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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 TRIGA 연구로 해체 시 발생하는 덕트 폐기물의 자체 처분을 위한 제염공 정을 개발하는 데 목표를 두고 실제 TRIGA 연구로에서 인출한 덕트시편을 대상으로 제염 실험을 수행하였다. 이를 위해 우선적으로 덕트 표면에 부착된 입자성 오염물의 부착 형태와 화학적 조성 및 오염된 방사성 핵종 등의 분석을 수행하여 덕트 표면으로부터 오염물을 제거하는 데 적절한 제염제를 선정하였고, 이를 사용한 제염 실험을 통해 본 덕트 폐기물에 적합한 제염공정을 제시하였다.
제안 방법
- 덕트 폐기물 시편에 대한 제염은 온도가 일정하게 유지되는 유리비이커 내에서 수행하였으며, 탈염수 내에서 브러시를 사용하여 표면 오염 입자를 제거하는 물리 적 제 염과 KOH 및 황산용액 내에서의 화학적 제염을 적용하였다. 이때 용액의 온도 및 부가적으로 동시에 초음파를 적용한 경우의 제염 성능을 비교하였으며, 제염 성능의 평가는 덕트 폐기물 시편의 제염 전과 후의 /J방사 능을 측정(TennelecT"" series 5 XLB, Canberra)하여 수행하였다.
- Fig. 3과 같은 결과에서도 방사능 준위가 background보다 약간 높게 나타나고 있으며 이는 일부 방사능 물질이 산화된 아연도금막에 함침되었다고 보이며, 따라서 덕트 폐기물을 비방 사성 물질로 분류할 수 있게 되기 위해서는 아연도금막까지 제거할 필요성이 있고 이를 위해 페인트 도막이 완전 제거된 시편을 1 M 질산 및 1 M 황산용액을 사용하여 제염하였으며, 아연도금막 을 5분 내에 완전히 제거함으로써 자연방사능 준위까지 제염할 수 있었다. (Fig.
- TRIGA 연구로 덕트 내부 표면의 오염 특성을 조사하기 위하여 일반 실험실 측에서 해체 철거 된 덕트 일부로부터 덕트를 이루고 있는 상, 하, 측면 시편과 핫셀 측에서 해체된 시편을 인출하였으며, 이들 표면의 외형적인 형상을 디지털 카메라로 촬영하여 Fig. 1에 수록하였다. 좌측으로부터 덕트 밑면, 측면, 그리고 윗면에 대한 표면 사진으로 표면의 위치별로 예측되어질 수 있는 바와 같이 밑면은 상당한 두께로 먼지 등이 침적되어 있으며, 측면은 밑면에 비해서는 침적된 분진의 양이 작지만 상당량이 존재하고 있다.
- TRIGA 연구로에서 직접 인출한 덕트 폐기물 시편을 대상으로 적합한 제염 공정을 확립하기 위하여 덕트 시편 표면의 특성조사와 아울러 몇 가지 제염 실험을 수행하였다. 인출된 덕트 폐기물 시편은 약 4 cm X 4 cm 크기가 되도록 준비하였으며, 시편 표면의 상세한 형상은 광학현미경(KH-2200 MD2, Hi-Scope Compact Micro vision, System, Hirox) 을 사용하여 조사하였다.
- TRIGA 연구로의 일반 실험실로부터 인출된 덕트 밑면의 시편을 탈염수 내에서 브러시로 닦아내거나 초음파를 적용하여 제염하였으며, 그 결과는 Fig. 2에 수록하였다.
- 덕트 폐기물 시편에 대한 제염은 온도가 일정하게 유지되는 유리비이커 내에서 수행하였으며, 탈염수 내에서 브러시를 사용하여 표면 오염 입자를 제거하는 물리 적 제 염과 KOH 및 황산용액 내에서의 화학적 제염을 적용하였다. 이때 용액의 온도 및 부가적으로 동시에 초음파를 적용한 경우의 제염 성능을 비교하였으며, 제염 성능의 평가는 덕트 폐기물 시편의 제염 전과 후의 /J방사 능을 측정(TennelecT"" series 5 XLB, Canberra)하여 수행하였다.
- 덕트 폐기물 제염 실험을 통해서 얻은 결과로부터 TRIGA 연구로 덕트 페기물의 자체 처분을 위한 제염공정을 제안하였다. 덕트 폐기물의 제염 공정은 초음파제염조에 맞게 적절한 크기로 절단된 덕트 폐기물을 넣고 약 5분 동안 상온의 탈염수 내에서 표면에 loose하게 부착된 먼지 및 열화된 페인트도막을 제거한 다음, 60℃ 이상의 1 M KOH 용액 내에서 2분 동안 초음파 적용에 의해 페인트도막을 완전 제거하고, 탈염수 내에서 KOH 제염 후 표면을 세척하는 세정단계를 거친다.
- 덕트 표면에 집적되어 있는 분진들의 화학적 특성을 조사하기 위하여 브러시를 사용하여 분진을 표면으로부터 떨어뜨려 적당량을 수집한 후 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer, JEOL8600X 사용하여 분진의 화학적 성분을 분석하였다. 이 결과는 Table 1에 수록하였다.
- 인출된 덕트 폐기물 시편은 약 4 cm X 4 cm 크기가 되도록 준비하였으며, 시편 표면의 상세한 형상은 광학현미경(KH-2200 MD2, Hi-Scope Compact Micro vision, System, Hirox) 을 사용하여 조사하였다. 덕트 표면에 집적되어 있는 분진들의 화학적 특성을 조사하기 위하여 브러시를 사용하여 시편 표면으로부터 적당량의 분진을 수집한 후 EPMA (Electron Probe Micro Analyzer, JEOL8600)를 사용하여 분진의 화학적 성분을 분석하였다. 또한 MCA를 사용하여 덕트 페기물에 오염된 핵종을 분석하 였다.
- 덕트 표면에 집적되어 있는 분진들의 화학적 특성을 조사하기 위하여 브러시를 사용하여 시편 표면으로부터 적당량의 분진을 수집한 후 EPMA (Electron Probe Micro Analyzer, JEOL8600)를 사용하여 분진의 화학적 성분을 분석하였다. 또한 MCA를 사용하여 덕트 페기물에 오염된 핵종을 분석하 였다.
- 따라서 본 연구에서는 TRIGA 연구로 해체 시 발생하는 덕트 폐기물의 자체 처분을 위한 제염공 정을 개발하는 데 목표를 두고 실제 TRIGA 연구로에서 인출한 덕트시편을 대상으로 제염 실험을 수행하였다. 이를 위해 우선적으로 덕트 표면에 부착된 입자성 오염물의 부착 형태와 화학적 조성 및 오염된 방사성 핵종 등의 분석을 수행하여 덕트 표면으로부터 오염물을 제거하는 데 적절한 제염제를 선정하였고, 이를 사용한 제염 실험을 통해 본 덕트 폐기물에 적합한 제염공정을 제시하였다.
- TRIGA 연구로에서 직접 인출한 덕트 폐기물 시편을 대상으로 적합한 제염 공정을 확립하기 위하여 덕트 시편 표면의 특성조사와 아울러 몇 가지 제염 실험을 수행하였다. 인출된 덕트 폐기물 시편은 약 4 cm X 4 cm 크기가 되도록 준비하였으며, 시편 표면의 상세한 형상은 광학현미경(KH-2200 MD2, Hi-Scope Compact Micro vision, System, Hirox) 을 사용하여 조사하였다. 덕트 표면에 집적되어 있는 분진들의 화학적 특성을 조사하기 위하여 브러시를 사용하여 시편 표면으로부터 적당량의 분진을 수집한 후 EPMA (Electron Probe Micro Analyzer, JEOL8600)를 사용하여 분진의 화학적 성분을 분석하였다.
- 페인트 제거제로써염 및 염기성 화합물들이 다른 화합물들과 혼합하여 사용되고 있다는 사례조사 [4]를 통해 KOH를 페인트 제거제로 선정하여, 페인트 도막 제 거 실험과 함께 방사능이 제거되는 거동을 살펴보았다. 시편 표면을 상온 및 65℃의 1 M KOH 용액 내에 5~20분 동안 잠기도록 하여 제염한 경우에도 페인트 도막은 완전히 제거되지 않았으며, 온도가 증가함에 따라 페인트 제거 속도 역시 훨씬 증진됨을 보였으며, 이때 방사능은 초기의 40〜50%가 제거되었다.
성능/효과
- 페인트 제거제로써염 및 염기성 화합물들이 다른 화합물들과 혼합하여 사용되고 있다는 사례조사 [4]를 통해 KOH를 페인트 제거제로 선정하여, 페인트 도막 제 거 실험과 함께 방사능이 제거되는 거동을 살펴보았다. 시편 표면을 상온 및 65℃의 1 M KOH 용액 내에 5~20분 동안 잠기도록 하여 제염한 경우에도 페인트 도막은 완전히 제거되지 않았으며, 온도가 증가함에 따라 페인트 제거 속도 역시 훨씬 증진됨을 보였으며, 이때 방사능은 초기의 40〜50%가 제거되었다. 그러나 65℃의 1 M KOH 용액 내에서 초음파를 동시에 2분 동안 적용한 경우 덕트 표면에 잇었던 페인트 도막은 완전히 제거되어 아연으로도금된 함석 표면의 형상이 나타났으며, 방사능 준위도 95% 이상 제거되었다.
- 일반 실험실 덕트윗면 및 페인트도 막의 종류가 다른 핫셀 내 덕트 시 편 표면을 초음파 적용 유무에서 탈염수, KOH 용액 및 황산용액으로 적용한 경우 일반실험실 덕트 밑면제염과 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
- 또한 덕트 내부 표면의 방사능 오염 특성을 분석하였으며, 이때 계수시간은 86400초 (24시 간)이었고, 분석 결과는 Table 2에 수록하였다. 일반 실험실 및 핫셀 측 덕트 표면에 오염된 핵종은 Co-60와 CsT37로 분석되었으며, Cs-137의 비방사능은 0.13 Bq/cm2 으로 덕트 위치에 관계없이 동일하였으나 Co-60의 비방사능은 핫셀 측이 일반 실험실 측보다 약 10배 정도 더 크게 나타났다. 일반 실험실 측의 Co-60의 비방사능은 덕트 밑면에 비해 측면이 약간 낮기는 하지만 별로 차이가 없는 것으로 보인다.
후속연구
- 해체 중인 연구로 부속 건물의 일부 실험실 공간에 저장하고 있는 상태로서 임시저장 공간의 협소, 작업공간의 안전성 및 해체 폐기물 관리의 효율성 등을 고려하여 조속한 처리방안의 설정이 요구되고 있는 시점에서 제염 기술의 적용이 필요한 시점이다. 또한 연구소 내 폐기물 저장고의 한계 및 국내 처분장의 미비 문제를 안고 있는 현재 시점에서 오염된 덕트를 비방 사성폐기물화하여 방사성 폐기물화 하여 방사성폐기물의 부 피를 최소화할 수 있는 제염기술 개발이 필요하다.
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