KR100253476B1 - 방사능 오염 표면 정화용 점토 제염제와 이를 이용한 정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사능 물질에 의하여 오염된 표면을 청정화하는 분야에 관한 것으로서 효과적이고 경제적으로 정화하는 물질에 대한 것으로서 점토를 기본 물질로 방사능 핵종과 교환 가능한 이온을 함유하는 것을 특징으로 하며 용해성 방사성 핵종 및 입자성 방사성 핵종을 제거하고 오염 표면정화 후 방사능이 포함된 잔존물의 회수가 용이한 형태로 존재하도록 하는 것을 특징으로 하는 방사능 오염 표면정화용 점토 제염제.

Description

방사능 오염 표면 정화용 점토 제염제와 이를 이용한 정화방법

제1도는 본 발명에 사용하는 점토 제염제의 적용 횟수에 따른 방사능 세슘(Cs-137)으로 오염된 재료 표면의 방사능 제거효과를 입증하는 도면.

제2도는 본 발명에 사용하는 점토 제염제의 전단속도에 따른 점도변화의 관계를 나타내는 도면.

제3도는 일반 점토 건조막(a)과 본 발명에 사용하는 점토 건조막(b)에 대한 주사전자 현미경 사진으로 본 발명에 사용하는 점토 건조막에는 미세 기공이 잘발달되어 있으므로 제염과정에 있어서 이온교환에 필요한 많은 미세 경로를 제공하고 이온교환된 방사능을 수용할 수 있는 흡착면적이 큼을 단적으로 나타내는 도면.

본 발명은 방사능 물질에 의하여 오염된 표면을 청정화하는 분야에 관한 것으로서 효과적이고 경제적으로 정화하는 물질에 대한 것이다. 체르노빌 원자력 발전소 사고와 같이 핵 관련 시설로부터 방사능 물질의 누출로 인하여 생활 환경의 오염, 핵물질 취급으로 주변 장치 및 표면 오염으로 작업자의 방사선에 의한 피폭 증대등의 경우 방사성 오염원의 제거는 거주민 보호, 생활환경으로 복구, 작업자 보호를 위하여 매우 중요한 문제로 부각되고 있다. 본 발명의 점토 제염제는 방사능 물질에 의하여 대단위 또는 국부적으로 오염된 도시, 구조물 등의 표면에 존재하는 방사능을 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있다.

종래의 요염된 표면을 제염하는 방법으로는 건식, 습식, 고분자 용액을 이용하는 방법 등이 있다.

상기 건식제염에는 진공 흡인법, 모래 분사법 등이 있는데, 진공흡인법은 물리적으로 부착된 입자성 오염원을 흡입하여 처리하는 방법으로 이온형태로 흡착되어 있는 핵종을 제염할 수 없다는 단점이 있다. 모래 분사법(sand blasting)은 모래를 고압공기로 분사하여 오염표면을 연마시켜 방사성 물질과 오염표면을 함께 제거하는 것으로 제염효과가 낮고 오염 표면을 훼손시킬 뿐만 아니라 방사성 물질이 포함된 미세 분진이 다량으로 발생되므로 집진 처리하기 위한 장치비가 고가로 드는 등의 단점이 있다.

상기 습식 제염은 구 소련에서 체르노빌 원전 핵사고 오염지역의 복구시 주로 사용된 방법으로 오염 표면에 존재하는 방사성물질을 물 또는 화학용액을 대단위로 분사하여 세척에 의해 제거하는 방법이다. 제염후 세척용액은 방사성 액체 폐기물이 되어 주위를 재 오염시키게 된다. 또한 세척으로 인하여 방사성 핵종이 제염 표면 내부로 이동되어 제염의 어려움을 가중시키는 등의 단점이 있다.

상기 고분자 용액을 적용하여 오염표면을 제염하는 방법(strippable coating)은 제염 후 고분자 건조막 제거의 어려움, 발생되는 폐기물이 가연성이므로 화재로 인한 방사성 물질의 비산 위험성과 비용이 고가라는 등의 단점이 있다. 또한 국부적 표면 오염원을 제거하기 위해 개발된 제염제들은 가격이 비싸고 생태계에 유해한 물성을 가지고 있다는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 사용하는 점토 제염제의 적용 횟수에 따른 방사능 세슘(Cs-137)으로 오염된 재료 표면의 방사능 제거효과를 입증하는 도면이고, 제2도는 본 발명에 사용하는 점토 제염제의 전단속도에 따른 점도변화의 관계를 나타내는 도면이며, 제3도는 일반 점토 건조막(a)과 본 발명에 사용하는 점토 건조막(b)에 대한 주사전자 현미경 사진으로 본 발명에 사용하는 점토 건조막에는 미세 기공이 잘 발달되어 있으므로 제염과정에 있어서 이온교환에 필요한 많은 미세 경로를 제공하고 이온교환된 방사능을 수용할 수 있는 흡착면적이 큼을 단적으로 나타내는 도면을 나타내고 있다.

본 발명의 점토 제염제는 기존 제염제들이 갖는 단점들을 획기적으로 개선한 것이다. 즉, 상온에서 겔상으로 존재하는 본 점토 제염제를 분사장치, 도포용 롤러, 붓 등을 사용하여 오염 표면에 도포하고 자연 건조된 후 건조된 점토 박막을 진공 흡인기 등으로 회수함으로써 방사능에 오염된 표면을 용이하게 정화할 수 있다. 이때 적용량은 제염 대상 평방 미터당 점토 제염제 0.5∼3리터가 적당하다. 특히 방사능으로 오염된 넓은 지역을 정화하는 작업에 있어서 원거리에서 제염제를 적용하고 단시간에 제염작업을 진행하여야만 작업자 피폭을 최대한 줄일 수 있다. 이 경우 본 발명의 점토 제염제는 정체 상태에서 침전현상이 없는 안정된 겔상을 유지하고 분사시 일반적으로 적용되는 전단속도인 1,000 s^-1이상에서 점도가 0.5dyne s/cm²이하로 감소하는 유변학적 특성을 지니므로 기존 소방설비를 사용하면 낮은 분사 에너지로 원거리 대량 적용이 가능하다는 특징이 있다. 또한 본 발명의 점토 제염제에는 암모늄 이온(NH₄ ⁺), 나트륨 이온 (Na⁺) 및 수용성 고분자 물질이 함유되어 있다. 암모늄 이온 및 나트륨 이온은 표면에 존재하는 용해성 방사성 물질과 이온 교환에 의한 정화효과를 배가시키므로 오염 핵종의 제거율을 높이는 역할을 한다. 수용성 고분자는 분산상의 안정성을 증가시키며 건조시 점착성을 향상시킴으로써 방사능 미분체 또는 입자 등에 의해 물리적으로 붙어 있는 오염원 제거에도 탁월한 효과를 나타내도록 한다.

그리고 본 발명의 점토 제염제는 정화 표면에서 자연 건조되어 이온교환 및 점착에 의하여 방사성 물질을 함유한 고체 박막의 형태로 느슨하게 붙어 있으므로 진공청소기 등을 사용하면 쉽게 회수가 가능하므로 2차 폐기물에 의한 오염 확산을 방지할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 점토제염제 및 제염방법에 대한 실시예이다.

[실시예 1]

[제염제 조성]

본 발명의 제염제는 점토를 기본 물질로 방사능 오염 핵종과 교환 가능한 이온을 함유하는 것을 특징으로 하며 이를 사용시 용해성 방사성 핵종 및 입자성 방사성 핵종을 제거하고 오염 표면정화 후 방사능이 포함된 잔존물의 회수가 용이한 형태로 존재하게 된다.

이러한 본 발명의 점토 제염제의 구성은 점토 분말 10 무게 퍼센트, 교환성 이온인 수산화 암모늄 또는 염화 암모늄 중에서 선택되는 교환성 이온 0.04 ∼ 3.5 무게 퍼센트, 탄산 나트륨 또는 염화 나트륨 중에서 선택되는 교환성 이온 0.1 ∼ 5.0 무게 퍼센트, 수용성 고분자는 비닐 알코올 또는 폴리비닐 아세테이트 또는 폴리 에틸렌 글리콜 중에서 선택되는 수용성 고분자 0.4 ∼ 7.0 무게 퍼센트이며 나머지는 물로 조성된다.

[실시예 2]

[제염방법]

대단위 또는 국부적으로 오염(오염원은 용해성 및 입자성 방사성 핵종과 중금속)된 도시표면, 구조물 표면, 도장 표면, 플라스틱 표면, 방사능 취급 시설 표면에 존재하는 방사능을 제거하는 목적으로 본 발명의 점토 제염제를 사용하는데, 청정화 작업으로 인하여 액체 또는 기체에 의한 오염 확산이 없고, 최종 산출될 물질이 건조 고체 무기물상으로 존재하며, 청정화 작업이 상온에서 진행되고, 청정화 작업시 방사성 물질이 포함된 미세 분진의 발생이 없으며, 오염 표면을 훼손시키지 않고 정화시키고, 롤러 붓을 사용한 도포 또는 분사 장비를 사용하여 원거리에서 오염 표면에 제염제를 분사하여 도포시킨 후 자연적으로 건조된 점토 박막을 진공 청소기와 같은 흡인장치로 회수하여 오염 표면을 정화한다. 분사 장비에 의해서 분사시 분사 노즐과 제염제 사이에 전단력이 발생되는데 일반적인 분사 작업에 의해 형성되는 전단속도 1,000s^-1이상에서 점도가 0.5 dyne s/cm²이하로 감소되어 분사작업을 용이하게 실시하는 것이다.

따라서 본 발명의 점토 제염제는 용해성 또는 입자성 방사능 물질로 대규모 또는 국부적으로 오염된 고체 표면의 정화에 있어서 작업자 피폭을 줄일 수 있고 전체 공정이 간단하므로 방사능 물질의 누출로 인한 오염 환경을 효과적으로 청정화할 수 있는 극히 유용한 제염제이다.

즉, 본 발명의 점토 제염제는 정체 상태에서 겔상을 유지하지만 분사시 일반적으로 적용되는 전단속도인 1,000s^-1이상에서 점도가 0.5 dyne s/cm²이하로 감소하는 유변학적 특성을 지니므로 기존 소방설비를 사용하면 낮은 분사 에너지로 원거리 대량 적용이 가능하다는 장점이 있다.

또한 본 발명의 점토 제염제에는 암모늄 이온(NH₄ ⁺), 나트륨 이온 (Na⁺) 및 수용성 고분자 물질이 함유되어 있다. 암모늄 이온 및 나트륨 이온은 표면에 존재하는 용해성 방사성 물질과 이온 교환에 의한 정화효과를 배가시키므로 오염 핵종의 제거율을 높이는 효과가 있다.

또한 첨가된 수용성 고분자는 침전현상이 없는 분산상을 형성시키고 건조시 점착성을 향상시킴으로써 방사능 미분체 또는 입자 등에 의해 물리적으로 붙어 있는 오염원 제거에도 탁월한 효과를 가진다.

그리고 본 발명의 점토 제염제는 정화 표면에서 자연 건조되어 이온교환 및 점착에 의하여 방사성 물질을 함유한 고체 박막의 형태로 느슨하게 붙어 있으므로 진공청소기 등을 사용하면 쉽게 회수가 가능하므로 2차 폐기물에 의한 오염 확산을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 점토를 기본 물질로 방사성 오염 핵종과 교환 가능한 이온과 점토 침전 방지 및 오염 분진의 첨착성을 높이기 위한 수용성 고분자로 구성되며 건조 후 자체적으로 박리 되어 상온 및 정체상에서 겔상을 유지하며 전단속도인 1,000 s^-1이상에서 점도가 0.5dyne s/cm²이하를 유지하는데, 그 조성은 점토 분말 10 무게 퍼센트, 교환성 이온인 수산화 암모늄 또는 염화 암모늄 중에서 선택되는 교환성 이온 0.04 ∼ 3.5 무게 퍼센트, 탄산 나트륨 또는 염화 나트륨 중에서 선택되는 교환성 이온 0.1 ∼ 5.0 무게 퍼센트, 수용성 고분자는 비닐 알코올 또는 폴리비닐 아세테이트 또는 폴리 에틸렌 글리콜 중에서 선택되는 수용성 고분자 0.4 ∼ 7.0 무게 퍼센트이며 나머지는 물로 조성되는 것을 특징으로 하는 방사성 오염 표면 정화용 점토 제염제.
2. 점토 제염제를 도포용 롤러, 붓 등을 사용하여 오염표면에 도포 또는 분사장치를 사용하여 원거리에서 오염 표면에 분사하여 도포시키고 자연 건조 후 건조된 점토 박막을 진공 흡인기 등으로 회수함으로써 방사능에 오염된 표면을 용이하게 정화하여 액체 또는 기체에 의한 오염 확산이 없으며 오염 표면을 훼손시키지 않는 것을 특징으로 하는 방사능 오염 표면 정화 방법.