초록 ▼

본 과제에서는 원자력 시설의 해체 및 유지 보수를 위한 제염기술과 원자력시 설 해체 후 부지를 복원하는 기술을 개발하고자 하였다.
원자력시설 제염기술로는 3차원 적용이 보다 정밀하고 dead area를 최소화한 원격 광용발 제염장치를 개발하였고 이를 사용하여 다양한 종류의 오염표면과 오염핵종에 대해 레이저 파장변화, beam 형태 및 크기변화, 광밀도 변화에 따른 최적 제염조건을 제시하였다. 또한 레이저 빔을 원형에서 직선형으로 변경하여 광용발 제염 속도를 기존 대비 10배 이상 향상시켰다. 고 방사선조사 실험을 통 해 제염

본 과제에서는 원자력 시설의 해체 및 유지 보수를 위한 제염기술과 원자력시 설 해체 후 부지를 복원하는 기술을 개발하고자 하였다.
원자력시설 제염기술로는 3차원 적용이 보다 정밀하고 dead area를 최소화한 원격 광용발 제염장치를 개발하였고 이를 사용하여 다양한 종류의 오염표면과 오염핵종에 대해 레이저 파장변화, beam 형태 및 크기변화, 광밀도 변화에 따른 최적 제염조건을 제시하였다. 또한 레이저 빔을 원형에서 직선형으로 변경하여 광용발 제염 속도를 기존 대비 10배 이상 향상시켰다. 고 방사선조사 실험을 통 해 제염 장치부품별 내 방사선 건전성을 입증하였고 방사성 오염현장에서 채취 한 실제 오염시편과 방사성 동위원소 오염시편에 대해 100 이상의 제염계수를 얻어 개발된 제염기술의 타당성을 입증하였다.
부지 복원 기술 개발에서는 연구로 및 우라늄 변환시설 해체 부지에서 발생한 방사성 토양을 자체처분 할 수 있는 동전기세정 제염기술(숙성 오염토양 제염), 응결 침출 제염기술(미숙성 및 표면오염토양 제염) 및 초임계 이산화탄소 제염 공정(우라늄 및 TRU 오염 토양)을 확보하였다. 부지 복원 건전성 평가에 필요한 핵심 요소기술로 부지 복원 모니터링 요소기술, 방사선 측정 및 평가기술 그리 고 비포화대의 방사성 핵종 이동 평가 모델을 개발하였다.
겔 화학 제염기술개발에서는 기존 겔 화학 제염제에 비해 유변 특성과 건조능 및 제염특성이 우수한 고방사능 시설의 고착성 방사성 오염 제거에 적합한 겔 화학 제염제를 개발하고 방사성 오염현장을 대상으로 실증을 통해 기술을 검증하였다.

(출처 : 서지정보양식 413p)

Abstract ▼

A laser ablation decontamination technology which is reportedly effective for a removal of fixed contaminants has been developed for three years as the 五rst stage of the development. Lab scale experimental equipment was fabricated and the process variables have been assessed for determination of app

A laser ablation decontamination technology which is reportedly effective for a removal of fixed contaminants has been developed for three years as the 五rst stage of the development. Lab scale experimental equipment was fabricated and the process variables have been assessed for determination of appropriate decontamination conditions at the laser wave lengths of 1,064 run and 532 run, respectively. The decontamination tests using radioactive specimens showed that the decontamination efficiency was about 100 which is quite a high value.
An electrokinetic-flushing, an agglomeration leaching and a supercritical CO₂ soil decontamination technology were development for a decontamination of radioactive soil wastes from the decommissioned sites of the TRIGA research reactor and the uranium conversion facilities. The remediation monitoring key technologies such as a representative sample taking and a measurement concept for the vertical distribution of radionuclides were developed for an assessment of the site remediation. Also an One-Dimensional Water Flow and Contaminant Transport in Unsaturated Zone (FTUNS) code was developed to interpretate the radionuclide migration in the unsaturated zone.
The chemical gel decontamination process with more effective diying, rheological and decontaminating properties than the existing commercial gel decontarnination technology has been developed for a decontamination of the fixed contamination of extremely high radia社on facilities. Its performance were verified for the in-situ large scale application through the demonstration test using the radioactive facilities in KNFC contaminated with uranium.

(출처 : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 414p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 15
• 목차 ... 25
• 제1부 광용발 제염기술 개발 ... 26
• 목차 ... 27
• 그림목차 ... 30
• 표목차 ... 37
• 제1장 연구개발 과제 개요 ... 39
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 40
• 제 1 절 광용발 제염기술 ... 40
• 제3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 45
• 제1절 광용발 제염공정 개발 ... 45
• 1. 단위 제염기술 특성 분석 ... 45
• 가. 국내 고방사능 시설 오염특성 분석 ... 45
• 나. 제염기술별 평가 ... 45
• 다. 광용발 제염기술 선정 ... 46
• 2. 후보 레이저 광원별 식각 특성 평가 예비 시험 ... 47
• 가. 콘크리트 시편에 대한 식각 시험 ... 47
• 나. Type 304 Stainless steel 시편에 대한 식각 시험 ... 50
• 다. 콘크리트와 스테인리스강 시편에 대한 레이저 식각 시험 평가 ... 54
• 3. Lab 규모 단위 제염장치 사양 선정 및 제작 ... 55
• 가. 광용발 제염장치 개념 설계 및 제작 ... 55
• (1) 장치 개요 ... 55
• (2) 장치의 각 부분별 제작 내용 ... 55
• (3) 장치의 운전조건 ... 57
• (4) 장치 개념도 ... 57
• (5) Lab 규모 광용발 제염 장치 성능 시험 ... 58
• 4. 광용발 제염 단위기술 시험 ... 61
• 가. 광용발 제염장치 성능 개선 ... 61
• 나. 광용발 제염공정 연구 ... 62
• (1) 1064 nm에서 에너지 밀도에 따른 SUS 304 식각 특성 ... 62
• (2) 1064 nm에서 에너지 밀도에 따른 SUS 304 제염 특성 ... 64
• (3) 1064 nm에서 조사 횟수에 따른 SUS 304 제염 특성 ... 64
• (4) 1064 nm에서 콘크리트 제염 특성 ... 66
• (5) 1064 nm에서 Epoxy paint coated SUS 304 시편 제염 특성 ... 67
• (6) 1064 nm에서 Carrier gas 적용 SUS 304 시편 제염 특성 ... 68
• (7) 1064 nm에서 시편 표면의 반응 특성 ... 68
• (8) 단위 제염장치 upgrade 및 파장별 제염특성 비교 ... 69
• (9) 532 nm 에서 오염원별 조사 각도에 따른 제염 특성 비교 ... 70
• (10) 532 nm 에서 오염원별 에너지밀도 변화에 따른 제염 특성 ... 74
• (11) 방사성핵종 오염 시편에 대한 광용발 제염실험 ... 77
• 5. 제염 생성물 회수기술 개발 ... 82
• 가. 광용발 제염 생성물 회수기술 특성평가 ... 82
• (1) 제염생성물 물리·화학적 특성 파악 ... 82
• (2) 제염생성물 포집장치 제작 및 DOP 포집 성능시험 ... 83
• (가) 제염생성물 포집 장치 제작 ... 83
• (나) DOP 포집 성능시험 ... 84
• (3) 제염생성물 포집특성 파악 ... 85
• 나. 제염 생성물 회수기술 개발 ... 85
• (1) 광용발 제염 생성입자의 SMPS 정밀분석 ... 85
• (2) 모의 Nano-size 제염생성물 입자 포집특성 실험 ... 91
• (3) 광용발 제염생성물 현장 HEPA filter 포집특성 실험 ... 92
• (4) 개선 광용발 제염생성물 입자 포집시스템의 제염생성물 입자 포집특성 실증시험 ... 95
• (가) 개선 제염생성물 입자 포집장치 설계 및 제작 ... 95
• (나) 개선 포집시스템의 제염생성물 입자 포집특성 실증시험 ... 99
• 6. 광용발 원격 제염 시스템 개발 ... 104
• 가. 원격 적용 장치 설계 제작 및 레이저 장치와의 연동 실험 ... 104
• (1) 원격화 장치 설계 제작 ... 104
• (2) 레이저 장치와의 연계 작동 성능 시험 ... 106
• (3) 원격화 장치 성능 개선 ... 108
• 나. 방사성 핵종 오염특성에 따른 레이저 파장별 광용발 제염특성 규명 ... 112
• (1) 대기 중에서 모사 오염핵종 별 최적 제염조건 도출 ... 112
• (2) 레이저 빔 형태 변경 특성 연구 ... 113
• (3) 수용액 내에서 광용발 제염공정 파악 ... 119
• 7. 광용발 제염기술 실증 시험 ... 125
• 가. 고 방사선장 하에서 원격 적용 장치 부품별 건전성 ... 125
• (1) 부품 건전성 평가 장치 제작 ... 125
• (2) 방사선 조사 조건 및 조사 결과 ... 126
• 나. 방사능 오염시편에 대한 광용발 제염기술 실증 ... 128
• (1) 한국원전연료(KNF) 채취시편에 대한 제염 실험 ... 128
• (가) 시편 1 ... 128
• (나) 시편 2 ... 129
• (2) 방사성동위원소 오염시편에 대한 제염 실험 ... 130
• (가) 레이저 빔을 집속시키지 않은 조건 ... 130
• (나) 레이저 빔 집속 및 동일 방향으로 scan 하는 조건 ... 131
• (다) 레이저 빔 집속 및 scan 방향을 수직으로 적용하는 조건 ... 132
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 134
• 제5장 연구 개발 결과의 활용계획 ... 136
• 제6장 연구 개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 137
• 제7장 연구 시설 ·장비 현황 ... 138
• 제8장 참고문헌 ... 139
• 제2부 부지 제염기술 개발 ... 140
• 목차 ... 141
• 그림목차 ... 145
• 표목차 ... 151
• 제1장 연구개발 과제 개요 ... 153
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 154
• 제1절 부지 제염기술 개발 ... 154
• 1. 동전기세정 및 퇴적 침출 제염기술 ... 154
• 2. 초임계 유체 기술 개발 ... 159
• 제2절 부지 복원공정 모니터링 기술 개발 ... 162
• 1. 부지샘플링 및 측정기술 ... 162
• 2. 비포화대 핵종 이동 평가 기술 ... 163
• 제3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 166
• 제1절 부지 제염기술 개발 ... 166
• 1. 동전기세정 제염기술 개발 ... 166
• 가. TRIGA 및 우라늄변환시설 부지오염특성조사 ... 169
• (1) TRIGA 부지오염특성조사 ... 169
• (2) 우라늄변환시설 부지오염특성조사 ... 170
• 나. 동전기세정 부지제염단위기술 및 실증장치 개발 ... 171
• (1) 동전기세정 부지제염단위기술 개발 ... 171
• 다. 동전기세정 부지제염 공정장치 개선 ... 193
• (1) 동전기세정장치 개선 ... 193
• (2) 동전기세정 제염공정 개선 결과 ... 199
• 라. 동전기세정 부지제염 실증시험 ... 199
• (1) 방사성토양 입도 및 농도 분포 분석 ... 199
• (2) 방사성토양에 대한 동전기세정장치 제염성능 실증시험 ... 200
• (3) 토양재생폐액 재사용 성능 실증시험 ... 204
• (4) 동전기세정장치 적용 시의 경제성 분석 ... 205
• (5) 동전기세정장치에 의한 방사성토양 실증시험 결론 ... 206
• 2. 퇴적침출 제염기술 개발 ... 207
• 가. 퇴적 침출 제염기술의 개요 ... 207
• 나. 퇴적 침출 제염기술 공정 개발 ... 208
• (1) 모사 오염 토양의 제조 ... 208
• (2) 응결 필요 입경의 선정 ... 209
• (3) 최적 응결제 및 첨가량 선정 ... 211
• (4) 최적 침출제 및 농도 선정 ... 213
• 다. 퇴적 침출 제염 실험 ... 215
• (1) 비응결토양의 제염 실험 ... 215
• (2) 응결토양의 제염 실험 ... 217
• (3) 10 L 규모 실증장치를 이용한 제염 실험 ... 219
• 라. 퇴적 침출 제염 실증 실험 ... 223
• (1) 저농도 방사성토양의 제염 ... 223
• (2) 단기 및 장기 오염 토양의 퇴적 침출 제염 실험 ... 224
• 마. 토양 제염 폐액 처리 기술 개발 ... 229
• (1) Potassium ferrocyanide 및 알칼리 첨가에 의한 공침처리 기술 개요 ... 229
• (2) Potassium ferrocyanide 및 알칼리 첨가에 의한 공침 실험 ... 230
• 3. 초임계 CO₂ 제염기술 개발 ... 235
• 가. 친이산화탄소성 우라늄 추출제 개발 ... 235
• (1) 친이산화탄소성 킬레이트 리간드형 추출제의 개발 ... 235
• (2) 친이산화탄소성 마이크로에멀젼형 추출제의 개발 ... 237
• 나. 친이산화탄소성 우라늄 추출제의 용해도 측정 ... 238
• (1) 용해도 측정장치 및 측정방법 ... 238
• (2) 킬레이트 리간드 TBP의 용해도 측정 ... 240
• (3) 킬레이트 리간드 TBOD와 TBOD 착물의 용해도 측정 ... 241
• (4) 마이크로에멀젼 Proline의 용해도 측정 ... 243
• 다. 친이산화탄소성 우라늄 추출제의 특성분석 ... 244
• (1) 킬레이트 리간드 TBP와 TBOD의 우라늄 분배계수 측정 ... 244
• (2) 초임계 이산화탄소 하에서 TBP-HNO₃를 이용한 우라늄 용해실험 ... 247
• (3) 초임계 이산화탄소 하에서 Proline을 이용한 마이크로에멀젼 형성 실험 ... 247
• 라. 초임계 이산화탄소 하에서 우라늄 추출 ... 248
• (1) 초임계 이산화탄소 하에서 추출제를 이용한 수용액으로부터 우리늄추출 ... 248
• (2) 초임계 이산화탄소 하에서 추출제를 이용한 토양으로부터 우라늄추출 ... 250
• (3) 초임계 이산화탄소 하에서 추출제를 이용한 우라늄추출의 결과 고찰 ... 254
• 마. 상용화 제염장비의 개념설계 ... 257
• (1) 토양의 상용화 제염장비의 공정 운전 ... 257
• (2) 토양제염공정 설명 ... 258
• (3) 토양 제염장치의 기본설계 ... 260
• 제2절 부지 복원공정 모니터링 기술 개발 ... 270
• 1. 부지샘플링 및 측정기술 개발 ... 270
• 가. 이론적 배경 ... 270
• (1) 잔류방사능 조사 개요 ... 270
• (2) 대표 시료채취 ... 275
• (3) 방사능 현장측정 기술 ... 278
• 나. 복원공정 모니터링 요소기술 개발 ... 280
• (1) 부지 오염도 mapping 기술 개발 ... 280
• (2) 시료 대표성 평가 모델 수립 및 검증 ... 281
• 다. 부지 샘플링 및 방사선 측정 요소기술 개발 ... 282
• (1) 현장 측정 시험 ... 282
• (2) 측정시료의 개수 및 위치의 선정 ... 283
• (3) Depth profile 생산 및 평가 ... 288
• 2. 비포화대 핵종 이동 평가 기술 ... 289
• 가. 비포화대 핵종 이동모델 개발 ... 289
• (1) 비포화대물유동 수학모델개발 ... 289
• (2) 비포화대오염물질이동 수학모델개발 ... 289
• (3) 비포화대오염물질이동 프로그램 개발 및 등록 ... 290
• 나. 비포화대수리파라미터 측정 ... 292
• (1) 용적밀도, 수분함량, 공극률, 입자밀도 측정 ... 292
• (2) 평형흡착 Freumdlich(k) 측정 ... 292
• (3) 수리전도도 및 수리분산계수 측정 ... 293
• (4) 불포화 특성계수 a와 n산정 ... 293
• 다. 비포화대오염물질 이동모델 검증을 위한 실험장치(65L 규모) 제작 ... 295
• 라. 실험을 통한 모델 검증 및 부지 오염저감 평가 ... 296
• (1) 불포화 특성계수에 의한 영향 평가 ... 296
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 301
• 제5장 연구 개발 결과의 활용계획 ... 302
• 제6장 연구 개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 303
• 제7장 연구 시설·장비 현황 ... 304
• 제8장 참고문헌 ... 305
• 제3부 겔화학 제염기술 개발 ... 313
• 목차 ... 314
• 그림목차 ... 317
• 표목차 ... 321
• 제1장 연구개발 과제 개요 ... 323
• 제2장 국내·외 기술개발 현황 ... 324
• 제1절 국외 기술개발 현황 ... 324
• 제2절 국내 기술개발 현황 ... 325
• 제3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 326
• 제1절 고방사능 시설 오염 특성 및 겔 화학 제염기술 특성 분석 ... 326
• 1. 겔 화학제염제의 구성과 특성 ... 326
• 2. 화학제염기술 ... 328
• 3. 겔 화학제염 기술 및 연구개발 현황 ... 330
• 가. 상용 겔 화학 제염기술 현황 ... 330
• (1) CAB-O-SIL ... 330
• (2) ALARA 1146 ... 331
• (3) Orion SC ... 334
• (4) Stripcoat TLC Free ... 335
• (5) Decongel ... 336
• (6) L-gel ... 339
• 나. 국내·외 겔 화학제염기술 개발현황 ... 344
• (1) 국내·외 기술 수준 ... 344
• (2) 현재까지의 국내·외 기술개발 실적 ... 344
• 다. 현 겔 화학제염기술의 취약성 ... 359
• 제2절 겔 화학제염제 제조 및 물리화학적 특성 분석 ... 360
• 1. 겔 화학제염제 제조 특성 분석 ... 360
• 가. 겔 화학제염제의 구성 ... 360
• (1) 주 점성제의 선정 ... 360
• (2) 점성조제의 선정 ... 362
• (3) 화학제염제의 선정 ... 363
• 나. 겔 화학제염제를 이용한 표면 오염물질의 제거 ... 364
• 제3절 겔 화학제염제의 표면 점착반응 특성 분석 ... 365
• 1. 실리카 기조 겔 화학제염제의 제조 및 유변학적 특성 평가 ... 365
• 가. 주점성제의 사용량에 따른 실리카 기조 겔 화학제염제의 점도 특성 ... 365
• 나. 점성조제의 사용량에 따른 실리카 기조 겔화학제염제의 점도 특성 ... 366
• 2. 실리카 기조 겔 화학제염제의 점착 특성 평가 ... 368
• 3. 실리카 기조 겔 화학제염제의 건조 특성 평가 ... 370
• 4. 실리카 기조 겔 화학제염제의 탈리 특성 평가 ... 371
• 5. 실리카 기조 겔 화학제염제의 제염 특성 평가 ... 373
• 6. 개선된 실리카 기조 겔 화학제염제의 제조 ... 375
• 가. 점성조제의 분산용매로서 알코올의 영향 ... 375
• 나. 점성조제의 구조에 따른 겔 화학제염제의 점도 특성 ... 380
• 제4절 제염대상별 겔 화학 제염제 성능평가 ... 384
• 1. 겔 화학제염제의 점성특성에 대한 분산조건과 pH 영향 ... 384
• 2. 산화온도에 따른 고착성 오염 특성 ... 387
• 3. 제염대상별 겔 화학 제염제 성능실험 ... 387
• 가. SUS 304 표면 형성 고착성 Co/Cs 핵종 오염에 대한 제염특성 ... 387
• (1) 화학 제염제별 제염특성 ... 387
• (2) 겔화제별 제염특성 ... 388
• (3) 방사성 핵종별 제염특성 ... 389
• (4) 표면 조도별 제염특성 ... 390
• (5) 상용 겔 화학제염제와의 제염특성 비교 ... 391
• (6) 반복적용에 따른 제염특성 ... 392
• 나. 콘크리트/타일 표면 형성 비 고착성 Co/Cs 핵종 오염에 대한 제염특성 ... 392
• (1) 콘크리트 표면 형성 Co/Cs 핵종 제염특성 ... 392
• (2) 타일 표면 형성 Co/Cs 핵종 제염특성 ... 393
• 제5절 대면적 적용 제염 공정 개발 ... 394
• 1. 대면적 겔 화학 제염장비 구축 ... 394
• 가. 대면적 겔 화학 제염장비 ... 394
• 나. 대 면적 실증을 위한 사전 제염 공정 확인 실험 ... 396
• 다. 대면적 방사성 오염 현장 제염기술 실증 ... 398
• (1) 현장 제염 실증실험 개요 ... 398
• (2) 현장 제염기술 실증시험 일정 ... 400
• (3) 현장 제염기술 실증시험 결과 ... 402
• (4) Smear test에 의한 제염결과 ... 404
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 406
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 408
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 409
• 제7장 연구시설·장비 현황 ... 410
• 제8장 참고문헌 ... 411
• 서 지 정 보 양 식 ... 413
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 414
• 끝페이지 ... 415