초록 ▼

원자력 산업에서 기체, 수용액 및 유기상의 다양한 화합물 형태로 발생되는 트리튬 오염물질의 처리 기술을 성공적으로 실증하였음.
1) 배기체 트리튬 산화-흡착 공정 실증 및 설계코드 개발에서는 산화제로서 1.0 wt% Pt/SDBC 촉매를, 흡착제로서 제올라이트 13X를 사용하여 배기체 트리튬의 산화-흡착 공정 실증 장치를 설계하고 제작하였음. 실증장치의 성능시험 결과 $90{\ell}/hr$의 처리량에서 제염계수가 100 이상을 확인하였음.
2) 소용량 삼중수소수 CECE 공정 실증 및 설계코드 개발에

원자력 산업에서 기체, 수용액 및 유기상의 다양한 화합물 형태로 발생되는 트리튬 오염물질의 처리 기술을 성공적으로 실증하였음.
1) 배기체 트리튬 산화-흡착 공정 실증 및 설계코드 개발에서는 산화제로서 1.0 wt% Pt/SDBC 촉매를, 흡착제로서 제올라이트 13X를 사용하여 배기체 트리튬의 산화-흡착 공정 실증 장치를 설계하고 제작하였음. 실증장치의 성능시험 결과 $90{\ell}/hr$의 처리량에서 제염계수가 100 이상을 확인하였음.
2) 소용량 삼중수소수 CECE 공정 실증 및 설계코드 개발에서는 1.0 wt% Pt/SDBC와 $4{\times}4mm$ Dixon gauze wire-mesh를 활용한 LPCE 촉매탑과 SPE 수전해조를 연계공정으로하는 CECE 장치에 대해 $4{\ell}/day$의 처리량 및 제염계수 $13{\sim}20$의 실증시험을 완료하고, CECE 설계코드를 작성하였음.
3) 유기상 트리튬 처리공정 개발에서는 0.5 wt% $Pd/Al_2O_3$를 산화촉매로 사용하여 에탄올 및 아세톤 수용액의 산화 전환율 99%를 달성하였음.
4) GC 트리튬 분리용 충전재 개발에서는 충전재로서 Pd-Pt/Alumina를 제조하고 D/H 분리 효율 90% 이상의 수소동위원소 분리성능을 달성하였음.

Abstract ▼

In a demonstration scale equipment for treatment of tritium in off-gas, Pt/SDBC as oxidation catalyst and Zeolite 13X as adsorbent was charged in the beds, respectively. It was confirmed from the performance test that decontamination factor of the equipment showed more than 100 under the flow rate o

In a demonstration scale equipment for treatment of tritium in off-gas, Pt/SDBC as oxidation catalyst and Zeolite 13X as adsorbent was charged in the beds, respectively. It was confirmed from the performance test that decontamination factor of the equipment showed more than 100 under the flow rate of off-gas of $90{\ell}/hr$ and at the temperature of $65{\sim}80^{\circ}C$. A small scale CECE process has been developed combining LPCE catalytic column with SPE(solid polymer electrolyte) electrolysis. The catalytic column was a trickle-bed type packed with the mixture of 1 wt% Pt/SDBC catalyst and 4 mm Dixon wire-mesh ring. The experimental results of the CECE process proved that the decontamination factor of $13{\sim}20$ under the operating conditions of the water of the $4{\ell}/day$ and the effluent hydrogen gas of 16.2 mol/h. A design code of CECE process also developed which will be applied the tritium industry. An experimental method for the reduction of tritiated organic waste by using catalytic oxidation was tested in a heated catalytic reactor of 0.5 wt% $Pd/Al_2O_3$. The simulated organic liquid was converted to water over 99%. A gas chromatographic column material was developed for the separation of mixed hydrogen isotopes. 17 wt% Pd-Pt on alumina showed 90% separation efficiency at 77% yield for the separation of 29.2% $D_2-H_2$ gas mixture.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 최종연구보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...8
• CONTENTS...12
• 목차...14
• 그림목차...18
• 표목차...22
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...23
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...25
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...29
• 제 1 절 배기체 트리튬 산화-흡착공정 실증 및 설계코드 개발...29
• 1. 배기체 트리튬 산화 공정 설계 코드 개발...29
• 2. 트리튬 산화물 흡착기술...39
• 가. 트리튬 산화물 흡착 제거 특성시험...39
• 나. 트리튬 산화물 주기적 흡탈착 공정시험...42
• (1) 합성제올라이트 흡탈착 거동 및 흡착 시험평가...43
• (2) 흡착제 열안정성 평가...48
• 다. 트리튬 산화물 흡탈착 주기공정 개발 및 설계코드 개발...49
• (1) 공정개발의 필요성...49
• (2) 흡착탑 모델링...49
• (3) 흡착탑 설계코드개발 및 시험 비교...52
• 3. 배기체 트리튬 산화-흡착공정 실증...53
• 제 2 절 소용량 삼중수소수 CECE 공정 실증 및 설계코드 개발...60
• 1. 소용량 삼중수소수 CECE 요소공정 실증 및 설계코드개발...60
• 가. 수소동위원소 교환 촉매탑 성능시험...60
• (1) 수소동위원소 교환탑 설계 및 제작...60
• (가) 친수성 충전물 선정...60
• (나) 소수성촉매 제조...60
• (다) 교환탑 구조 설계 및 제작...61
• (라) 교환탑 성능 모사식 도출...63
• (마) 교환탑 성능시험장치 제작...64
• (2) 수소동위원소 교환탑 성능시험...66
• 나. 소용량 삼중수소수 CECE 요소공정 실증...67
• (1) CECE 요소공정 실증장치의 설계...67
• (가) 공정 설계요건 도출...67
• (나) 주요 장치 특성 및 flow sheet...68
• (다) 촉매탑 설계...69
• (2) CECE 요소공정 실증장치의 제작...73
• (3) CECE 요소공정 실증시험...78
• 다. CECE 요소공정 설계코드 개발...79
• (1) CECE 공정 설계코드 작성...79
• (2) 수소동위원소 영향분석...83
• 2. 전기분해 수소화공정 성능시험...85
• 가. 전기분해 수소화장치 설계...85
• (1) 전기분해 수소화 방식 선정...85
• (2) 전해전극 선정...85
• (3) 전기분해 셀 설계용량 결정...87
• (가) 시험용 전기분해 셀 예비 시험...87
• (나) 전기분해 셀 용량 결정...89
• (4) 전기분해조 설계...90
• (가) 전기분해 셀 개념 설계...90
• (나) 전기분해 셀 주요 부품...90
• (다) 전기분해 수소화장치 기본 공정 설계...91
• 나. 전기분해 셀 조립 및 공정 장치 제작...91
• (1) 전기분해 셀 제작...92
• (2) 전기분해 수소화 장치 제작...93
• (3) 전기분해 수소화 공정...95
• (4) 전기분해 장치 초기 성능 평가...96
• (5) 전기분해 수소화 장치 성능 개선...98
• (가) 순환(Circulation) Loop 설치...98
• (나) Drain Line의 설치...99
• (다) 전해조 냉각 방식 비교 시험...100
• (라) 기타 설비 교체...103
• (6) 개선된 전기분해 수소화 공정...105
• (가) 전해 셀 순수 공급과정...105
• (나) 전해 셀 수소 배출과정...105
• (7) 전기분해 수소화 공정 안전 시스템...105
• 다. 전기분해 수소화 공정...106
• (1) 장치 성능 시험...106
• (2) CECE 연계 공정 시험...110
• (3) 결론...112
• 3. 트리튬 정제 투과막공정 실증시험...112
• 제 3 절 유기상 트리튬 처리공정 개발...118
• 1. 유기상 트리튬 처리 반응시험...118
• 가. 유기상 트리튬 처리기술 분석...118
• 나. 유기상 트리튬 처리반응시험...119
• (1) 반응장치 설계 및 제작...120
• (2) 배가스 분석 방법 비교평가 및 선정...121
• (3) 저농도 유기상 수용액 산화반응 효율시험...122
• 2. 유기상 트리튬 처리공정 적용 및 개발...124
• 제 4 절 GC 트리튬 분리용 충전재 개발...125
• 1. GC 트리튬 분리용 충전재 선정 및 물성 평가...125
• 가. GC 충전재 분석 및 선정...125
• (1) 수소동위원소 분리용 GC 충전재의 특성 분석...125
• (2) GC 충전재 선정...126
• 나. GC 충전재 평가...126
• (1) Pd 충전재의 특성 평가...126
• (2) $Pd/{\alpha}-alumina$ 물성...126
• 2. GC 충전재 성능 시험장치 기초 개념 설계...127
• 3. GC 트리튬 분리용 충전재 제조...127
• 가. Pd-Pt alloy on alumina 충전재 제조...127
• (1) XRD 분석...129
• (2) ICP-AES 성분분석...130
• (3) EPMA 분석...130
• (4) BET 분석...131
• (5) 수소 탈착등온선의 측정...131
• 4. GC 충전재의 수소동위원소 분리 시험...133
• 가. 수소동위원소 분리 시스템...133
• 나. 수소동위원소 기초 분리 실험...135
• (1) 순수 Pd 충전재의 수소동위원소 분리거동...135
• (2) QMS의 수소동위원소 검출 특성...137
• 다. Pd-Pt/alumina 충전재의 수소동위 원소 분리 거동...138
• (1) 수소동위원소 분리 Chromatograms...138
• (2) 온도에 따른 수소동위원소 분리거동...140
• (3) 유속에 따른 수소동위원소 분리거동...142
• (4) Pd-Pt 함량에 따른 수소동위원소 분리거동...145
• (5) 결론...146
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...147
• 제 5 장 연구개발결과의 활용 계획...149
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보...151
• 제 7 장 참고문헌...153
• 부록...157
• 부록 1. 트리튬 배기체 산화-흡착 실증장치의 제작시방서...159
• 부록 2. CECE 요소공정 실증장치의 제작시방서...165
• 부록 3. 품질보증 계획요건서...173
• 부록 4. CECE 요소공정 설계코드...175
• 부록 5. 수소발생기 운전 매뉴얼...183