KR101122477B1 - 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법 - Google Patents

고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법 Download PDF

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Abstract

고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법은, 경수로, 중수로, 연구로, 고속로, 가속기 및 핵융합로를 포함하는 고에너지 방사선 시설 중 하나에서 발생하는 사용후핵연료에서 장수명 핵종을 분리하여 회수하는 건식분리공정(PyroProcess)에 추가하여, 상기 고에너지 방사선 시설의 고준위 방사성 폐기물인 피복 물질 및 집합체 구조물질(Hull)에 포함되어 있는 장수명 핵종과 지르코늄 금속을 제1 용융염 내에서 분리하는 공정을 2회 이상 반복 수행하는 다단계 향류 헐 전해정련 공정 단계; 상기 제1 용융염 내에서 분리된 장수명 핵종을 액체 금속의 내부로 환원시키는 정제 공정 단계; 상기 액체 금속의 내부로 환원된 장수명 핵종을 제2 용융염과 상기 액체 금속 간의 접촉 반응을 이용하여 회수하는 선택적 산화 공정 단계를 포함한다.

Description

고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법 {Method for decontaminating high level wastes arising from high energy radiation facilities such as spent nuclear fuels to low-and-intermediate level radioactive wastes}
본 발명은 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기존의 건식 및 습식 분리 공정에서의 재처리 후 발생하는 사용후 핵연료와 같은 고준위 폐기물을 기존의 건식분리공정에 추가하여 다단계 향류 헐 전해 정련 공정, 정제 공정, 및 다단계 향류 선택적 산화 공정 등이 결합된 공정을 더 수행하고, 세라믹 폐기물 형태로 중층 또는 심층 처분을 수행함으로써 최종적으로 중저준위 폐기물로 처분할 수 있는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법에 관한 것이다. 그리고, 이러한 일련의 전체 공정을 파이로그린(PyroGreen) 공정이라 명명하기로 한다.
핵연료는 원자로 안에 장입(裝入)하여 핵분열을 연쇄적으로 일으켜서 이용 가능한 에너지를 얻을 수 있는 물질을 말하며, 핵연료봉(fuel rod)의 형태로 원자로 내에서 핵분열 반응을 하게 된다. 세계적으로 가장 대표적인 경수형 원전의 핵연료봉은 약 10mm의 지름 및 약 4m의 길이로 형성되며 중수로의 경우에는 길이가 약 50cm로 형성되며, 피복관은 약 1mm 미만의 두께를 가지는 지르칼로이(Zircaloy)로 구성된다. 연구용 원자로 및 고속로의 경우에는, 피복관이 알루미늄 또는 철 합금으로 구성된다. 일반적으로 피복관의 양쪽으로는 피복관 캡이 저항 용접 등에 의해서 피복관을 밀봉한다. 핵연료는 경수로 또는 중수로의 경우 펠릿(pellet)의 형태로 제조되어 각각의 핵연료봉 피복관에 장전되고 수십 또는 수백 개의 핵연료봉 다발로 사용된다. 연구용 원자로 및 고속로의 경우 핵연료는 우라늄을 포함하는 합금 또는 intermetallic 형태이다.
상기 핵연료는 원자로에서 핵분열 반응에 의해 에너지와 방사선을 생성하게 되며, 남겨진 핵연료인 사용후핵연료에는 우라늄과 초우라늄 원소(TRU)를 포함한 악티늄족 원소와 핵분열의 부산물로 생성된 란탄족 원소 및 알칼리 금속 등 많은 원소들이 포함되어 있다. 이들 중에는 길게는 수백만년의 반감기를 가지며 붕괴하는 장수명 핵종들이 포함되어 있어 고준위폐기물로 분류되며, 이러한 핵종들은 고화된 폐기물 형태에 희석시켜 안정된 심지층에 처분한 후 수만년간의 관리기간을 거쳐야 한다. 하지만, 수만년 동안의 긴 관리기간과 기술적인 한계로 인해 환경으로의 방사성 물질 유출의 위험성이 늘 존재하며, 막대한 처분 비용이 소요될 것으로 예상된다. 인구 밀도가 높고 원자력 의존도가 큰 국가의 경우에, 사용후핵연료를 지하 처분할 경우에는 장기간 누적되므로 방대한 처분장을 요하고, 이는 사회적 수용성을 해치게 된다.
따라서, 사용후핵연료에 남아있는 장수명의 방사성 핵종들을 분리하여 핵변환함으로써 소멸시키고 남은 폐기물을 정제하여서 수백년 간의 관리 후에 일반 쓰레기로 취급될 수 있는 중저준위폐기물로 만들 수 있다면, 고준위폐기물 처분장이 불필요하게 되어 사회적 수용성을 높이고 궁극적으로 원자력을 청정개발기구(Clean Development Mechanism)의 하나로 지속가능한 에너지로 격상시킬 수 있게 된다.
사용후핵연료를 재사용하려면, 사용후핵연료를 분해하여 재활용 원소와 폐기물로 분리하는데, 그 방법으로 100℃ 이하의 저온에서 질산과 유기용매를 이용하는 습식공정과 고온에서 산화 및 환원반응을 이용하는 건식공정이 있다. 종래의 습식공정은 과거 60년 이상의 실용화 경험을 갖고 있으나 순수한 플루토늄의 추출이 용이하여 평화적 목적에 부적합하다. 또한, 방사능이 높은 고연소도의 사용후핵연료에 적용하는데에는 안전 문제가 뒤따른다. 반면, 건식공정은 핵비확산성 및 안전성이 높으나, 아직 연구개발 단계에 머무르고 있어서 분리성능이 불충분하다. 예로서, 경수로에서 발생하는 사용후핵연료를 건식공정으로 재가공하여 새로운 핵연료 소결체를 제조하고, 이를 중수로형 원자로에서 재사용할 수 있도록 하는 경?중수로 연계 핵연료 주기(Direct Use of spent PWR Fuel in CANDU Reactors; DUPIC) 기술이 연구된 바 있으나, 분리 성능이 떨어지고, 핵연료를 1회만 재순환할 수 있기에, 경제적 및 환경적 측면에서 매우 비효율적이라는 문제가 있다. 또한, 핵분열 생성물(Fission Product; FP)이나 초우라늄 원소(TransUranics; TRU)와 같은 다량의 방사성 물질을 포함하고 있어 방사선 준위가 매우 높기 때문에, 밀폐된 핫셀 내에서 원격으로 모든 제조 작업을 수행해야 하므로 작업 시간 및 비용이 많이 소요된다.
한편, 경수로 또는 중수로에서 발생되는 고준위 폐기물인 사용후핵연료로부터 장수명 핵종을 고온의 용융염에 녹인 후 전기화학적으로 분리하여 재사용하고 남은 폐기물을 유리화하여 지하에 처분할 수 있도록 하는 건식분리공정(PyroProcess) 기술이 존재한다. 하지만, 이러한 건식분리공정을 이용하여 중저준위폐기물만을 생성시키려면 악티늄족 원소를 포함하는 주요 장수명 핵종에 대한 최소 제염계수(Decontamination Factor; DF)가 약 106 인데 반하여 현재의 기술 수준으로는 건식분리공정에서 이 제염계수를 만족시키려면 고비용으로 인해 경제성이 없다는 문제가 있다.
따라서, 사용후핵연료를 궁극적으로 중저준위 폐기물화 하기 위해서는 분리기술에서 지금까지 불가능하였던 높은 수준의 제염계수가 요구되는 바, 건식분리공정 이후에 폐기물로 배출되는 장수명 핵종의 양을 줄이기 위한 추가적 공정과, 상기 추가적 공정 이후에 중저준위 폐기물화를 위한 폐기물의 형태 및 처분장의 형태를 만족시킬 수 있는 최적 공정 조합을 개발하는 것이 요구된다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기존의 건식분리공정(Pyroprocess)에 추가하여 다단계 향류 헐 전해정련 공정, 정제 공정, 및 다단계 향류 선택적 산화 공정 등이 결합된 공정을 추가적으로 수행하고, 정제된 최종 폐기물을 안정화시키는 세라믹 폐기물 형태와, 상기 세라믹 폐기물 형태의 중저준위폐기물을 중층 또는 심층 처분하는 방식을 새롭게 도입함으로써, 중저준위폐기물에 대한 법적 요건을 만족시킬 수 있는 새로운 최적 공정의 조합을 만들고, 그 결과 사용후핵연료를 중저준위 폐기물로 처리하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 사용후핵연료의 방사성, 열, 및 독성을 중저준위 폐기물의 기준을 만족시킬 수 있을 만큼 낮춤으로써, 환경적 위험성과 경제적 손실을 줄이는 동시에 일반 사회에의 수용성 또한 급격히 향상시키고, 원자력 발전의 지속가능성, 환경친화성 및 경제성 향상에 기여하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법은, 경수로, 중수로, 연구로, 고속로, 가속기 및 핵융합로를 포함하는 고에너지 방사선 시설 중 하나에서 발생하는 사용후핵연료에서 장수명 핵종을 분리하여 회수하는 건식분리공정(PyroProcess)에 추가하여, 상기 고에너지 방사선 시설의 고준위 방사성 폐기물인 피복 물질 및 집합체 구조물질(Hull)에 포함되어 있는 장수명 핵종과 지르코늄 금속을 제1 용융염 내에서 분리하는 공정을 2회 이상 반복 수행하는 다단계 향류 헐 전해정련 공정 단계; 상기 제1 용융염 내에서 분리된 장수명 핵종을 액체 금속의 내부로 환원시키는 정제 공정 단계; 상기 액체 금속의 내부로 환원된 장수명 핵종을 제2 용융염과 상기 액체 금속 간의 접촉 반응을 이용하여 회수하는 선택적 산화 공정 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법에 의하면, 다음과 같은 효과가 하나 이상 존재한다.
첫째, 기존의 건식분리공정(Pyroprocess)에 추가하여 다단계 향류 헐 전해정련 공정, 정제 공정, 및 다단계 향류 선택적 산화 공정 등이 결합된 공정을 추가적으로 수행하고, 정제된 최종 폐기물을 안정화시키는 세라믹 폐기물 형태와, 상기 세라믹 폐기물 형태의 중저준위폐기물을 중층 또는 심층 처분하는 방식을 새롭게 도입함으로써, 중저준위폐기물에 대한 법적 요건을 만족시킬 수 있는 새로운 최적 공정의 조합을 만들고, 그 결과 사용후핵연료를 중저준위 폐기물로 처리할 수 있게 된다.
둘째, 사용후핵연료의 방사성, 열, 및 독성을 중저준위 폐기물의 기준을 만족시킬 수 있을 만큼 낮춤으로써, 환경적 위험성과 경제적 손실을 줄이는 동시에 일반 사회에의 수용성 또한 급격히 향상시키고, 원자력 발전의 지속가능성, 환경친화성 및 경제성 향상에 기여할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 주요 방사성 핵종에 대한 허용가능한 제염계수를 막대 그래프로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법의 전체 개요를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법의 전체 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 피복 물질의 주 원소인 지르코늄 금속과, 장수명 핵종 중 악티늄족 원소들을 분리하기 위한 지르코늄 전해정련의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 향류 헐 전해정련 공정(Multi-stage Counter-Current Hull Electrorefining)을 나타내는 도면이다.
도 6은 지르코늄 금속 전해정련의 단계별 고체 음극의 방사성 활동도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 정제 공정을 나타내는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 전기 화학적 환원 공정의 개념도이다.
도 8a 및 도 8b는 악티늄족 원소들과 희토류 원소(란탄족 원소)들을 분리하는 선택적 염화(산화)법을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 선택적 산화 공정의 개념도이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 향류 선택적 산화 공정의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 향류 선택적 산화 공정의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
먼저, 장수명 핵종의 회수 성능을 수치화한 제염계수(Decontamination Factor; DF)에 대한 정의를 다음 수학식 1을 통해 살펴보기로 한다.
Figure 112010005779474-pat00001
상기 수학식 1로부터 알 수 있듯이, 제염계수가 큰 값을 가질수록 폐기물에 포함되는 장수명 핵종의 양은 줄어들게 되고, 제염계수가 작은 값을 가질수록 폐기물에 포함되는 장수명 핵종의 양이 늘어나 중저준위 폐기물로 처분할 수 있는 가능성은 줄어든다. 중저준위 폐기물 처분의 가능성을 검토하기 위해서는 중저준위 폐기물의 분류 기준에 비추어 정해진 부피 안에 포함될 수 있는 장수명 핵종의 양을 평가하고, 이를 달성하기 위한 분리공정의 제염계수를 도출하는 연구가 필요하다. 본 발명의 관련 연구진에 의해, 천층 처분과 유리화 폐기물 형태에 대해 미국 해당 법령인 10 CFR 61.55 Class C waste 기준에 근거하여 요구되는 제염계수를 도출하는 연구가 수행된 바 있다. 주요 방사성 핵종에 대해 요구되는 제염계수를 막대 그래프로 도시한 도 1을 참조하면, Pu-239, Pu-240에 대해 필요한 제염계수는 약 106 인데, 현 기술 수준의 건식분리공정에서 이 제염계수를 만족시키기는 매우 힘들다.
따라서, 본 발명에서는 기존의 건식분리공정(PyroProcess)에 추가하여, 다단계 향류 헐 전해정련 공정, 정제 공정, 및 다단계 향류 선택적 산화 공정 등이 결합된 공정을 수행할 것이다. 또한, 기존의 폐기물 처분 개념에서 유리화 폐기물 형태의 처분 개념을 세라믹 폐기물 형태의 처분 개념으로 바꾸고, 천층 처분을 중층 또는 심층 처분으로 바꿈으로써, 요구되는 제염계수를 낮출 것이다. 이를 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법의 전체 개요를 나타내는 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 경수로, 중수로, 연구로, 고속로, 가속기 및 핵융합로를 포함하는 고에너지 방사선 시설 중 하나에서 발생하는 사용후핵연료에서 장수명 핵종을 분리하여 회수하기 위해서 건식분리공정(Pyroprocess)을 거치게 된다. 여기서, 기존의 건식분리공정 기술에 대해서 간략히 설명하기로 한다.
기존의 건식분리공정(PyroProcess) 기술은 사용후핵연료를 전해 환원, 전해 정련, 전해 제련의 공정을 거쳐 금속 형태의 핵연료로 재가공하여 이를 고속로에 재활용하기 위한 것으로서, 각각의 공정에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전해 환원 공정에서는 핵분열 생성물이 다량 함유된 산화물 핵연료인 UO2에서 U3O8으로 산화된 산화물을 약 650 ℃ 내외의 온도에서 LiCl-Li2O 용액에 넣어 전기를 통해줌으로써 금속전환체로 환원시킨다. 전해환원 공정을 통해 석출되는 금속 형태의 금속전환체에는 우라늄(U)과 함께 초우라늄 원소(TRU) 및 핵분열 생성물(FP) 등이 포함되는데, TRU의 종류로는 플루토늄(Pu), 아메리슘(Am), 퀴륨(Cm), 넵티늄(Np) 등이 있으며, FP의 종류로는 지르코늄(Zr), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 등이 있다. 또한, 염화물 용액(LiCl-Li2O)에 잔류하는 물질로는 요오드(I), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 등이 있으며, 이들 잔류 물질은 폐기물 처분장에서 처분된다. 하지만, 핵분열 생성물 중 테크네튬(Tc)과 요오드(I)는 핵변환로에서 안정원소로 변할 수 있다.
다음, 전해정련 공정에서는 전해환원 공정을 통해 석출된 금속전환체(U+TRU+FP)에서 우라늄을 분리하는 공정을 수행하는데, 전해환원 공정의 결과물인 금속전환체를 용융염인 LiCl-KCl 용액에 담그고 금속 전환체를 양전극으로 사용하여 전기를 통해주면, 음전극에서 금속 우라늄이 회수되고 용융염 내에는 일부 잔여 우라늄과 TRU 및 FP가 남게 된다. 여기서, 음전극을 통해 회수되는 금속우라늄은 대부분 순수한 우라늄 성분으로 이루어지거나 극미량의 TRU, FP, RE 등의 불순물이 포함될 수도 있다.
전해제련 공정에서는 우라늄 전해정련 공정 후 용융염에 남은 잔여 우라늄 및 TRU를 카드뮴(Cd) 액체 음극으로 석출시켜 회수하고, 여기서 Cd를 증류시킨 후 U-TRU-RE으로 이루어진 핵물질 군을 회수한다. 이와 같이 회수된 U-TRU-RE는 다시 고속로의 핵연료 제조 공정에 도입하여 고속로 핵연료로 사용될 수 있다.
다시 상기 도 2로 돌아오면, 상기 건식분리공정에서 일정 정도의 제염계수로 회수된 장수명 핵종들은 핵변환로에서 단수명 핵종 및 안정 핵종으로 변환된다. 핵변환로에서 발생한 사용후핵연료 또한 건식분리공정에서 분리 과정을 거치게 되며, 이를 통해 기존의 경수로, 중수로, 핵변환로에서 발생한 초기 사용후핵연료 중 폐기물에 포함되는 장수명 핵종은 상당량 줄어들게 된다.
여기서, 알파선을 방출하는 핵종의 경우 반감기가 20년 이상이면, 그 외의 핵종은 반감기가 30년 이상이면 장수명 핵종으로 분류하고, 반감기가 그 이하이면 단수명 핵종으로 분류한다. 또한, 장수명 핵종은 란탄족 원소를 포함하는 희토류(Rare Earth) 원소와, 우라늄 원소 및 초우라늄 원소를 포함하는 악티늄족 원소를 포함하는 개념으로 사용된다.
건식분리공정 이후에 폐기물에 포함되는 장수명 핵종의 양을 줄이기 위해, 다단계 향류 헐 전해정련 공정, 정제 공정, 및 다단계 향류 선택적 산화 공정 등이 결합된 공정을 통해 악티늄족 원소와 희토류 원소를 포함하는 장수명 핵종을 추가적으로 회수한다. 참고로, 상기 다단계 향류 헐 전해정련 공정, 정제 공정, 및 다단계 향류 선택적 산화 공정 등이 결합된 공정을 상기 도 2에서 PyroRedsox 공정으로 표현하였다. 상기 PyroRedsox 공정 이후에 최종적으로 폐기물로 처분되는 장수명 핵종의 양은 세라믹 폐기물의 형태로 중층 또는 심층 처분하게 되면 중저준위 폐기물로 평가할 수 있다.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법의 전체 공정을 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 경수로, 중수로, 연구로, 고속로, 가속기 및 핵융합로를 포함하는 고에너지 방사선 시설 중 하나에서 발생하는 사용후핵연료에서 장수명 핵종을 분리하여 회수하기 위한 건식분리공정(PyroProcess)를 수행한다(S100).
상기 건식분리공정에 대해서는 위에서 상술하였기에, 여기서는 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 세라믹 폐기물 형태와 중층 또는 심층 처분 개념을 사용한 건식분리공정에서 허용가능한 제염계수를 약 37,000으로 설정한다면, 이 값에 도달하기 위해서는 기존의 건식분리공정에 더해 추가적인 공정, 즉 PyroRedsox 공정이 요구되는 바, PyroRedsox 공정의 첫 공정으로서 다단계 향류 헐 전해정련 공정(Multi-stage Counter-Current Hull Electrorefining)을 수행한다(S200).
상기 다단계 향류 헐 전해정련 공정은 사용후핵연료의 어셈블리를 해체하여 절단한 후, 피복 물질 및 집합체 구조물질(Hull)에 포함되어 있는 장수명 핵종과 지르코늄 금속을 삼상 용융염 내에서 분리하는 공정을 2회 이상 반복 수행하여 상기 장수명 핵종을 상기 삼상 용융염 내에 이온 형태로 용해시키는 공정이다. 이를 도 4 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 피복 물질의 주 원소인 지르코늄 금속과, 장수명 핵종 중 악티늄족 원소들을 분리하기 위한 지르코늄 전해정련의 개념도이다.
상기 도 4를 참조하면, 온도 800 내지 900 K 정도의 LiCl-KCl-LiF 삼상 용융염 속에 피복 물질 및 집합체 구조물질인 Hull을 포함한 바스켓에 양극을 걸어주어 고체 음극과 반응시키게 되면, Hull에 포함되어 있는 지르코늄 금속은 고체 음극으로 전착되며, U와 TRU를 포함한 악티늄족 원소는 LiCl-KCl-LiF 삼상 용융염 속에 이온 형태로 녹아있게 된다. 여기서, TRU(Transuranic element)는 U로부터 인공적으로 중성자를 흡수하여 생성된 Np, Pu, Am, Cm 등을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 삼상 용융염은 5 내지 20 %의 LiF 농도를 가지는 LiCl-KCl-LiF 용융염이며, 더욱 바람직하게는 10 %의 농도를 가질 수 있다.
도 4에서는 악티늄족 원소만 삼상용융염 내에 녹아있는 것으로 도시하였으나, 실제로는 희토류 원소도 함께 용해되어 있을 수 있다. 희토류 원소(RE)는 Sc(스칸듐)과 Y(이트륨)을 포함하는 3족 원소와 란탄족 원소들을 의미한다.
한편, 삼상 용융염 속에 이온 형태로 녹지 않고 지르코늄에 포함되어 고체 음극으로 함께 전착되는 악티늄족 원소는 상기 도 4에서의 반응을 반복 수행함으로써 감소시킬 수 있다. 즉, 지르코늄 금속의 전해정련 공정에서 회수되는 지르코늄의 순수도를 높이기 위해 지르코늄 금속의 전해정련 공정을 반복하여 수행할 수 있는데, 이를 나타낸 것이 도 5이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 향류 헐 전해정련 공정(Multi-stage Counter-Current Hull Electrorefining)을 나타내는 도면이다.
도 5에서의 각 공정 단계는 최소 2 단계 이상으로 이루어지는 것이 바람직한데, 도 5에서는 4회 실시하는 공정을 예로 들고 있음을 알 수 있다. 상기 도 5에서 알 수 있듯이, 상기 삼상 용융염 내에서 양극에 부착된 피복 물질 및 집합체 구조물질(Hull)에 포함되어 있는 지르코늄 금속을 고체 음극으로 전착시키는 제1회 공정을 수행하고, 상기 지르코늄 금속이 전착된 고체 음극을 새로운 양극으로 하여 새로운 고체 음극과 다시 반응시키는 제2회 공정을 수행하는 방식으로 제n회 공정까지 반복 수행한다. 이로써 공정이 반복하여 수행될수록 삼상용융염 내의 악티늄족 원소가 줄어들어 삼상용융염의 순도는 높아짐을 알 수 있다. 또한, 최종폐기물로 처분될 고체음극 내에서 악티늄족 원소가 줄어들어 고체 음극에서 회수되는 지르코늄의 순도를 높일 수 있음을 알 수 있다. 순도가 높아진 지르코늄은 고체 형태로 추출되어 방사능을 충분하게 제거한 후에 재활용될 수 있다.
도 5에서의 각 공정 단계가 반복 수행될수록 삼상용융염 내의 악티늄족 원소의 농도는 낮아지고, 고체 음극에서 회수되는 지르코늄 금속의 순도는 높아지게 되는데, 이는 도 6에 도시된 그래프를 통해 확인할 수 있다.
도 6은 지르코늄 금속 전해정련의 단계별 고체 음극의 방사성 활동도 변화를 나타내는 그래프이다. 상기 도 6에서는 U나 TRU의 방사능 세기를 측정하는 대신에 Co(코발트)와 Sb(안티몬)의 방사능 세기의 감소를 측정하였다. 이는 악티늄족 원소에 해당하는 U나 TRU는 삼상용융염에 녹아 있다가 고체 음극으로 전착될 가능성이 있어 방사능 세기를 측정하기가 용이하지 않는 반면에, Co, Nb, Sb 같은 원소가 Hull에서 감소하는 것을 측정하기가 용이하고 비교적 신뢰할 수 있는 TRU 예측 거동을 보이기 때문이다. 상기 도 6의 그래프로부터 Co, Nb, Sb의 방사능 세기는 반응의 단계 횟수가 많아질수록 감소되는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, PyroRedsox 공정의 두 번째 공정으로서 정제 공정(Ternary Salt Purification)을 수행한다(S300).
정제 공정은 전술한 S200의 다단계 향류 헐 전해정련 공정에서 사용되는 삼상용융염(LiCl-KCl-LiF)에 용해된 악티늄족 원소들과 희토류 원소들이 축적되어 지르코늄의 분리율을 떨어뜨리게 되므로, 삼상용융염으로부터 악티늄족 원소들과 희토류 원소들을 액체 금속의 내부로 환원시켜 회수하는 공정을 의미하는데, 이는 도 7a에 도시되어 있다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 정제 공정을 나타내는 도면이다.
상기 도 7a를 살펴보면, 악티늄족 원소(Ac)와 희토류 원소(RE)가 용해되어 있는 삼상용융염(LiCl-KCl-LiF)과 액체 비스무스 금속 또는 액체 카드뮴 금속을 음극으로 사용하여 상기 용융염 속의 양극과 상기 음극 사이에 전류를 가하면, 삼상용융염 내에서 안정 상태로 존재하던 상기 악티늄족 원소(Ac)와 희토류 원소(RE)가 외부에서 인가된 전류에 의해 전위 영역을 바꾸어 액체 비스무스 금속으로 이동하면서 환원됨을 알 수 있다. 여기서, 정제 공정은 2회 이상 반복하여 다단계로 수행될 수도 있다.
상기 공정은 연구용 원자로, 고속로, 가속기, 핵융합로를 포함하는 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위폐기물의 중저준위화에도 적용될 수 있다. 이 경우, 대상 금속의 조성에 따라 삼상 용융염의 조성이 조정될 수 있다.
다음으로, 기존의 건식분리공정의 요소 공정 중 하나인 전해정련과 전해제련 공정에 사용된 후 용융염(LiCl-KCl)에 미량의 악티늄족 원소(Ac)와 희토류 원소(RE)가 축적되어 반응의 효율을 저해하기 때문에 용융염(LiCl-KCl)을 정제할 필요가 있다. 이를 위해 LiCl-KCl이 혼합된 용융염에 용해되어 있는 미량의 장수명 핵종, 즉 악티늄족 원소(Ac)와 희토류 원소(RE)를 전기화학적 환원 반응을 이용하여 비스무스 액체 금속 또는 카드뮴 액체 금속 내부로 환원시키는 전기화학적 환원 공정을 수행한다. 그러나, 카드뮴은 분리 능력이 비스무스에 비해 낮으므로 본 발명에서는 비스무스 액체 금속을 이용한 전기화학적 환원 공정을 수행하는 것으로 한다. 이러한 전기 화학적 환원 공정은 2회 이상 반복하여 다단계로 수행될 수 있는데, 이를 나타낸 것이 도 7b이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 전기 화학적 환원 공정의 개념도이다.
상기 도 7b를 참조하면, 액체 비스무스 금속의 상부에 OCln 형태의 염화물(또는 산화물)이 용해된 LiCl-KCl 용융염을 접촉 반응시키면, 공정의 횟수가 증가될수록 접촉 반응을 통해 용융염 내의 희토류 원소(란탄족 원소)와 TRU 원소가 하부의 액체 비스무스 금속으로 환원됨을 알 수 있다.
한편, 전술한 다단계 전기 화학적 환원 공정에 사용된 액체 비스무스 금속과 상기 정제 공정(S300)에 사용된 액체 비스무스 금속을 혼합하는 공정을 수행하여 전체 공정을 단순화할 수 있다.
다음으로, PyroRedsox 공정의 세 번째 공정으로서 다단계 향류 선택적 산화 공정을 수행한다(S400).
상기 다단계 향류 선택적 산화 공정은 상기 혼합된 액체 비스무스 금속의 내부에 환원되어 있는 악티늄족 원소(Ac)와 희토류 원소(RE) 중에서 희토류 원소를 LiCl-KCl 용융염과 상기 혼합된 액체 비스무스 금속 간의 접촉 반응을 이용하여 선택적으로 산화시킴으로써 상기 희토류 원소를 상기 LiCl-KCl 용융염 상으로 추출시키는 공정을 2회 이상 반복 수행한다.
이 공정의 목적은 상기 혼합된 액체 비스무스 금속에 포함되어 있는 악티늄족 원소와 희토류 원소(란탄족 원소)를 선택적 산화법을 이용하여 다른 상으로 분리하는 과정을 반복하여 수행함으로써 악티늄족 원소들의 회수율을 높이는 것이다.
여기서, 선택적 산화법으로 사용될 수 있는 반응법은, 첫번째로 도 8a와 같이, 비스무스 액체 금속을 사용한 경우에는 일정량의 비스무스 산화물(Bi2O3)을, 그리고 카드뮴 액체 금속을 사용한 경우에는 카드뮴 산화물(CdO)을 액체 금속 내에 넣어 줌으로써 희토류 원소(란탄족 원소)들이 산소와 반응하여 란탄족 산화물을 생성하게 하여 분리하는 방법이다. 두번째는 도 8b와 같이, 악티늄족 원소들과 희토류 원소(란탄족 원소)들이 용해되어 있는 액체 비스무스 금속 또는 액체 카드뮴 금속을 LiCl-KCl 용융염과 접촉 반응시킴으로써, 희토류 원소(란탄족 원소)를 비스무스 염화물(BiCl3) 또는 카드뮴 염화물(CdCl2)의 형태로 분리하는 방법이다.
이와 같은 도 8a 또는 도 8b의 선택적 산화법을 다단계로 반복하여 수행하는 방식이 다단계 향류 선택적 산화 공정인 바, 이는 도 9에 도시되고 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 선택적 산화 공정의 개념도이다.
상기 도 9를 참조하면, TRU가 포함된 액체 비스무스 금속의 상부에 금속과 염소로 결합된 OCln 형태의 염화물(또는 산화물)이 용해된 LiCl-KCl 용융염을 접촉 반응시킨다. 공정의 횟수가 증가될수록 아래의 액체 비스무스 금속에 용해되어 있는 희토류 원소(란탄족 원소)가 OCln 형태의 염화물(또는 산화물)과의 접촉 반응을 통해 상부의 LiCl-KCl 용융염으로 이동됨을 알 수 있다.
따라서, 도 9의 다단계 향류 선택적 산화 공정을 수행함으로써, 삼상 용융염에서부터 액체 금속으로 환원된 악티늄족 원소와 희토류 원소(란탄족 원소) 중에서 희토류 원소(란탄족 원소)만 다시 용융염 내로 선택적으로 산화시킴으로써 분리 효율이 향상됨을 확인할 수 있다.
여기서, 상기 다단계 향류 선택적 산화 공정을 수행하는 구체적 실시예를 도 10a 및 10b를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 향류 선택적 산화 공정의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 10a에서는, 직경에 비해 길이가 2배 이상 긴 형태의 튜브 내에서 액체 금속과 용융염 사이의 밀도차를 이용하여 혼합하는 방식을 사용함을 알 수 있다. 이처럼 작은 단면적을 지닌 부식 저항성의 긴 튜브 형태를 이용하여, 액체 금속과 용융염간의 접촉 반응을 유발시키면, 밀도가 큰 액체 금속은 위로부터 내려와 중력에 의해 밑으로 내려가고, 밀도가 작은 용융염은 부력에 의해 밑에서부터 위로 상승한다. 이러한 밀도차를 이용한 공정은 별도의 기계적 전기적 장치가 없어도 좋은 혼합효과를 얻을 수 있으며, 액체 금속과 용융염의 접촉 면적을 극대화 시킬 수 있다. 또한, 핵분열성 물질이 한 부분에 많은 양이 집중되지 않아 핵물질 임계사고에 대한 내재적 안전성을 가질 수 있다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 향류 선택적 산화 공정의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 도 10b에서는, 용융염이 들어있는 수조 내부로 상기 액체 금속이 흘러 들어와 수조의 바닥에 가라앉은 후에 전류를 인가함으로써 액체 금속과 용융염을 혼합하는 방식을 사용하고 있다. 즉, 전기적인 전위차와 기계적인 혼합 효과를 통해 가속화 시키는 방식인데, n-1번째 공정으로부터 액체 금속이 반응 수조 속으로 들어와 큰 밀도에 의해 밑으로 가라앉은 후에 음극의 역할을 수행한다. 그리고, 수조 중간에 회전 양극을 설치하여 양극과 음극 사이에 일정 수준의 전위 또는 전류를 인가하여 선택적 산화 공정을 진행할 수 있다. 여기서는, 기계적인 혼합 방식과 함께 또는 그 대신 전류인가법 등 자기유체역학적 방법이 사용될 수 있다.
한편, 상기 도 9, 도 10a 및 10b의 다단계 향류 선택적 산화 공정에 의해 LiCl-KCl 용융염으로 분리 추출된 희토류 원소(란탄족 원소)들은 산소(O2)와의 접촉 반응을 통해 산화물을 형성하여 상기 LiCl-KCl 용융염으로부터 제거될 수 있다.
그리고, 액체 비스무스 금속에 남아있는 악티늄족 원소는 순수한 LiCl-KCl 용융염과의 접촉 반응을 통해 상기 LiCl-KCl 용융염 상으로 이동하고, 악티늄족 원소가 포함된 상기 LiCl-KCl 용융염은 기존의 건식분리공정의 전해 제련 공정으로 재순환된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 악티늄족 원소에 대해 103의 제염계수를 목표로 하고 있는 한국원자력연구원의 건식분리공정에 더해 다단계 향류 헐 전해정련 공정, 정제 공정, 및 다단계 향류 선택적 산화 공정 등이 결합된 공정을 추가적으로 수행함으로써, 초우라늄 원소에 대해 허용가능한 제염계수인 3.7×104를 초과하는 5.0×104의 제염계수를 달성할 수 있음을 확인하였다.
다음으로, 세라믹 폐기물 형태로 처분하는 공정을 수행한다(S500).
즉, 도 9의 다단계 향류 선택적 산화 공정에 의해 분리 추출된 희토류 원소(란탄족 원소)를 산소와의 접촉 반응을 이용하여 상기 LiCl-KCl 용융염으로부터 제거한 후에 세라믹 폐기물 형태로 처분하는 공정을 수행하는 것이다.
세라믹 폐기물 형태는 기존의 유리화 폐기물 형태에 비해 핵종들의 포집력을 향상시켜 외부로의 핵종의 이동을 줄이고 단위 부피당 폐기물의 적재량을 증가시켜 총 폐기물 부피를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 세라믹 폐기물 형태는 침출 속도(leach rate)에 있어서 유리화 폐기물 형태에 비해서 훨씬 낮은 값을 갖는다. 이는 폐기물 처분장의 평가에 있어서 외부 환경으로의 위험도를 감소시키는 요인이므로, 이에 비례하여 허용가능한 제염계수를 약 3.7×104 으로 낮출 수 있다.
마지막으로, 상기 세라믹 폐기물 형태를 지상에서 200 미터 이상의 깊이에 매립하는 중층 또는 심층 처분을 수행한다(S600).
아직 명확한 법적 기준은 없으나, 일반적으로, 천층처분은 지표면에서 깊이 200 미터 이하의 처분을 의미하고, 중층 및 심층 처분은 깊이 200 미터 이상의 처분으로서 인간 침입 시나리오를 배제할 수 있는 정도의 깊이에 처분하는 것을 의미한다. 이는 인간에 대한 방사선 조사량을 연간 10 mrem 이하로 제한하는 한국 중저준위폐기물법을 만족할 수 있는 깊이라고 볼 수 있다. 기존의 천층 처분을 이러한 중층 또는 심층 처분으로 바꾸게 되면, 기존의 천층 처분 방식에 비해 인간의 접근성이 떨어지고 외부의 영향을 줄일 수 있어, 처분장의 성능 평가시 인간 침입으로 발생할 수 있는 폐기물 유출 시나리오에 대해 고려하지 않아도 되며, 관리 기간도 500년 수준으로 단축할 수 있다. 그러므로, 폐기물 내의 장수명 핵종의 농도에 대한 제한 기준이 크게 완화되고, 그 결과 전술한 제염 계수 (DF) 37,000으로 현재의 중저준위 폐기물에 대한 원자력 안전 규제 기준을 충족할 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

Claims (14)

  1. 경수로, 중수로, 연구로, 고속로, 가속기 및 핵융합로를 포함하는 고에너지 방사선 시설 중 하나에서 발생하는 사용후핵연료에서 장수명 핵종을 분리하여 회수하며 전해환원, 전해정련, 전해제련 공정으로 이루어지는 건식분리공정(PyroProcess)에 추가하여,
    상기 고에너지 방사선 시설의 고준위 방사성 폐기물인 피복 물질 및 집합체 구조물질(Hull)에 포함되어 있는 장수명 핵종과 지르코늄 금속을 제1 용융염 내에서 분리하는 공정을 2회 이상 반복 수행하는 다단계 향류 헐 전해정련 공정 단계;
    상기 제1 용융염 내에서 분리된 장수명 핵종을 액체 금속의 내부로 환원시키는 것으로서, 상기 장수명 핵종이 용해되어 있는 상기 제1 용융염과 상기 액체 금속을 접촉시키고 외부 전류를 인가시킴으로써 상기 장수명 핵종이 상기 액체 금속으로 이동되면서 환원되는 단계를 포함하는 정제 공정 단계;
    상기 액체 금속의 내부로 환원된 장수명 핵종을 제2 용융염과 상기 액체 금속 간의 접촉 반응을 이용하여 회수하는 선택적 산화 공정 단계를 포함하는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 다단계 향류 헐 전해정련 공정 단계는,
    상기 장수명 핵종을 상기 제1 용융염 내에 이온 형태로 용해시키고, 상기 지르코늄 금속은 고체 형태로 추출하여 재활용하는 단계를 포함하는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정제 공정 단계는,
    2회 이상 반복하여 수행되는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 정제 공정 단계 이후에,
    전해제련 공정에 사용된 용융염에 용해되어 있는 장수명 핵종을 전기화학적 환원 반응을 이용하여 액체 금속 내부로 환원시키는 전기화학적 환원 공정을 2회 이상 반복하여 수행하는 단계;
    상기 전기화학적 환원 공정에 사용된 액체 금속과 상기 정제 공정 단계에 사용된 액체 금속을 혼합하는 단계를 더 포함하는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택적 산화 공정 단계는,
    상기 혼합된 액체 금속의 내부에 환원되어 있는 장수명 핵종 중에서 희토류 원소를 상기 제2 용융염과 상기 혼합된 액체 금속 간의 접촉 반응을 이용하여 선택적으로 산화시킴으로써 상기 희토류 원소를 상기 제2 용융염 상으로 추출시키는 공정을 2회 이상 반복 수행하는 단계를 포함하는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 용융염 상으로 추출시키는 공정은,
    직경에 비해 길이가 2배 이상 긴 형태의 튜브 내에서 상기 액체 금속과 상기 제2 용융염의 밀도차를 이용하여 상기 액체 금속과 상기 제2 용융염을 혼합함으로써 상기 희토류 원소를 상기 제2 용융염 상으로 추출시키는 공정인, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 용융염 상으로 추출시키는 공정은,
    상기 제2 용융염이 들어있는 수조 내부로 상기 액체 금속이 흘러 들어와 상기 액체 금속이 상기 수조의 바닥에 가라 앉은 후에 전류를 인가하여 상기 액체 금속과 상기 제2 용융염을 혼합함으로써 상기 희토류 원소를 상기 제2 용융염 상으로 추출시키는 공정인, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 혼합된 액체 금속의 내부에 환원되어 있는 상기 장수명 핵종 중에서 악티늄족 원소를 용융염과의 접촉 반응을 통해 추출한 후에 상기 전해제련 공정으로 재순환시키는 단계를 더 포함하는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 용융염 상으로 추출된 희토류 원소를 산소와의 접촉 반응을 이용하여 상기 제2 용융염으로부터 제거하고 세라믹 폐기물 형태로 처분하는 단계;
    상기 세라믹 폐기물 형태를 지상에서 200 미터 이상의 깊이에 매립하는 중층 또는 심층 처분을 수행하는 단계를 더 포함하는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 용융염은,
    5 내지 20 %의 LiF 농도를 가지는 LiCl-KCl-LiF 삼상 용융염인, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 용융염은,
    LiCl-KCl 이상 용융염 또는 LiCl-KCl-LiF 삼상 용융염인, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장수명 핵종은,
    란탄족 원소를 포함하는 희토류 원소와, 우라늄 원소 및 초우라늄 원소를 포함하는 악티늄족 원소를 포함하는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
  14. 제 1 항, 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 금속은,
    비스무스 액체 금속을 포함하는, 고에너지 방사선 시설에서 발생하는 고준위 폐기물을 중저준위 폐기물로 정화하는 방법.
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