使用高电压和磁力的大气压状态下的等离子体幕发生器和使用其处理低中水平放射性废物的低真空焚烧设施的制作方法

本公开涉及在大气压状态下在一定空间中生成和保持等离子体，并且更具体地，涉及使用高电压和磁力的普通大气压状态下的等离子体幕发生器(plasma curtaingenerator)和使用该等离子体幕发生器处理低中水平放射性废物的低真空焚烧设施。

背景技术：

1、以下描述的内容仅提供关于本公开的背景信息并且不构成现有技术。

2、材料的状态可以分为固体、液体和气体。当将能量施加到气态材料时，电子与原子或分子分离，从而产生电子和离子存在的等离子体状态。

3、根据生成的压力，等离子体可以分为大气压等离子体和低压等离子体。进一步，根据生成等离子体的方法，等离子体放电可以分为热等离子体放电和非热等离子体放电。热等离子体是通过使用气体等加热来电离的方法，而非热等离子体是通过最小化气体的加热和电子的加热来电离的方法。

4、等离子体分为电晕(corona)放电、电弧(arc)放电、辉光(glow)放电和火花(spark)放电。它的缺点是通常很难处理，并且由于高电压(这是等离子体放电的基础)的风险以及因为它非常瞬时地发生而具有危险性。目前，低温等离子体主要广泛用于半导体制造过程、臭氧生成和静电除尘。进一步，热等离子体应用于高温高强度新材料和表面处理、特殊环境废物处理和新可再生能源开发、核反应堆和核聚变反应堆材料开发。

5、同时，包括家庭废物和工业废物在内的可燃废物的焚烧处理需要解决焚烧过程中排放到大气中的污染物(灰尘、氯化氢、硫氧化物、氮化合物、二噁英、重金属等)，但尚未找到根本解决方案。

6、特别是，在低中水平放射性废物的情况下，焚烧处理不仅具有优异的废物体积减少效果，而且通过将废物转化为惰性或反应性较低的“灰烬(ash)”形式，降低了运输和储存过程中可能发生的风险。因此，焚烧和填埋方法作为正在受到关注的固体废物处理方法。可燃废物的焚烧处理具有许多优点。由于在焚烧废物时生成的废气中含有放射性核素或放射性粒子，因此需要通过处理废气来去除放射性物质。

7、(现有技术文献)

8、(专利文献)

9、(专利文献0001)韩国专利第10-1980876号(2019.05.15)，“dbp等离子体废气还原设备”

10、(专利文献0002)韩国专利第10-0866328号(2008.10.27)，“等离子体燃烧器和柴油粒子过滤器捕集器”

11、(专利文献0003)韩国专利第10-1582625号(2015.12.29)，“使用等离子体同时降低柴油发动机的nox和pm的系统”

12、(专利文献0004)韩国专利第10-1562856号(2015.10.19)，“等离子体炬系统和使用其处理所有可燃和不可燃的家庭废物或医院废物的方法”

13、(专利文献0005)韩国专利第10-0323352号(2002.01.23)，“移动式氚去除设备”

14、(专利文献0006)韩国专利第10-1563199号(2015.10.20)，“去除氚的装置和方法”

15、(专利文献0007)韩国专利第10-1478895号(2014.12.26)，“用于合成具有亚铁氰化物的有机硅的方法。

技术实现思路

1、【技术问题】

2、根据本公开的一种实施方式，本公开提供了一种等离子体幕发生器，该等离子体幕发生器可以在不需要复杂的机械装置或化石燃料的情况下，通过仅使用高电压和磁体的磁力在大气压状态下在一定空间内连续地生成非常强且高温的等离子体。

3、本公开通过将焚烧处理期间扩散到大气中的各种污染物引导至由等离子体幕发生器形成的等离子体幕来减少或去除污染物，并且部分去除低中水平放射性废物。

4、【技术方案】

5、本公开的至少一个方面提供了一种等离子体幕发生器，包括：圆柱形磁体；圆柱形铜管，其设置在圆柱形磁体内部；以及至少一个电极棒，其沿着圆柱形铜管的中心轴线设置，其中，在圆柱形铜管与电极棒之间施加高电压以在大气压状态下连续生成等离子体，并且圆柱形磁体提供用于将等离子体保持在圆柱形铜管内部的一定空间内的磁力。

6、等离子体幕发生器可以包括设置在圆柱形铜管与圆柱形磁体之间的第一绝缘层，并且还包括设置在圆柱形铜管的内表面上的第二绝缘层。

7、在一些实施方式中，电极棒可以由耐热非铁金属(non-ferrous metal)形成，并且优选地是碳棒或钨棒。在其他实施方式中，电极棒可以包括铁芯和围绕铁芯的绝缘材料。

8、等离子体幕发生器可以包括围绕圆柱形铜管的中心轴线等间隔布置的多个电极棒。

9、圆柱形磁体可以包括：多个环形磁体，其布置成使得相同的极或不同的极彼此面对，同时彼此间隔开预定距离；以及固定结构，其使多个环形磁体彼此耦接。圆柱形磁体可以是永磁体或电磁体。

10、生成的等离子体的类型可以是dc等离子体或ac等离子体。因此，施加在圆柱形铜管与电极棒之间的高电压可以是dc电压或ac电压。

11、等离子体幕发生器可以安装在来自焚烧的废气流入的烟囱中，以减少处理家庭废物或工业废物的焚烧设施或者处理低中水平放射性废物的焚烧设施中的废气中所含的污染物。

12、此外，本公开的至少一个方面提供了使用上述等离子体幕发生器的低中水平放射性废物焚烧设施。低中水平放射性废物焚烧设施包括：电磁体型传送托盘，其包括在低真空状态下传送内部空间内的低中水平放射性污染物的传送输送机；以及焚烧设备，其焚烧或蒸发低中水平放射性污染物，其中，焚烧设备连接至具有等离子体幕发生器的第一烟囱。

13、第一烟囱中设置的等离子体幕发生器可以使用空调和真空泵使焚烧设施的内部空间达到低真空状态，并且在低中水平放射性污染物的焚烧或蒸发已经完成时防止受污染的空气泄漏。

14、围绕焚烧设施的内部空间的壁、底板和顶板可以形成为六边形非铁金属模块结构，以防止由于内部空间中的低真空引起的翘曲。

15、连接至第一烟囱的等离子体幕发生器可以设置在焚烧设施的内部空间中。在空气从内部空间流入的第二烟囱中设置的等离子体幕发生器可以设置在内部空间的顶板外部。

16、【技术效果】

17、本文所公开的等离子体幕发生器可以在大气压状态下在可调整的空间范围内生成强且连续的等离子体(即，等离子体幕)，而不是局部地生成的等离子体。特别地，通过调节与等离子体生成范围密切相关的磁体的磁通量密度和尺寸(内直径、外直径和厚度)以及高电压的强度，可以获得从小空间范围到很大空间范围的等离子体。

18、本文所公开的等离子体幕发生器需要施加到电极棒和铜管的高电压、以及提供将等离子体保持在一定空间中的强磁场的磁体，并且可以在没有任何其他类型的机械装置或燃料的情况下简单地生成强大的等离子体幕。此外，机械结构非常简单，因此故障很少，并且在故障的情况下可以容易地更换零件。

19、进一步，本文所公开的技术可以在污染源扩散到大气中或扩散到特定空间中之前容易地移除污染源，使用等离子体幕从根本上移除将各种有害气体或大量细粉尘扩散到大气中的污染物。特别地，等离子体幕发生器易于调节等离子体生成的范围，使其适于去除焚烧设施所需的各种空间范围内的污染物。

20、本文所公开的技术可以用于诱导与强大的等离子体幕的碰撞以使各种危险材料交叉坍塌以成为危险性较低的粒子，这些危险材料可以在放射性废物的焚烧或汽化处理等期间导致不完全的燃烧并将污染物泄漏至外部。该技术的特殊不同之处在于，它可以用非常简单的焚烧和蒸发方法处理，而不是像以前的技术那样通过复杂过程处理。特别地，通过使整个焚烧设施处于低真空状态，它具有完全阻断放射性污染物等流出的效果。当焚烧过程后的固体残留物和未蒸发的重型液体放射性材料根据现有的处理方法运送到永久处置场时，它具有能够将放射性污染物废物的量减少到非常小范围的巨大优势。