Earticle

방사성폐기물 시료 중 Am 과 Cm 을 정량하기 위하여 음이온교환수지 및 DTPA-lactic acid 용리액을 사용하는 HDEHP 추출크로마토그래피로 이들 핵종을 분리하였다 분리된 핵종은 황산염 매질에서 전착한 다음 알파분광분석법으로 각 핵종의 방사능을 측정하였다. 모의 시료용액 중 Am 및 Cm 을 측정한 결과 각각 85.2 및 86.3 의 회수율을 나타내었다. 본 방법을 방사성 농축폐액 시료에 적용하여 Am 과 Cm 을 정량한 결과 각각 1.5-1.9 Bq/g 및 -1.7 Bq/g 의 방사능 값을 나타내었다.

Anion exchange chromatography and HDEHP extraction chromatography using DTPA-lactic acid as an eluent were applied in series for the separation of Am and Cm in radwaste samples. The separated elements were determined by electrodeposition at the sodium hydrogen sulfate-sodium sulfate buffer solution followed by alpha-spectrometry. The recovery yields of Am and Cm were 85.2, respectively, from the synthetic solution of spent nuclear fuel sample. The amounts of 241Am and 2440m determined in radwaste sample solutions of condensate bottoms were at the range of 1.5-1.9 Bq/g and -1.7 Bq/g, respectively.

To evaluate parameters influencing on the dust removal of the High Temperature Filter(HTF) system, a computer simulation of fluid dynamics inside the system had been performed. The results showed that the optimum pulse jet periods were 50ms and 90ms for the 1000mm and 1500mm long filter elements respectively. Dust removal effect was very excellent under the pulse jet pressure of 3 bar. But the distance between the pulse jet nozzle and the venturi of a filter element had no meaningful effect on the performance with the variation from 5mm to 10mm. Compared to the dispersion mode of pulse jet, the collective mode of pulse jet flow was preferable in maintaining the pressure inside the system stable.

방사선차폐 laser ablation 시스템을 레이저, 미세영역의 영상 확인을 위한 이미지 시스템, XYZ 이동장치와 조절기, ablation chamber, manipulator 및 여러 가지 광학부품들로 구성하였다. Ablation용 레이저는 UOB 및 tircaloy 시편으로부터 효율적으로 시료를 채취할 수 있도록 266 nm(6 mJ)까지 파장 변환이 가능한 Nd:YAG 레이저를 선정하였으며, 이미지 시스템은 직경 50 m 크기의 crater를 판별할 수 있는 200 배율 이상의 규격을 갖춘 CCD 카메라로 선정하였다. 시편 미세이동장치는 XYZ방향으로 시편이동이 가능하고 최대 이동거리가 50 mm까지 , 그리고 최소 1m 씩 정확하게 움직일 수 있는 장치로 선정하였다. 구성된 각 단위기기들에 대하여 광학 정렬을 수행한 후, 시료채취 부위를 50 m씩 정확하게 이동하면서 레이저로 조사시킨 시료 표면을 CCD 카메라를 통하여 관찰한 결과, 표면에 생성된 crater는 원형임을 확인함으로써 단위기기별 성능을 확인할 수 있었다.

Shielded laser ablation system composed of laser system, image analyser, XYZ translator with motion controller, ablation chamber, manipulator and various optics was designed. Nd:YAG laser which can be tunable from 1064 nm to 266 m was selected as light source. CCD camera(< 200) was chosen to analyze a crater less than 50 un in diameter. XYZ translator was composed of three linear stage which can travel 50 w with a minimum movement of 1 um and motion controller. Before the performance test, each part of system was optically aligned. To perform the ablation test, the specimen was ablated by 50 um interval and observed by image analyser The shape of crater was almost round, indicating laser beam has homogeneous energy distribution. The resolution and magnification of image system were compatible with the design.

CE형 원자력발전소를 대상으로 운전중 격납건물내 주요지점의 중성자장을 측정하여 작업자가 받을 수 있는 예상 방사선 피폭선량 등을 평가하고, 국제방사선방호위원회의 구권고(ICRP-26) 및 신권고(ICRP-60)에 따른 방사선 피폭선량 비교 및 교정 중성자장과 실제 중성자장의 방사선가중치 등을 분석해보았다. 분석결과 신권고에 따른 중성자가중치는 구권고에 의한 값보다 배 높은 것으로 나타났으며 , 측정지점의 중성자 방사선가중치 평균은 교정 중성자장의 평균과 비슷하였다. 중성자 평균에너지는 로 교정 중성자장의 평균에너지 500 keV보다 낮아 이럴 경우 각 측정지점에 대한 측정값은 실제 등가선량보다 보수적으로 평가될 수 있음을 알 수 있었다

From measured results of the neutron fields at some principal places within the containment building in a CE type nuclear power plant in operation, the radiation exposure of a worker to the neutron at there was evaluated and the equivalent dose reflecting new recommendation (ICRP 60) was compared with that doing the old one (ICRP 26). The measured neutron field was also compared with calibration neutron field. From the analysis, the following conclusion was obtained: the average neutron radiation weighting factor according to new recommendation is 2.41 to 2.71 times higher than the old one. The average neutorn radiation weighting factor at the measured place was similar to that at calibration neutron field. The average neutron energy at measured place was between 42 and 158 keV and higher than that of calibration field of 500 keV. So, the measured equivalent dose in nuclear power plant could be overestimated compared to the real equivalent dose.

발전소 내 방사화 부식생성물의 대부분을 차지하고 있는 니켈 페라이트계 부식생성물을 모사 발생시키기 위한 고온 고압용 장치를 제작하여 연구를 수행하였다. 배관형 포집기를 이용한 부식생성물 발생장치로부터 방사화 부식생성물과 가장 유사한 부식생성물을 얻을 수 있었다. 발전소에서 입자성 부식생성물이 발생되는 원리인 온도에 따른 용해도 차이를 구현하기 위하여 270C에서 부식반응이 일어나 상대적으로 높은 온도를 가진 포집용 장치에 부식생성물이 포집되도록 장치를 제작하였으며 , 발생된 부식생성물은 주사전자현미경 관찰과 EDAX를 통한 조성분석으로 그 특성을 관찰하였다. 부식생성물은 포집 된 위치 에 따라서 침상 형태의 산화물과 결정 형태의 산화물로 나뉘었으며, 조성 분석 결과 결정 형태의 부식생성물이 니켈 페라이트로서 발전소에서 발생되는 입자성 부식생성물과 유사한 것을 알 수 있었다.

High temperature - high pressure apparatus was developed to simulate nickel fewite corrosion products which were main compositions of the radioactive crud in the nuclear power plant. Corrosion product similar to the crud was obtained by a tube accumulator system. Nickel alloy (Inconel 690) and carbon steel (SA106 Gr. C) were corroded at 270 in the corrosion product generator. Ni ions and Fe ions dissolved by corrosion reaction were able to be transported to the accumulator because the crud generation mechanism was the solubility change with temperature. To evaluate the properties of simulated corrosion products, scanning electron microscope (SEM) observation and EDAX analysis were performed. SEM observation of corrosion product showed the needlelike or crystal structure of oxide depending on precipitating location. The crystal oxide was the nickel ferrite, which was similar to the crud in nuclear power plants.

Cs 이온에 대해 선택성을 갖는 ferrocyanide-음이온 교환수지를 제조하여 모의 제 염폐액 내에 존재하는 Cs 이온에 대한 흡착실험을 수행하였다. 제조된 이온교환 수지가 citric acid를 주제염제로 하는 제염폐액 내에 존재하는 Cs+ 이온에 대한 흡착능력은 상용 양이온교환수지에 비해 4배 이상 효과적인 것으로 나타났다. 모의 제염폐액과 선택성 이온교환수지를 접촉시킨 후 360분이 경과하면 금속이온에 대한 흡착반웅이 평형에 도달하였다. 본 연구범위에서 Co 이온농도가 필요이상 증가하게 되면 Cs 이온의 흡착율은 감소하였다. 과산화수소와 히드라진을 사용한 선택성 폐 이온교환수지의 재생실험 결과 전기중성화조건을 만족시키기 위해 Cs 이온이 수지로부터 용출됨을 확인하였고 열화없이 재 사용가능성을 확인하였다.

Preparation of ferrocyanide-anion exchange resin and adsorption test of the prepared resin on the Cs$ion were performed. Adsorption capability of the prepared resin on the Csion in the simulated citric acid based soil decontamination waste solution was 4 times greater than that of the commercial cation exchange resin. Adsorption equilibrium of the prepared resin on the Csion reached within 360 minutes. Adsorption capability on the Csion became to decrease above the necessary Coion concentration in the experimental range. Recycling test of the spent ion exchange resin by the successive application of hydrogen peroxide and hydrazine was also performed. It was found that desorption of Csion from the resin occurred to satisfy the electroneutrality condition without any degradation of the resin.

원전에서 발생되고 있는 방사성폐기물 중 I의 정량을 위하여 시료의 특성에 맞는 최적의 시료 전처리 및 회수방법을 고찰하였다. 난용성시료 중 모의 잡고체와 수지에 함유된 요오드를 산침출법과 알칼리 용융방법으로 분리하여 회수율을 측정한 결과 , 의 회수율을 각각 나타내었다. 모의 농축폐액 중 1291를 pH 7의 음이온 수지에 흡착시켜 선택적으로 분리한 후 회수율을 측정한 결과 의 회수율을 나타내었다. 폐액 중 함유되어있는 고 농도의 붕소가 요오드 회수율에 미치는 영향을 조사한 결과 1,200 g/mL 이하의 붕소는 I의 분리 및 정량에 영향을 주지 않았다. 원전 내 현장시료인 폐수지 중 I 회수율을 칼럼용리방법으로 분리 후 측정한 결과 (RSD, )를 나타내었다.

Many different kinds of radwastes are discharged from the nuclear power plants, and I is included in these radwastes. Recovery test of I was evaluated for different radwastes(dry active waste, sludge, spent resin and simulated evaporator bottom). Recovery of I for dry active waste by acid leaching with NaClO was and l291 for spent rein by alkali fusion method with KOH as a flux agent was ), respectively. iodide in simulated evaporator bottom containing a high concentration of borate was adsorbed with anion exchange resin at pH 7 phosphate buffer solution. Recovery of I for anion exchange resin was and not affected up to 1,200 g/mL (as a Boron). Recovery of I for the spent resin from nuclear power plant was .

본 연구는 사용 후 핵연료의 금속전환 공정에서 발생되는 폐용융염을 고형화하는 방법으로 GRSS(Gel-Route Slabilization/Solidifcation)개념을 이용한 전처 리법을 제안하였다. Sodium silicate와 H3p04로 구성된 물질계에서는 SiO에 의해 형성되는 반응모듈 내에서 휘발성 핵종은 열적으로 안정한 화합물로 전환된다. 얻어진 생성물은 붕규산 유리매질과의 반응을 통하여 Li는 LiPO 형태로 유지되며 Cs 및 Sr은 유리매질내에 포용될 수 있다. 또한 sodium silicate, HPO 및 ZrCl로 이루어진 물질계를 이용하여 내구성이 우수한 WZP 세라믹 고화매질을 합성하였다. 이상에서 NZP구조가 형성되며, Cs가 Li보다 우선하여 NZP구조를 형성하였다. 이상의 결과로부터, GRSS를 이용한 폐용융염의 전처리는 단순한 공정과 열적 안정성을 통하여 검증된 고화매질로 고형화가 가능토록하는 유효한 접근법이라 할 수 있으며, 수화학적 안정성의 검증을 통하여 ANL의 제올라이트를 이용한 고화법에 대한 대안이 될 것으로 기대된다.

This study suggested a new method for the solidification of molten salt waste generated from the electro-metallurgical process in the spent fuel treatment. Using binary material system, sodium silicate and phosphoric acid, metal chlorides were converted into metal phosphate in the micro-reaction module formed by SiO particles. The volatile element in the reaction module would little vaporized below 1100C After the gel product was mixed with borosilicate glass powder and thermally treated at 1000C, li exists as LiPO separated from glass phase and, Cs and Sr would be incorporated into an amorphous phase from XRD analysis. In case of the addition of ZrCl to the binary system, the gel products were transformed into NZP structure considered as an prospective ceramic waste form after heat-treatment above 700 C. From these results, the gel-route pretreatment can be considered as an effective approach to the solidincation of molten salt waste by the confirmed process or waste form and this also would be an alternative method on the ANL method using zeolites in USA by the confirmation of its chemical durability as an future work.

원자력시설 핫셀 (Hot Cell)내에서 핵종실험 시 발생하는 고방사능 분진(Hot Particulate)의 크기는 0.5300 이고 주 핵종은 UO였다. 핫셀 내의 고방사능 분진을 제거하기 위해 사이클론과 Bag/HEPA필터로 구성된 장치를 고안하였고, 이 장치의 사이클론에 의해 고방사능 분진을 최대로 포집할 수 있는 실험조건을 제시했다. 모의입자의 크기가 클수록 입자의 포집효율은 높았다. 모의 입자의 크기가 5 이상일 때, 입자의 포집효율은 보다 높았다. 모의 입자의 크기가 1.0 보다 작을 때, 포집효율은 보다 작았다. 모의 입자의 유입속도가 12 m/sec보다 클 때, 포집효율은 보다 높았다. 그러나 유입속도가 17 m/sec 보다 클 때 포집효율의 증가율은 크지 않았다. 모의입자의 포집효율은 Vortex Finder의 길이가 7.2 cm이하일 때, 길이의 증가와 함께 높아졌지만 7.2 cm 이상일 때는 낮아지기 시작했다. 그러므로 Vortex Finder의 길이가 7.2 cm 일 때, 최대포집효율을 나타냈다. 사이클론 밑에 보조콘 부착 시 모든 속도 범위에서 약 평균 정도 포집효율이 증가하므로 보조콘 부착효과가 크지 않았다.

The size and main ingredient of hot particulate generated during the nuclide experiment in hot cells of nuclear facilities were 0.5300 m and UO. A cyclone filter equipment which consists of a cyclone and Bag/HEPA filter was devised to remove hot particulate generated during the nuclide experiment in hot cells of nuclear facilities. The experimental conditions to maximize the collection efficiency of hot particulate were suggested through experiments done with the cyclone filter equipment. With the large size of simulated particulate, the collection efficiency of the particulate was high. When the size of simulated particulate was more than 5 m, the collection efficiency of the particulate was more than and when the size of simulated particulate was less than 1.0 urn, the collection efficiency decreased by less than . If the inflow velocity of simulated particulate was increased, the collection efficiency of the particulate was also increased. When the inflow velocity of simulated particulate was more than 12m/sec, the collection efficiency was higher than , but after 17 m/sec inflow velocity, no change observed. The collection efficiency of the simulated particulate can be enhanced with the length of vortex finder inside the chamber. With the length of vortex finder, 7.2cm, the observed collection efficiency of the particulate was the maximum. Moreover, when the sub-cone was attached under the cyclone, the collection efficiency of cyclone increased . It was found that effect by attachment of sub-cone was not serious.