[논문]대형 유리-세라믹 복합 매질 소결체 제조 시 비등방성 변형 특성 평가

김광욱; 손성준; 김지민; 포스터 리차드; 이근영

doi:10.7733/jnfcwt.2020.18.1.31

[국내논문] 대형 유리-세라믹 복합 매질 소결체 제조 시 비등방성 변형 특성 평가
Evaluation of Characteristics of Anisotropic Deformation in Manufacturing of Large-scale Glass-ceramic Composite Sintered Body 원문보기

Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지, v.18 no.1, 2020년, pp.31 - 41

김광욱 (한국원자력연구원) , 손성준 (한국원자력연구원) , 김지민 (한국원자력연구원) , 포스터 리차드 (한국원자력연구원) , 이근영 (한국원자력연구원)

초록
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본 연구에서는 우라늄 폐촉매 처리 공정에서 발생하는 우라늄 함유 폐기물 대상으로 유리-세라믹 매질 구조의 대형 디스크 소결체 형태로 제작 시, 최종 제작된 소결체의 비등방향 수축 특성 및 변형율 변화를 연구하였다. 본 연구에서는 최대 직경 40 cm를 갖는 다양한 크기 원형 디스크 형태와 원형 디스크의 1/4 크기의 부채꼴 형 소결체를 제작하여 이들의 비등방성 수축 특성을 평가하였다. 60 MPa 압력하에서 만들어지는 성형체는 소결 시 성형체의 크기 및 형태에 관계없이 높은 등방성 수축하였다. 제조된 전체 소결체에 대한 비등방성율은 평균 1.6%이었고 이때 평균 부피 감용율은 37.4% 이었다. 이러한 결과로부터 국내에서 발생한 우라늄 폐촉매를 처리하기 위한 공정에서 발생하는 우라늄 함유 폐기물은 대형 디스크 형태의 유리-세라믹 매질 형태로 고형화함으로써 높은 안정성과 부피감용 효과를 가지며 200 L 드럼에 포장될 수 있음이 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

We studied the anisotropic shrinkage and deformation characteristics of large size sintered bodies in the manufacturing of glass-ceramic composite wasteform. We used uranium-bearing waste, generated from the treatment of spent uranium catalyst. Sintered specimens were prepared in several forms, comprising a circular disk, and a quarter disk in several diameters of up to 40 cm. Regardless of form or size, the sintered bodies had high isotropic shrinkage when they were fabricated using green bodies prepared at 60 MPa. The average anisotropy rate and average shrinkage rate were 1.6%, and 37.4%, respectively. We confirmed that the glass-ceramic composite wasteform in a large scale disk-type for packing in a 200 L drum could be fabricated with a tolerable anisotropy shrinkage. This has resulted in a significant reduction in the volume of radioactive waste to be disposed of with highly stable wasteform.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

2에 서 보는 것 같은 대형 소결체 제작과정에서 비등방성 수축율 평가에 대한 연구는 전무한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 본 연구의 대상 폐기물인 우라늄 촉매를 통해 만들어지는 시료와 U-free 촉매를 사용하여 만들어지는 대용 시료를 사용하여 다양한 크기의 성형체와 소결체를 만들고 이들의 변형 특성을 평가하였다.
지금까지 대형 유리-세라믹, 세라믹 성형체 제작과 관련한 문헌이나 자료가 거의 없으며, 특히 이러한 성형체의 소결 시 변형율에 대한 연구는 매우 부족하다. 따라서 본 연구에서는 우라늄 폐촉매 처리 공정에서 발생하는 우라늄 함유 폐기물 대상으로 이들을 유리-세라믹 매질 구조의 대형 디스크 소결 체 형태로 제작 시, 최종 제작된 소결체의 비등방향 수축 특 성 및 변형율 변화를 연구하였다.

제안 방법

1의 우라늄 폐촉매 부피감용 공정에서 발생하는 우라늄 함유 폐기물을 소결방법에 의한 유리세라믹 구조를 만들기 위한 최적 조건이 찾아졌고, 이에 따라 본 연구에서도 그 제조조건을 사용하였다. Fig. 1의 우라늄 폐촉매의 처리 공정의 용해과정에서 분리된 미용해 우라늄 함유 물질을 건조 후, B₂O₃첨가하여 SiO₂wt%에 대한 B₂O₃ 의 wt% 비율(SiO₂ wt%/B₂O₃ wt%)이 3.5가 되도록 하였다. 이 비율은 일반적인 붕규산 유리에서 SiO₂ wt%/B2O3 wt% 비 율인 6.
대용시료를 사용하는 경우도 실제 우라늄촉매를 사용하는 것과 같은 방법으로 Fig. 1 공정의 용해과정을 통 해 발생된 미용해 잔류물을 시료로 하여 직경 1 cm, 5 cm, 10 cm 원형 디스크, 직경 10 cm 원의 1/4 부채꼴형 디스크 및 추가로 대형 직경 40 cm 원의 1/4 부채꼴 형 디스크 성형 체를 만들고 이들을 열처리시켰다.
9에는 3kg의 U-free 대용 시료를 사용하여 약 60 MPa의 압력이 가해지는 대형 프레스에서 만들어진 부채꼴 형직경 40 cm 디스크 1/4 조각 성형체를 소결하고 이들 소결체 4개를 조립하여 완성된 하나의 유리-세라믹 매질 디스크형 소결체 사진이 나타나 있다. 대형 성형체를 만들 때 다이에서 성형체가 배출 시 성형체의 파손율을 최소화 하기 위하여 시행착오를 통하여 결정된 약간의 수분을 시료 분말에 포함시켜 이 수분이 성형체가 다이에서 배출 시 윤활제 역할을 하게 하였다. Fig.
디스크 형 소 결체의 수축율은 이들의 성형체와 소결체를 1/4로 등분율로 나누어 각 위치에서의 직경과 높이를 측정하여 아래와 같은 수식을 사용하여 축방향 수축율(Axialshrinkage), SH와 반 경방향 수축율(Radial shrinkage), SD 값을 측정하여 이들의 평균값을 각 소결체의 수축율로 표현하였고, 이러한 크기 변 화를 측정하여 부피감소율(Volumetric shrinkage)과 VD와 밀도 변화를 계산하였다[20]
U-free 시료에서는 특히 안티모늄이 우라늄 촉매 보다 많이 존재하며 대신 구리 성분이 매우 작은 양으로 존 재하는 것을 볼 수 있다. 따라서 대용시료는 우라늄 시료의 우라늄 산화물의 미존재를 보완하기 위하여 U-free 촉매를 용해 한 후 우라늄 촉매를 용해 후 발생하는 미용해 고형물에 존재하는 UO₂의 wt%만큼의 CeO₂를 첨가하여 만들었다. 본 연구의 성형체를 만들기 위한 모든 대상 시료는 건조 후 분말 화시켜 입자들의 엉킴이 없는 미세 분말 상태로 만들고, 여기에 붕소삼산화물(B₂O₃₎ 첨가한 후 이들을 믹서기에서 충분히 교반하여 시료입자들이 균질하게 혼합되도록 하였다.
본 연구에서는 제작되는 모든 성형체는 각각 3개씩 만들어 소결한 후 각 소결체 크기 변화를 측정한 평균값을 각 크기의 성형체의 수축율 변화 값으로 하였다. 디스크 형 소 결체의 수축율은 이들의 성형체와 소결체를 1/4로 등분율로 나누어 각 위치에서의 직경과 높이를 측정하여 아래와 같은 수식을 사용하여 축방향 수축율(Axialshrinkage), S_H와 반 경방향 수축율(Radial shrinkage), S_D 값을 측정하여 이들의 평균값을 각 소결체의 수축율로 표현하였고, 이러한 크기 변 화를 측정하여 부피감소율(Volumetric shrinkage)과 V_D와 밀도 변화를 계산하였다[20]
따라서 대용시료는 우라늄 시료의 우라늄 산화물의 미존재를 보완하기 위하여 U-free 촉매를 용해 한 후 우라늄 촉매를 용해 후 발생하는 미용해 고형물에 존재하는 UO₂의 wt%만큼의 CeO₂를 첨가하여 만들었다. 본 연구의 성형체를 만들기 위한 모든 대상 시료는 건조 후 분말 화시켜 입자들의 엉킴이 없는 미세 분말 상태로 만들고, 여기에 붕소삼산화물(B₂O₃₎ 첨가한 후 이들을 믹서기에서 충분히 교반하여 시료입자들이 균질하게 혼합되도록 하였다. 붕소 삼산화물의 첨가량은 대상 시료에 존재하는 SiO2에 대한 첨 가되는 B₂O₃의 wt% 비율 (SiO₂ wt%/B₂O₃ wt%)이 3.
본 연구의 유리-세라믹 매질의 소결 시 변형율 평가는 2 종류의 시료를 사용하여 제작된 소결체를 사용하여 수행 하였다. 유리-세라믹 소결체 변형율 평가를 위한 사용된 첫 번째 소결체는 실제 우라늄 폐촉매를 Fig.
3에는 본 연구에서 사용되었던 다양한 크기의 성형체를 제조하기 위한 형틀인 다이(Die)와 프레스(Press) 장비의 사진이 나타나 있다. 부채 꼴 형인 디스크 형태 1/4 조각의 성형체는 4개를 만들고 이를 소결한 후 조합하여 Fig. 2 (B)와 같은 하나의 디스크 형 유리-세라믹 소결체를 최종 제작하였다.
우라늄 함유 폐기물을 유리-세라믹 복합매질 형태로 고형화 후 드럼 포장하기 위한 대형 소결체의 제조 시 비등방성 수축 특성을 평가하였다. 디스크 형 유리-세라믹 복합 소 결체의 등방성 수축율 평가를 위해 60 MPa로 압축하여 만든 직경 1, 3, 5, 10 cm 디스크 및 직경 10 cm, 40 cm 원형 디스 크의 1/4 크기의 성형체들은 1,100℃ 소결 시 그 크기와 모양에 관계없이 높은 등방성 수축율을 보였다.
본 연구의 유리-세라믹 매질의 소결 시 변형율 평가는 2 종류의 시료를 사용하여 제작된 소결체를 사용하여 수행 하였다. 유리-세라믹 소결체 변형율 평가를 위한 사용된 첫 번째 소결체는 실제 우라늄 폐촉매를 Fig.1의 우라늄 폐촉매 처리 공정으로부터 발생하는 미용해 잔류물을 시료로 사용 하여, 직경 1 cm, 5 cm, 10 cm 원형 디스크, 직경 10 cm 원 의 1/4 부채꼴 형 성형체 제작 후 이들을 소결시켜 만들었다. 직경 10 cm 이상의 대형 성형체를 만들기 위해서는 매우 많은 시료 양이 필요하지만, 본 연구에서 허가 받은 핵물질 사용량의 한계로 우라늄 시료를 이용한 대형크기 소결체를 만 들수 없었다.
6:1이 되도 록 다이에 넣어지는 혼합 시료 양이 조절되었다. 제작된 성 형체는 소결로에서 1,100℃에서 2시간 열처리한 후 자연 냉 각하여 최종 유리-세라믹 소결체를 제작하고 이들의 외형적 크기 변화 즉, 디스크 형에서는 원의 4등분된 각 위치에서 지름과 높이를, 디스크 형태 1/4 조각 형에서는 각 조각의 반지름 변의 길이와 높이를 측정하여 이들을 평균한 값을 사용하 여 변형 특성을 평가하였다.
이 공정에서는 우라늄 촉매 부피의 50~60%를 차지하는 지지체인 SiO₂성분만을 알칼리 조건에서 선택적으로 물유리(Water glass) 형태로 용해 추출하고, 이 물유리 성분은 SiO₂로 다시 회수되어 최종적으로 자체처분 되게 한다. 한편 촉매에 서 지지체 SiO₂성분이 빠져나가고 남은 미용해 UO₂-Sb₂O₃- FeO-SiO₂ 고형물에 유리용제(Glass flux) 성분인 붕소삼산 화물(B₂O₃₎을 첨가하고 소결시킴으로서 미용해 고형물에 존재하는 잔류하는 SiO₂와 Sb₂O₃을 유리질화 시키고 이 유리 물질들이 미용해 고형물의 나머지 성분 즉, 우라늄과 기타 금속산화물 등을 감싸면서(Encapsulated) 전체 매질을 안정적인 유리-세라믹 복합체(Glass-ceramic composite) 형태가 만들어지고, 이를 최종 처분하는 개념을 사용하였다. 우라늄 폐기물을 유리-세라믹 매질로 만드는 소결(Sintering) 과정에서 폐기물 입자들이 결합되면서 최종 부피는 초기 부피 에 비하여 수축하게 된다.

대상 데이터

직경 10 cm 이상의 대형 성형체를 만들기 위해서는 매우 많은 시료 양이 필요하지만, 본 연구에서 허가 받은 핵물질 사용량의 한계로 우라늄 시료를 이용한 대형크기 소결체를 만 들수 없었다. 따라서 대형 크기의 소결체를 제작을 위해서 우라늄 폐촉매 대신 우라늄 폐촉매를 발생시킨 회사에서 동일한 목적으로 사용하고 있는 U-free 촉매를 이용한 만든 대용 (Surrogate) 시료 제조하여 사용하였다(아래 대용시료 준비 설명 참조). 대용시료를 사용하는 경우도 실제 우라늄촉매를 사용하는 것과 같은 방법으로 Fig.
본 고형화 연구를 위해 사용된 시료는 앞서 설명한 것 처럼 우라늄 폐촉매 시료 또는 대용 촉매인 U-free 촉매를 Fig. 1 공정의 용해단계를 거쳐 만들었다. 즉, 대상 시료를 약 105℃ 3~4 M NaOH 용액에서 2시간 용해하고, 이후 미용 해 잔류물을 필터프레스에서 고-액(Solid-liquid) 분리를 통 해 얻어진 케익을 이용하여 본 연구의 고형화 시료로 사용하 였다[3,4,7].
우리나라의 한 민간업체에서도 1990년 중반부터 약 10년간 우라늄촉매를 사용하였고 이 과정에서 발생된 대량의 우라늄 폐촉매가 향후 처리를 기다리며 현장에 저장되어 있는 상태이다[1,2]. 우라늄 촉매는 SiO₂지지체에 UO₂(~10 wt %), Sb₂O₃(~35 wt %), FeO (~8 wt %) 및 기타 금속산화물이 담지 되어 있는 촉매(U-Sb-MOx/ SiO₂ : M = Fe, V, etc)로서 여기에 사용된 U은 감손우라늄 (0.001% ²³⁴U, 0.194% ²³⁵U, 99.804% ²³⁸U)이다[2-4]. 현재는 전세계적으로 우라늄촉매는 더 이상 사용하지 않고 대신 종래의 우라늄 촉매에서 우라늄이 빠지며 대부분의 주요 성분이 비슷한 U-free 촉매(Sb-Fe-MOx/SiO₂: M = Cu, Cr, V, etc) 가 사용되고 있다[5].
1 공정의 용해단계를 거쳐 만들었다. 즉, 대상 시료를 약 105℃ 3~4 M NaOH 용액에서 2시간 용해하고, 이후 미용 해 잔류물을 필터프레스에서 고-액(Solid-liquid) 분리를 통 해 얻어진 케익을 이용하여 본 연구의 고형화 시료로 사용하 였다[3,4,7]. Table 1에는 본 연구의 유리-세라믹 복합 매질 제조에 사용된 실제 우라늄 폐촉매와 U-free 촉매를 앞서 설 명한 것과 같은 방법으로 알칼리 용액 용해 후 필터 프레스 에서 분리된 필터 케익 즉, 분리된 미용해 물질을 EDS (Energy dispersive X-ray Spectroscopy; Bruker Namo, Xflash Detector 410-M)를 사용하여 분석한 시료 내 주요 성분의 무 게 wt%가 나타나 있다.

이론/모형

또한 직경 1 cm의 성형체와 이의 소결체의 부피와 밀도는 아르키메데스 원리(Archimedes’s principle)를 이용한 유체질량측정방법(Hydrostatic weighing method)을 이용하여 측정하였고 이를 물리적 외형 변화를 통해 측정된 값과 비교하였다.

성능/효과

6과 같은 방법으로 성형체를 만들고 이를 소결시킨 후 측정된 S_H, S_D, 및 V_D 값이 나타나 있다. S_H 값은 16.86% (평균편차 0.396%), S_D 값은 16.83% (평균편차 0.606%) 보였고, 계산된 수축 등 방성 계수 k_S 값은 1.001으로 거의 완전한 등방성 수축을 하였음을 볼 수 있었다. 이때 모든 소결체의 평균 부피 수축율은 39.
8에서 소결 시 성형체에 포함된 일부 수분이 배출되는 과정의 기상화 팽창에 의한 것으로 판단되고, 이것이 최종 소결체 등방성 수축에 약간의 영향을 미친 것으로 생각된다. 그러나 그 변형율은 약 3% 정 도로 Fig. 6, Fig. 7의 소형 소결체에서 보다는 약간 높지만 4 조각의 소결체를 조합 시 Fig. 9에서 보는 것처럼 충분히 디스크의 원형도와 평탄도를 유지할 수 있는 정도이었다. 따라서 상기의 일련의 실험 결과를 통하여 충분한 한 압력을 통해 만들어지는 성형체는 소결 시 큰 뒤틀림이 없이 등방향 수축을 하는 것을 알 수 있었고, 이를 통하여 본 연구에서 제안한 유리-세라믹 매질의 폐기물 형태를 200 L 표준 드럼 (56.
우라늄 함유 폐기물을 유리-세라믹 복합매질 형태로 고형화 후 드럼 포장하기 위한 대형 소결체의 제조 시 비등방성 수축 특성을 평가하였다. 디스크 형 유리-세라믹 복합 소 결체의 등방성 수축율 평가를 위해 60 MPa로 압축하여 만든 직경 1, 3, 5, 10 cm 디스크 및 직경 10 cm, 40 cm 원형 디스 크의 1/4 크기의 성형체들은 1,100℃ 소결 시 그 크기와 모양에 관계없이 높은 등방성 수축율을 보였다. 전체 소결체 시료 에 대한 비등방성율은 평균 1.
따라서 상기의 일련의 실험 결과를 통하여 충분한 한 압력을 통해 만들어지는 성형체는 소결 시 큰 뒤틀림이 없이 등방향 수축을 하는 것을 알 수 있었고, 이를 통하여 본 연구에서 제안한 유리-세라믹 매질의 폐기물 형태를 200 L 표준 드럼 (56.7 cm D × 87.7 cm H)에 채워질 수 있는 대형 디스크 형 태의 소결체도 충분히 제작이 가능함을 알 수 있었다.
상기에서 언급한 모든 실험 결과로부터 우라늄 폐촉매 처리 공정에서 발생하는 우라늄 폐기물을 최종 처분하기 위하여 본 연구에서 제시하는 200 리터 드럼에 포장 가능한 유리-세라믹 매질의 대형 디스크형 고형체 형태로 제조 시, 최종 형태는 등방성 수축을 한 고형체 형태를 유지할 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 종합할 때 우라늄 폐촉매 처리 공정에서 발생한 우라늄 폐기물을 유리-세라믹 매질 형태로 만드는 것은 당초 우라늄 폐촉매가 갖는 입자성 폐기물의 분산성과 그 소결 제조 과정에서 열처리에 의한 우라늄 폐촉매의 수분 및 유해성 물질을 동시에 제거하여 대상 폐기물이 처분 적합성을 갖게 할 수 있는 것으로 판단된다.
4와 동일한 시료를 사용하여 10 cm 원의 1/4 부 채꼴 다이에서 성형체를 만들고 이를 소결한 전후의 사진과 그때 측정된 1/4 부채꼴에서의 높이와 반지름이 같이 나타나 있다. 소결 후 부채꼴 형 디스크 1/4 조각의 반지름과 높이 는 각각 16.1%, 16.2% 줄어들었으며 부피는 약 41.1% 감소 하였다. 1/4조각의 양측면의 반지름의 평균은 4.
특히 소결 후 사진에는 소결체에서 직경 변화를 측정하기 위하여 4 등분으로 분할되는 각 위치에서의 직경 수치 값이 같이 나타나 있다. 소결 후 직경과 높이는 각각 16.5%, 15.8% 줄어들었으며, 부피는 39.4% 감소하였다. 이때 성형 체와 소결체의 밀도는 각각 2.
747 g/cm3 이었 다. 소결체는 외형적으로 뒤틀림이 없으며 디스크의 4 등분 위치에서 측정된 직경의 편차는 0.298 %로 소결체는 원형을 잘 유지하며 거의 등방향 수축을 한 것을 볼 수 있었다. Fig.
001으로 거의 완전한 등방성 수축을 하였음을 볼 수 있었다. 이때 모든 소결체의 평균 부피 수축율은 39.25% (평균편차 0.650%)로 우라늄 함유 폐기물 시료 를 사용하여 만든 소결체와 거의 비슷한 부피 수축율을 보 였다. 이때 만들어진 성형체와 소결체의 평균 밀도는 각각 2.
4% 이었다. 이러한 결과로부터 소결 방법에 의해 대상 폐기물에 존재하는 유리화 물질을 용융시켜 유리질화 함으로서 공극이 줄어드는 효과에 의한 부피감용과 형성된 유리 물질에 의해 대상 방사성 폐기물이 감싸지며 고정화되는 효과를 갖게 하는 유리-세라믹 매질 형태 처분 폐기물을 200 L 표준 드럼에 효과적으로 채워질 수 있는 대형 디스크 형태로도 제작이 가능함을 알 수 있었다.
상기에서 언급한 모든 실험 결과로부터 우라늄 폐촉매 처리 공정에서 발생하는 우라늄 폐기물을 최종 처분하기 위하여 본 연구에서 제시하는 200 리터 드럼에 포장 가능한 유리-세라믹 매질의 대형 디스크형 고형체 형태로 제조 시, 최종 형태는 등방성 수축을 한 고형체 형태를 유지할 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 종합할 때 우라늄 폐촉매 처리 공정에서 발생한 우라늄 폐기물을 유리-세라믹 매질 형태로 만드는 것은 당초 우라늄 폐촉매가 갖는 입자성 폐기물의 분산성과 그 소결 제조 과정에서 열처리에 의한 우라늄 폐촉매의 수분 및 유해성 물질을 동시에 제거하여 대상 폐기물이 처분 적합성을 갖게 할 수 있는 것으로 판단된다. 또한 폐기물을 유리-세라믹 매질화 하며 이를 드럼 크기의 대형 디스크 형태로 만들어 드럼에 포장하는 방법은 당초 폐기물의 부피를 감소시키며 드럼 내의 폐기물 간의 공극을 최소화시켜 폐기물의 드럼 채움율 크게 높일 수 있어 폐기물 처분비용을 크게 낮출 수 있는 효과를 가질 수 있게 하는 것으로 사료된다.
이러한 결과로부터 일종의 냉간 등방압 가압 방법인 CIP (Cold isostatic pressing)인 소결공정, 즉 상온에서 충분한 압력을 통해 만들어진 성형체를 소결하는 방법도 진공반응기에 압력과 온도를 동시에 가하여 소결체를 등방성 수축을 갖게 하는 열간 등방압 가압 방법인 HIP (High isostatic pressing) 공정 의 효과를 만들 수 있음을 알 수 있었다[27].
디스크 형 유리-세라믹 복합 소 결체의 등방성 수축율 평가를 위해 60 MPa로 압축하여 만든 직경 1, 3, 5, 10 cm 디스크 및 직경 10 cm, 40 cm 원형 디스 크의 1/4 크기의 성형체들은 1,100℃ 소결 시 그 크기와 모양에 관계없이 높은 등방성 수축율을 보였다. 전체 소결체 시료 에 대한 비등방성율은 평균 1.6%이었고 전체 부피 감용율 평균 37.4% 이었다. 이러한 결과로부터 소결 방법에 의해 대상 폐기물에 존재하는 유리화 물질을 용융시켜 유리질화 함으로서 공극이 줄어드는 효과에 의한 부피감용과 형성된 유리 물질에 의해 대상 방사성 폐기물이 감싸지며 고정화되는 효과를 갖게 하는 유리-세라믹 매질 형태 처분 폐기물을 200 L 표준 드럼에 효과적으로 채워질 수 있는 대형 디스크 형태로도 제작이 가능함을 알 수 있었다.
5 에서와 같은 방법으로 소결체 크기를 측정하여 계산된 축 방 향 수축율 (S_H),반경 방향 수축율 (S_D) 및 부피감소율 (V_D) 값이 함께 나타나 있다. 전체 시료에 대한 평균 S_H 값은 16.027% (평균편차 0.195%), 평균 S_D 값은 16.249% (평균편 차 0.337%)으로 이 두 값으로부터 계산된 수축 등방성 계수 k_S 값은 0.986으로 1 값에 가까운 값을 보여, 본 연구에서 만들어진 성형체는 1100℃ 고온 소결 시 매우 높은 등방성 수 축을 하였음을 알 수 있었다. 이때 전체 만들어진 모든 소결체의 평균 부피 수축율은 38.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	SENSEI 공정의 역할은 무엇인가?	1과 같은 SENSEI (Selective Extraction of Non-radioactive Species and the final solid waste with glass-Encapsulated wasteform for Immobilization) 공정을 최초로 개발하였다[2-6]. 이 공정에서는 우라늄 촉매 부피의 50~60%를 차지하는 지지체인 SiO2 성분만을 알칼리 조건에서 선택적으로 물유리(Water glass) 형태로 용해 추출하고, 이 물유리 성분은 SiO2 로 다시 회수되어 최종적으로 자체처분 되게 한다. 한편 촉매에서 지지체 SiO2 성분이 빠져나가고 남은 미용해 UO2 -Sb2O 3 -FeO-SiO2 고형물에 유리용제(Glass flux) 성분인 붕소삼산 화물(B2O3)을 첨가하고 소결시킴으로서 미용해 고형물에 존재하는 잔류하는 SiO2 와 Sb2O3을 유리질화 시키고 이 유리 물질들이 미용해 고형물의 나머지 성분 즉, 우라늄과 기타 금속산화물 등을 감싸면서(Encapsulated) 전체 매질을 안정 적인 유리-세라믹 복합체(Glass-ceramic composite) 형태가 만들어지고, 이를 최종 처분하는 개념을 사용하였다.
	폐기물의 분산성을 없애기 위한 방법은 무엇인가?	처분대상 폐기물이 미세 입자성 폐기물은 분산성을 없애기 위하여 고형화(Immobilization)가 필요하다. 방사성 폐기 물의 고형화 방법은 여러 가지 방법이 알려져 있다[8].
	방사성 폐기 물의 고형화 방법과 선정은 무엇인가?	방사성 폐기 물의 고형화 방법은 여러 가지 방법이 알려져 있다[8]. 대표 적인 고형화 매질로는 시멘트, 아스팔트, 폴리머, 세라믹, 유리, 유리-세라믹, 세라믹이 있다. 방사성 폐기물의 처리 및 고형화 방법의 선정은 어떤 만능의 하나의 방법은 없고 각 국가의 상황에 따른 처분조건, 처분비용 등 여러 요소를 고려하여 결정되어야 한다. 우리나라와 같이 처분장 비용이 매우 높고 처분인수 조건이 엄격한 경우, 최종 고형화 시 부피가 최소화 되고 매질 안정성이 높은 방법의 선택이 매우 중요하다.

참고문헌 (27)

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K.W. Kim, R.I. Foster, J. Kim, H.H. Sung, D. Yang, W.J. Shon, M.K. Oh, and K.Y. Lee, "Glass-ceramic Composite Wasteform to Immobilize and Stabilize a Uranium-bearing Waste Generated From Treatment of a Spent Uranium Catalyst", J. Nucl. Mat., 516, 238-246 (2019)

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K.W. Kim, M.K. Oh, W.J. Shon, R.I. Foster, K.Y. Lee, Treatment of Uranium Catalyst Waste for High Volume Reduction of the Final Waste to be Disposed, Waste Management 2019, Phoenix. AZ. 2019.
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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