waste attracts great attention. The thermal treatment offers lots of advantages, such as significant volume reduction, hazard reduction, increase of disposal safety, etc. There are various thermal technologies to waste. The developed technologies are calcination, incineration, melting, molten salt oxidation, plasma, pyrolysis, synroc, vitrification, etc. The off-gas treatment system is widely applied in the technologies to increase the safety and operation efficiency. The thermal treatment generates various by-product and pollutants during the process. The dust or fly ash are generated as a particulate from almost every radioactive waste. The treatment of PVC related components generates hydrogen chloride, which usually brings corrosion of facility. The treatment of rubber and spent resin generates sulfur oxide, SOx. The treatment of nitrile rubber generates nitrogen oxide, NOx. The incomplete combustion of radioactive waste usually generates carbon oxide, COx. The process temperature also affects the generation of off gas, such as NOx and/or COx. Various off gas treatment components are organized for the proper treatment of the previously mentioned materials. In this study systematical review on off gas treatment will be reported. Also, worldwide experiences and developed facility will be reported.

In this study, numerical modeling on the gas flow and off-gases in the low temperature carbonization furnace for carbon fiber was analyzed. The furnace was designed for testing carbonization process of carbon fibers made from various precursors. Nitrogen gas was used as a working gas and it was treated as an incompressible ideal gas. Three-dimensional computational fluid dynamics for steady state turbulent flow was used to analyze flow pattern and temperature field in the furnace. The off-gas mass fraction and cumulative emission gas of species were incorporated into the CFD analyses by using the user defined function(UDF). As a results, during the carbonization process, the emission of CO2 was the dominant among the off-gases, and tow moving made the flow in the furnace be uniform.

Molten Salt Reactor, which employs molten salt mixture as fuel, has many advantages in reactor size and operation compared to conventional nuclear reactor. In developing Molten Salt Reactor, Offgas system should be properly designed since the fission products in off-gas accelerates the corrosion in reactor structure materials and deteriorates the purity of liquid fuel. The design of off-gas system therefore requires the preliminary study of the behavior of evolved fission products in off-gas units and the development of off-gas model is crucial in developing such system. In this study, we corrected the off-gas illustrative model proposed by ORNL (Nuclear Engineering and Design, vol 385(15) 111529, 2021) by employing physically consistent concept of capture rate of fission product and holdup. For the application of the corrected off-gas model to Chloride-based 6 MW Molten Salt Reactor, major fission products were firstly determined from OpenMC based neutronics calculation and chain reaction related to the major fission products were defined. Based on these data, the holdup behavior of fission products in off-gas units (decay tank, caustic scrubber, Halide trap, H2O trap and charcoal bad) were investigated.

The Korea Atomic Energy Research Institute is developing a nuclide management process that separates high heat, high mobility, and long half-life nuclides that burden the disposal of spent fuel, and disposes of spent fuel by nuclide according to the characteristics of each nuclide. Various offgases (volatile and semi-volatile nuclides) generated in this process must be discharged to the atmosphere below the emission standard, so an off-gas trapping system is required. In this study, we introduce the analysis results of the parameters that affect the design of the off-gas trapping system. The analyzed contents are as follows. The physical quantities of the Cs, Tc/se, and I trapping filters according to the amount of spent nuclear fuel, the maximum exothermic temperature of the Cs trapping filter and the absorbed dose by distance by Cs radioactivity were analyzed according to the amount of spent nuclear fuel. In addition, a three-dimensional CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis was performed according to operating parameters by simply modeling the off-gas trapping system, which is easy to modify mechanical design parameters. It is considered that the analysis results will greatly contribute to the development of the off-gas trapping system design requirements.

The potential application of palladium-ruthenium composite membranes to the separation of hydrogen from chlorosilane gases in silicon-based industries was investigated. Ru/Pd/Al2O3/PSS membranes were prepared by electroless plating. Hydrogen permeation tests and temperature programmed desorption analysis revealed that the addition of a Ru over layer on Pd changed the hydrogen adsorption characteristics, resulting in improved stability of the membrane at low temperatures. The Ru/Pd/Al2 O3/PSS composite membrane had a stable hydrogen permeation flux of 1.8 m3m-2h-1 over a period of 1,200 h at 180°C without suffering hydrogen embrittlement. After exposure to impurities such as HCl and SiHCl3 , the hydrogen permeation flux of the Ru/Pd/Al2 O3/PSS composite membrane was stable over a period of 9h with feed pressure of 2.0 bar at 225°C.

본 연구에서는 파이로프로세싱에서 발생하는 배기체 내 요오드 포집을 위한 매질로서 고가의 은 기반 흡착제를 대체하기 위 한 상용 구리메쉬의 가능성에 대해 연구하였다. 열역학적 계산을 통해 구리 금속과 요오드 기체의 반응은 100 ~ 500℃ 온도 범위에서 자발적으로 일어나며 요오드화구리(CuI)를 형성할 것으로 예상되었다. 실험을 통해 반응 온도에 따른 요오드 포 집 효율의 영향을 분석한 결과, 1개의 구리메쉬(질량 0.26 g)를 이용하여 반응 온도를 300, 400℃로 변화하였을 때 각각 5 및 6 wt%의 요오드(초기질량 2.0 g)가 포집됨을 확인하였다. 또한, 반복 실험 결과를 토대로 구리메쉬 표면에 형성된 반응 생성 물(CuI)의 자발적인 탈리 현상으로 구리의 활용률이 증가할 수 있음을 확인하였다. 반응 생성물의 CuI 상 형성은 X-선 회절 실험을 통해 확인하였으며, 표면 분석은 주사전자현미경을 이용하여 수행하여 그 결과를 보고하였다.

일반적으로 액체가스운반선은 인화성 화물이나 독성물질을 운반한다. 이러한 화물들은 폭발, 화재 및 인명손상을 가져올 수 있기 때문에, 액체가스운반선의 거주구역, 서비스 구역 및 통제실은 가스의 유입이 원천적으로 차단되도록 설계한다. 이러한 이유로, IMO IGC 코드의 멤브레인형 LNG선박의 화물탱크에 설치되는 벤트 출구의 높이는 노출갑판상 B/3 또는 6m 중 큰 것 이상으로 하고 작업구역 및 전후부 통행로, 갑판상의 저장탱크 및 화물설계 액위보다 6m 이상 높게 설치하여야 한다라고 규정하고 있다. 또한 LNG 시장이 점진적으로 증가하면서, LNG선박의 크기도 증가해 왔다. 때문에 현 규정에 의하면 LNG선박의 벤트의 높이는 선박 폭(B)에 비례하기 때문에 상당히 높아져야 할 것이며, 이는 높은 벤트 마스트(Mast)로 인하여 작업의 어려움 및 전방 시야를 방해하는 등 항해의 어려움을 초래한다. 본 연구에서는 멤브레인형 LNG선의 Sea-trial시에 측정하였던 데이터 및 CFD유동해석을 통해 LNG선박 화물탱크의 벤트 출구의 높이에 대한 적합성 평가를 수행한다.

지진 시 광범위한 가스누출에 의한 화재는 인명피해 및 심각한 재산손실을 초래한다. 이러한 지진피해를 줄이는 효과적이 고도 합리적인 방법의 하나로 가스공급정지를 고려할 수 있다. 우리나라의 지진세기와 빈도 및 도시가스의 공급체계를 생각하면 지진시 가스공급정지는 일반 가정에서 개별차단기를 설치하여 실시하는 것보다 도시가스사에서 일괄적으로 수행하는 것이 보다 경제적이다. 본 연구에서는 지진 시 신속하게 가스공급 정지를 판단할 수 있는 긴급대응시스템을 제안하였다. 가스 공급지역내에서 계측된 지반가속도의 크기에 따라 적절한 조치를 취할 있도록 2단계의 기준지진도를 제안하였으며, 지진 피해를 입은 지역에 한해서 가스공급을 정지할 수 있도록 공급지역 블록화를 제안하였다. 또한, 실제 가스공급지역을 대상으로 하여 지반해석과 피해도 해석을 수행하여 기준지진도를 설정하고 긴급대응시스템을 적용하였다.

초 록 유리화공정 고온영역에서의 방사성 배기체 유동해석을 해석하기 위하여 상용 수치해석 범용 툴인 FLUENT를 이용하여 적용성을 검토하여 보았다. 수치해석을 통하여 유리화공정 원형설비에 영향을 미치는 인자를 파악하였는데, 저온용응로, 배관냉각기 및 고온필터 등의 세 단계로 나누어 해석을 수행하였다. 저온용융로의 경우 폐기물 처리용량에 따른 해석과 저온용융로 내부 과잉산소 공급 비에 따른 연소지연 가능성에 대한 수치해석을 수행하였다. 배관냉각기의 경우에는 각종 수치 모델 및 외벽 열전달계수를 확보하였으며 또한 방사성 핵종의 거동을 모사할 수 있는 수치적 기업을 검토하였다. 이러한 방법론을 적용하여 핵종의 열교환기 내부에서의 응고 특성에 대하여 고찰하였다. 수평 유입형식의 인입관이 있는 일반적인 형상과 유입구가 필터 내부에 수직으로 있는 고온필터의 수치해석을 통하여 인입관의 위치에 따른 고온필터의 작동 특성을 비교하였다. Appropriate numerical models for the simulation of off-gas flow in hot area of the vitrification plant have been developed in this study. The models have been applied to analyze the effect of design parameters of real plant and numerical analyses have been performed for CCM(Cold Crucible Melter), pipe cooler and HTF(High Temperature Filter). At first, the effect of excess oxygen and the ratio of oxygen distribution on combustion characteristics in the CCM has been studied. Next, solidification behavior of radio nuclide in the pipe cooler has been numerically modeled and scrutinized. Finally, flow pattern in accordance with the location of off-gas entrance of the HTF has been compared.

본 연구에서는 폴리올레핀산업에서 배출되는 배가스 내에 존재하는 미반응 올레핀 단량체를 분리·회수를 위한 막분리 공정 개발에 관한 연구로 중공사형 복합막의 개발에 관한 연구 결과이다. 중공사형 복합막의 제조를 위해 먼저 고분자 용액의 조성과 내부응고제의 조성을 변화시켜 다양한 구조와 투과도를 갖는 중공사 지지체를 제조하였으며, 그 위에 올레핀 단량체를 선택적으로 투과·분리시킬 수 있는 고무상 고분자(폴리디메틸실록산) 선택층을 코팅 용액의 농도를 조절하여 두께를 조절해 가며 중공사형 복합막을 제조하였다. 제조되어진 중공사 지지체와 복합막의 구조 및 코팅 두께는 전자주사현미경(SEM)을 통하여 확인하였으며, 올레핀(에틸렌, 프로필렌, 부텐) 및 질소 등의 기체에 대한 단일가스 투과도를 측정하여 그 분리성능을 평가하였다. 최적화된 중공사 복합막의 코팅 두께는 약 10;μm이였으며, 올레핀의 투과도는 에틸렌의 경우 75 GPU, 프로필렌과 부텐의 경우 각각 200과 1,120 GPU로 조사되었다. 그리고 질소대비 올레핀의 이상 선택도는 에틸렌/질소가 6.4, 프로필렌/질소, 부텐/질소가 각각 17과 97로 선택층으로 사용한 폴리디메틸실록산의 고유한 선택도와 유사한 값을 보였다. 이러한 결과로 보아 올레핀 배가스의 분리회수를 위한 새로운 중공사형 복합막이 성공적으로 제작되었음을 알 수 있었다.

본 연구에서는 현재 일반가정이나 영업소에서 사용중인 액화석유가스 용기용밸브의 문제점을 제시하고, L.P 가스사고를 예방할 수 있는 LPG용 과류밸브의 과류차단장치를 개발제작함에 있어 고압가스 안전관리기준 통합고시 제12장 4절 과류차단형 액화석유가스 용기용밸브에서 규정한 과류차단 성능시험을 실시하는데 필요한 여러 가지 변수를 선정하여 차단장치의 형상에 따른 최적의 차단 유량 범위를 찾고자 실험을 실시하였으며, 보다 궁극적으로는 일반 용기용밸브가 가진 문제점을 조속히 해결하고 진정한 의미의 안전밸브를 개발하는데 목적이 있다.

The purpose of this study was to develop a recycling system for ozone off-gas. Although the ozone transmission rate of the injector method differs slightly depending on the ozone injection rate, it reaches approximately 99%, which is very high. During the increase in water inflow to the ozone recycling system from 2 L/min to 10 L/min, the average ozone recycling rate was 99.4% at a 1 ppm ozone injection rate, 98.6% at a 2 ppm ozone injection rate, 98.1% at a 3 ppm ozone injection rate. Ozone treatment facility operating costs can be divided into the costs of pure oxygen production, ozone production, and maintenance. The annual operating costs of ozone treatment facilities in Korea are estimated to be approximately 38.9 billion won. The annual savings are estimated to be approximately 5.8 billion won when the ozone transfer rate of the diffuser method, which is mostly employed in domestic water treatment plants, is 85% and 15% of the ozone is recycled.

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000m3 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압 축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH2의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.