KR102371470B1 - Method and system for contamination of uranium-contaminated particle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of (a) mixing a particulate matter contaminated with uranium with a carbon source to prepare a mixture; (b) chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and (c) condensing the uranium chloride.

Description

우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTAMINATION OF URANIUM-CONTAMINATED PARTICLE}Method and system for decontamination of particulate matter contaminated with uranium

본 발명은 우라늄으로 오염된 입자성 물질(토양, 콘크리트 등)의 제염 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for decontamination of particulate matter (soil, concrete, etc.) contaminated with uranium.

국내에서는 방사성 폐기물 관점에서 우라늄으로 오염된 토양은 제염을 통해 우라늄을 제거한 후 토양을 자체처분하는 것이 일반적인 개념이며, 미국, 유럽 등 해외의 경우는 우라늄 광산지역 등 우라늄으로 오염된 토양은 제염한 후 발생지역에 복토하여 그 지역을 관리하는 방식을 취하고 있다.In Korea, from the viewpoint of radioactive waste, it is a general concept to remove uranium through decontamination and then dispose of the soil by itself. It is taking the method of managing the area by covering it with soil in the affected area.

우라늄으로 오염된 토양으로부터 우라늄을 제거하는 기술은 토양복원 기술 중 하나인 산 또는 알칼리를 이용하는 세척 공정이 주를 이루고 있으며, 그 중 대표적인 것이 한국원자력연구원에서 개발한 복합동전기기술이다. 구체적으로, 복합동전기기술은 산세척을 통해 우라늄을 용존 상태로 전환하고, 용존상태의 우라늄은 침전 또는 이온교환수지를 이용하여 회수한 후 처분하는 개념을 적용하고 있다. 그 중 세척만으로 방사능 농도의 자체처분기준 충족이 불가한 경우는 전기장 내에서의 이동 현상을 이용하는 동전기기술을 적용하여 자체처분기준을 충족할 수 있도록 처리하는 것이다.The technology to remove uranium from uranium-contaminated soil mainly consists of a cleaning process using acid or alkali, one of the soil restoration technologies, and a representative one of them is the complex electrokinetic technology developed by the Korea Atomic Energy Research Institute. Specifically, the complex electrokinetic technology applies the concept of converting uranium to a dissolved state through pickling, and disposing of uranium in a dissolved state after recovery using precipitation or ion exchange resin. Among them, if it is impossible to meet the standards for self-disposal of radioactivity concentration by washing alone, electrokinetic technology using the phenomenon of movement in an electric field is applied to treat the standards to meet the standards for self-disposal.

복합동전기기술은 우라늄으로 오염된 토양 및 콘크리트의 제염에 있어서 감량률 80% 및 자체처분기준 충족에 있어서는 효율적인 것이 증명되었으나, 습식 공정이기 때문에 과도한 방사성 폐액이 발생하며, 액상 폐기물의 처리가 공정 전체에 문제점으로 작용할 수 있는바, 이의 대안에 대한 연구가 필요한 실정이다. Combined galvanic technology has been proven to be effective in decontamination of uranium-contaminated soil and concrete with a reduction rate of 80% and meeting self-disposal standards. can act as a problem, and research on alternatives is needed.

Kim et al., J. Environ. Rad. 164, 239-244, 2016Kim et al., J. Environ. Rad. 164, 239-244, 2016

본 발명은 건식 공정을 통해 우라늄으로 오염된 입자성 물질(토양, 콘크리트 등)을 제염하기 위한 기술로서, 구체적으로, 염소화 반응을 도입하여, 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 제염하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다. The present invention is a technology for decontamination of particulate matter (soil, concrete, etc.) contaminated with uranium through a dry process. Specifically, a method and system for decontamination of particulate matter contaminated with uranium by introducing a chlorination reaction would like to provide

그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of (a) mixing a particulate matter contaminated with uranium with a carbon source to prepare a mixture; (b) chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and (c) condensing the uranium chloride.

본 발명의 일 구현예로, 우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 혼합기; 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 염소화 반응기; 및 상기 우라늄 염화물을 응축시키기 위한 응축기를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 시스템을 제공한다. In one embodiment of the present invention, a mixer for mixing the uranium-contaminated particulate matter and the carbon source; a chlorination reactor for chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and a condenser for condensing the uranium chloride.

본 발명에 따른 제염 방법 및 시스템은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 것으로, 우라늄 산화물을 우라늄 염화물(UCl5, UCl6 등)로 회수할 수 있는바, 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 간단하게 제염할 수 있는 이점을 가진다. 이때, 입자성 물질의 주성분에 해당하는 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응은 억제시킬 수 있는 이점을 가진다. A decontamination method and system according to the present invention comprises the steps of (a) mixing particulate matter contaminated with uranium with a carbon source to prepare a mixture; (b) chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and (c) condensing the uranium chloride, so that uranium oxide can be recovered as uranium chloride (UCl 5 , UCl 6 , etc.), so that particulate matter contaminated with uranium can be simply decontaminated have an advantage In this case, the chlorination reaction of silicon oxide or aluminum oxide, which is a main component of the particulate material, can be suppressed.

따라서, ① 방사성 폐기물 처분 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 구체적으로, 방사성 폐기물 10,000 드럼 기준으로 약 2,000 억원의 처분 비용이 소요된다. 그러나, 본 발명에 따른 제염 시스템의 응축기에서 회수한 회수물(응축된 우라늄 염화물 및 철 염화물의 혼합물)은 증류 및 정련을 통해 우라늄만을 분리할 수 있으므로, 처분 비용이 발생하지 않는다. 이러한 증류 및 정련을 하지 않고, 고화 처리를 하더라도 종래 대비 방사성 폐기물이 약 6% 수준(600 드럼, 120 억원의 처분 비용)에 불과하다. 또한, 국내 방사성 폐기물 저장 시설의 처분 부담 경감은 경제적인 측면 이외의 추가적인 효과로 평가할 수 있다. Therefore, ① it is possible to dramatically reduce the cost of disposing of radioactive waste. Specifically, a disposal cost of about 200 billion won is required based on 10,000 drums of radioactive waste. However, since only uranium can be separated from the recovered product (a mixture of condensed uranium chloride and iron chloride) from the condenser of the decontamination system according to the present invention through distillation and refining, there is no disposal cost. Even if such distillation and refining are not performed and solidification treatment is performed, the amount of radioactive waste is only about 6% (600 drums, disposal cost of 12 billion won) compared to the prior art. In addition, the reduction of the disposal burden of domestic radioactive waste storage facilities can be evaluated as an additional effect other than the economic aspect.

또한, ② 대용량 소형 설비의 구축이 가능하다. 종래 복합동전기기술은 약 30일의 처리시간이 필요하기 때문에 설비가 비대해진다. 그러나, 본 발명에 따른 제염 방법의 염소화 반응의 경우 반응 시간이 짧기 때문에 소형화된 대용량 설비의 구축이 가능하다. 따라서, 공정을 모듈화하여 이동식 설비를 구축할 수 있기 때문에 제염이 필요한 장소에 이동 설하여 운용할 수 있는 장점이 있다. 종래 복합동전기기술은 800 L 모듈당 30일의 처리시간이 필요하기 때문에 1개월에 4 드럼의 토양을 처리할 수 있다면, 본 발명에 따른 제염 방법의 염소화 반응의 경우에는 공정 설계에 따라 200 L 규모 단위 공정으로 1개월에 30 드럼의 토양을 처리할 수 있다. 공정의 최적화가 수행된다면 처리 용량은 증가가 가능할 것으로 예상된다.In addition, ② it is possible to build a large-capacity small facility. The conventional hybrid electromotive technology requires about 30 days of processing time, so the equipment becomes bloated. However, in the case of the chlorination reaction of the decontamination method according to the present invention, since the reaction time is short, it is possible to construct a miniaturized large-capacity facility. Therefore, since the process can be modularized and a mobile facility can be built, there is an advantage that it can be moved and operated at a place requiring decontamination. Since the conventional hybrid electrokinetic technology requires 30 days of processing time per 800 L module, if 4 drums of soil can be treated per month, in the case of the chlorination reaction of the decontamination method according to the present invention, 200 L according to the process design The scale unit process can treat 30 drums of soil per month. It is expected that the processing capacity can be increased if process optimization is carried out.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 제염 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 극저준위 일반 토양(0.2 Bq U/g)을 대상으로 모의 실험을 수행한 결과, 응축기로부터 회수한 회수물을 나타낸 사진이다.
1 is a schematic diagram showing a decontamination system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a photograph showing the recovered material recovered from the condenser as a result of performing a simulation experiment on very low level general soil (0.2 Bq U/g) according to Example 1. FIG.

본 발명자들은 우라늄(수십~수천 ppm 수준)으로 오염된 토양, 콘크리트 등 입자성 물질을 제염하기 위해서, 종래 복합동전기기술과 같은 습식 공정이 아닌, 건식 공정으로서 최적화된 온도 조건에서 염소화 반응을 도입하였는바, 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응은 억제시키면서, 우라늄 산화물을 우라늄 염화물(UCl5, UCl6 등)로 회수할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다. In order to decontaminate particulate matter such as soil and concrete contaminated with uranium (tens to thousands of ppm), the present inventors introduced a chlorination reaction under optimized temperature conditions as a dry process rather than a wet process such as conventional combined electromotive technology. As a result, while suppressing the chlorination reaction of silicon oxide or aluminum oxide, it was confirmed that uranium oxide can be recovered as uranium chloride (UCl 5 , UCl 6 , etc.), and the present invention was completed.

본 명세서 내 "우라늄"은 방사성 금속으로서, 자연상태에서는 U-234, U-235 및 U-238과 같은 세 종류의 동위원소가 대표적으로 존재하고, 모두 알파 붕괴를 한다. 우라늄은 동위원소들의 화학적 특성이 동일하므로 존재하는 동위원소의 종류가 공정의 적용가능성에 영향을 미치지 않는다. 상기 우라늄은 토양, 콘크리트 등 입자성 물질에 우라늄 산화물 형태로 오염될 수 있는데, 이때, 우라늄 산화물은 UO, UO2, U2O5, U3O8, UO3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. In the present specification, "uranium" is a radioactive metal, and in the natural state, three types of isotopes such as U-234, U-235 and U-238 are representatively present, and all of them undergo alpha decay. Since uranium has the same chemical properties of isotopes, the type of isotope present does not affect the applicability of the process. The uranium may be contaminated with particulate matter such as soil and concrete in the form of uranium oxide, in this case, the uranium oxide is from the group consisting of UO, UO 2 , U 2 O 5 , U 3 O 8 , UO 3 and mixtures thereof. It may be one or more selected.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법Method for decontamination of particulate matter contaminated with uranium

본 발명은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) mixing a particulate matter contaminated with uranium with a carbon source to prepare a mixture; (b) chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and (c) condensing the uranium chloride.

먼저, 본 발명에 따른 제염 방법은 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계[(a) 단계]를 포함한다. First, the decontamination method according to the present invention includes the step of preparing a mixture by mixing the particulate matter contaminated with uranium with a carbon source [step (a)].

상기 입자성 물질은 우라늄에 의해 오염된 토양, 콘크리트(파쇄물 형태) 등을 포함하는 개념으로, 상기 입자성 물질은 우라늄 산화물 외에, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 칼륨 산화물, 철 산화물, 인 산화물, 칼슘 산화물, 나트륨 산화물, 마그네슘 산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 이때, 상기 입자성 물질은 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물을 주성분으로 포함할 수 있는데, 상기 입자성 물질의 총 중량에 대하여, 상기 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물의 함량은 80 중량% 내지 90 중량%인 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물은 후술하는 염소화 반응이 억제되어야 한다. The particulate material is a concept including soil and concrete (in the form of crushed material) contaminated by uranium, and the particulate material is silicon oxide, aluminum oxide, potassium oxide, iron oxide, phosphorus oxide, calcium oxide, in addition to uranium oxide. , sodium oxide, magnesium oxide, and at least one selected from the group consisting of mixtures thereof, wherein the particulate material may include silicon oxide and aluminum oxide as main components, the total weight of the particulate material With respect to, the content of the silicon oxide and the aluminum oxide is more preferably 80 wt% to 90 wt%, but is not limited thereto. The chlorination reaction described later must be suppressed in these silicon oxides and aluminum oxides.

상기 입자성 물질(일반 토양)에 대한 구체적인 성분의 예시는 하기 표 1에 나타내었다. 물론, 상기 입자성 물질에 대한 구체적인 성분은 토양, 콘크리트 등의 특성에 따라 변동될 수 있다. Examples of specific components for the particulate material (general soil) are shown in Table 1 below. Of course, specific components of the particulate material may vary depending on characteristics of soil, concrete, and the like.

구체적인 성분specific ingredients 함량(중량 %)Content (wt %) SiO2 SiO 2 68.168.1 Al2O3 Al 2 O 3 16.716.7 K2OK 2 O 8.278.27 Fe2O3 Fe 2 O 3 2.22.2 P2O2 P 2 O 2 1.631.63 CaOCaO 1.511.51 Na2ONa 2 O 0.970.97 MgOMgO 0.210.21

상기 탄소원은 상기 입자성 물질에 포함된 우라늄 산화물 내 산소를 제거함으로써 후술하는 염소화 반응을 촉진시키기 위한 것으로, 고상 물질 또는 기상 물질을 모두 포함할 수 있지만, CCl4와 같은 기상 물질은 그 자체의 독성으로 인해 규제 대상이 되므로, 활성탄, 흑연 등과 같은 고상 물질인 것이 바람직하다. 상기 탄소원은 상기 입자성 물질 자체에 유기물로서 포함될 수도 있다. The carbon source is for accelerating the chlorination reaction to be described later by removing oxygen in the uranium oxide contained in the particulate material, and may include both a solid material or a gaseous material, but a gaseous material such as CCl 4 has its own toxicity Since it is subject to regulation, it is preferable that it is a solid material such as activated carbon or graphite. The carbon source may be included as an organic material in the particulate material itself.

또한, 상기 탄소원의 평균 입도는 반응 표면적을 고려하여 최적화될 필요가 있는데, 상기 탄소원의 평균 입도는 100 ㎛ 내지 400 ㎛일 수 있고, 200 ㎛ 내지 350 ㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. In addition, the average particle size of the carbon source needs to be optimized in consideration of the reaction surface area, and the average particle size of the carbon source may be 100 μm to 400 μm, preferably 200 μm to 350 μm, but is not limited thereto.

또한, 상기 입자성 물질의 총 중량에 대한 상기 탄소원의 첨가량은 상기 입자성 물질 중 철 산화물 및 칼륨 산화물 함량과 우라늄의 농도를 고려하여 최적화될 필요가 있다. 상기 입자성 물질에 대한 구체적인 성분이 토양, 콘크리트 등의 특성에 따라 변동되기 때문에, 상기 입자성 물질의 총 중량에 대한 상기 탄소원의 첨가량 역시 다양할 수 있다. 그렇지만, 상기 입자성 물질이 표 1과 같은 일반 토양인 경우를 기준으로 하면, 상기 입자성 물질의 총 중량에 대한 상기 탄소원의 첨가량은 5 중량% 내지 20 중량% 일 수 있고, 8 중량% 내지 15 중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. In addition, the addition amount of the carbon source with respect to the total weight of the particulate material needs to be optimized in consideration of the iron oxide and potassium oxide contents and the concentration of uranium in the particulate material. Since specific components of the particulate material vary depending on characteristics of soil, concrete, and the like, the amount of the carbon source added to the total weight of the particulate material may also vary. However, based on the case where the particulate material is general soil as shown in Table 1, the amount of the carbon source added to the total weight of the particulate material may be 5 wt% to 20 wt%, and 8 wt% to 15 wt% It is preferred that the weight %, but is not limited thereto.

상기 입자성 물질 및 탄소원의 혼합은 혼합기, 특히, 균질화 장치를 통해 수행될 수 있다. The mixing of the particulate material and the carbon source may be performed through a mixer, in particular, a homogenizer.

다음으로, 본 발명에 따른 제염 방법은 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계[(b) 단계]를 포함한다. Next, the decontamination method according to the present invention includes chlorinating the mixture in a dry state at 400°C to 700°C to produce uranium chloride [step (b)].

상기 염소화 반응은 물을 사용하지 않은 건식 공정에 해당하는 것으로, 400℃ 내지 700℃에서 수행될 수 있고, 400℃ 내지 600℃에서 수행되는 것이 바람직하고, 450℃ 내지 550℃에서 수행되는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 염소화 반응의 온도가 너무 낮은 경우에는 우라늄 산화물로부터 우라늄 염화물(UCl5, UCl6 등)을 생성시키지 못하는 문제점이 있고, 상기 염소화 반응의 온도가 너무 높은 경우에는 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응이 함께 이루어져 공정 실패의 원인이 된다. The chlorination reaction corresponds to a dry process that does not use water, and may be performed at 400°C to 700°C, preferably at 400°C to 600°C, and more preferably at 450°C to 550°C. However, the present invention is not limited thereto. At this time, when the temperature of the chlorination reaction is too low, there is a problem in that uranium chloride (UCl 5 , UCl 6 , etc.) cannot be generated from uranium oxide, and when the temperature of the chlorination reaction is too high, chlorination of silicon oxide or aluminum oxide Reactions co-exist and cause process failure.

상기 염소화 반응은 염소화 반응기를 이용하여 수행될 수 있고, 상기 염소화 반응기는 칼럼 또는 교반식 완전 혼합 반응기일 수 있으나, 상기 입자성 물질의 풍화를 최소화하기 위해서는 칼럼인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 염소화 반응은 필요에 따라, 상향류식 또는 하향류식으로 변경될 수 있다. The chlorination reaction may be performed using a chlorination reactor, and the chlorination reactor may be a column or a stirred complete mixing reactor, but preferably a column in order to minimize weathering of the particulate material, but is not limited thereto. In addition, the chlorination reaction may be changed to an up-flow type or a down-flow type, if necessary.

상기 염소화 반응을 위해서는 염소 기체를 공급하는데, 상기 입자성 물질 1 kg을 기준으로 5 시간 동안 염소화 반응이 이루어질 때, 상기 염소 기체의 유량은 100 ml/분 내지 500 ml/분일 수 있고, 가스 순환시스템을 적용하여 시스템을 최적화하면 염소 사용량은 감소할 것이다.For the chlorination reaction, chlorine gas is supplied. When the chlorination reaction is performed for 5 hours based on 1 kg of the particulate material, the flow rate of the chlorine gas may be 100 ml/min to 500 ml/min, and the gas circulation system Chlorine consumption will be reduced if the system is optimized by applying

상기 우라늄 염화물은 염소 기체를 따라 기화된 기상 형태로, 상기 입자성 물질로부터 이탈할 수 있는데, 상기 우라늄 염화물은 우라늄 오염화물, 우라늄 육염화물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 끓는점이 약 75℃인 우라늄 육염화물이 생성 즉시 기화되는 점을 고려하면, 끓는점이 약 527℃인 우라늄 오염화물이 주요 생성물이 될 수 있다. 한편, 우라늄 염화물 중에서, 우라늄 사염화물은 끓는점이 약 791℃로 높은 편이므로 휘발이 용이하지 않다. 따라서, 우라늄 사염화물을 회수하기 위해 공정 온도를 높게 설정하면 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응이 함께 이루어져 공정 실패의 원인이 된다. The uranium chloride may be separated from the particulate material in a gaseous form vaporized with chlorine gas, and the uranium chloride may include uranium contamination, uranium hexachloride, or a mixture thereof. Considering that uranium hexachloride having a boiling point of about 75° C. is vaporized immediately after formation, a uranium pentachloride having a boiling point of about 527° C. can be the main product. On the other hand, among uranium chlorides, uranium tetrachloride has a high boiling point of about 791° C., so volatilization is not easy. Therefore, if the process temperature is set high to recover uranium tetrachloride, the chlorination reaction of silicon oxide or aluminum oxide occurs together, causing process failure.

상기 입자성 물질에 포함된 우라늄 산화물 U3O8을 기준으로, 상기 염소화 반응식은 하기 식 1에 나타내었고, 500℃에서 깁스 자유 에너지(ΔG)는 -212.5 kcal이다. Based on the uranium oxide U 3 O 8 contained in the particulate material, the chlorination reaction equation is shown in Equation 1 below, and the Gibbs free energy (ΔG) at 500° C. is -212.5 kcal.

U3O8 + 4C + 7.5Cl2(g) = 3UCl5(g) + 4CO2(g) (식 1) U 3 O 8 + 4C + 7.5Cl 2 (g) = 3UCl 5 (g) + 4CO 2 (g) (Formula 1)

한편, 상기 입자성 물질에 포함된 구체적인 성분 각각을 기준으로, 염소화 예상 반응식 및 500℃에서 깁스 자유 에너지(ΔG)는 표 2에 나타내었다. On the other hand, based on each specific component included in the particulate material, the expected chlorination reaction equation and Gibbs free energy (ΔG) at 500 °C are shown in Table 2.

예상 반응식expected reaction equation 500℃에서 깁스 자유 에너지(ΔG)(kcal)Gibbs free energy (ΔG) (kcal) at 500 °C SiO2 + C + 2Cl2(g) = SiCl4(g) + CO2(g) (식 2)SiO 2 + C + 2Cl 2 (g) = SiCl 4 (g) + CO 2 (g) (Equation 2) -44.3-44.3 Al2O3 + 1.5C + 3Cl2(g) = 2AlCl3 + 1.5CO2(g) (식 3)Al 2 O 3 + 1.5C + 3Cl 2 (g) = 2AlCl 3 + 1.5CO 2 (g) (Equation 3) -57.4-57.4 2K2O + C + 2Cl2(g) = 4KCl + CO2(g) (식 4)2K 2 O + C + 2Cl 2 (g) = 4KCl + CO 2 (g) (Equation 4) -320.4-320.4 Fe2O3 + 1.5C + 3Cl2(g) = 2FeCl3(g)+ 1.5CO2(g) (식 5) Fe 2 O 3 + 1.5C + 3Cl 2 (g) = 2FeCl 3 (g)+ 1.5CO 2 (g) (Formula 5) -107.7-107.7 P2O2 + C + 2Cl2(g) = 2PCl2 + CO2(g) (식 6)P 2 O 2 + C + 2Cl 2 (g) = 2PCl 2 + CO 2 (g) (Equation 6) Data 부재Absence of data 2CaO + C + 2Cl2(g) = 2CaCl2 + CO2(g) (식 7)2CaO + C + 2Cl 2 (g) = 2CaCl 2 + CO 2 (g) (Equation 7) -153.8-153.8 2Na2O + C + 2Cl2(g) = 4NaCl + CO2(g) (식 8)2Na 2 O + C + 2Cl 2 (g) = 4NaCl + CO 2 (g) (Equation 8) -269.9-269.9 MgO + C + 2Cl2(g) = 2MgCl2 + CO2(g) (식 9)MgO + C + 2Cl 2 (g) = 2MgCl 2 + CO 2 (g) (Equation 9) -95.2-95.2

표 2에 나타난 바와 같이, 상기 입자성 물질에 포함된 구체적인 성분 마다 500℃에서 깁스 자유 에너지(ΔG)가 상이하기 때문에, 500℃에서 염소화 반응이 반드시 일어난다고 할 수 없다. 상기 입자성 물질이 주성분으로서 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물을 포함하는 경우, 상기 실리콘 염화물 또는 알루미늄 염화물은 생성되지 않는 것이 좋다. 종래 보고에 따르면, 식 2 및 3과 같은 염소화 반응을 위해서는 700℃ 이상의 온도를 필요로 한 것으로 확인되나, 본 발명에서는 400℃ 내지 700℃에서 염소화 반응이 이루어지기 때문에, 식 2 및 3과 같은 염소화 반응을 억제시킬 수 있다. As shown in Table 2, since the Gibbs free energy (ΔG) at 500°C is different for each specific component included in the particulate material, the chlorination reaction cannot necessarily occur at 500°C. When the particulate material contains silicon oxide or aluminum oxide as a main component, it is preferable that the silicon chloride or aluminum chloride is not produced. According to prior reports, it is confirmed that a temperature of 700 ° C or higher is required for the chlorination reaction as in Equations 2 and 3, but in the present invention, since the chlorination reaction is performed at 400 ° C to 700 ° C, chlorination as in Equations 2 and 3 reaction may be inhibited.

한편, 상기 입자성 물질이 철 산화물을 포함하는 경우, 상기 우라늄 염화물과 함께, 불순물로서 끓는점이 약 316℃인 철 염화물을 생성시킬 수 있고, 이는 후술하는 바와 같이 응축될 수 있다. Meanwhile, when the particulate material includes iron oxide, iron chloride having a boiling point of about 316° C. may be produced as an impurity together with the uranium chloride, which may be condensed as described below.

다음으로, 본 발명에 따른 제염 방법은 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계[(c) 단계]를 추가로 포함한다. Next, the decontamination method according to the present invention further comprises the step of condensing the uranium chloride [step (c)].

상기 우라늄 염화물 및 선택적으로, 상기 철 염화물은 응축을 통해 고상 형태로 회수될 수 있다. 상기 응축은 상온에서 운전되는 응축기를 이용하여 수행될 수 있고, 필요에 따라 냉각 장치를 가동할 수도 있다. 상기 응축기에서 회수한 회수물은 상기 응축된 우라늄 염화물 및 선택적으로, 상기 응축된 철 염화물을 포함할 수 있다. The uranium chloride and optionally the iron chloride may be recovered in solid form through condensation. The condensation may be performed using a condenser operated at room temperature, and a cooling device may be operated if necessary. The recovered product recovered from the condenser may include the condensed uranium chloride and optionally, the condensed iron chloride.

선택적으로, 본 발명에 따른 제염 방법은 상기 우라늄 염화물의 생성 및 응축에 의해 제염된 입자성 물질을 세척 및 중화시키는 단계[(d) 단계]를 추가로 포함할 수 있다. Optionally, the decontamination method according to the present invention may further comprise washing and neutralizing the decontaminated particulate matter by the generation and condensation of the uranium chloride [step (d)].

상기 중화는 상기 입자성 물질의 중화 혹은, 표 2에 따라 생성된 고상 염화물의 제거를 위한 것으로, 이때, 발생되는 폐액은 방사성 폐액이 아닌 일반 폐액으로 취급되며, 이온교환수지를 이용하여 재생할 수 있다. The neutralization is for the neutralization of the particulate material or the removal of the solid chloride generated according to Table 2, in which case the generated waste liquid is treated as a general waste liquid, not a radioactive waste liquid, and can be regenerated using an ion exchange resin. .

상기 중화는 중화조를 이용하여 수행될 수 있고, 상기 중화조는 칼럼 또는 교반식 완전 혼합 반응기일 수 있으나, 상기 입자성 물질의 풍화를 최소화하기 위해서는 칼럼인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The neutralization may be performed using a neutralization tank, and the neutralization tank may be a column or a stirred complete mixing reactor, but preferably a column in order to minimize weathering of the particulate material, but is not limited thereto.

또한, 상기 중화는 Na2CO3 및 NaHCO3 혼합용액 또는 NaHCO3 용액을 이용하여 수행됨으로써, 화학 약품의 사용을 최소화하여 환경에 대한 영향을 배제할 수 있다.In addition, the neutralization may be performed using a Na 2 CO 3 and NaHCO 3 mixed solution or NaHCO 3 solution, thereby minimizing the use of chemicals to exclude an impact on the environment.

선택적으로, 본 발명에 따른 제염 방법은 상기 응축된 우라늄 염화물을 증류 및 정련시키는 단계[(e) 단계]를 추가로 포함할 수 있다. Optionally, the decontamination method according to the present invention may further comprise distilling and refining the condensed uranium chloride [step (e)].

상기 응축된 우라늄 염화물 및 선택적으로, 상기 응축된 철 염화물을 증류 및 정련시킬 수 있는데, 이러한 염화물 증류 및 우라늄 정련을 통해 우라늄만을 분리할 수 있으므로, 방사성 폐기물 처분 처분 비용을 발생시키지 않을 수 있다. 이때, 증류 및 정련을 위해서는 공지의 기술을 적용할 수 있다. The condensed uranium chloride and optionally, the condensed iron chloride can be distilled and refined, and only uranium can be separated through the chloride distillation and uranium refining, so that the cost of disposing of radioactive waste may not occur. At this time, for distillation and refining, a known technique may be applied.

한편, 우라늄 취급 특성상 법적 고려 사항이 많기 때문에 이러한 증류 및 정련이 불가할 수 있다. 이에 따라, 고화 처리를 하더라도 종래 대비 방사성 폐기물이 약 6% 수준(600 드럼, 120 억원의 처분 비용)에 불과하다.On the other hand, such distillation and refining may not be possible because there are many legal considerations due to the nature of uranium handling. Accordingly, even with solidification treatment, the amount of radioactive waste is only about 6% (600 drums, disposal cost of 12 billion won) compared to the prior art.

우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 시스템Decontamination system for particulate matter contaminated with uranium

본 발명은 우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 혼합기; 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 염소화 반응기; 및 상기 우라늄 염화물을 응축시키기 위한 응축기를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 시스템을 제공한다. The present invention provides a mixer for mixing uranium-contaminated particulate matter and a carbon source; a chlorination reactor for chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and a condenser for condensing the uranium chloride.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 제염 시스템을 나타낸 모식도로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 제염 시스템은 우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 혼합기(10); 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 염소화 반응기(20); 및 상기 우라늄 염화물을 응축시키기 위한 응축기(30)를 포함하여 구성된다. 1 is a schematic diagram showing a decontamination system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , the decontamination system according to an embodiment of the present invention is a mixer for mixing particulate matter contaminated with uranium and a carbon source. (10); a chlorination reactor 20 for chlorinating the mixture at 400° C. to 700° C. in a dry state to produce uranium chloride; and a condenser 30 for condensing the uranium chloride.

본 발명에 따른 제염 시스템은 혼합기, 염소화 반응기 및 응축기를 포함하여 구성된다. The decontamination system according to the present invention comprises a mixer, a chlorination reactor and a condenser.

먼저, 상기 혼합기는 우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 것으로, 구체적으로, 균질화 장치일 수 있다. First, the mixer is for mixing the uranium-contaminated particulate matter and the carbon source, and specifically, may be a homogenizer.

또한, 상기 염소화 반응기는 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 것으로, 구체적으로, 칼럼 또는 교반식 완전 혼합 반응기일 수 있으나, 상기 입자성 물질의 풍화를 최소화하기 위해서는 칼럼인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 염소화 반응은 필요에 따라, 상향류식 또는 하향류식으로 변경될 수 있다. In addition, the chlorination reactor is for producing uranium chloride by chlorinating the mixture at 400° C. to 700° C. in a dry state. Specifically, it may be a column or stirred complete mixing reactor, but the weathering of the particulate material is minimized In order to do so, it is preferable that it is a column, but it is not limited thereto. In addition, the chlorination reaction may be changed to an up-flow type or a down-flow type, if necessary.

또한, 상기 응축기는 상기 우라늄 염화물 및 선택적으로, 상기 철 염화물을 응축시키기 위한 것으로, 상온에서 운전될 수 있고, 필요에 따라 냉각 장치를 가동할 수도 있다. In addition, the condenser is for condensing the uranium chloride and, optionally, the iron chloride, and may be operated at room temperature, and may operate a cooling device if necessary.

그밖에, 본 발명에 따른 제염 시스템은 중화조와 증류 및 정련 장치를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the decontamination system according to the present invention may be configured to further include a neutralization tank and a distillation and refining device.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 제염 방법 및 시스템은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 것으로, 우라늄 산화물을 우라늄 염화물(UCl5, UCl6 등)로 회수할 수 있는바, 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 간단하게 제염할 수 있는 이점을 가진다. 이때, 입자성 물질의 주성분에 해당하는 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응은 억제시킬 수 있는 이점을 가진다. As described above, the decontamination method and system according to the present invention comprises the steps of (a) mixing uranium-contaminated particulate matter with a carbon source to prepare a mixture; (b) chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and (c) condensing the uranium chloride, so that uranium oxide can be recovered as uranium chloride (UCl 5 , UCl 6 , etc.), so that particulate matter contaminated with uranium can be simply decontaminated have an advantage In this case, the chlorination reaction of silicon oxide or aluminum oxide, which is a main component of the particulate material, can be suppressed.

따라서, ① 방사성 폐기물 처분 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 구체적으로, 방사성 폐기물 10,000 드럼 기준으로 약 2,000 억원의 처분 비용이 소요된다. 그러나, 본 발명에 따른 제염 시스템의 응축기에서 회수한 회수물(응축된 우라늄 염화물 및 철 염화물의 혼합물)은 증류 및 정련을 통해 우라늄만을 분리할 수 있으므로, 처분 비용이 발생하지 않는다. 이러한 증류 및 정련을 하지 않고, 고화 처리를 하더라도 종래 대비 방사성 폐기물이 약 6% 수준(600 드럼, 120 억원의 처분 비용)에 불과하다. 또한, 국내 방사성 폐기물 저장 시설의 처분 부담 경감은 경제적인 측면 이외의 추가적인 효과로 평가할 수 있다. Therefore, ① it is possible to dramatically reduce the cost of disposing of radioactive waste. Specifically, a disposal cost of about 200 billion won is required based on 10,000 drums of radioactive waste. However, since only uranium can be separated from the recovered product (a mixture of condensed uranium chloride and iron chloride) from the condenser of the decontamination system according to the present invention through distillation and refining, there is no disposal cost. Even if such distillation and refining are not performed and solidification treatment is performed, the amount of radioactive waste is only about 6% (600 drums, disposal cost of 12 billion won) compared to the prior art. In addition, the reduction of the disposal burden of domestic radioactive waste storage facilities can be evaluated as an additional effect other than the economic aspect.

또한, ② 대용량 소형 설비의 구축이 가능하다. 종래 복합동전기기술은 약 30일의 처리시간이 필요하기 때문에 설비가 비대해진다. 그러나, 본 발명에 따른 제염 방법의 염소화 반응의 경우 반응 시간이 짧기 때문에 소형화된 대용량 설비의 구축이 가능하다. 따라서, 공정을 모듈화하여 이동식 설비를 구축할 수 있기 때문에 제염이 필요한 장소에 이동 설하여 운용할 수 있는 장점이 있다. 종래 복합동전기기술은 800 L 모듈당 30일의 처리시간이 필요하기 때문에 1개월에 4 드럼의 토양을 처리할 수 있다면, 본 발명에 따른 제염 방법의 염소화 반응의 경우에는 공정 설계에 따라 200 L 규모 단위 공정으로 1개월에 30 드럼의 토양을 처리할 수 있다. 공정의 최적화가 수행된다면 처리 용량은 증가가 가능할 것으로 예상된다.In addition, ② it is possible to build a large-capacity small facility. The conventional hybrid electromotive technology requires about 30 days of processing time, so the equipment becomes bloated. However, in the case of the chlorination reaction of the decontamination method according to the present invention, since the reaction time is short, it is possible to construct a miniaturized large-capacity facility. Therefore, since the process can be modularized and a mobile facility can be built, there is an advantage that it can be moved and operated at a place requiring decontamination. Since the conventional hybrid electrokinetic technology requires 30 days of processing time per 800 L module, if 4 drums of soil can be treated per month, in the case of the chlorination reaction of the decontamination method according to the present invention, 200 L according to the process design The scale unit process can treat 30 drums of soil per month. It is expected that the processing capacity can be increased if process optimization is carried out.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided for easier understanding of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

[실시예][Example]

우라늄 오염 토양의 제염 기술은 자체처분기준(1.0 Bq U/g 이하)을 충족시킬 수 있어야 한다. 우라늄 오염 토양이 아닌 극저준위 일반 토양(0.2 Bq U/g)을 대상으로 모의 실험을 수행하였고, 극저준위 일반 토양에서 우라늄의 방사능 농도를 저감할 수 있다면, 우라늄 오염 토양에서도 자체처분기준 충족을 담보할 수 있다. The decontamination technology of uranium-contaminated soil must be able to meet the self-disposal standard (1.0 Bq U/g or less). A simulation was conducted on very low level general soil (0.2 Bq U/g), not uranium-contaminated soil, and if the radioactivity concentration of uranium can be reduced in very low level general soil, it is guaranteed to meet the self-disposal standard even in uranium-contaminated soil can do.

구체적으로, 극저준위 일반 토양(0.2 Bq U/g) 약 1 kg 및 활성탄 약 100 g을 균질화 장치(homogenizing vessel)를 이용하여 혼합하였다. 그 다음, 염소화 반응기(chlorination column)를 이용하여 Ar 분위기 및 약 300 ml Cl2 기체 공급 하에 건식 상태에서 500℃에서 5 시간 동안 염소화 반응을 수행하여 기상 우라늄 염화물 및 불순물을 생성한 다음, 응축기(condensator)를 이용하여 기상 우라늄 염화물 및 불순물을 응축시킨 후, 세척하여 우라늄의 방사능 농도를 저감시켰다. 그 결과는 표 3에 나타내었다.Specifically, about 1 kg of ultra-low level general soil (0.2 Bq U/g) and about 100 g of activated carbon were mixed using a homogenizing vessel. Then, a chlorination reaction is performed at 500° C. for 5 hours in a dry state under an Ar atmosphere and about 300 ml Cl 2 gas supply using a chlorination column to generate gaseous uranium chloride and impurities, and then a condenser (condensator) ) was used to condense gaseous uranium chloride and impurities, and then washed to reduce the radioactivity concentration of uranium. The results are shown in Table 3.

구분division 중량(g)Weight (g) U-238 (Bq/g)U-238 (Bq/g) U-235 (Bq/g)U-235 (Bq/g) U-234 (Bq/g)U-234 (Bq/g) Total U (Bq/g)Total U (Bq/g) 초기Early 493.8493.8 9.34x10-2 9.34x10 -2 4.36x10-3 4.36x10 -3 9.62x10-2 9.62x10 -2 1.94x10-1 1.94x10 -1 염소화 반응 후after chlorination 465.0465.0 7.75x10-2 7.75x10 -2 3.62x10-3 3.62x10 -3 7.98x10-2 7.98x10 -2 1.61x10-1 1.61x10 -1 응축 및 세척 후After condensing and washing 463.5463.5 7.34x10-2 7.34x10 -2 3.42x10-3 3.42x10 -3 7.56x10-2 7.56x10 -2 1.52x10-1 1.52x10 -1

표 3에 나타낸 바와 같이, 우라늄은 염소화 반응을 통해 제거되는 것으로 확인된다. 구체적으로, 우라늄의 방사능 농도는 1.94 x 10-1 Bq/g에서 1.61 x 10-1 Bq/g으로 약 17% 감소하였다. 이는 염소화 반응 만으로 우라늄 오염 토양을 0.2 Bq U/g 이하로 처리할 수 있음을 의미한다. As shown in Table 3, it is confirmed that uranium is removed through the chlorination reaction. Specifically, the radioactive concentration of uranium decreased by about 17% from 1.94 x 10 -1 Bq/g to 1.61 x 10 -1 Bq/g. This means that only 0.2 Bq U/g of uranium-contaminated soil can be treated by chlorination alone.

한편, 실리콘 염화물 또는 알루미늄 염화물 등 불순물이 생성된다면, 실리콘 염화물(끓는점 57.65 ℃)과 알루미늄 염화물(끓는점 180 ℃)은 휘발되어 중량 감소가 발생하게 되는데, 표 3에 따르면, 염소화 반응 후 중량 감소는 약 5.8%였고 이는 2.2%를 차지하는 Fe2O3와 탄소 소모 그리고 취급 중 손실에 의한 것으로, 극히 일부분 기여하였을 수도 있겠으나 SiO2 및 Al2O3의 휘발에 의한 무게 손실로 보기는 어렵다. 또한, 염소화 후 토양 시료의 세척 후 중량 감소는 거의 없는 것으로 확인되었고, 이는 약 8%를 차지하는 K2O 등 다른 원소들의 염소화가 거의 진행되지 않았음을 의미한다. 염화물로 존재한다면 세척시 높은 용해도로 인하여 뚜렷한 무게 감소가 확인되어야 하나 그렇지 않았기 때문이다. 결론적으로, 본 발명에서 적용하는 반응 조건은 우라늄 염소화에 있어서 Fe2O3를 제외한 부반응의 영향은 매우 적음을 의미한다.On the other hand, if impurities such as silicon chloride or aluminum chloride are produced, silicon chloride (boiling point 57.65 ℃) and aluminum chloride (boiling point 180) ℃) is volatilized to cause a weight loss. According to Table 3, the weight loss after the chlorination reaction was about 5.8%, which is due to Fe 2 O 3 accounting for 2.2% of Fe 2 O 3 and carbon consumption and loss during handling. It may have been, but it is difficult to view it as a weight loss due to volatilization of SiO 2 and Al 2 O 3 . In addition, it was confirmed that there was almost no weight loss after washing the soil sample after chlorination, which means that chlorination of other elements such as K 2 O, which accounts for about 8%, hardly progressed. If it is present as chloride, a clear weight loss should be confirmed due to high solubility during washing, but this is because it was not. In conclusion, the reaction conditions applied in the present invention mean that the effect of side reactions except for Fe 2 O 3 in uranium chlorination is very small.

반면, 표 3에 나타내지 않았으나, 염소화 반응을 통해 제거된 성분으로 인하여 중량 감소가 발생하기 때문에 상대적으로 K-40 및 Cs-137의 방사능 농도는 증가하는 경향을 나타내는 것으로 확인된다. K-40 및 Cs-137는 염소화되어도 기화되지 않고 토양 내에 잔류하기 때문이다. On the other hand, although not shown in Table 3, it is confirmed that the relative radioactivity concentrations of K-40 and Cs-137 tend to increase because the weight loss occurs due to the components removed through the chlorination reaction. This is because K-40 and Cs-137 remain in the soil without being vaporized even after being chlorinated.

도 2는 실시예 1에 따라 극저준위 일반 토양(0.2 Bq U/g)을 대상으로 모의 실험을 수행한 결과, 응축기로부터 회수한 회수물을 나타낸 사진이다.2 is a photograph showing a recovered product recovered from a condenser as a result of performing a simulation experiment on ultra-low level general soil (0.2 Bq U/g) according to Example 1. FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 응축기로부터 회수한 회수물의 주성분은 FeCl3·6H2O(노란색)인 것으로 확인된다. 이는 토양에 포함된 우라늄 산화물의 염소화 반응과 함께, Fe2O3 또한 염소화 반응 후 기화 및 응축되어 회수된 결과로 볼 수 있다. As shown in FIG. 2 , it is confirmed that the main component of the recovered material recovered from the condenser is FeCl 3 .6H 2 O (yellow). This can be seen as a result of the chlorination reaction of uranium oxide contained in the soil, as well as the recovery of Fe 2 O 3 after the chlorination reaction was vaporized and condensed.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (8)

(a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 평균 입도 100㎛ 내지 400㎛ 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및
(c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하며,
상기 (a) 단계에서 입자성 물질이 실리콘 산화물을 포함하는 경우, (b)단계에서 실리콘 염화물이 생성되지 않으며,
상기 (a) 단계에서 입자성 물질이 알루미늄 산화물을 포함하는 경우, (b)단계에서 알루미늄 염화물이 생성되지 아니하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
(a) preparing a mixture by mixing particulate matter contaminated with uranium with a carbon source having an average particle size of 100 μm to 400 μm;
(b) chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and
(c) condensing the uranium chloride;
When the particulate material in step (a) contains silicon oxide, silicon chloride is not produced in step (b),
When the particulate material in step (a) contains aluminum oxide, aluminum chloride is not generated in step (b), a method for decontamination of particulate matter contaminated with uranium.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 입자성 물질은 칼륨 산화물, 철 산화물, 인 산화물, 칼슘 산화물, 나트륨 산화물, 마그네슘 산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
The method of claim 1,
In step (a), the particulate material further comprises at least one selected from the group consisting of potassium oxide, iron oxide, phosphorus oxide, calcium oxide, sodium oxide, magnesium oxide, and mixtures thereof, particulate matter contaminated with uranium decontamination method.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 입자성 물질이 철 산화물을 포함하는 경우, 상기 (b) 및 (b) 단계에서 우라늄 염화물과 함께, 철 염화물을 생성 및 응축시키는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
According to claim 1,
When the particulate material in step (a) contains iron oxide, the method for decontamination of particulate matter contaminated with uranium, in which iron chloride is produced and condensed together with uranium chloride in steps (b) and (b) .
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 우라늄 염화물은 우라늄 오염화물, 우라늄 육염화물 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
According to claim 1,
In step (b), the uranium chloride includes uranium contamination, uranium hexachloride, or a mixture thereof, a method for decontamination of particulate matter contaminated with uranium.
제1항에 있어서,
(d) 상기 우라늄 염화물의 생성 및 응축에 의해 제염된 입자성 물질을 세척 및 중화시키는 단계를 추가로 포함하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
According to claim 1,
(d) washing and neutralizing the decontaminated particulate material by generation and condensation of the uranium chloride.
우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 평균 입도가 100 ㎛ 내지 400 ㎛인 탄소원을 혼합하기 위한 혼합기;
상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 염소화 반응기; 및
상기 우라늄 염화물을 응축시키기 위한 응축기를 포함하며,
상기 우라늄으로 오염된 입자성 물질이 실리콘 산화물을 포함하는 경우, 상기 염소화 반응기에서 실리콘 염화물이 생성되지 않으며,
상기 우라늄으로 오염된 입자성 물질이 알루미늄 산화물을 포함하는 경우, 상기 염소화 반응기에서 알루미늄 염화물이 생성되지 아니하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 시스템.
a mixer for mixing particulate matter contaminated with uranium and a carbon source having an average particle size of 100 μm to 400 μm;
a chlorination reactor for chlorinating the mixture in a dry state at 400° C. to 700° C. to produce uranium chloride; and
a condenser for condensing the uranium chloride;
When the particulate matter contaminated with uranium includes silicon oxide, silicon chloride is not produced in the chlorination reactor,
Wherein, when the particulate matter contaminated with uranium includes aluminum oxide, aluminum chloride is not generated in the chlorination reactor.
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