[논문]고온연소로를 이용한 방사성 폐기물 내 I-129 정량 분석법 최적화 연구

이채연; 임종명; 김현철; 박지영; 이진홍

doi:10.5806/ast.2022.35.6.256

고온연소로를 이용한 방사성 폐기물 내 I-129 정량 분석법 최적화 연구
Optimization for I-129 analytical method of radioactive waste sample using a high-temperature combustion tube furnace 원문보기

분석과학 = Analytical science & technology, v.35 no.6, 2022년, pp.256 - 266

이채연 (한국원자력연구원) , 임종명 (한국원자력연구원) , 김현철 (한국원자력연구원) , 박지영 (한국원자력연구원) , 이진홍 (충남대학교 환경공학과)

초록
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원자력 이용시설에서 발생하는 방사성 폐기물의 처분을 위해서 ¹²⁹I 와 같이 긴 반감기를 지니는 핵종의 농도를 결정하는 것은 매우 중요하다. 특히, 토양과 콘크리트와 같은 고체 시료내의 방사성 핵종들을 분석하기 위해서는 시료 중의 관심 핵종만을 효과적으로 분리하고 정제하는 과정이 필수적이다. 본 연구에서는 고온 연소로를 이용하여 고체 시료 중 ¹²⁹I를 분석하는 절차를 확립하였다. 시료에서 휘발된 ¹²⁹I은 환원제(NaHSO₃)를 첨가한 0.01 M HNO₃으로 포집 되어 ICP-MS로 신속하게 측정할 수 있었다. 이때, 시료에 첨가한 ¹²⁹I의 회수율을 높이고자 연소온도, 이동상 가스의 종류, 촉매 그리고 포집용액과 같은 연소로 분석 조건들을 최적화하였다. 또한, 본 연구에서 확립된 ¹²⁹I의 분석조건을 다른 휘발성 핵종(³H, ¹⁴C)의 동시분석에 적용할 수 있도록 최적화하였다. 최종적으로 고온 연소로를 사용하여 휘발성 핵종들을 분리한 후, 이들을 LSC (³H, ¹⁴C)와 ICP-MS (¹²⁹I)로 각각 측정하는 분석 절차의 유효성을 평가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

It is important to determine the concentration of long-lived radionuclides (e.g., 129I) in nuclear waste to ensure safety when handling it. To analyze nuclides in a solid sample (e.g., concrete and soil), it is essential to effectively separate and purify the nuclides of interest in the sample. This study reports the comprehensive efforts made to validate the analytical procedure for 129I detection in solid samples, using a high-temperature combustion furnace. 129I volatilized from the sample collected in 0.01 M HNO3 solution with a reducing agent (e.g., NaHSO3) and was rapidly measured by ICP-MS. Analytical conditions, such as pyrolysis temperature and types of mobile phase gas, catalyst, and trapping solution, were optimized to obtain a high recovery rate of spiked 129I. Finally, the optimized method was applied for the simultaneous analysis of other volatile radionuclides, such as 3H and 14C. The performance test results for the optimized method confirmed that the LSC (for 3H and 14C) and ICP-MS (for 129I) measurements, with the separation of volatile nuclides using a high-temperature combustion furnace, were reliable.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Measure conditions of LSC and quadrupole ICP-MS
그림 Fig. 1. Schematic of ¹²⁹I Combustion method optimization.
그림 Fig. 2. ¹²⁹I Recovery determined LSC using Method I, II and III.
그림 Fig. 3. Status of trap solution according to the amount of catalyst.
표 Table 2. Comparison of iodine recovery in previous studies
그림 Fig. 4. Comparison of ¹²⁹I results between LSC and ICP-MS measurement.
그림 Fig. 5. Schematic diagram of simultaneous analysis process of ¹²⁹I, ³H and ¹⁴C.
표 Table 3. Statistical summary of recovery using analytical and combustion condition
표 Table 4. Memory effects of ¹²⁹I in combustion furnaces tube

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