[논문]요오드 포집된 Bi-embedded SBA-15를 이용한 고화체 제조 및 침출특성

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양재환 (한국원자력연구원) , 유재욱 (한국원자력연구원) , 박환서 (한국원자력연구원) , 안도희 (한국원자력연구원) , 임만성 (한국과학기술원)

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I-129는 매우 긴 반감기를 가지기 때문에 I-129를 포집한 포집재가 장기적으로 안전하게 처분될 수 있으려면 고화체의 우수한 침출특성이 확보되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 요오드가 포집된 Bi-embedded SBA-15를 이용하여 고화체를 제조하였고, 기초 침출특성을 평가하였다.
I로 존재하는 요오드상이 많을수록 침출특성이 우수한 고화체가 만들어질 수 있음을 시사한다. 현재 침출용액에 포함된 요오드의 농도는 화학분석을 통해 분석될 예정이며, 고화체의 제조조건에 따라 달라지는 요오드의 상과고화체 침출특성과의 상관관계를 밝혀내고자 한다.

고화 공정 중 발생하는 요오드의 휘발을 최소화하기 위해 저온소결유리를 매질로 사용하여 고화체를 제조하였다. 저온소결유리는 Bi-Zn-B 계열의 유리로서 Bi₂O₃, ZnO, B₂O₃ 시약을 각각 60.
고화 공정 중 발생하는 요오드의 휘발을 최소화하기 위해 저온소결유리를 매질로 사용하여 고화체를 제조하였다. 저온소결유리는 Bi-Zn-B 계열의 유리로서 Bi₂O₃, ZnO, B₂O₃ 시약을 각각 60.7, 27.8, 11.3wt% 로 혼합한 뒤 1200도에서 1시간 동안 용융시켜 제조하였다. 그림 1은 제조된 Bi-Zn-B에 대한 Tg-DSC 결과로서 유리전이온도가 410도 정도의 낮은 온도에서 나타나므로 저온 소결에 적합하다는 것을 확인할 수 있다.
제조된 고화체의 특성분석을 위해 X-ray diffraction (XRD) 분석 및 침출시험을 진행하였다. 침출시험을 위해 단기침출시험인 PCT법을 사용하였다.

2b). 고화매질은 동일한 저온소결유리를 이용하였고, 고화체 내 AgX의 비율은 20wt%였다.
2a). 기존에 사용되던 요오드 포집재인 AgX와의 비교를 위해 요오드가 포집된 AgX를 이용하여 고화체를 제조하였다 (Fig. 2b). 고화매질은 동일한 저온소결유리를 이용하였고, 고화체 내 AgX의 비율은 20wt%였다.
은 교환 제올라이트의 요오드 포집성능은 우수하나 은의 가격이 비싸고, 제올라 이트 기공에 요오드가 물리적으로 포집된다는 치명적인 단점이 있다. 이로 인해 본 연구팀에서는 비스무스가 담지된 SBA-15 (Bi-embedded SBA-15)을 제조하여 요오드 포집에 이용하였다 [2].

제조된 고화체의 특성분석을 위해 X-ray diffraction (XRD) 분석 및 침출시험을 진행하였다. 침출시험을 위해 단기침출시험인 PCT법을 사용하였다.

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