[논문]중·저준위 잡고체 시료 전처리를 위한 회화 및 침출 방법 비교

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최광순 (한국원자력연구원) , 황재식 (한국원자력연구원) , 오심온 (한국원자력연구원) , 김영복 (한국원자력연구원) , 안홍주 (한국원자력연구원)

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따라서 본 연구는 잡고체 시료 중 플라스틱의 전처리 방법으로 회화 및 침출방법을 적용하여 감마 결과를 비교하고자 하였다. 전자는 고온에서 태운 다음 마이크로파 용해장치를 사용하여 생성된 재를 혼합산(염산-질산-불산)으로 용해하였다.

침출방법은 전기로를 사용하여 110℃에서 시료를 건조한 다음, 혼합산 (1 M HNO3 - 2.5 M HCl –0.03 M HF) 200 mL을 PFA 재질의 비커에 넣어 플라스틱이 용액에 잠긴 상태로 가열판 위에서 2시간 가열하여 방사성핵종원소를 침출하였다[1].
침출은 고체를 용액에 담가서 우려내는 것이므로 플라스틱 표면에 붙어 있는 방사성핵종을 측정하기 위한 유용한 전처리 방법으로 사료된다. 따라서 플라스틱 시료를 PFA 재질의 비커에 넣고 혼합산(HF-HNO₃-HCl)을 가하고 가열판에서 가열하여 침출하였다. 또한 회화 방법은 우리부서에서 확립한 전처리 방법으로 잡고체 시료에 적용하여 사용하고 있다.
온도는 분당 5-10℃로 상승하도록 조절하였으며, 목적 온도에 도달하면 4 시간 동안 회화하였다. 최종적으로 450℃에서 4 시간 회화시킨 다음 실온에서 무게를 측정하여 시료 농축비를 계산하였다. 약 0.

회화한 플라스틱 시료를 마이크로파 용해장치로 용해한 다음 용액에 있는 방사성핵종을 감마분광기로 측정한 결과 Table 1에 나타내었다. 검출된 핵종은 ⁶⁰Co, ¹³⁴Cs, ⁹⁵Zr, ¹³⁷Cs, ²⁴¹Am, ¹⁵⁴Eu이었다. 회화 후 생성된 재에서 일정 양씩 3개를 취하여 각각 용해하였다.

플라스틱 시료를 회화하기 위하여 200℃부터 50℃씩 단계적으로 온도를 상승하여 각각의 온도에서 4 시간씩 회화할 때 그을음이나 화염이 발생하지 않고 회화가 잘되었다. 얻은 회분은 균질하게 되도록 비커에서 유리막대로 분쇄하면서 섞어주었다.
회화와 침출방법의 감마 결과 차이는 회화 방법을 기준으로 ¹³⁴Cs를 제외하고 ⁶⁰Co, ²⁴¹Am 및 ¹⁵⁴Eu은 10% 이내로 잘 일치하였다. 반면에 ¹³⁷Cs은 12.
플라스틱 시료를 450℃에서 회화방법으로 전처리할 때 450℃에서 4 시간 동안 가열하면 회색의 재를 얻을 수 없으므로 더 오랜 시간 동안 가열하여 시간이 많이 소요되었다. 따라서 전처리시간을 단축하기 위하여 침출방법을 실험한 결과 회화 방법의 결과와 커다란 차이가 없으므로 침출 방법도 가능한 것을 확인하였다.
우리 연구원이 임시로 보관하고 있는 중·저준위 방사성폐기물을 경주 처분시설로 이송하기 위하여잡고체 중 플라스틱 시료에 대한 전처리 방법으로 회화방법과 침출방법이 커다란 차이가 없는 것을 확인하였다. 소요시간을 고려할 때 후자가 더 양호한 방법인 것을 알 수 있었다.

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