[논문]Sr resin을 이용한 방사성 스트론튬 분리의 최적화

정윤희; 김현철; 서경석; 강문자; 정근호

doi:10.7733/jnfcwt.2015.13.2.123

Sr resin을 이용한 방사성 스트론튬 분리의 최적화
Optimization of Radiostrontium Separation Process Using Sr Resin 원문보기

Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지, v.13 no.2, 2015년, pp.123 - 130

정윤희 (과학기술연합대학원대학교) , 김현철 (한국원자력연구원) , 서경석 (과학기술연합대학원대학교) , 강문자 (한국원자력연구원) , 정근호 (한국원자력연구원)

초록
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순수 베타 핵종인 ⁹⁰Sr 분석은 화학적 거동이 유사한 알칼리 토금속(Ca, Ba, Ra)등 방해 원소를 제거할 분리 공정이 필요하다. 본 연구는 Sr을 추출/정제하기 위해 추출크로마토그래피법을 이용한 최적의 절차를 마련하는 것을 목적으로 한다. Sr resin 1.5 mL BV(Bed Volume)의 최대 Sr 흡착량은 6 mg이었다. 유량 1 mL min^-1과 Ca 200 mg 이하에서는 Sr resin 1.5 mL(BV)의 Sr 회수는 정량적이었으나, 유량을 5 mL min^-1으로 중가 시키면 Sr 회수율이 감소하였다. 같은 양(BV)의 Sr resin을 사용할 경우, 컬럼의 단면적이 작을수록 Sr resin의 분리능이 향상되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

For the analysis of 90Sr, which is a pure beta emitter, radiochemical separation from the main interfering elements such as Ca, Ba and Ra is required due to their similarity in chemical behavior to strontium. This study describes a radioanalytical procedure using extraction chromatography for separating Sr from interfering elements. The maximum capacity of the resin for Sr was approximately 6 mg per 1.5 mL of bed volume (BV). The recovery of Sr on the resin 1.5 mL (BV) was quantitative for the calcium level of 200 mg at the flow rate of 1 mL min-1. However the chemical yield declined by increasing the flow rate by up to 5 mL min-1 even at the calcium level of 200 mg. When using the same BV of Sr resin, the performance of the resin was enhanced as the cross-sectional area of the Sr resin column is small.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

Sr resin을 이용한 Sr 분리 절차 중 rinsing 절차는 시료 중 Sr 정제를 방해 하는 핵종(Ca, Ba, Ra, 90Y)을 Sr과 분리하는 것을 목적으로 한다. 이 방해 핵종들은 질산 농도에 따라 Sr resin에서 서로 다른 결합력을 갖는다［15］.
본 논문에서는 Sr resin을 이용하여 Sr을 정제하기 위한 최적의 절차를 연구하였다. 방해 핵종들을 제거하기 위한 rinsing volume과 Sr resin의 성능을 저해하지 않을 만큼의 최대 Ca 양, 유량에 따른 Sr resin의 성능을 조사하였다.
본 연구에서 Sr resin 1.5 mL(BV)를 이용한 Sr 정제를 위해 신뢰성 있는 조건을 제시하였다. 이는 환경 시료 중 Sr 정 제를 위한 실험에 참고할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있다.

제안 방법

Sr resin을 이용한 Sr 정제 방법은 시료 중 Ca의 양의 영향을 받는다. Sr resin 1.5 mL(BV)에서 Sr 회수율에 영향을 미치지 않는 최대 Ca 허용 한계를 알아보기 위해 8 M HNQ 10 mL에 Stable Sr 6 mg과 Ba 1 mg을 넣고 Ca 200 mg, 300 mg, 500 mg 넣은 시료를 준비하였다. Sr resin에서 최대 Ca 허용 한계는 방해 핵종들을 모두 제거하고, Sr의 회수율을 최 대로 높일 수 있는 Ca의 허용량을 의미한다.
Sr resin법의 최적 조건을 결정하기 위해, 각 절차마다 stable Sr과 Ba의 농도를 측정하였다. Sr2+와 Ba2+의 농도는 Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometers(ICPOES, Varian, USA)를 사용하여 분석되었다.
Sr resin에서 유량에 따른 Sr의 용출 곡선(elution curve) 을 알아보았다. 8 M HNO3 14 mL에 Stable Sr 6 mg과 Ba 1 mg을 넣은 샘플을 Sr resin 1.
Sr resin법의 최적 조건을 결정하기 위해, 각 절차마다 stable Sr과 Ba의 농도를 측정하였다. Sr2+와 Ba2+의 농도는 Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometers(ICPOES, Varian, USA)를 사용하여 분석되었다.
8 M HNO3 10 mL에 Stable Sr 6 mg과 Ba 1 mg을 혼합한 시료를 유량 1 mL min-1, 5 mL min-1 로 Sr resin 컬럼에 통과 시켰다. 같은 유량 조건에서 8 M HNO3을 계속 흘려 보내주 면서 5 mL씩 끊어 20 mL plastic vial에 받은 시료 중 Sr2+을 ICP-OES로 분석하였다.
본 논문에서는 Sr resin을 이용하여 Sr을 정제하기 위한 최적의 절차를 연구하였다. 방해 핵종들을 제거하기 위한 rinsing volume과 Sr resin의 성능을 저해하지 않을 만큼의 최대 Ca 양, 유량에 따른 Sr resin의 성능을 조사하였다.
유량에 따른 차이를 확인하기 위해 각 시료를 Sr resin 컬럼에 1 mL min-1, 5 mL min-1의 유량으로 통과시켰다. 샘플 통과 후 8 M HNO3 을 계속 흘려 보내주면서 5 mL씩 끊어 20 mL plastic vial에 받아 ICP-OES로 분석하였다.
Sr resin에서 최대 Ca 허용 한계는 방해 핵종들을 모두 제거하고, Sr의 회수율을 최 대로 높일 수 있는 Ca의 허용량을 의미한다. 유량에 따른 차이를 확인하기 위해 각 시료를 Sr resin 컬럼에 1 mL min-1, 5 mL min-1의 유량으로 통과시켰다. 샘플 통과 후 8 M HNO3 을 계속 흘려 보내주면서 5 mL씩 끊어 20 mL plastic vial에 받아 ICP-OES로 분석하였다.
Stable Sr。］ 들어있는 8 M HNO3의 부피를 10 mL, 20 mL로 다르게 준비한 이유는 시료 중의 Ba。］ 컬럼을 통과한 뒤, 얼마 만에 시료에서 Ba。］ 제 거되는지 확인하기 위함이다. 컬럼에 8 M HNO3을 계속 흘 려 보내고 5 mL씩 끊어 20 mL plastic vial에 받아 ICP-OES로 Sr2*과 Ba2+의 농도를 분석하였다.
8 M HNO3 10 mL를 이용해 Ba을 제거하고 초순수로 Sr을 용출하였다. 컬럼을 빠져 나온 초순수를 2 mL씩 끊어 20 mL plastic vial에 받아 ICP-OES로 Sr2+을 분석하였다.

대상 데이터

본 실험에서는 particle size 50 ~ 100 #m의 Sr resin (Eichrom Technologies, Inc., USA)을《 6.6 X 100 mm borosilicate glass 컬럼(Biochem Fluidics, USA)에 1.5 mL BV 되도록 채워 사용하였다. Sr resin을 이용한 추출크로마토그 래피법은 질산 농도에 따른 Sr resin과 Sr과의 반응성 차이를 이용한 방법으로 이때 사용된 용액은 Merck EMSURE® KGaA의 65% nitric acid이고, 초순수(MilliQ-Plus, 18 M0를 사용하여 희석하였다.
일반적으로 Sr resin 법은 중력을 이용해 용액을 흘려 보내거나 vacuum box를 사용하여 Sr을 분리한다. 본 연구에서는 한국 원자력연구원 환경방사능평가팀에서 자체 개 발한 자동핵종분리장치(Modular Automated Radionuclides Separator, MARS)를 사용 하였다(Fig. 1)［17］. MARS는 자체 개발한 소프트웨어를 이용하여, 용액의 종류, 유량, 그리고 양을 미리 설정하여 운영할 수 있는 자동분리장치이다.

이론/모형

5 mL BV 되도록 채워 사용하였다. Sr resin을 이용한 추출크로마토그 래피법은 질산 농도에 따른 Sr resin과 Sr과의 반응성 차이를 이용한 방법으로 이때 사용된 용액은 Merck EMSURE® KGaA의 65% nitric acid이고, 초순수(MilliQ-Plus, 18 M0를 사용하여 희석하였다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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