교육과학기술부 Ministry of Education and Science Technology(MEST)
등록번호
TRKO201500004731
과제고유번호
1711000435
사업명
원자력연구기반확충사업
DB 구축일자
2015-05-30
초록▼
불가피하게 발생하는 방사성 금속 폐기물에 대한 처리 기술은 원전 운영, 특히 노후 원전 운영에 필수적인 요소로 등장하고 있다. 따라서 방사성 폐기물의 제염 수요가 점차 증대되고 있다. 원전 운영에 따라 발생하는 금속 표면의 여러 오염 핵종 중 가장 문제가 되는 것은 부식생성물인 코발트이다. 따라서 이번 연구에서는 코발트를 식각하여 방사성 오염 금속 표면 제염에 대해 진행되었다. 제염 방식은 크게 습식 제염, 건식 제염으로 분류된다. 습식 제염의 경우 강하게 결합하고 있는 핵종에도 적용이 가능하지만, 복잡한 공정, 2차 폐기물 발생
불가피하게 발생하는 방사성 금속 폐기물에 대한 처리 기술은 원전 운영, 특히 노후 원전 운영에 필수적인 요소로 등장하고 있다. 따라서 방사성 폐기물의 제염 수요가 점차 증대되고 있다. 원전 운영에 따라 발생하는 금속 표면의 여러 오염 핵종 중 가장 문제가 되는 것은 부식생성물인 코발트이다. 따라서 이번 연구에서는 코발트를 식각하여 방사성 오염 금속 표면 제염에 대해 진행되었다. 제염 방식은 크게 습식 제염, 건식 제염으로 분류된다. 습식 제염의 경우 강하게 결합하고 있는 핵종에도 적용이 가능하지만, 복잡한 공정, 2차 폐기물 발생 등의 단점으로 인해 점차 그 사용이 제한되고 있다. 따라서 다양한 건식 제염 기술이 개발되고 있다. 그 중 플라즈마 출력을 이용한 건식 제염 기술은 습식 제염기술과는 달리 2차 폐기물의 발생량이 적고, 단순한 공정, 선택적 제염이 가능하여 많은 개발이 진행 중에 있다. 본 연구는 DC Arc Plasmatron을 이용한 코발트 금속 식각 반응에 대해 실험 및 분석하여 최적 조건을 도출하는 것이었으나 실험을 진행하지 못하여 관련 연구 자료를 토대로 실용화 가능성을 가늠했다. 본 실험 시편인 코발트를 식각하는 연구에서 CF4/O2 또는 SF6/O2 혼합 기체의 경우 80% CF4와 SF6,20% O2 의(4:1)혼합비를 가질 때 최대 식각율을 얻을 수 있었으며, 같은 최적 조건하에서 DC 바이어스 전압을 인가하였을 경우 최대 4배 증가한 식각율을 얻을 수 있었다. Plasmatron을 이용한 식각 반응 분석 연구에서는 전압, 전류의 변화 보다 Plasmatron과 기판 사이의 거리 변화가 식각율에 더 많은 영향을 주며 주어진 조건에서 사이 거리가 5mm일 때 최대 식각율을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 따라서 코발트에 관한 식각 반응 분석 자료를 토대로 DC Arc Plasmatron를 이용하여 기판 사이 거리를 5mm로 한다면 더 좋은 식각율을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
Abstract▼
There are unavoidable wastes like radioactive metal wastes, and the treatment of those wastes is coming to the essential element at operating nuclear power plants, especially to obsolete ones. Therefore, demands for the radioactive Waste decontamination have become gradually increasing. The biggest
There are unavoidable wastes like radioactive metal wastes, and the treatment of those wastes is coming to the essential element at operating nuclear power plants, especially to obsolete ones. Therefore, demands for the radioactive Waste decontamination have become gradually increasing. The biggest problem is corrosion product Cobalt out of nuclides that contaminates metal surface while operating nuclear power plants. Thus, this study proceeded about decontamination of radioactive contamination metal surface through etching the cobalt. In principle, decontamination methods are classified as the dry process and the wet process. The wet process can be applied to the strongly combined radionuclide, however; its disadvantages like complicated processes and secondary waste generation are limiting its usage. So, a variety of dry decontamination techniques have been developed. Unlike wet decontamination technology, the dry decontamination technology that uses plasma power is possible to produce less secondary waste generation, simple process, and selectively decontamination. So, there are a lot of developments going on. This study focused on deducing cobalt metal etching reaction and optimum condition using a DC Are Plasmatron, through experiment and analysis. However, the experiment did not precede, so commercialization potential estimated on the basis of relevant studies. In the experiment studying cobalt etching, using mixed gas CF4/O2 or SF6/O2 showed maximum etching rate when its mixture ratio was 80% CF4 and SF6, and 20% O2 (4:1). Also under optimal conditions, applying DC bias voltage made etching rate increase up to 4-fold. Analysis of the etching reaction using the Plasmatron, changes of the distance between the substrate and Plasmatron affect more to the etching rate than changes of voltage and current. As to that, when the distance between the substrate and Plasmatron is 5mm, the maximum etching rate obtained.
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