KR100274703B1 - 점토를 기본물질로한 방사성 오염 표면 제염용 겔형 제염제 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사성 물질에 의하여 오염된 표면을 청정화하는 분야에 관한 것으로, 그 목적은 방사성 물질에 의하여 대단위 또는 국부적으로 오염된 재료, 건물, 구조물 등의 표면에 존재하는 방사성 물질을 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 점토를 기본물질로한 방사성 오염 표면 제염용 겔형 제염제 및 그 제조방법과 이를 이용한 제염방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 스맥타이트 그룹의 천연 점토 광물을 기본 물질로 방사성 핵종과 교환 가능한 이온을 함유하고, 상온에서는 상의 분리가 없는 겔형으로 존재하며, 전단력이 주어지면 점도가 감소함과 동시에 오염표면의 제염 후, 방사능이 포함된 잔존물의 회수가 용이한 형태로 존재하는 방사능 오염표면 제염용 겔형 제염제를 제공함에 있다.

Description

점토를 기본물질로한 방사성 오염 표면 제염용 겔형 제염제 및 그 제조방법

본 발명은 방사성 물질에 의하여 오염된 표면을 청정화하는 분야에 관한 것으로, 효과적이고 경제적으로 방사성 물질에 오염된 표면을 정화하는 점토를 기본 물질로한 방사성 오염 표면 제염용 겔형 제염제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

원자력 발전소나 방사성 물질 취급 시설에서 해체, 보수, 유지 관리, 교체 등으로 인하여 방사성 물질로 재료 표면이 오염되거나 체르노빌 원자력 발전소 사고와 같이 핵 관련 시설로부터 방사성 물질의 누출로 인하여 건물 표면이 오염되는 경우 방사능 오염원 제거는 작업자 보호, 거주민 보호 및 생활 환경으로 복구를 위하여 매우 중요하다.

종래에 사용되는 있는 오염된 표면의 제염방법에는 건식, 습식, 고분자 용액을 이용하는 방법 등이 있었다.

상기 건식제염에는 진공 흡인법, 모래 분사법 등이 있는데 진공흡인법은 물리적으로 부착된 입자성 오염원을 흡입하여 처리하는 방법으로 이온형태로 흡착되어 있는 핵종을 제염할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 모래 분사법(sand blasting)은 모래를 고압의 공기로 함께 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 문제점이 있다.

상기 습식 제염은 구 소련에서 체르노빌 원전 핵사고 오염지역의 복구시 주로 사용된 방법으로 오염 표면에 존재하는 방사성 물질을 물 또는 화학용액을 대단위로 분사하여 세척에 의해 제거하는 방법이다. 그러나 제염 후 세척용액은 방사성 액체 폐기물이 되어 주위를 재 오염시키게 되고, 세척으로 인하여 방사성 핵종이 제염 표면 내부로 이동되어 제염의 어려움을 가중시키는 등의 문제점이 있엇다.

상기 고분자 용액을 적용하여 오염표면을 제염하는 방법(strippable coating)은 제염 후 고분자 건조막의 제거가 어렵고, 발생되는 폐기불이 가연성이므로 화재로 인한 방사성 물질의 미산 위험성과 바용이 고가라는 문제점이 있었다.

또한 국부적 표면 오염원을 제거하기 위해 개발된 제염제들은 가격이 비싸고 생태계에 유해한 물성을 가지고 있었다.

물론, 상기와 같은 단점을 해소하기 위한 것으로, 국내공개특허 제 97-60257호(1997.08.12)가 있으나, 이는 점토분말 10 무게 퍼센트, 교환성 이온인 수산화 암모늄 또는 염화암모늄 중에서 선택되는 교환성 이온 0.04-3.5 무게퍼센트, 탄산나트륨 또는 염화나트륨 중에서 선택되는 교환성 이온 0.1-5.0 무게 퍼센트, 수용성 고분자 비닐 알코올 또는 폴리비닐 아세테이트 또는 폴리 에틸렌 글리콜 중에서 선택되는 수용성 고분자 0.4-7.0 무게 퍼센트이며, 나머지가 물로 조성된 점토 제염제로써, 이온 교환체로서 사용되는 있는 암모늄 이온과 같은 양이온의 농도가 제염제 내에 상대적으로 많이 함유되어 있을 경우, 점토의 기본 물질인 판상 구조의 몬몰리노나이트(Montmorillonite)의 모서리와 표면 하전의 변화로 점토가 침전되고 액상과 고체상이 분리되는 현상이 발생되어 안정된 겔상을 얻기 어렵게 되며, 이로 인해 제염제로서 역할을 할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 방사성 물질에 의하여 대단위 또는 국부적으로 오염된 재료, 건물, 구조물 등의 표면에 존재하는 방사성 물질을 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 점토를 기본물질로 한 방사성 오염 표면 제여용 겔형 제염제 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 스맥타이트 그룹의 천연 점토 광물을 기본 물질로 방사성 핵종과 교환 가능한 이온을 함유하고, 상온에서 상의 분리가 없는 겔형으로 존재하며, 전단력이 주어지면 점토가 감소함과 동시에 용해성 방사성 핵종 및 입자성 방사성 핵종을 제고하고 오염표면의 제염 후, 방사능이 포함된 잔존물의 회수가 용이한 형태로 존재하도록 하는 방사능 오염표면 제염용 겔형 제염제에 있어서; 상기 겔형 제염제는 건조 점토분말 1∼15wt%, 건조 핵토라이트 분말 0.1∼7wt%, 교환성 이온인 암모늄 이온 0.001∼8wt%, 나트륨 이온 0.001∼0.8wt%와 물로 조성된 방사능 오염표면 제염용 겔형 제염제 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

제1도는 본 발명에 사용하는 겔형 제염제의 적용 횟수와 방사성 세슘(Cs-137)으로 오염된 재료 표면의 방사능 제거율

제2도는 본 발명에 사용하는 겔형 제염제의 전단속도에 따른 점도변화의 관계도

도 1 은 본 발명에 사용하는 겔형 제염제의 적용 횟수에 따른 방사성 세슘(Cs-137)으로 오염된 재료 표면의 방사능 제거율을, 도 2 는 본 발명에 사용되는 겔형 제염제의 전단속도에 따른 점도변화의 관계도를 도시한 것으로, 본 발명은 건조 점토분말 1∼15wt%, 건조 핵토라이트 분말 0.1∼7wt, 교환성 이온인 암모늄 이온 0.001∼8wt%, 나트륨 이온 0.001∼0.8wt%와 물로 구성되어 기존 제염제들이 갖는 문제점들을 획기적으로 개선한 것이다.

즉, 상온에서 겔상으로 존재하는 본 발명의 겔형 제염제를 분사장치, 도포용 로울러(roller), 붓 등을 사용하여 오염 표면에 도포하고, 자연건조 된 후 건조된 무기질 박막을 진공 흡인기 등으로 회수함으로써 방사능에 오염된 표면을 훼손하지 않고 용이하게 정화할 수 있다.

이때 적용량은 제염 대상 평방 미터당 겔형 제염제 0.5∼2 리터가 적당하다.

특히 방사능으로 오염된 넓은 지역을 정화하는 작업은 원거리에서 제염제를 적용하고 단시간에 제염작업을 진행하여야만 작업자 피폭을 최대한 줄일 수 있는데, 이 경우 본 발명의 겔형 제염제는 정체 상태에서 겔상을 유지하지만 분사시, 일반적으로 적용되는 전단속도인 1,000s^-1이상에서 점도가 0.2 dyne s/㎠ 이하로 감소하는 유변학적 특성을 지니므로 기존 소방설비를 사용하면 낮은 분사 에너지로 원거리 대향 적용이 가능하다.

본 발명은 방사성 이온과 이온 교환능이 큰 이온교환체를 담지시켜 정화효과를 배가시키고, 오염 핵종의 제거율을 늪인 것으로, 오염 표면의 방사성 핵종과 이온교환이 가능한 이온이 첨가된 스타이트 그룹(smentite group)의 점토 광물(clay minera)을 기본으로 하는 안정된 겔상의 제염제를 제조하는 공정에 있어서, 이온 교환체로서 암모늄 이온과 같은 양이온을 점토 분산액에 첨가하면 점토의 기본 물질인 판상 구조의 몬몰리노나이트(Montmorillonite)의 모서리와 표면 하전의 변화로 점토가 침전되고 액상과 고체상이 분리되는 현상이 발생되어 안정된 겔상을 얻기 어려우므로 제염제로서 역할을 할 수 없게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 본 발명에서는 핵토라이트(hectorite)를 첨가하므로서 점토의 양이온 교환능(cation exchange capacity)의 수십배에 달하는 암모늄 이온을 포함하여도, 도 2에서 제시된 바와 같이 본 발명에 사용하는 겔형 제염제는 전단속도의 증가에 따라 점도가 곡선적으로 금격히 감소하는 특성을 나탄낸다. 따라서 분사시 적용되는 전단력에 의해서 점도가 크게 낮아지므로 작은 에너지로 원거리 적용이 가능하여 작업자 피폭을 최대한 줄일 수 있으며, 넓은 방사능 오염지역 정화기 대단위 적용이 가능하므로 단시간에 제염작업을 수행 할 수 있다.

이와 같은 유체 거동은 고분자 유체의 중요한 특성인 점탄성 유체(viscoelas fludg)에서 나타나는 물리적인 현상으로 본 발명은 안정된 겔상으로 고분자 유체와 같은 유동 특성을 가진다는 것을 단적으로 낱내고 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다

[실시예1]

스맥타이트 그룹(smectite group)의 점토 광물을 기본 물질로 방사성 핵종과 교환 가능한 이온을 함유하고, 상온에서 상의 분리가 없는 겔형으로 존재하며, 전단력이 주어지면 점도가 크게 감소하는 것을 특징으로 하며, 용해성 방사성 핵종 및 입자성 방사성 핵종을 제거하고 오염표면 제염 후 방사능이 포함된 잔존물의 회수가 용이한 형태로 존재하게 하도록 건조 점토분말 1∼15wt%, 건조 핵토라이트 분말 0.1∼7wt%, 교환성 이온인 암모늄 이온 0.001∼8wt%, 나트륨 이온 0.001∼0.8wt%에 물을 첨가하여 혼합한다.

즉, 본 발명은 건조 점토분말과 핵토라이트 분말을 혼합하고, 약간의 물을 첨가하여, 상기 혼합체에 암모늄 이온 및 나트륨 이온을 첨가한 다음 다시 물을 첨가하여 제조한다.

[실시예2]

원자력 발전소나 방사성 물질 취급 시설에서 해체, 보수, 유지 관리, 교체 등으로 인하여 방사성 물질로 재료 표면이 오염되거나 많은 양의 방사성 물질의 누출로 인하여 건물 표면이 오염된 경우, 표면에 존재하는 방사능을 제거하기 위하여 본 발명의 겔형 제염제를 사용한다. 여기서 오염원은 용해성 및 입자성 방사성 핵종고 중금속이며, 제염작업 후 최종 산출될 물질이 건조 고체 무기물상으로 존재하므로 오염 표면을 훼손시키기 않고 제염할 수 있다. 또한 도포용 붓 또는 로울러 붓을 사용하여 근거리에서 제염제를 적용하거나, 분사장비를 사용하여 최소한 5m이상의 원거리에서 제염제를 적용한다. 이때 제염제는 상온 및 정체상에서 겔상을 유지하고 전단속도 1000s^-1이상에서 점도 0.2dyne.s/㎠ 이하로 분사하여 오염 표면에 도포한다.

이와 같이 본 발명은 용해성 또는 입자성 방사성 물질로 국부적ㅇ로 오염된 고체 표면 또는 대규모로 오염된 표면의 정화에 있어서 작업자 피폭을 줄일 수 있으며 전체 공정이 간단하여 방사성 물질의 누출로 인한 오염 환경을 효과적으로 청정화할 수 있다.

또한 본 발명은 보관 및 운반중 상분리 형상이 없는 안정된 분산상이 유지되므로 균일한 정화효과 및 적용성을 보장할 수 있으며, 건조시 부착능이 매우 우수하여 미분체 또는 입자상의 방사성 물질로 인한 표면의 오염시 탁월한 정화능력을 발휘하는등 많은 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스맥타이트 그룹의 천연 점토 광물을 기본 물질로 방사성 핵종과 교환 가능한 이온을 함유하고, 상온에서 상의 분리가 없는 겔형으로 존재하며, 전단력이 주어지면 점토가 감소함과 동시에 용해성 방사성 핵종 및 입자정 방사성 핵종을 제거하고 오염표면의 제염 후, 방사능이 포함된 잔존물의 회수가 용이한 형태로 존재하도록 하는 방사능 오염표면 제염용 겔형 제염제에 있어서;

   상기 겔형 제염제는 건조 점토분말 1 ~ 15 wt%, 건조 핵토라이트 분말 0.1 ~ 7 wt%, 교환성 이온인 암모늄 이온 0.001 ~ 8 wt%, 나트륨 이온 0.001 ~ 0.8 wt%와 물로 조성된 것을 특징으로 하는 방사능 오염표면 제염용 겔형 제염제.
2. 건조 점토분말 1 ~ 15wt% 과 핵토라이트 분말 0.1 ~ 7 wt% 를 혼합하고, 약간의 물을 첨가하며, 상기 혼합체에 암모늄 이온 0.001 ~ 8 wt% 및 나트륨 이온 0.001 ~ 0.8 wt% 를 첨가한 다음, 다시 물을 첨가하여 혼합한 것을 특징으로 하는 방사능 오염표면 제염용 겔형 제염제 제조방법.

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