추가의정서

6. 중수․중수소 및 중수소화합물을 생산하기 위한 공장 및 그 용도로 특별히 설 계 또는 준비된 장비

[해설 주]

중수는 다양한 공정에 의하여 생산될 수 있다. 그러나, 상업적으로 실행가능하도 록 입증된 공정은 물-황화수소 교환공정(GS 공정)과 암모니아-수소 교환공정이 다.

GS공정은 상단부분은 차고 하단부분은 뜨거운 상태에서 가동되는 일련의 탑안에 서 물과 황화수소사이의 수소와 중수소의 교환을 기본으로 한다. 탑의 하단부분 에서 상단부분으로 황화 수소가스가 순환하는 동안, 물은 탑의 밑으로 흐른다. 가스와 물을 혼합시키기 위하여 일련의 구멍난 판(tray)이 사용된다. 중수소는 낮은 온도에서 물로 이동하고 높은 온도에서는 황화 수소로 이동한다. 중수소가 농축된 가스나 물은 뜨거운 부분과 찬 부분의 접합점에서 첫 단계 탑으로부터 제 거되며 다음 단계 탑의 공정이 계속 반복된다. 중수소가 30퍼센트까지 농축된 물 인 첫 단계의 생성물은 원자로급 중수 즉 99.75퍼센트의 중수소화합물을 생산하 기 위하여 증류기(distillation unit)로 보내진다.

암모니아-수소 교환공정은 촉매에 의하여 액화 암모니아와의 접촉을 통하여 합성 가스로부터 중수소를 추출할 수 있다. 합성가스는 교환탑으로 보내지고 암모니아 교환기로 보내진다. 탑 의 내부에서, 액화암모니아가 위에서 아래로 흐를 때 아 래에서 위로 가스가 흐른다. 중수소는 합성가스의 수소로부터 추출되며, 암모니 아에 모여진다. 가스가 상단부의 암모니아 변환기로 흐르는 동안 암모니아는 하 단부의 밑바닥에 있는 암모니아 크래커로 흐른다. 계속되는 단계에서 농축이 더 욱 이루어지며 원자로급 중수는 마지막 증류를 통하여 생산된다. 합성가스 공급 은 중수 암모니아-수소 교환공정과 관련하여 건설될 수 있는 암모니아 공장에 의 하여 제공될 수 있다. 암모니아-수소 교환공정은 중수소의 공급원으로서 일반적 인 물을 사용할 수 있다.

GS 또는 암모니아-수소 교환공정을 사용하는 중수생산공장을 위한 주요한 많은 장비품목은 화학과 석유산업의 몇몇 부분과 공통이다. 이는 GS공정을 사용하는 작은 공장의 특징이다. 그러나 기성품(off-the-shelf)인 품목은 극소수이다. GS 및 암모니아-수소 공정은 가압상태에서 가연성․부식성․독성액체의 상당량을 취 급하는 것이 요구된다. 따라서 이러한 공정을 사용하는 공장과 장비를 위한 설계 및 가동 표준의 설정에서 높은 안전성과 신뢰성을 가지고 가동수명을 증진시키기 위하여 재료선정과 규격에서 특별한 주의가 요구된다. 규모의 선택은 우선적으로 경제성의 함수이며 필요한 사항이다. 그러므로 대부분의 장비품목은 고객의 요구 에 따라 준비되어야 할 것이다.

최종적으로, GS 및 암모니아-수소 교환공정에서, 중수생산을 위하여 각각 특별 히 준비되거나 설계되지 아니한 장비의 품목들이 중수생산을 위하여 특별히 설계 되거나 준비된 시스템으로 조립될 수 있다. 촉매생산 시스템이 암모니아-수소 교 환공정에 사용되고, 물 증류 시스템이 원자로급의 중수 최종농축에 사용되는 것 이 이러한 예이다.

물-황화수소(GS) 교환공정이나 암모니아-수소 교환공정을 사용한 중수생산을 위 하여 특별히 설계되거나 준비된 장비의 품목은 다음을 포함한다.

6.1. 물-황화수소 교환탑

직경 6 m(20피트) 내지 9 m(30피트), 2 MPa(300 psi)이상의 압력에서 가동 될 수 있으며, 6 mm 이상의 부식을 허용하고, 고순도 탄소강(예를 들면, ASTM A516)으로 제작되었으며, 물-황화 수소 교환공정을 사용한 중수생산을 위하여 특별히 설계되고 준비된 교환탑

6.2 송풍기 및 압축기

물-황화수소 교환공정을 사용한 중수생산을 위하여 특별히 설계되거나 준비되어 황화수소 순환(70퍼센트이상의 H2S을 함유한 가스)을 위한 1단계 저압력(즉, 0.2 MPa, 30 psi) 원심분리 송풍기 또는 압축기. 이러한 송풍기 및 압축기는 습한 H2S에 견디도록 설계되고 봉인을 가지고 흡입력이 1.8 MPa(260 psi)이 상인 압력에서 가동하는 동안 56 ㎥/second(120,000 SCFM)이상의 처리능력 을 갖는다.

6.3. 암모니아-수소 교환탑

암모니아-수소 교환공정을 사용한 중수생산을 위하여 특별히 설계되거나 준비된 15 MPa(2225 psi)이상의 압력에서 가동될 수 있고 직경 1.5 m(4.9 피트) 내 지 2.5 m(8.2 피트), 높이 35 m(114.3 피트)이상의 암모니아-수소 교환탑. 이들 탑은 탑 내장장치를 삽입하거나 뺄 수 있도록 원통과 동일한 직경의 덧붙여 진 축방향의 출구를 하나이상 갖는다.