KR0135932B1

KR0135932B1 - 첨착활성탄 성능검사용 방사성 메칠요오드 가스 제조 방법과 그 장치

Info

Publication number: KR0135932B1
Application number: KR1019940023973A
Authority: KR
Inventors: 이후근; 정명수; 박근일; 이기원; 노성기
Original assignee: 신재인; 한국원자력연구소
Priority date: 1994-09-23
Filing date: 1994-09-23
Publication date: 1998-04-29
Also published as: KR960011421A

Abstract

본 발명은 첨착활성탄의 방사성 유기요오드 흡착 성능검사를 위해 사용되는 방사성 메칠 요오드 가스제조방법과 그 장치에 관한 것으로써, 무수메탄올 용액과 농황산 용액을 혼합교반 냉각하고 요오드화 나트륨(무수메탄올 용액 5.2㎖, 농황산 용액 1.2㎖일 때 6.0g) 분말을 첨가하여 다시 교반시킨 후 40℃에서 환류시키고 가열 증류하여 분리한 2차 반응생성물에 5% 티오황산 나트륨 수용액을 (실시예에 대하여 1㎖)첨가 혼합하여 유리된 메칠요오드를 분리하고 2차 반응생성물로부터 티오황산 나트륨 용액층을 분리하고 증류수를 첨가 세척조작하여 수율 40% 정도의 방사성 메칠요오드 용액을 합성하고 무수 메탄올로 희석하고 비방사성 요오드화 메칠을 첨가하여 밀폐한 후 질소가스를 약 10기압으로 공급하여 방사성 메칠요오드의 가스를 제조함을 특징으로 하는 첨착활성탄 검사용 방사성 메칠요오드 가스제조방법과 장치.

Description

첨착활성탄 성능검사용 방사성 메칠요오드 가스 제조 방법과 그 장치

제1도는 본 발명방법 실시예인 방사성 메칠요오드 추적자 합성을 위한 냉각장치.

제2도는 본 발명방법 실시예인 방사성 메칠요오드 추적자 합성을 위한 가열장치.

제3도는 본 발명방법 실시예인 방사성 메칠요오드 추적자 합성을 위한 생성물 포집용기.

제4도는 본 발명방법의 실시예인 방사성 메칠요오드 가스제조 용기.

본 발명은 첨착활성탄의 방사성 유기요오드 흡착 성능검사를 위해 사용되는 방사성 메칠 요오드 가스제조방법과 그 장치에 관한 것이다. 원자력발전소에서 발생되는 기체 방사성물질중 방사성 유기요오드는 휘발성이 높고 자유로운 이동성 때문에 처리에 엄격한 규제가 요구되고 있다. 원자력발전소의 사고시 스프레이 장치가 작동하여 공조계통상의 공기는 고습도의 공기분위기가 되는데 이때 원소요오드는 스프레이 장치에 의해서 제거되지만 유기요오드는 스프레이방법에 의해 제거되지 않으므로 첨착활성탄을 이용하여 방사성 유기요오드를 제거한다. 원자력시설에 사용되는 첨착활성탄은 엄격한 성능검사가 요구되고 있으며, 첨착활성탄의 방사성 유기요오드의 제거성능을 검사하기 위하여 고습도 공기조건하에서 방사성 메칠요오드의 추적자가 이용된다. 이와 같이 사용되는 방사성 메칠요오드 추적자는 방사성 원소 요오드로부터 화학약품을 첨가하여 합성하여 방사성 메칠요오드를 제조한다. 기존의 방사성 메칠요오드 제조방법은 KI와 CaCO3를 Na131I용액에 포함하여 (CH₃)₂SO₄용액과 반응시켜 메칠요오드를 제조하였으나 이러한 방법은 방사성 원소요오드로 Na131I를 사용할 경우 NaI와 다른 KI와 CaCO3를 사용하는 단점이 있다.

그리고 이미 알려진 일본국 공개특허공보 소60-171458호(85. 9. 4)에 개시된 제조방법과 비교하여 설명하면 다음과 같다.

상기 인용기술은 원소상요오드와 티오황산나트륨을 반응시켜 NaI를 생성시키고 이를 (CH₃)₂SO₄와 반응시켜 메칠요오드를 생성시키는 화학반응을 이용한 방법이며, 인요기술은 배출기체를 연속으로 가스제조장치에 공급하면서 I₂와 메칠요오드 가스를 복합적으로 생성시켜 제조하여 이의 농도를 측정하는 방법이고, 본 발명은 원소요오드의 메칠요오드로의 전환율이 낮으며 동위원소 추적자 가스를 생성시키는 제조방법이 아니다.

본 발명의 특징은 상기의 인용기술과 기본적인 화학반응식은 유사하나 메칠요오드 가스제조시 출발물질이 원소상 요오드가 아닌 방사성 요오드인 Na¹³¹I이고, 메칠요오드로의 전환율을 높이기 위한 목적으로 플라스크의 반응생성물로부터 반응물이 증발되어 유실되는 것을 방지하기 위해 냉각기를 상부로 향하도록 올리고 40℃에서 1시간 동안 환류시켜 요구되는 반응생성물인 메칠요오드보다는 Na¹³¹I이 주로 발생되는 것으로 억제하도록 하였다.

즉 본 발명은 연속으로 메칠요오드 가스를 제조하는 방법이 아니고 적절한 반응시간을 주어 방사성 메칠요오드 액체 생성물을 제조하고 이를 압축용기에 주입하여 질소로 압축한 후 기화시켜 방사성 메칠요오드 추적자로 필요시 사용할 수 있는 방법이다.

그리고 본 발명을 실시하는 장치와 인용기술인 일본국 공개특허공보소 63-68038호(88. 3. 24)와 공개실용신안공보 소59-56553호에 개시된 기술적 구성에 대한 지적과 관련하여 본 발명과의 차이점은 다음과 같다.

인용기술들은 발생된 가스를 밀폐된 용기를 저장하여 사용하는 장치이고, 본 발명은 제조한 방사성메칠요오드 용액을 압축용기에 주입하고 질소로 압축한 후 필요할때마다 방사성 추적자 가스의 유입량을 실험에 맞게 설정하여 질소가스와 함께 주입하는 장치이다.

이에 따른 본 발명은 사용되는 방사성 메칠요오드 추적자를 손쉽게 합성하는 방법과 장치로서 소요되는 장치는 방사성 원소요오드를 첨가하여 반응시키는 플라스크 및 반응후 발생된 방사성 유기요오드의 생성 증기를 냉각시키는 냉각기와 응축된 생성물을 포집하는 포집용기로 구성되어 있다. 방사성 원소요오드와 화학약품을 첨가하여 반응시킨 후 온도 및 반응시간을 정밀하게 조절하여 부반응이 일어나지 않도록 하므로서 요구되는 추적자 용액인 방사성 메칠요오드(CH₃ ¹²⁷＋CH₃ ¹³¹I)용액을 합성하고 침착활성탄 성능검사에 적합한 방사선량으로 방사성 유기요오드 추적자를 제조하는 방법으로 첨부도면에 연계하여 설명하면 다음과 같다. 제1도에 보여주는 바와 같은 방사성 메칠요오드 추적자 합성을 위한 냉각장치를 사용하여 수조(1)에 플라스크(2)를 넣고서 자석교반기(3) 상부에 놓는다. 5.2ml의 무수 메탄올 용액과 1.2ml의 농황산 용액을 플라스크(2)의 상부구멍(4)을 통해 주입하고 자석교반기(3)를 작동시켜 교반기(5)를 이용하여 교반한다. 이때 발생되는 반응열 때문에 얼음물(6)로 플라스크(2) 외부에서 반응생성물(7)을 냉각시킨다. 약 20분동안 반응생성물(7) 교반한 다음 플라스크(2)의 상부구멍(4)을 통해 6.0g의 요오드화 나트륨(NaI) 분말을 반응생성물(6)에 첨가하면 플라스크(2)내의 반응생성물(7)이 황색으로 변한다. 냉각이 부족하거나 또는 요오드화 나트륨(NaI)의 첨가량이 너무 많으면 플라스크(2)내의 반응생성물(7)은 갈색으로 변한다. 이와 같이 제조된 반응생성물(7)을 계속 냉각하면 30분정도 교반시킨 후 방사성 원소요오드(Na¹³¹I)가 일정량 포함된 무수 메탄올 용액을 플라스크(2)의 상부구멍(4)을 통해 반응생성물(7)에 첨가한다. 이후 제2도에서 보여주는 바와 같이 수조(1)내에서 얼음물(5)을 제거하고 증류수(8)을 넣은 다음, 플라스크(2)의 반응생성물(7)로부터 증발되어 유실되는 것을 방지하기 위해 냉각기(9)을 상부로 향하도록 올리고 40℃에서 1시간동안 환류시킨다. 이와 같이 환류를 하지 않을 경우 요구되는 반응생성물인 메칠요오드보다는Na131I이 주로 발생된다. 이러한 조작을 수행한 다음 1시간 동안 가열한 다음 수조(1)내의 플라스크(2)의 위치를 제3도에서 보여주는 것과 같이 원래 상태로 고정하고 증류조작을 수행하면 반응생성물(6)이 끓는 온도인 40-60℃사이에서 냉각기(9)를 통해 얼음물(10)로 냉각된 포집용기(11) 내부로 약1ml정도의 기름층 모양의 2차 반응생성물(13)이 포집된 후에 포집용기(11)를 냉각기(9)로부터 탈착한 후 포집용기(11)내의 2차 반응생성물(13)과 물층(14)으로부터 물층(14)을 분리하고, 다시 포집용기(11)내의 2차 반응생성물(13)에 증류수를 첨가하여 세척한 다음 2차 반응생성물(13)로부터 물층(12)을 다시 분리하고, 2차 반응생성물(13)에 5% 티오황산나트륨(sodium Thiosulfate) 수용액을 1ml 첨가하여 다시 혼합하여 유리된 메칠요오드를 분리하고 2차 반응생성물로부터 티오황산나트륨 용액층을 분리하고, 다시 증류수를 첨가하여 세척조작을 되풀이 한다. 이와 같이 생성된 2차 반응생성물의 수율은 40% 정도이다. 최종적으로 생성된 2차 반응생성물(13)에 고체 무수염화칼슘(CaCl₂)을 몇 알 넣어서 2차 반응생성물(13)중의 수분을 제거한다.

방사성 메칠요오드 추적자 가스를 위해서는 적절한 방사선량을 유지하는 방사성 추적자가 필요하다.

2차 반응생성물(2)의 방사선량으로부터 시험에 적합한 방사선량을 제조하기 위해 2차 반응생성물(13)의 일정량을 무수 메탄올로 희석한 다음 일부량을 채취하여 방사선량을 계측한다. 방사선량 계측 결과로부터 2차 반응생성물(13)내의 총 방사선량을 계산하고 비방사성 요오드화 메칠(CH₃ ¹²⁷I)용액을 요구되는 희석비율로 첨가하여 시험에 적합한 정도의 방사선량을 갖는 방사성 메칠요오드 추적자 용액을 제조한다. 방사성 메칠요오드 추적자 가스제조는 제4도에서 보여주는 바와 같이 방사성 추적가스 출구의 볼발브(15)를 밀폐한 다음, 방사성 유기요오드 흡착성능검사에 필요한 방사성 메칠요오드 추적자 용액을 미량주사기를 사용하여 시료 유입구(16)를 통해 주입하고 바로 볼발브(17)를 막아 시료유입구(16)의 배관을 밀폐한다. 질소가스 실린더(18)로부터 질소가스를 방사성 메칠요오드 추적자가스 저장실린더(19)와 배관에 약 10기압의 압력으로 공급하면 시료유입구(16)의 하부에 있는 방사성 메칠요오드 용액이 배관을 따라 방사성 메칠요오드 추적자가스 저장실린더(19)로 이송되어 밀폐 저장한다. 이때 압력은 배관에 설치된 압력계(21)로 측정한다. 성능검사시에는 질소가스배관에 연결된 볼발브(20)을 차단하여 질소가스 실린더(18)와 밀폐한 다음 방사성 추적자 가스저장 실린더(19)로부터 방사성 추적자를 방사성 추적자가스 출구의 볼발브(15)를 통해 방사성추적자 가스의 유입량을 실험에 맞게 설정하고 성능 검사 장치에 주입한다.

이와 같이된 본 발명은 원자력발전소의 폐기물 처리를 위한 첨착탈성탄 성능검사를 정밀히 수행할 수 있어서 원자력 발전소의 안전사고 예방과 공해방지등 제반부수 효과가 발생하는 것이다.

Claims

무수메탄올 용액과 농황산 용액을 혼합교반 냉각하고 요오드화 나트륨(무수메탄올 용액 5.2ml, 농황산 용액 1.2ml일 때 6.0g) 분말을 첨가하여 다시 교반시킨 후 플라스크의 반응생성물로부터 부반응이 일어나지 않도록 하기 위해 냉각기를 상부로 향하도록 하여 반응시간 및 온도를 정밀하게 조절하여 40℃에서 1시간 동안 환류시키고 가열 증류하여 분리한 2차반응 생성물에 5% 티오황산 나트륨 수용액을(실시예에 대하여 1ml)첨가 혼합하여 유리된 메칠요오드를 분리하고 2차 반응생성물로부터 티오황산나트륨 용액층을 분리하고 증류수를 첨가 세척조작하여 수율 40%정도의 방사성 메칠요오드 용액을 합성하고 무수메탄올로 희석하고 비방사성 요오드화 메칠을 첨가하여 밀폐한 후 질소가스를 약10기압으로 공급하여 방사성 메칠요오드의 가스를 제조함을 특징으로 하는 첨착활성탄 성능 검사용 방사성 메칠요오드 가스 제조방법.
수조(1)에 플라스크(2)를 넣고 교반기(5)를 작동용 자석교반기(3)의 상부에 설치하고 플라스크(2) 상부에 요오드화 나트륨 주입구멍(4)을 형성하여 일측에 냉각기(9)를 설치하며 질소가스실린더(8)와 추적자가스실린더(19)를 볼 밸브(20)를 경유 배관 연결하되 방사성 추적가스 출구에 볼 밸브(15)를 설치한 것을 특징으로 하는 첨착활성탄 성능검사용 메칠요오드 가스 제조장치.