초록 ▼

${\bullet}$ 사용후핵연료 전해환원 공정에서 발생하는 LiCl 염폐기물을 제올라이트로 고정화한 후, 이를 세라믹 고화체로 만드는 공정기술을 개발하였으며, 공정변수에 따른 생성물의 주결 정상 전이 특성을 규명하여 세라믹고화체를 만드는 적정 혼합조건 (LiCl염/제올라이트 < 0.1, $915^{\circ}C$에서 72시간 열처리)을 도출함.
${\bullet}$ 제온겔화에 의한 LiCl 염폐기물의 안정화 고화기술을 개발하고 외국의 제올라이트 기술 대비 감용특

${\bullet}$ 사용후핵연료 전해환원 공정에서 발생하는 LiCl 염폐기물을 제올라이트로 고정화한 후, 이를 세라믹 고화체로 만드는 공정기술을 개발하였으며, 공정변수에 따른 생성물의 주결 정상 전이 특성을 규명하여 세라믹고화체를 만드는 적정 혼합조건 (LiCl염/제올라이트 < 0.1, $915^{\circ}C$에서 72시간 열처리)을 도출함.
${\bullet}$ 제온겔화에 의한 LiCl 염폐기물의 안정화 고화기술을 개발하고 외국의 제올라이트 기술 대비 감용특성 3배, 내침출특성 약 10배 정도 우수한 성능을 확보하였으며, 본 기술을 바탕으로 고온용융염의 직접고화에 적용 가능한 Si-P-Al계 무기 전구물질의 제조 및 적용에 성공함으로써 염폐기물의 제올라이트 고화 시에 부피가 상당히 증가하는 문제를 해결함.
${\bullet}$ 염폐기물 내에 포함되어 있는 고방열성 알칼리핵종(Cs)의 제올라이트에 의한 핵종제거 메커니즘을 규명하고 Cs 제거용량(약 0.2meq/g 제올라이트) 자료를 확보함.
${\bullet}$ 공융염폐기물의 재생/재활용 연구를 통해 희토류 핵종의 99.9% 이상을 산화/침전법으로 제거하고, 전체 발생 공융염폐기물 중 95% 이상의 순수 공융염을 재생하며, 최종적으로 발생된 핵종 잔류물은 고화처리가 용이한 산화물로 전환시키는 일련의 공정기술을 개발하고 각각의 단위공정에 대한 운전특성을 파악함.
${\bullet}$ 사용후핵연료에서 방출된 방사성 요오드 포집용 흡착제(AgX)로부터 회수된 요오드의 NaI, $CaI_2$ 형태 표적물질 제조용 고순도(> 98%) 분말 제조 및 제조공정도를 제시하고 아울러 NaI 형태를 포함한 적정 표적물질로의 화학적 전환을 위한 반응 특성 기본자료 확보함.

Abstract ▼

In a research on the LiCl waste salt treatment, the characteristics on the selective removal of radionuclides and the immobilization of salt waste have been evaluated by using zeolite 4A. As an alternative for the immobilization method, the GRSS (Gel-Route Stabilization /Solidification) method was e

In a research on the LiCl waste salt treatment, the characteristics on the selective removal of radionuclides and the immobilization of salt waste have been evaluated by using zeolite 4A. As an alternative for the immobilization method, the GRSS (Gel-Route Stabilization /Solidification) method was established by evaluating gel-forming material systems, thermal stability, leach-resistance and etc. For recycle/reuse of LiCl-KCl waste salt from electro-refining process, a precipitation by a reaction with oxygen and a successive distillation method were developed. By a oxygen sparging method about over 99.9% of rare-earth chlorides were converted to precipitates(oxychlorides and oxides). After phase separation(upper pure salt phase and precipitate phase), the remaining pure salt was recovered from the rare earth precipitates by a vacuum distillation and condensation process. Using these recycle/reuse technology over 95% of pure salt can be recovered. Finally, the remaining rare-earth precipitates were converted to stable oxide form which are very adequate form for final waste form fabrication. Manufacturing and flow sheet for conversion of recovered iodine from silver ion-exchanged adsorbent(AgX) to target material powder of NaI and CaI2 was obtained. Furthermore, chemical conversion characteristics of radioiodine using the NaI isotope were evaluated by applying the established process condition.

목차 Contents

• 제 1 부 S/F 전해환원공정 발생 폐용융염의 처리...65
• 제 1 장 서론...66
• 제 1 절 연구개발의 필요성 및 배경...66
• 제 2 절 외국의 염폐기물 처리기구 현황...67
• 1. 염폐기물 고정화/고화처리 기술...67
• 2. 염폐기물 중 핵종 제거 기술...69
• 제 2 장 염폐기물 고정화/고화처리 기술...70
• 제 1 절 염폐기물 고정화...70
• 1. 금속전환/전해 정련 발생 염폐기물 재생 및 연계처리개념 도출...70
• 2. 전해환원공정 발생 LiCl 염폐기물의 고정화성능 개선...73
• 3. 혼합비에 따른 SLZ의 결정전이 특성...87
• 제 2 절 세라믹 고화체의 제조 및 특성평가...91
• 1. 세라믹 고화체 제조단계의 결정전이 특성...91
• 2. LiCl 염폐기물 함유 세라믹 고화체 제조 및 특성평가...98
• 제 3 장 LiCl 염폐기물 중 핵종 제거 기술...109
• 제 1 절 제올라이트를 이용한 회분식 핵종제거 실험...109
• 1. 단일 핵종 제거실험...109
• 제 2 절 제올라이트를 이용한 컬럼식 핵종제거 실험...128
• 1. 소형 및 실험규모 제올라이트 컬럼식 핵종제거장치 설계, 제작 2. 제올라이트를 이용한 컬럼식 핵종제거실험...128
• 제 3 절 제올라이트의 핵종제거 메커니즘...140
• 1. 개요...140
• 2. LiCl 용융염의 특성...140
• 3. 제올라이트의 특성...141
• 4. 용융염과 제올라이트의 상호작용...144
• 5. 제올라이트를 이용한 Cs 핵종제거 최적조건...146
• 제 4 장 결론...152
• 참고문헌...154
• 제 2 부 저온 겔화법(GRSS법)을 이용한 염폐기물의 고화기술개발...156
• 제 1 장 서론...157
• 제 2 장 GRSS법에 의한 염폐기물의 안정화특성...159
• 제 1 절 염폐기물의 전환반응시스템의 설계...159
• 제 2 절 염폐기물의 겔화물질계의 특성...165
• 1. 개요...165
• 2. 실험 방법...165
• 3. 물질계의 구조적 특성...168
• 4. S-P-Al 물질계의 특성...184
• 5. 결론...200
• 제 3 장 GRSS법에 의한 염폐기물의 고형화특성...202
• 제 1 절 물리화학적 결합제의 안정화효과...206
• 1. 개요...206
• 2. 실험 내용...206
• 3. 겔화생성물의 열적 안정성...207
• 4. 유리매질에 의한 수화학적 안정성...212
• 5. 결론...217
• 제 2 절 Waste loading에 따른 고형화 특성...218
• 1. 개요...218
• 2. 실험 내용...218
• 3. 고화조건에 따른 고화체의 성상특성...222
• 4. 고화조건에 따른 고화체의 상변화...222
• 5. 고화조건에 따른 열적 안정성...224
• 6. 고화체의 수화학적 안정성...232
• 7. 고화체의 미세구조...237
• 8. 결론...241
• 제 3 절 유리종류에 따른 고형화특성...242
• 1. 개요...242
• 2. 실험 내용...242
• 3. 유리매질에 따른 고화체의 성상...243
• 4. 유리매질에 따른 고화체의 결정상의 변화...246
• 5. 유리매질에 따른 고화체의 수화학적 안정성...250
• 6. 결론...255
• 제 4 절 고화체의 물리화학적 특성...256
• 1. 개요...256
• 2. 실험 내용...256
• 3. 고화체의 물리적 특성...257
• 4. 고화체의 미세구조...260
• 5. 고화체의 동적침출거동...265
• 제 4 장 GRSS법에 의한 세라믹 고화...274
• 제 1 절 개요...274
• 제 2 절 염폐기물내 핵종의 선택적 제거...275
• 1. 개요...275
• 2. 실험 방법...275
• 3. $Zr(HPO_4)_2$의 이온교환 특성...275
• 제 3 절 NZP의 합성...282
• 1. 개요...282
• 2. 실험방법...282
• 3. 제조방법에 따른 NZP의 합성...282
• 제 4 절 NZP의 수화학적 안정성...293
• 제 5 장 결론...298
• 참고문헌...303
• 제 3 부 전해정견 발생 공용융염폐기물의 산화/침전 및 증류/응축을 통한 재활용 기술개발...306
• 제 1 장 서론...307
• 제 2 장 전해정련 발생 공융염폐기물 재활용 개념설정...311
• 제 3 장 산소분산에 의한 희토류염화물 산화/침전특성...317
• 제 1 절 단일 희토류염화물 산화/침전특성...317
• 1. 실험장치 및 방법...317
• 2. 산소분산에 의한 희토류염화물의 침전물 특성...322
• 3. 온도, 시간에 따른 침전율 효율특성...330
• 4. Reaction kinetics study...337
• 제 2 절 복합 희토류염화물 산화/침전특성...347
• 1. 산화/침전 반응의 모델링...347
• 2. 실험 장치 및 방법...350
• 3. 침전물 특성...352
• 4. 침전효율 특성...356
• 5. 상분리 (phase separation) 특성...366
• 제 4 장 분별증류/응축에 의한 회토류 침전물 함유 공융염 분리 기초실험...376
• 제 1 절 순수 공융염 휘발특성...376
• 1. 공융염 휘발을 위한 기초실험...376
• 2. 순수 공융염 휘발특성...383
• 제 2 절 희토류 침전물 함유 공융염 휘발특성...389
• 1. 열중량분석기 (TGA)를 이용한 희토류 침전물 함유 공융염의 휘발 특성...389
• 2. Lab-scale 장치를 이용한 희토류 침전물 함유 공융염 휘발 및 응축특성...393
• 3. 공융염 휘발 후 잔류하는 희토류 잔류물의 성상분석...401
• 제 3 절 희토류 산염화물 (REOCl)의 탈염화/산화 특성...404
• 1. 단일종 희토류 산염화물의 탈염화/산화 특성...405
• 2. TGA를 이용한 다종의 희토류 산염화물의 탈염화/산화 특성...430
• 제 5 장 전해정련발생 LiCl-KCl 공융염 특성...434
• 제 1 절 공융염 폐기물내 TRU 및 RE핵종 특성...434
• 제 2 절 RE/TRU핵종의 산화특성...439
• 제 3 절 고화체 특성...440
• 제 4 절 유리고화체의 평형온도 예측...446
• 제 6 장 결론...449
• 참고문헌...452
• 제 4 부 분리된 요오드의 $CaI_2$ 화학적 전환 및 분말 제조 특성...456
• 제 1 장 연구 개요...457
• 제 1 절 방사성 요오드 소멸처리 특성...457
• 제 2 절 $^{129}I$ 장수명핵종 소멸처리 최근 연구 동향 제 2 장 $CaI_2$ 화학적 전환 및 분말제조 조건 설정...462
• 제 2 장 $CaI_2$ 화학적 전환 및 분말제조 조건 설정...466
• 제 1 절 분리된 요오드의 $CaI_2$ 화학전환 반응 특성 규명...468
• 1. 건식법에 의한 요오드 분리/회수 최적조건 설정...468
• 2. 요오드 이온과 Na, Ca 계열 흡수용액과의 화학적 반응특성...469
• 3. 표적물질용 압분체 제조 특성...472
• 제 2 절 $CaI_2$ 화학적 전환 및 분말제조 조건 설정...475
• 1. Na계열 반응용매 일차 흡수후 CAP와 반응에 의한 화학적 전환 및 분말제조...475
• 2. CAP와 분리된 요오드 기체와의 직접반응에 의한 화학적 전환 및 분말제조...477
• 제 3 절 제조된 $CaI_2$ 분말의 화학적 특성 분석...480
• 1. $CaI_2$ 형태 분말의 순도 향상을 위한 제조 조건 도출...480
• 2. 펠렛형 압분체 제조 특성...483
• 3. 방사성 요오드 소멸처리용 표적물질 제조 공정도...484
• 제 3 장 결론...486
• 참고문헌...487