KR102446745B1 - A synthesis method of pollucite and a pollucite thereby - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사성 세슘의 고정화방법으로서 폴루사이트 합성방법 및 이에 따른 폴루사이트에 관한 것으로서, (a) 천연 제올라이트와 상기 세슘이 혼합되어 제1혼합물이 생성되는 단계; 및 (b) 상기 제1혼합물이 100℃ 이하에서 가열되는 단계를 포함하는 폴루사이트 합성방법 및 이에 따른 폴루사이트에 관한 것이다.
.
The present invention relates to a method for synthesizing folucite as a method for immobilizing radioactive cesium and to a method for synthesizing folucite according to the method, comprising the steps of: (a) mixing natural zeolite and the cesium to produce a first mixture; and (b) heating the first mixture at 100°C or less.
.

Description

방사성 세슘의 고정화방법으로서 폴루사이트 합성방법 및 이에 따라 합성된 폴루사이트{A synthesis method of pollucite and a pollucite thereby} Pollusite synthesis method and pollucite synthesized accordingly as a method for immobilizing radioactive cesium {A synthesis method of pollucite and a pollucite thereby}

본 발명은 방사성 세슘의 고정화방법으로서 폴루사이트 합성방법 및 이러한 폴루사이트 합성방법에 의해 합성되는 폴루사이트에 관한 것으로서, 200℃ 이상의 온도에서 열수합성반응을 통하여 폴루사이트를 합성함으로써 세슘을 고정화하되 열수 비등의 문제 때문에 철제 압력용기가 필요했던 종래기술과 달리, 열수의 비등을 방지할 수 있는 100℃ 이하의 대기압 조건에서 폴루사이트를 합성하는 방법 및 이러한 폴루사이트 합성방법에 의해 합성되는 폴루사이트에 관한 것이다.The present invention relates to a method for synthesizing folucite as a method for immobilizing radioactive cesium, and to folucite synthesized by such a method for synthesizing folucite, wherein cesium is immobilized by synthesizing folucite through a hydrothermal synthesis reaction at a temperature of 200° C. or higher, but with hydrothermal boiling. Unlike the prior art, which required an iron pressure vessel due to the problem of .

후쿠시마 원전과 같은 원자력 사고뿐만 아니라, 원자력발전소 해체 후 폐기물에서도 대량 발생하는 방사성 세슘-137은 칼륨과 유사한 화학적 성질을 갖기 때문에 인체에 쉽게 유입되어 근육에 축적될 수 있기 때문에 그 위험성이 매우 높은 것으로 알려져 있다. Cs-137은 반감기가 약 30년 정도이며, 물에 대한 용해도가 높아 인체에 유입되기 쉽고, 인체 흡수 시 장기간에 해당하는 내부피폭을 유발하는 핵종이다. Radioactive cesium-137, which is generated in large quantities from wastes after dismantling nuclear power plants as well as nuclear accidents such as the Fukushima nuclear power plant, has chemical properties similar to potassium, so it is known that the risk is very high because it can easily enter the human body and accumulate in the muscles. have. Cs-137 has a half-life of about 30 years, is highly soluble in water, and thus easily enters the human body.

후쿠시마 원전 사고 이후, 가장 이슈가 되었던 핵종인 Cs-137을 제거하기 위해 그동안 다양한 종류의 흡착제들이 개발되어 왔다. 최근에는 이러한 Cs-137을 단순히 흡착하는 것에서 그치지 않고, Cs-137을 고정화(immobilization)하기 위해 세슘의 광물화 (Mineralization)를 통해 장기 처분 측면에서 세슘이 유출되지 않도록 하는 연구가 진행되어 왔다. After the Fukushima nuclear accident, various types of adsorbents have been developed to remove Cs-137, the most important nuclide. Recently, research has been conducted to prevent cesium from leaking from the perspective of long-term disposal through mineralization of cesium to immobilize Cs-137, rather than simply adsorbing Cs-137.

이 중 가장 대표적인 세슘의 고정화 방법은 폴루사이트(pollucite)로의 합성이다. 폴루사이트(Cs(1-x)Na(x)AlSi2O6, 여기에서 0<x<0.5)는 알루미노실리케이트(aluminosilicate) 광물의 형태로, 세슘의 침출률이 낮아 방사성 세슘을 고정하기에 가장 적합한 광물 형태로 알려져 있어 장기 처분 측면에서 가장 적합하다고 평가받고 있다.Among these, the most representative immobilization method of cesium is synthesis into pollucite. Polusite (Cs (1-x) Na (x) AlSi 2 O 6 , where 0<x<0.5) is in the form of an aluminosilicate mineral, and the leaching rate of cesium is low, so it is suitable for fixing radioactive cesium. As it is known as the most suitable mineral form, it is evaluated as the most suitable in terms of long-term disposal.

초기에는 고온 소결법(Sintering)을 이용하여 폴루사이트를 합성하는 연구 기술이 개발되었다. 그러나 이 방법은 약 1000℃ 내외의 초고온 조건에서 수행되기 때문에 세슘이 휘발될 수 있어, 방사성 세슘에 적용하기에는 다소 어려운 측면이 있었다. 이후, 해당 문제를 보완하고자 열수 합성반응(hydrothermal synthesis)을 통해 폴루사이트의 합성 온도를 200 내지 300℃까지 낮추었으며, 현재 가장 최근 출간된 논문에 따르면 약 150℃에서도 폴루사이트가 합성될 수 있다고 한다. Initially, research technology for synthesizing folucite using high-temperature sintering was developed. However, since this method is performed under ultra-high temperature conditions of about 1000° C., cesium may be volatilized, which is somewhat difficult to apply to radioactive cesium. Afterwards, to compensate for this problem, the synthesis temperature of folucite was lowered to 200 to 300 °C through hydrothermal synthesis. .

그러나 이 역시 한계점이 존재하는데, 열수가 100℃를 넘기 때문에 열수의 비등을 방지하기 위해서 압력을 가해주어야 하고, 이를 위해서는 철제 압력 용기를 사용해야만 한다는 점이다.However, this also has a limitation, since the hot water exceeds 100 °C, pressure must be applied to prevent boiling of the hot water, and for this purpose, a steel pressure vessel must be used.

즉, 열수 합성 온도가 100℃를 넘어가게 되면, 물의 끓는점 때문에 반드시 합성 과정에서 열수의 비등을 방지하기 위해서 압력을 가하는 철제 압력용기(teflon-lined autoclave)를 사용하여야만 하고, 이는 현장에서 대량으로 방사성 세슘을 처리하여 폴루사이트를 합성하기에는 적합하지 않다는 것이다. That is, when the hydrothermal synthesis temperature exceeds 100°C, it is necessary to use a teflon-lined autoclave that applies pressure to prevent boiling of the hydrothermal water during the synthesis process due to the boiling point of water. It is not suitable for synthesizing folucite by treating cesium.

합성 과정에서 열수 온도 조건을 100℃ 이하로 낮춰야만 폴루사이트 합성 과정에서 별도의 가압 없이 대량으로 방사성 세슘을 처리할 수 있는 바, 이에 대한 연구가 절실히 필요한 실정이다.Only when the hydrothermal temperature condition is lowered to 100° C. or less in the synthesis process can radioactive cesium be treated in large quantities without additional pressure in the polucite synthesis process, and research on this is urgently needed.

(특허문헌 1) US05875407 B (Patent Document 1) US05875407 B

(특허문헌 2) JP31152467 A (Patent Document 2) JP31152467 A

(특허문헌 3) KR10-1579795 B (Patent Document 3) KR10-1579795 B

상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자, 열수의 비등 문제를 해결하고자, 방사성 세슘을 고정화하는 방법으로서 100℃ 이하 대기압 조건에서 폴루사이트를 합성하는 방법 및 이에 의해 합성된 폴류사이트를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art, as a method for immobilizing radioactive cesium, in order to solve the problem of boiling of hot water, a method for synthesizing folucite under atmospheric pressure conditions of 100° C. or less, and folucite synthesized by the method are proposed.

종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 폴루사이트 합성방법은, 방사성 세슘을 고정화하는 방법으로서 폴루사이트를 합성하는 방법에 있어서, (a) 천연 제올라이트와 상기 세슘이 혼합되어 제1혼합물이 생성되는 단계; 및 (b) 상기 제1혼합물이 100℃ 이하에서 가열되는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the problems of the prior art, the method for synthesizing folucite according to the present invention is a method for immobilizing radioactive cesium. becoming a step; and (b) heating the first mixture at 100° C. or less.

바람직하게는, 상기 (a) 단계에서, 수산화나트륨(NaOH)이 더 혼합되어 상기 제1혼합물이 생성될 수 있다.Preferably, in step (a), sodium hydroxide (NaOH) may be further mixed to produce the first mixture.

바람직하게는, 상기 (b) 단계에서 상기 제1혼합물이 90 내지 100℃에서 가열될 수 있다.Preferably, the first mixture in step (b) may be heated at 90 to 100 ℃.

바람직하게는, 상기 (b) 단계에서, 상기 제1혼합물이 95 내지 97℃에서 가열될 수 있다.Preferably, in step (b), the first mixture may be heated at 95 to 97°C.

바람직하게는, 상기 (b) 단계에서, 상기 제1혼합물이 대기압 조건에서 가열되는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, in step (b), the first mixture may include a step of heating under atmospheric pressure conditions.

바람직하게는, 상기 (a) 단계는, (a-1) 탈이온수에 천연 제올라이트가 투입되는 단계; 및 (a-2) 상기 (a-1) 단계 이후, 상기 천연 제올라이트가 투입된 탈이온수에 상기 세슘 및 상기 수산화나트륨이 투입되어 제1혼합물이 생성되는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (a) comprises: (a-1) adding natural zeolite to deionized water; and (a-2) after the step (a-1), the cesium and the sodium hydroxide are added to the deionized water to which the natural zeolite has been added to produce a first mixture.

바람직하게는, 상기 (b) 단계에서 상기 제1혼합물이 90 내지 100시간 동안 가열될 수 있다.Preferably, in step (b), the first mixture may be heated for 90 to 100 hours.

바람직하게는, 상기 (a-1) 단계에서, 상기 천연 제올라이트와 상기 탈이온수의 비율은 상기 천연 제올라이트 4g당 20 내지 30mL의 탈이온수일 수 있다.Preferably, in step (a-1), the ratio of the natural zeolite to the deionized water may be 20 to 30 mL of deionized water per 4 g of the natural zeolite.

바람직하게는, 상기 (a-2) 단계에서, 상기 세슘은 세슘화합물 형태로 투입되며, 상기 (a-2) 단계에서, 상기 탈이온수에 투입된 천연 제올라이트 4g당 3 내지 7g의 상기 세슘화합물이 투입될 수 있다.Preferably, in step (a-2), the cesium is added in the form of a cesium compound, and in step (a-2), 3 to 7 g of the cesium compound is added per 4 g of the natural zeolite added to the deionized water. can be

바람직하게는, 상기 세슘은 세슘카보네이트(Cs2CO3), 질산세슘(CsNO3) 또는 염화세슘(CsCl) 중 어느 하나에 포함된 세슘일 수 있다.Preferably, the cesium may be cesium contained in any one of cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ), cesium nitrate (CsNO 3 ), or cesium chloride (CsCl).

바람직하게는, 상기 (a-2) 단계에서, 상기 탈이온수에 투입된 천연 제올라이트 4g당 0.5 내지 6g의 상기 수산화나트륨이 투입될 수 있다.Preferably, in step (a-2), 0.5 to 6 g of the sodium hydroxide may be added per 4 g of the natural zeolite added to the deionized water.

바람직하게는, 상기 (a-2) 단계에서, 상기 탈이온수에 투입된 천연 제올라이트 4g당 1 내지 5g의 상기 수산화나트륨이 투입될 수 있다.Preferably, in the step (a-2), 1 to 5 g of the sodium hydroxide may be added per 4 g of the natural zeolite added to the deionized water.

바람직하게는, (c) 상기 (b) 단계 이후, 상기 제1혼합물이 탈이온수로 세척되는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계 이후, 상기 제1혼합물이 건조되는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, (c) after step (b), the first mixture is washed with deionized water; And (d) after the step (c), the step of drying the first mixture may be further included.

종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 폴루사이트는 상술한 폴루사이트 합성방법으로 제조될 수 있다.In order to solve the problems of the prior art, the folucite according to the present invention can be prepared by the above-described folucite synthesis method.

종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 세슘 고정화방법은 상술한 폴루사이트 합성방법으로 세슘을 고정화하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the problems of the prior art, the cesium immobilization method according to the present invention may include the step of immobilizing cesium by the above-described polucite synthesis method.

종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 세슘 처분방법은 상술한 폴루사이트 합성방법으로 세슘을 고정화하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the problems of the prior art, the method for disposing of cesium according to the present invention may include the step of immobilizing cesium by the above-described method for synthesizing folucite.

종래기술에서 철제 용기를 사용하여 150 내지 200℃ 부근에서 진행했던 폴루사이트의 열수 합성 반응을, 90 내지 100℃, 대기압 조건에서 일반 Teflon 내화학성 용기에서 진행하여 동일하게 폴루사이트를 합성할 수 있는 바, 작업 효율성이 증대되고, 한 번에 처리할 수 있는 폐액의 양을 크게 상승시킬 수 있다. In the prior art, the hydrothermal synthesis reaction of folucite, which was carried out at around 150 to 200 ° C using an iron vessel, was carried out in a general Teflon chemical resistant vessel at 90 to 100 ° C and atmospheric pressure to synthesize folucite in the same way. , the working efficiency is increased, and the amount of waste liquid that can be treated at one time can be greatly increased.

도 1은 본 발명에 따른 폴루사이트 합성방법을 개략적으로 도시화한 도면이다.
도 2는 종래기술에 따라 제조된 폴루사이트와 본 발명에 따른 폴루사이트의 XRD 패턴을 도시한 도면이다.
1 is a diagram schematically illustrating a method for synthesizing folucite according to the present invention.
2 is a view showing XRD patterns of folusite prepared according to the prior art and folusite according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines shown in the drawings, the size of components, etc. may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

1. 폴루사이트 합성방법1. Polucite Synthesis Method

도 1을 참조하여 본 발명에 따라 방사성 세슘을 고정화하는 방법으로서 폴루사이트 합성방법을 설명한다.A method for synthesizing folucite as a method for immobilizing radioactive cesium according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

본 발명에 따른 방사성 세슘은 아래의 화학식 1로 나타내는 폴루사이트(pollucite)로 합성됨에 따라 고정화될 수 있다.The radioactive cesium according to the present invention can be immobilized as it is synthesized into pollucite represented by the following Chemical Formula 1;

[화학식 1][Formula 1]

Cs(1-x)Na(x)AlSi2O6, 여기에서 0<x<0.5이다.Cs (1-x) Na (x) AlSi 2 O 6 , where 0<x<0.5.

탈이온수(deionized water)가 포함된 용기에 천연 제올라이트가 투입된다.Natural zeolite is introduced into a vessel containing deionized water.

이러한 용기는 일반적인 테프론 용기일 수 있다. 천연 제올라이트와 탈이온수의 비율은 천연 제올라이트 4g당 20 내지 30mL일 수 있다.Such a container may be an ordinary Teflon container. The ratio of natural zeolite to deionized water may be 20 to 30 mL per 4 g of natural zeolite.

이후, 천연 제올라이트가 투입된 탈이온수에 세슘과 수산화나트륨(NaOH)이 투입되는데, 세슘은 세슘화합물 형태로 투입된다.Thereafter, cesium and sodium hydroxide (NaOH) are added to the deionized water to which the natural zeolite is added, and the cesium is added in the form of a cesium compound.

탈이온수에 투입된 천연 제올라이트와 세슘화합물의 비율은 천연 제올라이트 4g당 3 내지 7g의 세슘화합물이 투입될 수 있으며, 이때 세슘화합물은 세슘카보네이트(Cs2CO3), 질산세슘(CsNO3) 또는 염화세슘(CsCl) 중 어느 하나일 수 있다.The ratio of the natural zeolite and the cesium compound added to the deionized water may be 3 to 7 g of a cesium compound per 4 g of the natural zeolite, wherein the cesium compound is cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ), cesium nitrate (CsNO 3 ), or cesium chloride. (CsCl) may be any one.

탈이온수에 투입된 천연 제올라이트와 수산화나트륨 비율은 천연 제올라이트 4g당 0.5 내지 6g의 수산화나트륨일 수 있다. 바람직하게는, 천연 제올라이트 4g당 1 내지 5g의 수산화나트륨일 수 있다. The ratio of natural zeolite to sodium hydroxide added to deionized water may be 0.5 to 6 g of sodium hydroxide per 4 g of natural zeolite. Preferably, it may be 1 to 5 g of sodium hydroxide per 4 g of natural zeolite.

이후, 탈이온수가 포함된 용기에 천연 제올라이트, 세슘 및 수산화나트륨이 투입되어 생성된 제1혼합물이 대기압 조건 하에서 90 내지 100℃에서 90 내지 100시간 동안 가열될 수 있다. 바람직하게는, 대기압 조건 하에서 95 내지 97℃에서 95 내지 97시간 동안 가열될 수 있다.Thereafter, natural zeolite, cesium, and sodium hydroxide are added to a container containing deionized water, and the resulting first mixture may be heated at 90 to 100° C. for 90 to 100 hours under atmospheric pressure conditions. Preferably, it may be heated at 95 to 97° C. for 95 to 97 hours under atmospheric pressure conditions.

이때, 합성 열수 온도가 대기압 조건 하에서 100℃ 이하일 수 있어 열수 비등을 방지할 수 있기 때문에, 가압 철제 용기를 사용할 필요없이 단순히 뚜껑을 덮는 정도의 용기만으로 폴루사이트 합성과정이 진행될 수 있다.At this time, since the synthetic hot water temperature may be 100° C. or less under atmospheric pressure conditions, so that boiling of hot water can be prevented, the folucite synthesis process can be carried out only with a container that covers the lid without the need to use a pressurized iron container.

이후, 제1혼합물이 탈이온수로 세척된 이후 건조되어 폴루사이트 합성이 마무리된다.Thereafter, the first mixture is washed with deionized water and then dried to complete folucite synthesis.

폴루사이트가 합성되는 과정을 살펴보면, 상술한 합성 과정에서 폴루사이트가 합성되는 주요 반응은 규소(Si)의 용해(dissolution) 과정에서 발생한 고체상변환(solid phase transition)이다. Looking at the process of synthesizing folucite, the main reaction for synthesizing folucite in the above-described synthesis process is a solid phase transition that occurs during the dissolution of silicon (Si).

선행 물질로 사용했던 천연 제올라이트가 주로 클리노프틸로라이트(clinoptilolite)와 모데나이트(mordenite)로 구성되어 있어서 규소(Si)/알루미늄(Al) 비율이 4 내지 4.5였던 것에 비해, 최종 산물인 폴루사이트의 규소(Si)/알루미늄(Al) 비율은 약 2 내지 2.5 정도이다. 이는 투입한 수산화나트륨(NaOH)에서 OH기에 의해 천연 제올라이트로부터 규소(Si)가 녹아 나오는 것과 동시에, 소듐(Na) 대비 높은 세슘(Cs) 흡착 효율을 보여주는 천연 제올라이트가 새로운 광물의 형성 과정에서 세슘과 우선적으로 반응하면서 세슘을 함유하는 알루미노실리케이트(aluminosilicate) 광물인 폴루사이트가 형성된 것으로 확인된다.The natural zeolite used as a precursor was mainly composed of clinoptilolite and mordenite, so the silicon (Si)/aluminum (Al) ratio was 4 to 4.5, whereas the final product, polucite, was The ratio of silicon (Si)/aluminum (Al) is about 2 to 2.5. This is because silicon (Si) is melted from the natural zeolite by the OH group in the added sodium hydroxide (NaOH), and at the same time, the natural zeolite showing high cesium (Cs) adsorption efficiency compared to sodium (Na) is combined with cesium in the process of forming a new mineral. It is confirmed that folucite, an aluminosilicate mineral containing cesium, is formed during the preferential reaction.

2. 폴루사이트 합성 결과2. Folucite Synthesis Results

테프론 용기에 포함된 25mL의 탈이온수에 4g의 천연 제올라이트를 투입하였다. 이후, 세슘카보네이트(Cs2CO3) 5g을 용기에 투입하고, 용기에 투입되는 수산화나트륨의 투입량을 달리하여(0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0g) 합성 실험이 이루어졌다.4 g of natural zeolite was added to 25 mL of deionized water contained in a Teflon container. Thereafter, 5 g of cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ) was added to the container, and the amount of sodium hydroxide added to the container was varied (0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0). , 5.5, 6.0 g) synthesis experiments were performed.

이후, 테프론 용기의 뚜껑을 닫고 대기압 조건 하에서 96℃의 오븐에서 96시간 동안 가열하였다. 합성 열수 온도가 96℃이기 때문에, 단순히 뚜껑을 덮은 정도에서도 열수의 비등 문제가 발생되지 않았다.Thereafter, the lid of the Teflon container was closed and heated in an oven at 96° C. under atmospheric pressure for 96 hours. Since the synthetic hot water temperature was 96° C., there was no problem of boiling of hot water even when the lid was simply covered.

이후, 생성물이 탈이온수로 세척되고, 60℃에서 건조되었다.The product was then washed with deionized water and dried at 60°C.

표 1은 수산화나트륨의 투입량을 달리하여 이루어진 합성결과이다.Table 1 shows the synthesis results made by varying the input amount of sodium hydroxide.

[표 1][Table 1]

Figure 112020090884050-pat00001
Figure 112020090884050-pat00001

합성한 결과를 살펴보면, 수산화나트륨이 전혀 투입되지 않은 경우에는 폴루사이트가 아닌 전혀 다른 물질이 생성된 것으로 나타난다. 수산화나트륨이 0.5g, 5.5g, 6.0g 투입된 경우에는 폴루사이트와 함께 기타 부산물이 생성되었다.Looking at the results of the synthesis, it appears that a completely different material other than folucite was produced when sodium hydroxide was not added at all. When sodium hydroxide was added in 0.5 g, 5.5 g, and 6.0 g, folucite and other by-products were generated.

상술한 바와 같이 폴루사이트는, 일단 광물화(mineralization)된 상태에서 알루미노실리케이트 구조 안에 세슘이 포함되어 있어 침출(leaching)량이 매우 낮기 때문에, 방사성 세슘을 광물화(mineralization)하여 고정화하는 측면에서 가장 적합한 것으로 알려져 있다. As described above, since folucite contains cesium in the aluminosilicate structure in a mineralized state, the amount of leaching is very low. known to be suitable.

그러나 방사성 세슘이 기타 부산물로 합성되는 경우에는 방사성 세슘의 고정화에 적합하지 않아, 결국 기타 부산물로 합성된다 하더라고 방사성 세슘이 기타 부산물에서 침출될 가능성이 크게 나타날 수 있다. 따라서, 합성 결과 기타 부산물 생성없이 폴루사이트만이 생성되는 합성 과정이 방사성 세슘을 고정화하는데 가장 적합한 것으로 볼 것이다.However, when radioactive cesium is synthesized as other by-products, it is not suitable for immobilization of radioactive cesium, and even if it is eventually synthesized as other by-products, there is a high possibility that radioactive cesium is leached from other by-products. Therefore, as a result of the synthesis, a synthetic process in which only folucite is produced without generating other by-products will be considered as the most suitable for immobilizing radioactive cesium.

결국, 상술한 표 1에 나타난 합성 과정 중 수산화나트륨이 1.0 내지 5.0g 범위 내에서 투입된 경우에 가장 적합한 방사성 세슘의 고정화가 이루어질 수 있음을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the most suitable immobilization of radioactive cesium can be achieved when sodium hydroxide is added within the range of 1.0 to 5.0 g during the synthesis process shown in Table 1 above.

표 2는 합성결과에 따른 폴루사이트의 화학적 조성 분포이다.Table 2 shows the chemical composition distribution of folucite according to the synthesis results.

[표 2][Table 2]

Figure 112020090884050-pat00002
Figure 112020090884050-pat00002

표 2에서 나타난 폴루사이트 화학적 조성 분포는 본 발명에 따른 폴루사이트 합성방법에 따라 합성된 폴루사이트에 해당될 뿐만 아니라, 종래기술에 따라 합성된 폴루사이트에 해당되는 화학적 조성 분포이다.The chemical composition distribution of folucite shown in Table 2 is a chemical composition distribution corresponding to folucite synthesized according to the prior art as well as to folucite synthesized according to the method for synthesizing folucite according to the present invention.

즉, 본 발명에 따른 폴루사이트 합성방법으로 합성된 폴루사이트의 화학적 조성 분포 범위를 살펴보건대, 종래기술에 따라 합성된 폴루사이트 화학적 조성 분포 범위와 일치하는 바, 열수 비등 문제를 일으키지 않기 위하여 본 발명에 따라 100℃ 이하에서 가열하여도 동일한 화학적 조성 분포 범위를 갖는 폴루사이트가 생성될 수 있음을 알 수 있다.That is, looking at the chemical composition distribution range of folucite synthesized by the method for synthesizing folucite according to the present invention, it is consistent with the chemical composition distribution range of folucite synthesized according to the prior art. Accordingly, it can be seen that folucite having the same chemical composition distribution range can be produced even when heated at 100° C. or less.

도 2에서 (b)는 종래기술에 따라 생성된 폴루사이트의 XRD 패턴이고, (a)는 본 발명에 따라 생성된 폴루사이트의 XRD 패턴이다. 동일한 패턴으로 나타내는 바, 탈이온수에 천연 제올라이트, 세슘 및 수산화나트륨을 혼합한 후에 100℃ 이하에서 가열하여도 방사성 세슘을 고정화하는데 가장 적합한 폴루사이트가 생성됨을 확인할 수 있다.In FIG. 2, (b) is an XRD pattern of folucite produced according to the prior art, and (a) is an XRD pattern of folucite produced according to the present invention. As shown in the same pattern, it can be confirmed that folucite most suitable for immobilizing radioactive cesium is produced even when natural zeolite, cesium and sodium hydroxide are mixed with deionized water and then heated at 100° C. or less.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, the present specification has been described with reference to the embodiments shown in the drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention, but these are merely exemplary, and those skilled in the art may make various modifications and equivalent other modifications from the embodiments of the present invention. It will be appreciated that embodiments are possible. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the claims.

Claims (16)

방사성 세슘을 고정화하는 방법으로서 폴루사이트를 합성하는 방법에 있어서,
(a-1) 탈이온수에 천연 제올라이트가 투입되는 단계;
(a-2) 상기 (a-1) 단계 이후, 상기 천연 제올라이트가 투입된 탈이온수에 상기 세슘 및 수산화나트륨이 투입되어 제1혼합물이 생성되는 단계; 및
(b) 상기 제1혼합물이 100℃ 이하에서 가열되는 단계를 포함하는 폴루사이트 합성방법.
A method for synthesizing folucite as a method for immobilizing radioactive cesium,
(a-1) adding natural zeolite to deionized water;
(a-2) after step (a-1), the cesium and sodium hydroxide are added to the deionized water to which the natural zeolite has been added to produce a first mixture; and
(b) a method for synthesizing folucite comprising the step of heating the first mixture at 100° C. or less.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 상기 제1혼합물이 90 내지 100℃에서 가열되는 폴루사이트 합성방법.
The method of claim 1,
A method for synthesizing folucite in which the first mixture is heated at 90 to 100° C. in step (b).
제 3 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 제1혼합물이 95 내지 97℃에서 가열되는 폴루사이트 합성방법.
4. The method of claim 3,
In the step (b), the first mixture is heated at 95 to 97 ℃ folucite synthesis method.
제 3 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 제1혼합물이 대기압 조건에서 가열되는 단계를 포함하는 폴루사이트 합성방법.
4. The method of claim 3,
In the step (b), the method for synthesizing folucite comprising the step of heating the first mixture under atmospheric pressure conditions.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 상기 제1혼합물이 90 내지 100시간 동안 가열되는 폴루사이트 합성방법.
The method of claim 1,
A method for synthesizing folucite in which the first mixture is heated for 90 to 100 hours in step (b).
제 1 항에 있어서,
상기 (a-1) 단계에서, 상기 천연 제올라이트와 상기 탈이온수의 비율은 상기 천연 제올라이트 4g당 20 내지 30mL의 탈이온수인 폴루사이트 합성방법.
The method of claim 1,
In the step (a-1), the ratio of the natural zeolite to the deionized water is 20 to 30 mL of deionized water per 4 g of the natural zeolite.
제 1 항에 있어서,
상기 (a-2) 단계에서, 상기 세슘은 세슘화합물 형태로 투입되며,
상기 (a-2) 단계에서, 상기 탈이온수에 투입된 천연 제올라이트 4g당 3 내지 7g의 상기 세슘화합물이 투입되는 폴루사이트 합성방법.
The method of claim 1,
In step (a-2), the cesium is input in the form of a cesium compound,
In the step (a-2), 3 to 7 g of the cesium compound is added per 4 g of the natural zeolite added to the deionized water.
제 9 항에 있어서,
상기 세슘은 세슘카보네이트(Cs2CO3), 질산세슘(CsNO3) 또는 염화세슘(CsCl) 중 어느 하나에 포함된 세슘인 폴루사이트 합성방법.
10. The method of claim 9,
The cesium is cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ), cesium nitrate (CsNO 3 ), or cesium chloride (CsCl) in any one of the cesium polucite synthesis method.
제 1 항에 있어서,
상기 (a-2) 단계에서, 상기 탈이온수에 투입된 천연 제올라이트 4g당 0.5 내지 6g의 상기 수산화나트륨이 투입되는 폴루사이트 합성방법.
The method of claim 1,
In the step (a-2), 0.5 to 6 g of the sodium hydroxide per 4 g of the natural zeolite added to the deionized water is added to the folucite synthesis method.
제 11 항에 있어서,
상기 (a-2) 단계에서, 상기 탈이온수에 투입된 천연 제올라이트 4g당 1 내지 5g의 상기 수산화나트륨이 투입되는 폴루사이트 합성방법.
12. The method of claim 11,
In the step (a-2), 1 to 5 g of the sodium hydroxide per 4 g of the natural zeolite added to the deionized water is added to the folucite synthesis method.
제 1 항에 있어서,
(c) 상기 (b) 단계 이후, 상기 제1혼합물이 탈이온수로 세척되는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계 이후, 상기 제1혼합물이 건조되는 단계를 더 포함하는 폴루사이트 합성방법.
The method of claim 1,
(c) washing the first mixture with deionized water after step (b); and
(d) after step (c), further comprising the step of drying the first mixture.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 폴루사이트 합성방법으로 제조된 폴루사이트.
[Claim 14] Folucite prepared by the method for synthesizing folucite according to any one of claims 1, 3 to 5, and 7 to 13.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 폴루사이트 합성방법으로 세슘을 고정화하는 단계를 포함하는 세슘 고정화방법.
A cesium immobilization method comprising the step of immobilizing cesium by the method for synthesizing folucite according to any one of claims 1, 3 to 5, and 7 to 13.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 폴루사이트 합성방법으로 세슘을 고정화하는 단계를 포함하는 세슘 처분방법.

A method for disposing of cesium comprising the step of immobilizing cesium by the method for synthesizing folucite according to any one of claims 1, 3, 5, and 7 to 13.

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