KR102464921B1 - Method for separating radiochemical nuclides from radioactive waste samples - Google Patents
Method for separating radiochemical nuclides from radioactive waste samples Download PDFInfo
- Publication number
- KR102464921B1 KR102464921B1 KR1020200132926A KR20200132926A KR102464921B1 KR 102464921 B1 KR102464921 B1 KR 102464921B1 KR 1020200132926 A KR1020200132926 A KR 1020200132926A KR 20200132926 A KR20200132926 A KR 20200132926A KR 102464921 B1 KR102464921 B1 KR 102464921B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solution
- sample
- separated
- nuclides
- resin column
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D59/00—Separation of different isotopes of the same chemical element
- B01D59/28—Separation by chemical exchange
- B01D59/30—Separation by chemical exchange by ion exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/007—Recovery of isotopes from radioactive waste, e.g. fission products
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/10—Processing by flocculation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
방사성 폐기물 내 함유된 238,239,240,241Pu, 241Am (242,244Cm), 99Tc, 89,90Sr, 93m,94Nb, 55Fe 및 59,63Ni 동위원소들을 순차적 및 방사화학적으로 신속하게 분리하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 단 한번의 시료 전처리 과정과 철공침으로 알파 및 베타 방출 핵종들을 개별적으로 분리할 수 있어 분리에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다.A method for rapid sequential and radiochemical separation of 238,239,240,241 Pu, 241 Am ( 242,244 Cm), 99 Tc, 89,90 Sr, 93m,94 Nb, 55 Fe and 59,63 Ni isotopes contained in radioactive waste will be.
According to the present invention, since it is possible to separate alpha and beta emitting nuclides individually through a single sample pretreatment process and iron coprecipitation, the time required for separation can be greatly reduced.
Description
본 발명은 반감기가 길고 외부로 유출될 경우 환경 및 인간에 미치는 영향이 커 지속적인 감시가 필요한 규제 핵종인 238,239,240,241Pu, 241Am (242,244Cm), 99Tc, 89,90Sr, 93m,94Nb, 55Fe 및 59,63Ni 동위원소들을 순차적으로 분리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사성 폐기물 내 함유된 238,239,240,241Pu, 241Am (242,244Cm), 99Tc, 89,90Sr, 93m,94Nb, 55Fe 및 59,63Ni 동위원소들을 순차적 및 방사화학적으로 신속하게 분리하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides regulated nuclides 238,239,240,241 Pu, 241 Am ( 242,244 Cm), 99 Tc, 89,90 Sr, 93m,94 Nb, 55 It relates to a method for sequentially separating Fe and 59,63 Ni isotopes, and more particularly, 238,239,240,241 Pu, 241 Am ( 242,244 Cm), 99 Tc, 89,90 Sr, 93m,94 Nb contained in radioactive waste, A method for the rapid sequential and radiochemical separation of 55 Fe and 59,63 Ni isotopes.
방사성 폐기물을 효율적으로 관리하기 위해서는 방사성 폐기물에 함유된 238,239,240,241Pu, 241Am (242,244Cm), 99Tc, 89,90Sr, 93m,94Nb, 55Fe 및 59,63Ni 등과 같은 규제 핵종들의 재고량을 신속하고 정확하게 평가해야 한다. 상기 핵종들을 정확하게 정량하기 위해서는 다양한 매질의 시료를 구성하고 있는 성분 원소뿐만 아니라 상기 핵종들과 공존하고 있는 핵종들로부터 목적하는 핵종들을 선택적으로 완벽하게 분리한 후 계측해야 한다. In order to efficiently manage radioactive waste, the stock of regulated nuclides such as 238,239,240,241 Pu, 241 Am ( 242,244 Cm), 99 Tc, 89,90 Sr, 93m,94 Nb, 55 Fe and 59,63 Ni contained in radioactive waste should be reduced. It must be evaluated quickly and accurately. In order to accurately quantify the nuclides, desired nuclides should be selectively and completely separated from the component elements constituting the samples of various media as well as nuclides coexisting with the nuclides and then measured.
기존 방사성 폐기물에 대한 핵종분석법은 특정시료에서 특정 핵종만 분리하거나 알파 방출 핵종 (Pu, Am) 혹은 베타 방출 핵종 (Tc, Sr, Nb, Fe, Ni)으로 나누어 분리하는 방법들이 사용되고 있다. 그러나 방사성 폐기물 시료들은 물리·화학적으로 균질하지 않으므로 하나의 시료로부터 분리하고자 하는 핵종들을 순차적으로 분리해서 개별적으로 측정해야만 신뢰성 있는 분석결과를 얻을 수 있다. 특정시료에서 특정 핵종 분리시 각 핵종 분리에 적합한 매질 용액을 만들기 위해 용액의 증발건고, 용해 그리고 적합한 매질로 전환 등이 필요하며 이러한 일련의 전처리 과정으로 많은 시간이 소요되고 인력도 필요하다. 또한, 분석시료 양이 소량인 경우 개별 핵종 분석은 분석시료 양 감소로 인해서 신뢰성 있는 분석결과를 얻기가 힘들다. 따라서 위와 같은 기존 방사능 분석법들의 문제점을 극복하고 원하는 핵종들을 신속하고 정확하게 정량할 수 있는 새로운 분리 방법 개발이 필요한 실정이다.In the existing radionuclide analysis method for radioactive waste, methods for separating only specific nuclides from specific samples or dividing them into alpha-emitting nuclides (Pu, Am) or beta-emitting nuclides (Tc, Sr, Nb, Fe, Ni) are used. However, since radioactive waste samples are not physically and chemically homogeneous, reliable analysis results can be obtained only by sequentially separating the nuclides to be separated from one sample and measuring them individually. When separating a specific nuclide from a specific sample, evaporation of the solution, dissolution, and conversion to a suitable medium are necessary to make a medium solution suitable for each nuclide separation. In addition, when the amount of the analyte sample is small, it is difficult to obtain reliable analysis results for individual nuclide analysis due to the decrease in the amount of the analyte sample. Therefore, there is a need to develop a new separation method capable of overcoming the problems of the existing radioactivity analysis methods and quantifying the desired nuclides quickly and accurately.
본 발명은 기존의 개별적인 시료 전처리 과정을 단 한번의 시료 전처리로 알파 및 베타 방출 핵종[238,239,240,241Pu, 241Am (242,244Cm), 99Tc, 89,90Sr, 93m,94Nb, 55Fe 및 59,63Ni]들을 추출한 후, 이온교환수지를 사용하여 순차적으로 핵종들을 분리하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides alpha and beta emitting nuclides [ 238,239,240,241 Pu, 241 Am ( 242,244 Cm), 99 Tc, 89,90 Sr, 93m,94 Nb, 55 Fe and 59, 63 Ni], and then to provide a method for sequentially separating nuclides using an ion exchange resin.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 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 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법은, 알파 및 베타 핵종을 포함하는 방사성 폐기물 시료를 강산으로 전처리하여 Pu, Am, Tc 및 Sr을 분리하기 위한 제1 시료용액과 Nb, Fe 및 Ni을 분리하기 위한 제2 시료용액을 마련하는 단계; 상기 제1 및 제2 시료용액을 pH 8 내지 11 범위에서 각각 철공침하여 침전물과 상등액을 분리하는 단계; 및 상기 각 침전물과 상등액에서 Pu 및 Am의 알파 핵종 및 Tc, Sr, Nb, Fe 및 Ni의 베타 핵종을 순차적으로 분리하는 단계;를 포함한다.In the method for separating radiochemical nuclide from a radioactive waste sample according to an embodiment of the present invention, a first sample solution for separating Pu, Am, Tc and Sr by pretreating a radioactive waste sample containing alpha and beta nuclides with a strong acid and preparing a second sample solution for separating Nb, Fe and Ni; separating the precipitate and the supernatant by iron co-precipitating the first and second sample solutions at a pH of 8 to 11, respectively; and sequentially separating alpha nuclides of Pu and Am and beta nuclides of Tc, Sr, Nb, Fe and Ni from each of the precipitates and the supernatant.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 강산은 진한 질산 및 진한 염산을 포함하고, 상기 강산을 첨가하여 증발건고시킨 시료에 HCl 용액을 첨가한 후 원심분리한 상등액을 상기 제1 및 제2 시료용액으로 나누어 마련할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the strong acid includes concentrated nitric acid and concentrated hydrochloric acid, and the first and second supernatant liquids centrifuged after adding HCl solution to the sample obtained by adding the strong acid to evaporation to dryness It can be prepared by dividing the sample solution.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 시료용액에서 상기 철공침에 의해 상기 알파 핵종(Pu, Am)을 포함하는 침전물과 Tc 및 Sr를 포함하는 상등액으로 분리되며, 상기 제1 시료용액의 침전물에서 Pu 분리 후 Am을 순차 분리하고, 상기 제1 시료용액의 상등액에서 Tc 분리 후 Sr을 순차 분리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the first sample solution is separated into a precipitate containing the alpha nuclides (Pu, Am) and a supernatant containing Tc and Sr by the iron coprecipitation, and the first sample After separation of Pu from the precipitate of the solution, Am may be sequentially separated, and after Tc separation from the supernatant of the first sample solution, Sr may be sequentially separated.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 시료용액에서 상기 철공침에 의해 Nb 및 Fe를 포함하는 침전물과 Ni을 포함하는 상등액으로 분리되며, 상기 제2 시료용액의 침전물에서 Nb 분리 후 Fe를 순차 분리하고, 상기 제2 시료용액의 상등액에서 Ni을 분리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the second sample solution is separated into a precipitate containing Nb and Fe and a supernatant containing Ni by the iron co-precipitation, and after separation of Nb from the precipitate of the second sample solution Fe may be sequentially separated, and Ni may be separated from the supernatant of the second sample solution.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 시료용액의 침전물을 용해시킨 HCl 용액을 음이온교환수지 컬럼에 통과시킨 후, HCl 및 NH4I 혼합용액을 상기 음이온교환수지 컬럼에 통과시켜 Pu을 순수 분리하며, 상기 음이온교환수지 컬럼을 통과한 Am을 HNO3 및 Al(NO3)3 용액으로 용해하여 TRU-수지 컬럼에 통과시킨 후, HCl 용액을 상기 TRU-수지 컬럼에 통과시켜 Am을 순수 분리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the HCl solution in which the precipitate of the first sample solution is dissolved is passed through an anion exchange resin column, and then the HCl and NH 4 I mixed solution is passed through the anion exchange resin column to Pu is purified, and Am passed through the anion exchange resin column is dissolved with HNO 3 and Al(NO 3 ) 3 solution and passed through the TRU-resin column, and then the HCl solution is passed through the TRU-resin column to obtain Am pure separation.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분리된 Pu 또는 Am을 Nd 운반자에 공침시켜 알파스펙트로메타 측정용 시료를 조제할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the separated Pu or Am may be co-precipitated with an Nd carrier to prepare a sample for alpha-spectrometry measurement.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 시료용액의 상등액의 pH를 2 이하로 하여 TEVA-수지 컬럼에 통과시킨 후, HNO3 용액을 상기 TEVA-수지 컬럼에 통과시켜 Tc을 순수 분리하며, 상기 TEVA-수지 컬럼을 통과한 Sr을 HNO3 용액으로 용해하여 Sr-수지 컬럼에 통과시킨 후, HNO3 용액을 상기 Sr-수지 컬럼 통과시켜 Sr을 순수 분리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the pH of the supernatant of the first sample solution is set to 2 or less and passed through a TEVA-resin column, and then the HNO 3 solution is passed through the TEVA-resin column to separate Tc from pure water. In addition, the Sr that has passed through the TEVA-resin column is dissolved in HNO 3 solution and passed through the Sr-resin column, and then the HNO 3 solution is passed through the Sr-resin column to separate Sr from pure water.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분리된 Tc 또는 Sr 용액에 Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기 측정용 시료를 조제할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a sample for liquid scintillation counter measurement may be prepared by adding Ultima Gold AB cocktail to the separated Tc or Sr solution.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 시료용액의 침전물을 용해시킨 HCl 용액을 음이온교환수지 컬럼에 통과시킨 후, HCl 및 HF 혼합용액을 상기 음이온교환수지 컬럼에 통과시켜 Nb을 순수 분리하며, 상기 음이온교환수지 컬럼에 HCl 용액을 통과시켜 Fe를 순수 분리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the HCl solution in which the precipitate of the second sample solution is dissolved is passed through the anion exchange resin column, and then the HCl and HF mixed solution is passed through the anion exchange resin column to convert Nb into pure water. Separation, and passing the HCl solution through the anion exchange resin column, Fe can be separated into pure water.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 시료용액의 상등액에서 dimethylglyoxime(DMG) 용액을 이용한 DMG 침전으로 Ni을 순수 분리할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, pure Ni may be separated from the supernatant of the second sample solution by DMG precipitation using a dimethylglyoxime (DMG) solution.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분리된 Nb, Fe 또는 Ni 용액에 Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기 측정용 시료를 조제할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a sample for liquid scintillation counter measurement may be prepared by adding Ultima Gold AB cocktail to the separated Nb, Fe or Ni solution.
본 발명은 단 한번의 시료 전처리 과정으로 알파 및 베타 방출 핵종[238,239,240,241Pu, 241Am (242,244Cm), 99Tc, 89,90Sr, 93m,94Nb, 55Fe 및 59,63Ni]들을 개별적으로 분리할 수 있어 분리에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 분석자가 방사선에 노출되는 시간을 줄일 수 있다.In the present invention, alpha and beta emitting nuclides [ 238,239,240,241 Pu, 241 Am ( 242,244 Cm), 99 Tc, 89,90 Sr, 93m,94 Nb, 55 Fe and 59,63 Ni] were individually prepared in a single sample pretreatment process. Since it can be separated, the time required for separation can be greatly reduced, and the time for the analyst to be exposed to radiation can be reduced.
또한, 분리과정마다 핵종 특성에 적합한 이온교환수지를 이용하여 원하는 핵종을 높은 효율로 분리할 수 있어 원자력 시설에서 발생하는 중저준위 방사성 폐기물의 효율적 관리 및 해체 대상 원자력 발전소의 주요 구조물 방사성 폐기물 처분을 위한 핵종별 방사능 농도를 정량적으로 평가하는데 유용하게 사용될 수 있다.In addition, it is possible to separate desired nuclides with high efficiency using an ion exchange resin suitable for the characteristics of nuclide in each separation process. It can be usefully used to quantitatively evaluate the radioactivity concentration of each species.
도 1은 본 발명에 따른 규제 핵종 분리 소요시간을 종래 방법과 비교하여 나타낸 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 난분리 규제 핵종 동위원소의 순차 분리를 보여주는 개요도이다.1 is a schematic diagram showing the time required for separation of regulated nuclides according to the present invention compared with the conventional method.
2 is a schematic diagram showing the sequential separation of isotopes of egg separation regulation nuclide according to the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited to the embodiments presented herein, and may be embodied in other forms. The drawings may omit the illustration of parts irrelevant to the description in order to clarify the present invention, and may slightly exaggerate the size of the components to help understanding.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Also, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following embodiments, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from another, not in a limiting sense. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 발명은 방사성 폐기물에 함유된 필수 규명 핵종인 Pu (239,240Pu, 238Pu, 241Pu), 241Am (242Cm, 244Cm), 99Tc, Sr (90Sr, 89Sr), Nb (93mNb, 94Nb), 55Fe 및 Ni (59Ni, 63Ni) 동위원소들을 순차적으로 분리하는 방법에 관한 것으로서, 철공침 및 이온교환수지(음이온교환수지, TRU-수지, TEVA-수지, Sr-수지)를 사용하여 상기 핵종들을 신속하고 간단하게 분리할 수 있는 방사능 동위원소 분리 분석법에 관한 것이다. The present invention relates to essential identified nuclides contained in radioactive waste: Pu ( 239,240 Pu, 238 Pu, 241 Pu), 241 Am ( 242 Cm, 244 Cm), 99 Tc, Sr ( 90 Sr, 89 Sr), Nb ( 93m Nb , 94 Nb), 55 Fe and Ni ( 59 Ni, 63 Ni) relates to a method for sequentially separating isotopes, and relates to iron coprecipitation and ion exchange resin (anion exchange resin, TRU-resin, TEVA-resin, Sr-resin) ) to a radioisotope separation assay that can quickly and simply isolate the above nuclides.
기존의 방사성 폐기물에 대한 핵종분석은 TBP나 TOPO등의 유기용매를 사용하는 용매추출법과 양이온 및 음이온 교환수지를 사용하는 방법이 이용되었으나, 여러 단계 핵종분석 과정으로 인한 다량의 유기용매 및 산성 폐기물이 발생하는 문제점이 있다. 본 발명은 Pu (239,240Pu, 238Pu, 241Pu), 241Am (242Cm, 244Cm), 99Tc, Sr (90Sr, 89Sr), Nb (93mNb, 94Nb), 55Fe 및 Ni (59Ni, 63Ni) 을 순수 분리하기 전에 시료 전처리 및 철공침 조작으로 시료매질로부터 핵종들을 1차 분리한 후 분석 핵종 특성에 적합한 추출크로마토그래피 방법을 선정하여 원하는 핵종들을 2차 순수 분리하여 분석단계를 획기적으로 줄이고 원하는 핵종을 높은 효율로 분리하여 기존의 핵종분석법의 문제점을 해결하였다.In the existing nuclide analysis for radioactive waste, a solvent extraction method using an organic solvent such as TBP or TOPO and a method using cation and anion exchange resins were used. There are problems that arise. The present invention relates to Pu ( 239,240 Pu, 238 Pu, 241 Pu), 241 Am ( 242 Cm, 244 Cm), 99 Tc, Sr ( 90 Sr, 89 Sr), Nb ( 93m Nb, 94 Nb), 55 Fe and Ni ( 59 Ni, 63 Ni) is first separated from the sample medium by sample pretreatment and iron coprecipitation before pure water separation The problem of the existing nuclide analysis method was solved by drastically reducing the steps and separating the desired nuclide with high efficiency.
종래 알파 및 베타 방출 핵종[238,239,240,241Pu, 241Am (242,244Cm), 99Tc, 89,90Sr, 93m,94Nb, 55Fe 및 59,63Ni] 분리 시 개별적으로 시료 전처리 과정에서 사용되는 질산 및/또는 염산 등 강산의 사용에 따른 여러 문제점을 해결하고자, 본 발명의 발명자들은 한번의 시료 전처리 조작으로 개별적인 전처리 조작 필요 없이 전처리 단계를 줄여 분석시간을 현저하게 단축시킬 뿐만 아니라 강산의 사용량을 감소시켜 분석경비도 절감하고자 하였다.In the case of conventional alpha and beta emitting nuclides [ 238,239,240,241 Pu, 241 Am ( 242,244 Cm), 99 Tc, 89,90 Sr, 93m,94 Nb, 55 Fe and 59,63 Ni], nitric acid and / or in order to solve various problems caused by the use of strong acids such as hydrochloric acid, the inventors of the present invention reduce the pretreatment step without the need for individual pretreatment operations with a single sample pretreatment operation to significantly shorten the analysis time as well as reduce the amount of strong acid The analysis cost was also reduced.
본 발명에 따른 핵종 분리 방법은, 개별적인 전처리 조작의 필요 없이 한번의 강산 전처리 조작으로 시료 전처리 단계를 수행할 수 있다. 시료 전처리 후 용액 일정양을 취해 암모니아수를 사용하여 pH 9 내지 11에서 Pu 및 Am 동위원소를 철에 공침시키고, 상등액은 TEVA-수지 컬럼을 사용하여 99Tc를 분리한 후 Sr-수지 컬럼을 사용하여 90Sr을 순차적으로 분리한다. Pu 및 Am 동위원소가 공침된 침전물을 8.0 내지 10.0M HCl에 녹인 후 음이온교환수지 컬럼을 사용하여 238Pu, 239,240Pu을 분리하고, TRU-수지 컬럼을 사용하여 241Am을 순차적으로 분리한다.In the method for separating nuclide according to the present invention, the sample pretreatment step can be performed by a single strong acid pretreatment operation without the need for an individual pretreatment operation. After sample pretreatment, a certain amount of the solution is taken, and Pu and Am isotopes are co-precipitated into iron at pH 9 to 11 using ammonia water. 90 Sr is isolated sequentially. After dissolving the precipitate co-precipitated with Pu and Am isotopes in 8.0 to 10.0M HCl, 238 Pu, 239,240 Pu are separated using an anion exchange resin column, and 241 Am is sequentially separated using a TRU-resin column.
상기 핵종 분석에 사용하고 남은 전처리 용액에 대하여 암모니아수를 사용하여 pH 9 내지 11에서 Nb 및 Fe 동위원소를 철에 공침시키고, 상등액은 DMG(dimethylglyoxime) 침전 조작으로 Ni 동위원소를 분리한다. Nb 및 Fe 동위원소가 공침된 침전물을 8.0 내지 10.0M HCl 용액에 녹인 후 음이온교환수지 컬럼을 사용하여 93m,94Nb 및 55Fe를 순차적으로 분리한다.Nb and Fe isotopes are co-precipitated into iron at pH 9 to 11 using ammonia water for the remaining pretreatment solution used for the analysis of nuclide, and Ni isotopes are separated from the supernatant by a DMG (dimethylglyoxime) precipitation operation. The precipitate co-precipitated with Nb and Fe isotopes was prepared with 8.0 to 10.0 M HCl. After dissolving in the solution, 93m, 94 Nb and 55 Fe are sequentially separated using an anion exchange resin column.
이하에서는 본 발명에 따른 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법에 대하여 상세히 기술한다. Hereinafter, a method for separating radiochemical nuclides from a radioactive waste sample according to the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법은, 알파 및 베타 핵종을 포함하는 방사성 폐기물 시료를 강산으로 전처리하여 Pu, Am, Tc 및 Sr을 분리하기 위한 제1 시료용액과 Nb, Fe 및 Ni을 분리하기 위한 제2 시료용액을 마련하는 단계; 상기 제1 및 제2 시료용액을 각각 철공침하여 침전물과 상등액을 분리하는 단계; 및 상기 각 침전물과 상등액에서 Pu 및 Am의 알파 핵종 및 Tc, Sr, Nb, Fe 및 Ni의 베타 핵종을 순차적으로 분리하는 단계;를 포함한다.In the method for separating radiochemical nuclide from a radioactive waste sample according to an embodiment of the present invention, a first sample solution for separating Pu, Am, Tc and Sr by pretreating a radioactive waste sample containing alpha and beta nuclides with a strong acid and preparing a second sample solution for separating Nb, Fe and Ni; separating the precipitate and the supernatant by co-precipitating the first and second sample solutions, respectively; and sequentially separating the alpha nuclides of Pu and Am and the beta nuclides of Tc, Sr, Nb, Fe and Ni from each of the precipitates and the supernatant.
시료 전처리Sample preparation
본 발명에 따른 시료 전처리는, 고체 시료의 경우 시료 일정량에 진한 질산 및/또는 진한 염산을 포함하는 강산을 첨가한 후, 핫플레이트(hotplate) 위에서 서서히 증발건고한다. 이러한 조작을 반복하여 고체 시료를 완벽하게 분해할 수 있다. 증발건고된 시료에 0.1 내지 2.0M HCl을 일정량 첨가한 후 원심분리하여 침전물은 버리고 상등액은 회수한다. 상등액 소량을 취해 유도결합 플라즈마 원자방출분광기(ICP-AES)로 Sr, Fe 및 Ni 안정원소 분석을 하여 회수율 보정에 사용할 수 있다. 상기 상등액을 반으로 나누어 제1 및 제2 시료용액으로 분리 마련할 수 있다. 제1 시료용액은 Pu, Am, Tc 및 Sr 동위원소 분석에 이용하고 제2 시료용액은 Nb, Fe 및 Ni 동위원소 분리에 사용한다.In the sample pretreatment according to the present invention, in the case of a solid sample, a strong acid including concentrated nitric acid and/or concentrated hydrochloric acid is added to a predetermined amount of the sample, and then evaporated to dryness slowly on a hotplate. By repeating this operation, the solid sample can be completely decomposed. After adding a certain amount of 0.1 to 2.0M HCl to the evaporated dry sample, centrifugation is performed to discard the precipitate and recover the supernatant. A small amount of the supernatant can be taken and analyzed for Sr, Fe, and Ni stable elements with inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) to be used for recovery correction. The supernatant may be divided in half to prepare first and second sample solutions separately. The first sample solution is used for isotope analysis of Pu, Am, Tc and Sr, and the second sample solution is used for separation of Nb, Fe and Ni isotopes.
액체 시료인 경우 특별한 시료 전처리 조작 없이 시료용액을 반으로 나누어 제1 및 제2 시료용액으로 사용할 수 있다.In the case of a liquid sample, the sample solution can be divided in half and used as the first and second sample solutions without special sample pretreatment.
제1 시료용액 철공침1st sample solution iron coprecipitation
제1 시료용액에서 상기 알파 핵종(Pu, Am)을 철에 공침시켜 Tc 및 Sr과 분리하며, 상기 제1 시료용액의 침전물에서 Pu 분리 후 Am을 순차 분리하고, 상기 제1 시료용액의 상등액에서 Tc 분리 후 Sr을 순차 분리할 수 있다.In the first sample solution, the alpha nuclides (Pu, Am) are co-precipitated with iron to separate Tc and Sr, and after Pu separation from the precipitate of the first sample solution, Am is sequentially separated, and in the supernatant of the first sample solution After Tc separation, Sr can be sequentially isolated.
구체적으로, 철공침을 위해 철운반자를 제1 시료용액에 첨가한 후 암모니아수(NH4OH)를 사용하여 pH를 9 내지 11로 맞추어 Pu 및 Am 동위원소를 철에 공침시켜 침전이 생성되도록 한다. 철 침전이 생성되면 핫플레이트에서 가열하여 철 침전을 숙성시킨 후 상온에서 방치할 수 있다. 철공침 후 원심분리하여 상등액은 Tc 및 Sr 분리에 사용하고 침전물은 Pu 및 Am 분리에 사용할 수 있다.Specifically, for iron co-precipitation, an iron carrier is added to the first sample solution, and then the pH is adjusted to 9 to 11 using ammonia water (NH 4 OH), so that the Pu and Am isotopes are co-precipitated into iron to form a precipitate. When iron precipitation is formed, it can be left at room temperature after aging the iron precipitation by heating it on a hot plate. After iron coprecipitation, centrifugation is performed to separate the supernatant from Tc and Sr, and the precipitate can be used to separate Pu and Am.
이때, 화학수율을 보정하기 위해 암모니아수 첨가 전 242Pu (0.5 Bq/mL), 243Am (0.3 Bq/mL), 99mTc (50 Bq/mL) 및 Sr (5mg/mL) 1mL를 각각 분취하여 시료 용액에 첨가할 수 있다.At this time, in order to correct the chemical yield, 1mL of 242 Pu (0.5 Bq/mL), 243 Am (0.3 Bq/mL), 99m Tc (50 Bq/mL), and Sr (5mg/mL) was aliquoted before adding ammonia water and sampled. can be added to the solution.
Pu 동위원소 분리Pu isotope separation
Pu 및 Am 동위원소가 침전된 상기 철 침전물에서, Pu 동위원소(239,240Pu, 238Pu, 241Pu)는 음이온교환수지 컬럼을 이용하여 분리할 수 있다.From the iron precipitate in which Pu and Am isotopes are precipitated, Pu isotopes ( 239,240 Pu, 238 Pu, 241 Pu) can be separated using an anion exchange resin column.
8.0 내지 10.0M HCl 및 0.01 내지 0.3% H2O2 용액을 첨가하여 철 침전물을 녹이고 Pu 분리 시료용액을 제조할 수 있다. 휘발성이 강한 H2O2는 Pu 분리시마다 새로 조제할 수 있다. 일회용 폴리에틸렌 컬럼에 음이온교환수지를 충진하고 resin bed 높이가 3cm 정도 되도록 증류수로 조정할 수 있다. 음이온교환수지 컬럼에 8.0 내지 10.0M HCl을 통과시켜 음이온교환수지 컬럼 조성을 Pu 분리 시료용액과 동일하게 한 후 시료용액을 서서히 통과시킨다. 8.0 to 10.0M HCl and 0.01 to 0.3% H 2 O 2 solution may be added to dissolve the iron precipitate to prepare a Pu separation sample solution. Highly volatile H 2 O 2 can be freshly prepared every time Pu is separated. The disposable polyethylene column is filled with anion exchange resin and the height of the resin bed can be adjusted with distilled water to about 3 cm. After passing 8.0 to 10.0M HCl through the anion exchange resin column, the anion exchange resin column composition is the same as the Pu separation sample solution, and then the sample solution is passed through slowly.
원심분리관에 8.0 내지 10.0M HCl 및 0.01 내지 0.3% H2O2를 가해 세정한 후 세정 용액을 컬럼에 통과시키고, 계속해서 8.0 내지 10.0M HCl을 가해 컬럼을 세정할 수 있다. 컬럼을 통과한 여액과 세정액은 Am 분리에 사용할 수 있다.After washing by adding 8.0 to 10.0M HCl and 0.01 to 0.3% H 2 O 2 to the centrifuge tube, the washing solution is passed through the column, and then 8.0 to 10.0M HCl can be added to wash the column. The filtrate and washing solution passing through the column can be used for Am separation.
음이온교환수지 컬럼에 8.0 내지 10.0M HCl 및 0.01 내지 0.1M NH4I 용액을 통과시켜 Pu 동위원소(239,240Pu, 238Pu) 성분을 최종 분리한다.By passing 8.0 to 10.0M HCl and 0.01 to 0.1M NH 4 I solution through an anion exchange resin column, the Pu isotope ( 239,240 Pu, 238 Pu) component is finally separated.
Am 동위원소 분리Am isotope separation
음이온교환수지 컬럼을 통과한 Am 동위원소[241Am (242Cm, 244Cm)]는 TRU-수지 컬럼을 사용해 분리할 수 있다.Am isotopes [ 241 Am ( 242 Cm, 244 Cm)] passed through an anion exchange resin column can be separated using a TRU-resin column.
음이온교환수지 컬럼을 통과한 Am 성분을 핫플레이트 위에서 증발건고시키고, 진한 질산을 가하여 증발건고하여 염산 성분을 제거할 수 있다. 1.0 내지 3.0M HNO3 및 0.1 내지 1.0M Al(NO3)3 용액을 첨가하여 시료를 용해시킬 수 있다. 시료가 잘 녹지 않을 경우 핫플레이트 위에서 서서히 가열함으로써 건고된 시료를 완벽하게 용해시킬 수 있다.The Am component that has passed through the anion exchange resin column is evaporated to dryness on a hot plate, and concentrated nitric acid is added to evaporate to dryness to remove the hydrochloric acid component. 1.0 to 3.0M HNO 3 and 0.1 to 1.0M Al(NO 3 ) 3 solution may be added to dissolve the sample. If the sample does not melt well, the dried sample can be completely dissolved by heating it slowly on a hot plate.
Am 분리 시료용액에 0.1 내지 1.0M 티오시안산칼륨(potassium thiocyanate)을 일정량 가해 시료용액 색이 붉게 변하면, 0.5 내지 1.5M 아스코빅산(ascobic acid)을 가해 Fe(Ⅲ)를 Fe(Ⅱ)로 환원시킬 수 있다. 만일 침전이 생성되면 원심분리하여 침전물을 제거할 수 있다.When a certain amount of 0.1 to 1.0 M potassium thiocyanate is added to the Am separation sample solution and the color of the sample solution turns red, 0.5 to 1.5 M ascorbic acid is added to reduce Fe(III) to Fe(II). can do it If a precipitate is formed, it can be removed by centrifugation.
일회용 폴리에틸렌 컬럼에 TRU-Resin을 충진하고 1.0 내지 3.0 HNO3 용액을 통과시켜 컬럼을 Am 분리 시료용액 조성과 동일하게 한 후, Am 분리 시료용액을 서서히 TRU-수지 컬럼에 통과시킨다. 이어서 1.0 내지 3.0 HNO3 용액을 사용해 컬럼을 세정한다. 상기 조작을 세 번 이상 계속할 수 있다.A disposable polyethylene column is filled with TRU-Resin, and 1.0 to 3.0 HNO 3 solution is passed through the column to make the column the same as the composition of the Am separation sample solution, and then the Am separation sample solution is slowly passed through the TRU-resin column. The column is then washed with a 1.0-3.0 HNO 3 solution. The above operation can be continued three or more times.
Am 동위원소[241Am (242Cm, 244Cm)] 성분은 3.0 내지 5.0M HCl 용액으로 최종 분리한다. The Am isotope [ 241 Am ( 242 Cm, 244 Cm)] component is finally separated with a 3.0-5.0M HCl solution.
Pu, Am 측정시료 조제 및 측정Preparation and measurement of Pu, Am measurement samples
상기 분리된 Pu 및 Am 성분은 Nd 운반자에 공침시켜 알파스펙트로메타 측정용 시료로 조제할 수 있다. Pu과 Am 성분 모두 아래의 동일한 방법으로 측정시료를 조제할 수 있다.The separated Pu and Am components may be co-precipitated with an Nd carrier to prepare a sample for alpha-spectrometry measurement. For both Pu and Am components, the measurement sample can be prepared in the same way as below.
분리된 Pu 또는 Am 성분이 함유된 용액을 증발건고시킨 후, 소량의 진한 질산을 가해 유기물을 제거한다. Nd 운반자(0.5mg/mL) 및 30 내지 50% HF를 가한 후 30분 가량 방치할 수 있다. After the solution containing the separated Pu or Am component is evaporated to dryness, a small amount of concentrated nitric acid is added to remove organic matter. After addition of Nd carrier (0.5 mg/mL) and 30-50% HF, it can be left for about 30 minutes.
펌프과 감압플라스크를 세팅 후 멤브레인 필터를 올리고 Nd-substrate 용액으로 필터를 세정하고, 시료 용액을 멤브레인 필터에 한 방울씩 떨어뜨린다. 증류수로 시료 용기 및 멤브레인 필터를 세정한 후, 멤브레인 필터를 상온에서 건조하여 알파스펙트로메타를 이용해 Pu 동위원소[239,240Pu, 238Pu] 또는 Am 동위원소[241Am (242Cm, 244Cm)]를 정량할 수 있다.After setting the pump and pressure reducing flask, raise the membrane filter, wash the filter with Nd-substrate solution, and drop the sample solution on the membrane filter one drop at a time. After washing the sample container and membrane filter with distilled water, the membrane filter was dried at room temperature to obtain Pu isotopes [ 239,240 Pu, 238 Pu] or Am isotopes [ 241 Am ( 242 Cm, 244 Cm)] using an alpha spectrometer. can be quantified.
한편, 제1 시료용액의 상등액에서 Tc 분리 후 Sr을 순차 분리할 수 있다.Meanwhile, after Tc separation from the supernatant of the first sample solution, Sr may be sequentially separated.
상기 원심분리 후 Tc 및 Sr 분리를 위해 보관한 상등액 중 소량을 취해 유도결합 플라즈마 원자방출분광기(ICP-AES)로 Sr 원소를 정량하여 화학수율 계산에 사용할 수 있다.After the centrifugation, a small amount of the supernatant stored for the separation of Tc and Sr may be taken, and the element Sr may be quantified by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), and used for chemical yield calculation.
Tc 분리 및 측정Tc separation and measurement
제1 시료용액의 상등액에 진한 질산을 소량 첨가하여 pH를 2 이하로 맞추고, 20 내지 50% H2O2를 일정량 첨가한 후 핫플레이트에서 가열하여 상온까지 방치할 수 있다.A small amount of concentrated nitric acid is added to the supernatant of the first sample solution to adjust the pH to 2 or less, and after adding a certain amount of 20 to 50% H 2 O 2 , it can be heated on a hot plate and left at room temperature.
일회용 폴리에틸렌 컬럼에 TEVA-Resin을 충진하고 0.01 내지 0.2M HNO3를 통과시켜 컬럼을 Tc 분리 시료용액의 조성과 동일하게 한 후, Tc 분리 시료용액을 서서히 통과시킨다. TEVA-수지 컬럼을 통과한 Tc 분리 시료용액의 여액과 세정액은 Sr 분리에 사용하도록 보관할 수 있다.After filling the disposable polyethylene column with TEVA-Resin and passing 0.01 to 0.2M HNO 3 through the column to have the same composition as the Tc separation sample solution, the Tc separation sample solution is slowly passed through. The filtrate and washing solution of the Tc separation sample solution that has passed through the TEVA-resin column can be stored for use in Sr separation.
여기서, 0.01 내지 0.03 HNO3 및 0.1 내지 1.0M HF 용액을 컬럼에 통과시켜 Th 성분을 제거할 수 있다. 이어서 0.05 내지 0.2M HNO3을 사용하여 컬럼을 세정한다.Here, 0.01 to 0.03 HNO 3 and 0.1 to 1.0M HF solution may be passed through the column to remove the Th component. The column is then washed with 0.05-0.2M HNO 3 .
7.0 내지 9.0M HNO3을 컬럼에 통과시켜 Tc 성분을 분리하고, 액체섬광바이얼에 포집한 후 감마스펙트로메타로 99mTc를 측정하여 회수율을 결정한다. 회수율 측정 후 분리 시료에 Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기로 99Tc를 측정할 수 있다.7.0 to 9.0M HNO 3 is passed through the column to separate the Tc component, collected in a liquid scintillation vial, and then 99m Tc is measured with a gamma spectrometer to determine the recovery rate. After measuring the recovery rate, Ultima Gold AB cocktail can be added to the separated sample to measure 99 Tc with a liquid scintillation counter.
Sr 분리 및 측정Sr separation and measurement
TEVA-수지 컬럼을 통과한 여액과 세정액을 핫플레이트에서 증발건고시킨 후 7.0 내지 9.0M HNO3을 가해 건고물을 용해시킨다.After the filtrate and washing solution passed through the TEVA-resin column are evaporated to dryness on a hot plate, 7.0 to 9.0M HNO 3 is added to dissolve the dry matter.
일회용 폴리에틸렌 컬럼에 Sr-Resin을 충진하고 7.0 내지 9.0M HNO3를 통과시켜 컬럼을 Sr 분리 시료용액의 조성과 동일하게 한 후, Sr 분리 시료용액을 서서히 통과시킨다. 7.0 내지 9.0M HNO3를 사용하여 비이커를 세정하고 세정 용액을 Sr-수지 컬럼에 통과시킬 수 있다.After filling the disposable polyethylene column with Sr-Resin and passing 7.0 to 9.0M HNO 3 through the column to have the same composition as the Sr separation sample solution, the Sr separation sample solution is slowly passed through. Wash the beaker with 7.0-9.0M HNO 3 and pass the wash solution through an Sr-resin column.
여기서, 2.0 내지 4.0M HNO3 및 0.01 내지 0.1M 옥살산(oxalic acid)을 Sr-수지 컬럼에 통과시켜 방해원소(4가 핵종)을 제거하고, 7.0 내지 9.0M HNO3를 Sr-수지 컬럼에 통과시켜 컬럼에 부착된 옥살산 및 이트륨 원소를 제거할 수 있다.Here, 2.0 to 4.0M HNO 3 and 0.01 to 0.1M oxalic acid are passed through the Sr-resin column to remove interfering elements (tetravalent nuclide), and 7.0 to 9.0M HNO 3 is passed through the Sr-resin column. to remove oxalic acid and yttrium elements attached to the column.
0.01 내지 0.1M HNO3를 통과시켜 Sr을 Sr-수지 컬럼에서 분리할 수 있다. 분리된 Sr 용액을 증발건고한 후 무게를 측정하여 Sr 회수율을 계산하거나 분리된 Sr 용액 중 소량을 취해 유도결합 플라즈마 원자방출분광기(ICP-AES)로 Sr 원소를 정량하여 화학수율을 구할 수 있다.Sr can be separated in the Sr-resin column by passing 0.01 to 0.1M HNO 3 . After the separated Sr solution is evaporated to dryness, the weight is measured to calculate the Sr recovery rate, or a small amount of the separated Sr solution is taken and the Sr element is quantified with an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES) to obtain the chemical yield.
0.1 내지 2.0M HNO3을 이용하여 Sr 침전물을 용해시킨 Sr 용액을 액체섬광바이얼로 옮긴 후 Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기로 90Sr를 측정할 수 있다.After transferring the Sr solution in which the Sr precipitate is dissolved using 0.1 to 2.0M HNO 3 to a liquid scintillation vial, Ultima Gold AB cocktail is added to measure 90 Sr with a liquid scintillation counter.
전처리 후 분리 마련한 제2 시료용액에서는 Nb, Fe 및 Ni 동위원소를 분리할 수 있다.Nb, Fe, and Ni isotopes can be separated from the second sample solution prepared separately after pretreatment.
제2 시료용액 철공침2nd sample solution iron coprecipitation
제2 시료용액에서 Nb 및 Fe를 철에 공침시켜 Ni과 분리하며, 제2 시료용액의 침전물에서 Nb 분리 후 Fe를 순차 분리하고, 제2 시료용액의 상등액에서 Ni을 분리할 수 있다.In the second sample solution, Nb and Fe are co-precipitated with iron to separate from Ni, and after Nb is separated from the precipitate of the second sample solution, Fe is sequentially separated, and Ni can be separated from the supernatant of the second sample solution.
구체적으로, 암모니아수(NH4OH)를 사용하여 pH를 9 내지 11로 조정하고 철 침전이 생성되면, 핫플레이트에서 가열하여 철 침전을 숙성시킨 후 상온에서 약 3시간 이상 방치할 수 있다. 철공침 후 원심분리하여 상등액은 Ni 분리에 사용하고 철 침전물은 Nb 및 Fe 분리에 사용할 수 있다.Specifically, when the pH is adjusted to 9 to 11 using aqueous ammonia (NH 4 OH) and iron precipitation is generated, the iron precipitate is aged by heating on a hot plate, and then left at room temperature for about 3 hours or more. After iron co-precipitation, centrifugation is performed, and the supernatant is used for Ni separation, and the iron precipitate can be used for Nb and Fe separation.
이때, 화학수율을 보정하기 위해 암모니아수 첨가 전 Nb (5mg/mL), Fe (10mg/mL) 및 Ni (5mg/mL)를 각각 분취하여 시료 용액에 첨가할 수 있다.At this time, in order to correct the chemical yield, Nb (5mg/mL), Fe (10mg/mL), and Ni (5mg/mL) may be aliquoted and added to the sample solution before the addition of ammonia water.
Nb 분리 및 측정Nb Isolation and Measurement
Nb 및 Fe 동위원소가 침전된 상기 침전물에서, Nb 동위원소(93mNb, 94Nb)는 음이온교환수지 컬럼을 이용하여 분리할 수 있다.From the precipitate in which Nb and Fe isotopes are precipitated, Nb isotopes ( 93m Nb, 94 Nb) can be separated using an anion exchange resin column.
8.0 내지 10.0M HCl을 첨가하여 철 침전물에 첨가하여 녹이고 Nb 분리 시료용액을 제조할 수 있다. 일회용 폴리에틸렌 컬럼에 음이온교환수지를 충진하고 resin bed 높이가 3cm 정도 되도록 증류수로 조정할 수 있다. 음이온교환수지 컬럼에 8.0 내지 10.0M HCl을 통과시켜 음이온교환수지 컬럼 조성을 Nb 분리 시료용액과 동일하게 한 후 시료용액을 서서히 통과시킨다.By adding 8.0 to 10.0M HCl, it can be dissolved by adding to the iron precipitate to prepare a Nb separation sample solution. The disposable polyethylene column is filled with anion exchange resin and the height of the resin bed can be adjusted with distilled water to about 3 cm. After passing 8.0 to 10.0M HCl through the anion exchange resin column, the anion exchange resin column composition is the same as the Nb separation sample solution, and then the sample solution is passed through slowly.
원심분리관에 8.0 내지 10.0M HCl을 가해 세정한 후 세정 용액을 음이온교환수지 컬럼에 통과시키고, 계속해서 8.0 내지 10.0M HCl을 가해 컬럼을 세정할 수 있다. After washing by adding 8.0 to 10.0 M HCl to the centrifuge tube, the washing solution may be passed through an anion exchange resin column, and then 8.0 to 10.0 M HCl may be added to wash the column.
음이온교환수지 컬럼에 5.0 내지 7.0M HCl 및 0.01 내지 0.2M HF 용액을 통과시켜 Nb 동위원소(93mNb, 94Nb) 성분을 최종 분리한다.The Nb isotope ( 93m Nb, 94 Nb) component is finally separated by passing 5.0 to 7.0M HCl and 0.01 to 0.2M HF solution through an anion exchange resin column.
분리된 Nb 용액을 증발건고한 후 0.1 내지 2.0M HCl로 용해한 다음, 소량을 취해 유도결합 플라즈마 원자방출분광기(ICP-AES)로 Nb 원소를 정량하여 화학수율을 구할 수 있다.After the separated Nb solution is evaporated to dryness and dissolved in 0.1 to 2.0M HCl, a small amount is taken and the Nb element is quantified by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) to obtain the chemical yield.
순수 분리된 Nb 용액을 액체섬광바이얼로 옮긴 후 Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기로 93mNb 및 94Nb를 정량 측정할 수 있다.After transferring the pure separated Nb solution to a liquid scintillation vial, 93m Nb and 94 Nb can be quantitatively measured with a liquid scintillation counter by adding Ultima Gold AB cocktail.
Fe 분리 및 측정Fe separation and measurement
0.01 내지 0.2M HCl로 음이온교환수지 컬럼으로부터 Fe를 용출시켜 원심분리관에 포집한 후 0.1 내지 1.0M 암모늄포스페이트를 소량 첨가한다.After eluting Fe from the anion exchange resin column with 0.01 to 0.2M HCl and collecting it in a centrifuge tube, a small amount of 0.1 to 1.0M ammonium phosphate is added.
암모니아수(NH4OH)를 사용해 pH를 2 내지 4로 조절하여 인산화철(iron phosphate) 침전을 만들고, 원심분리하여 상등액은 제거할 수 있다. 이어서 증류수를 가하고 원심분리하여 상등액을 제거할 수 있다.By adjusting the pH to 2 to 4 using aqueous ammonia (NH 4 OH), iron phosphate precipitates are formed, and the supernatant can be removed by centrifugation. Then, distilled water may be added thereto and centrifuged to remove the supernatant.
HCl을 사용해 침전물을 녹인 후 액체섬광바이얼로 용액을 옮기고, 소량을 취해 유도결합 플라즈마 원자방출분광기(ICP-AES)로 Fe 원소를 정량하여 화학수율을 구할 수 있다.After dissolving the precipitate using HCl, the solution is transferred to a liquid scintillation vial, and a small amount is taken and the element of Fe is quantified by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) to obtain the chemical yield.
순수 분리된 Fe 용액을 액체섬광바이얼로 옮긴 후 Fe 용액의 노란색이 없어질 때까지 진한 인산(H3PO4)을 소량 첨가하고, Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기로 55Fe를 정량 측정할 수 있다.After transferring the pure separated Fe solution to a liquid scintillation vial, a small amount of concentrated phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is added until the yellow color of the Fe solution disappears, and Ultima Gold AB cocktail is added to quantify 55 Fe with a liquid scintillation counter. can be measured
한편, 제2 시료용액의 상등액에서 DMG 침전을 이용해 Ni을 분리할 수 있다.Meanwhile, Ni can be separated from the supernatant of the second sample solution by using DMG precipitation.
상기 원심분리 후 Ni 분리를 위해 보관한 상등액 중 소량을 취해 유도결합 플라즈마 원자방출분광기(ICP-AES)로 Ni 원소를 정량하여 화학수율 계산에 사용할 수 있다.After the centrifugation, a small amount of the supernatant stored for Ni separation may be taken and the Ni element may be quantified with an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES), and used for chemical yield calculation.
Ni 분리 및 측정Ni separation and measurement
제2 시료용액의 상등액에 진한 염산을 사용하여 pH를 1 내지 3으로 조절한다. 이때 용액의 푸른색이 사라지게 된다. 이어서 용액을 핫플레이트에서 가열하여 방냉한 다음, HCl 및 암모니아수(NH4OH)를 이용해 PH를 7 내지 8로 조절한다.The pH is adjusted to 1 to 3 using concentrated hydrochloric acid in the supernatant of the second sample solution. At this time, the blue color of the solution disappears. Then, the solution is cooled by heating on a hot plate, and then the pH is adjusted to 7 to 8 using HCl and aqueous ammonia (NH 4 OH).
0.1 내지 2.0M 구연산암모늄(ammonium citrate dibasic) 용액을 1 내지 10ml 가한 후 암모니아수(NH4OH)로 pH를 7 내지 9로 조절한다. 1% DMG(dimethylglyoxime) 용액을 1 내지 10ml 첨가 후 교반하여 핑크색 침전(Ni-DMG)을 숙성시킨다. Ni에 함유된 불순물을 제거하기 위해서 Ni-DMG 침전에 8.0 내지 10.0M HCl을 가해 침전물을 녹인 후 0.1 내지 2.0M 시트르산암모늄 용액을 첨가할 수 있다. 다시 암모니아수로 pH를 7 내지 9로 조절한 후 1% DMG 용액을 1 내지 10mL 첨가하고 교반하여 침전(Ni-DMG) 조작을 반복 수행함으로써 Ni 성분만을 순수 분리할 수 있다.After adding 1 to 10 ml of 0.1 to 2.0M ammonium citrate dibasic solution, the pH is adjusted to 7 to 9 with aqueous ammonia (NH 4 OH). After adding 1 to 10 ml of 1% DMG (dimethylglyoxime) solution, the mixture is stirred to ripen the pink precipitate (Ni-DMG). In order to remove impurities contained in Ni, 8.0 to 10.0 M HCl is added to Ni-DMG precipitation to dissolve the precipitate, and then 0.1 to 2.0 M ammonium citrate solution may be added. Again, after adjusting the pH to 7 to 9 with ammonia water, 1 to 10 mL of 1% DMG solution is added and stirred to repeat the precipitation (Ni-DMG) operation, so that only the Ni component can be separated from pure water.
PP 필터(polypropylene filter)를 장착한 필터링 기구를 사용하여 Nickel-DMG 침전을 분리하고, 세정액을 필터링 기구에 가해 침전을 세정할 수 있다.Nickel-DMG precipitates are separated using a filtering device equipped with a PP filter (polypropylene filter), and the precipitate can be washed by adding a washing solution to the filtering device.
이어서 PP 필터(polypropylene filter)와 침전물을 전기로에서 가열하여 침전물 화학형태를 Nickel-DMG에서 Nickel Oxide로 변환시킬 수 있다.The PP filter (polypropylene filter) and the precipitate can then be heated in an electric furnace to convert the precipitate chemical form from Nickel-DMG to Nickel Oxide.
Nickel Oxide 침전물을 묽은 염산을 사용하여 녹인 후 소량을 취해 유도결합 플라즈마 원자방출분광기(ICP-AES)로 Ni 원소를 정량하여 화학수율을 구할 수 있다. After dissolving the nickel oxide precipitate using dilute hydrochloric acid, take a small amount and quantify the Ni element with inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) to obtain the chemical yield.
Ni 시료에 Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기로 59Ni 및 63Ni을 정량할 수 있다. 59 Ni and 63 Ni can be quantified by liquid scintillation counter by adding Ultima Gold AB cocktail to Ni sample.
본 발명에 따른 방사성 폐기물의 순차적 핵종 분리 방법은 기존의 개별 핵종 분석법에 비해 핵종 분석에 소요되는 시간을 현저하게 단축시키고, 간단한 이온교환수지를 사용하여 방해원소로부터 원하는 핵종들을 높은 수율로 정확하게 분리하여 핵종 분리과정에서 발생하는 폐기물량을 획기적으로 감소가 가능하다.The sequential nuclide separation method of radioactive waste according to the present invention significantly shortens the time required for nuclide analysis compared to the existing individual nuclide analysis method, and uses a simple ion exchange resin to accurately separate desired nuclides from interfering elements with high yield. It is possible to dramatically reduce the amount of waste generated in the process of separating nuclides.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, it will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention.
실시예Example
알파 및 베타 방출 핵종(Pu, Am / Tc, Sr, Nb, Fe, Ni)들을 포함하는 방사성 폐기물 시료를 상술한 본 발명의 핵종 분리 방법에 따라 분리하였다.Radioactive waste samples containing alpha and beta emitting nuclides (Pu, Am / Tc, Sr, Nb, Fe, Ni) were separated according to the above-described method for separating nuclides of the present invention.
<시료 전처리><Sample pretreatment>
고체 시료를 비이커에 1~10g 넣고 진한 질산(HNO3) 1mL 및 진한 염산(HCl) 3mL 첨가한 후 핫플레이트 위에서 서서히 증발건고시켰다. 증발건고된 시료에 0.5M HCl 22mL를 첨가한 후 원심분리하여 침전물은 버리고 상등액을 회수하여, 2mL는 회수율 보정에, Pu, Am, Tc 및 Sr 동위원소 분석을 위한 제1 시료용액 10mL, 그리고 Nb, Fe 및 Ni 동위원소 분석을 위한 제2 시료용액 10mL로 준비하였다.1 to 10 g of a solid sample was placed in a beaker, 1 mL of concentrated nitric acid (HNO 3 ) and 3 mL of concentrated hydrochloric acid (HCl) were added, and then slowly evaporated to dryness on a hot plate. After adding 22mL of 0.5M HCl to the evaporated dry sample, centrifugation discards the precipitate and recovers the supernatant, 2mL is for recovery correction, 10mL of the first sample solution for Pu, Am, Tc and Sr isotope analysis, and Nb , was prepared as a second sample solution 10mL for Fe and Ni isotope analysis.
<제1 시료용액 철공침><First sample solution iron coprecipitation>
화학수율을 보정하기 위해 제1 시료용액에 242Pu (0.5 Bq/mL), 243Am (0.3 Bq/mL), 99mTc (50 Bq/mL) 및 Sr (5mg/mL) 1mL를 각각 분취하여 첨가하였다.To calibrate the chemical yield, 1 mL of 242 Pu (0.5 Bq/mL), 243 Am (0.3 Bq/mL), 99m Tc (50 Bq/mL) and Sr (5 mg/mL) were added in aliquots to the first sample solution, respectively. did.
철공침을 위해 철운반자 (10mg/mL) 1mL를 시료용액에 첨가한 후 15M 암모니아수(NH4OH)를 사용하여 pH를 9~10으로 조절하여 철침전을 생성하고, 핫플레이트에서 60℃로 가열하여 숙성시킨 뒤 상온에서 3시간 이상 방치하였다. For iron co-precipitation, 1 mL of an iron carrier (10 mg/mL) is added to the sample solution, and then the pH is adjusted to 9-10 using 15 M aqueous ammonia (NH 4 OH) to produce iron precipitate, and heated to 60°C on a hot plate. After aging, it was left at room temperature for at least 3 hours.
<Pu 및 Am 분리><Pu and Am separation>
원심분리한 침전물에 9M HCl / 0.1% H2O2 15mL를 첨가하여 녹이고, 음이온교환수지(Bio-Rad AG 1x8) 2mL를 충진한 일회용 폴리에틸렌 컬럼(분리관 규격: 충전높이 70mm, 안지름 4 mm)에 9M HCl 10mL를 통과시킨 후, 9M HCl / 0.05M NH4I 20mL를 컬럼에 통과시켜 Pu 성분을 분리하였다.Dissolve by adding 15mL of 9M HCl / 0.1% H 2 O 2 to the centrifuged precipitate, and a disposable polyethylene column filled with 2mL of anion exchange resin (Bio-Rad AG 1x8) (separation tube size: filling height 70mm, inner diameter 4mm) After passing 10mL of 9M HCl, 20mL of 9M HCl / 0.05M NH 4 I was passed through the column to separate the Pu component.
Pu 분리를 위한 음이온교환수지 컬럼을 통과한 Am 성분 시료를 증발건고시키고, 진한 질산 5mL를 가해 염산 성분을 제거하였다. 2M HNO3 / 0.5M Al(NO3)3 10mL를 가해 시료를 용해시키고, 0.5M 티오시안산칼륨을 1방울과 1M 아스코르브산 6방울을 가해 Fe(Ⅲ)를 Fe(Ⅱ)로 환원시켰다. TRU-ResinTM 3.5mL (2g)을 충진한 일회용 폴리에틸렌 컬럼에 시료 용액을 통과와 세정을 3회 반복한 후, 4M HCl 10mL를 투입하여 Am을 용출 분리하였다.The Am component sample passed through an anion exchange resin column for Pu separation was evaporated to dryness, and 5 mL of concentrated nitric acid was added to remove the hydrochloric acid component. 2M HNO 3 / 0.5M Al(NO 3 ) 3 10mL was added to dissolve the sample, and 1 drop of 0.5M potassium thiocyanate and 6 drops of 1M ascorbic acid were added to reduce Fe(III) to Fe(II). After passing the sample solution through a disposable polyethylene column filled with TRU-Resin TM 3.5mL (2g) and washing three times, 4M HCl 10mL was added to elute and separate Am.
분리된 Pu 및 Am 용액에 Nd 운반자 (0.5mg/mL) 1 mL 및 40% HF 1mL를 가한 후 30분 방치하고, 0.45㎛ pore size의 멤브레인 필터 및 알파스펙트로메타를 이용해 Pu 및 Am 성분을 각각 정량 측정하였다.After adding 1 mL of Nd transporter (0.5 mg/mL) and 1 mL of 40% HF to the separated Pu and Am solutions, leave them for 30 minutes, and quantify the Pu and Am components using a 0.45 μm pore size membrane filter and alpha spectrometer, respectively. measured.
<Tc 및 Sr 분리><Separation of Tc and Sr>
한편, Tc을 분리하기 위해 제1 시료용액의 상등액을 pH 1로 맞추고, 30% H2O2 5mL를 시료용액에 가한 후 핫플레트에서 60°C로 한시간 정도 가열한 후 상온에서 30분 정도 방치하였다. TEVA-ResinTM 3.5mL (2g)을 충진한 일회용 폴리에틸렌 컬럼에 0.1M HNO3 5mL를 통과시켜 컬럼을 시료용액 조성과 동일하게 한 후, 시료용액을 서서히 TEVA 수지 컬럼에 통과시키고, 0.02M HNO3 / 0.5M HF 5mL를 통과시켜 Th 성분을 제거하였다. 8M HNO3 10mL를 통과시켜 Tc를 컬럼에서 분리하여 액체섬광바이얼에 포집한 후 감마스펙트로 메타로 99mTcm를 측정하여 회수율을 측정하였다.On the other hand, to separate Tc, the supernatant of the first sample solution is adjusted to pH 1, 30% H 2 O 2 5mL is added to the sample solution, heated on a hot plate at 60°C for about one hour, and then at room temperature for about 30 minutes was left After passing 0.1M HNO3 5mL through a disposable polyethylene column filled with TEVA - Resin TM 3.5mL (2g) to make the column the same as the sample solution composition, slowly pass the sample solution through the TEVA resin column, 0.02M HNO3 / 5mL of 0.5M HF was passed through to remove Th component. After passing 8M HNO 3 10mL, Tc was separated from the column and collected in a liquid scintillation vial. Then, the recovery rate was measured by measuring 99m Tcm with a gamma spectrometer.
TEVA 수지 컬럼을 통과한 여액과 세정액을 증발건고한 후 8M HNO3 10mL를 가해 건고물을 용해하였다. Sr-ResinTM 3.5mL (2g)을 충진한 일회용 폴리에틸렌 컬럼에 시료 용액을 통과시킨 후 8M HNO3 5mL를 사용하여 비이커를 세정하고 세정 용액을 컬럼에 통과시키고, 3M HNO3 / 0.05M 옥살산 15mL를 컬럼에 통과시켜 4가 핵종 방해원소를 제거하였다. 이어서 8M HNO3 10mL를 컬럼에 통과시켜 컬럼에 부착된 옥살산 및 이트륨 원소를 제거하였다. After evaporating the filtrate and washing solution that passed through the TEVA resin column to dryness, 8M HNO 3 10mL was added to dissolve the dry matter. After passing the sample solution through a disposable polyethylene column filled with Sr-Resin TM 3.5mL (2g), the beaker was washed using 5mL of 8M HNO3, and the washing solution was passed through the column, and 15mL of 3M HNO3 / 0.05M oxalic acid was added. It was passed through a column to remove tetravalent radionuclides interfering elements. Then, 8M HNO 3 10 mL was passed through the column to remove oxalic acid and yttrium elements attached to the column.
0.05M HNO3 10mL를 통과시켜 Sr를 컬럼에서 분리하였다. 알코올로 세정한 1/8 inch 스테인리스 스틸 플란체트에 분리된 Sr 용액를 옮겨서 증발건고한 후 무게를 측정하여 Sr 회수율를 계산하였다.Sr was separated from the column by passing 10mL of 0.05M HNO3 . Sr recovery was calculated by transferring the separated Sr solution to a 1/8 inch stainless steel planchet cleaned with alcohol, and measuring the weight after evaporation to dryness.
<제2 시료용액 철공침><Second sample solution iron coprecipitation>
화학수율을 보정하기 위해 제2 시료용액에 Nb (5mg/mL), Fe (10mg/mL) 및 Ni (5mg/mL) 1mL를 각각 분취하여 첨가하였다.In order to correct the chemical yield, 1 mL of Nb (5 mg/mL), Fe (10 mg/mL) and Ni (5 mg/mL) were added to the second sample solution in aliquots.
15M 암모니아수(NH4OH)로 pH를 9~10으로 맞추고 철 침전이 생성되면 60℃로 가열하여 숙성시킨 후 상온에서 3시간 이상 방치하였다. The pH was adjusted to 9-10 with 15M aqueous ammonia (NH 4 OH), and when iron precipitation was formed, it was aged by heating at 60° C. and left at room temperature for 3 hours or more.
<Nb 및 Fe 분리><Separation of Nb and Fe>
원심분리된 침전물에 9M HCl 15mL를 첨가하여 침전물을 녹이고, 음이온교환수지(Bio-Rad AG 1x8) 2mL를 충진한 일회용 폴리에틸렌 컬럼에 9M HCl 10mL를 통과시킨 후, 시료용액을 통과시켰다. 9M HCl 10ml 가해 세정한 후 세정 용액을 컬럼에 통과시키고, 계속해서 9M HCl 10ml 가해 컬럼을 세정하였다.15mL of 9M HCl was added to the centrifuged precipitate to dissolve the precipitate, and 10mL of 9M HCl was passed through a disposable polyethylene column filled with 2mL of an anion exchange resin (Bio-Rad AG 1x8), and then the sample solution was passed through. After washing with 10 ml of 9M HCl, the washing solution was passed through the column, and then 9M HCl The column was washed by adding 10 ml.
6M HCl / 0.1M HF 10mL를 컬럼에 통과시켜 Nb 성분을 분리하였다. 분리된 Nb 용액을 증발건고하여 1M HCl 5mL로 녹인 후 1mL를 취해 ICP-AES로 Nb를 정량하여 화학수율을 구하고, Nb 용액에 Ultima Gold AB 칵테일을 15mL 첨가하여 액체섬광계수기로 동위원소를 정량하였다.6M HCl / 0.1M HF 10mL was passed through the column to separate the Nb component. The separated Nb solution was evaporated to dryness, dissolved in 5 mL of 1M HCl, 1 mL was taken, and the chemical yield was obtained by quantifying Nb with ICP-AES, and 15 mL of Ultima Gold AB cocktail was added to the Nb solution to quantify the isotope with a liquid scintillation counter. .
이어서 Fe 추출을 위해, 0.1M HCl 20mL를 음이온교환수지 컬럼에 가해 Fe를 용출시키고 원심 분리관에 포집한 후 0.5M 암모늄포스페이트 2.0mL를 첨가하였다. 암모니아수를 사용하여 pH를 3으로 조절하고 인산화철 침전을 생성한 후 원심분리하여 상등액은 버렸다. 증류수 20mL를 원심분리관에 가한 다음 원심분리하여 상등액은 다시 버렸다.Then, for Fe extraction, 20 mL of 0.1M HCl was added to an anion exchange resin column to elute Fe, and after collecting in a centrifuge tube, 2.0 mL of 0.5M ammonium phosphate was added. The pH was adjusted to 3 using ammonia water, and an iron phosphate precipitate was generated, followed by centrifugation, and the supernatant was discarded. 20 mL of distilled water was added to the centrifuge tube, followed by centrifugation, and the supernatant was discarded again.
5M HCl 3mL 침전물을 녹인 다음 액체섬광바이얼로 용액을 옮기고, 0.1M HCl 2mL 사용하여 비이커를 세정한 후 세정액을 액체섬광바이얼로 용액을 옮긴 다음 1 mL를 취해 ICP-AES로 Fe 원소를 정량하여 화학수율을 구하였다. 분리된 Fe 용액의 노란색이 없어질 때까지 진한 인산(H3PO4) 몇 방울 가한 후 Ultima Gold AB 칵테일을 15mL 첨가하여 액체섬광 계수기로 55Fe를 정량하였다.Dissolve the precipitate in 3mL of 5M HCl, transfer the solution to a liquid scintillation vial, wash the beaker using 2mL of 0.1M HCl, transfer the solution to the liquid scintillation vial, take 1mL, and quantify Fe element by ICP-AES Thus, the chemical yield was obtained. After adding a few drops of concentrated phosphoric acid (H 3 PO 4 ) until the yellow color of the separated Fe solution disappeared, 15 mL of Ultima Gold AB cocktail was added, and 55 Fe was quantified with a liquid scintillation counter.
<Ni 분리 및 측정><Ni separation and measurement>
원심분리한 제2 시료용액의 상등액 중 1mL를 취해 ICP-AES로 Ni 원소를 정량하여 화학수율 계산에 사용하였다.1 mL of the centrifuged supernatant of the second sample solution was taken and Ni element was quantified by ICP-AES and used for chemical yield calculation.
상등액에 진한 염산을 사용하여 pH를 2로 맞추고 푸른색이 없어진 후 시료용액을 가열 및 방냉하였다. 염산과 암모니아수를 이용해 pH를 7~8로 조절하고, 1M 시트르산암모늄 용액을 5mL 가한 후 암모니아수로 pH를 8로 조절하였다. 이어서 1% DMG 용액을 5mL 첨가하고 교반하여 침전(Ni-DMG)을 숙성시켰다. Ni에 함유된 불순물을 제거하기 위해서 Ni-DMG 침전에 9M HCl 5mL를 가해 침전물을 녹이고 1M 시트르산암모늄 용액을 5mL 가한 후 암모니아수로 pH를 8로 조절한 후 1% DMG 용액을 5mL 첨가하고 교반하여 침전(Ni-DMG) 조작을 반복하여 Ni 성분만을 순수 분리하였다. Concentrated hydrochloric acid was used in the supernatant to adjust the pH to 2, and after the blue color disappeared, the sample solution was heated and allowed to cool. The pH was adjusted to 7-8 using hydrochloric acid and aqueous ammonia, 5 mL of 1M ammonium citrate solution was added, and then the pH was adjusted to 8 with aqueous ammonia. Then, 5 mL of 1% DMG solution was added and stirred to mature the precipitate (Ni-DMG). To remove impurities contained in Ni, add 5 mL of 9M HCl to Ni-DMG precipitation to dissolve the precipitate, add 5 mL of 1M ammonium citrate solution, adjust the pH to 8 with ammonia water, add 5 mL of 1% DMG solution, and stir to precipitate (Ni-DMG) operation was repeated to separate pure Ni components only.
0.1㎛ pore size를 갖는 폴리프로필렌 필터를 장착한 25mm 필터링 기구를 사용하여 Ni-DMG 침전을 분리하였다.Ni-DMG precipitates were separated using a 25 mm filtering device equipped with a polypropylene filter having a 0.1 μm pore size.
95% 에틸알콜로 비이커를 세정한 후 세정액을 필터링 기구에 가해 침전을 세정하였다. After washing the beaker with 95% ethyl alcohol, the washing solution was added to the filtering device to wash the precipitate.
폴리에틸렌필터와 침전물을 유리 바이얼(20mL)에 넣고 550℃ 전기로에서 4시간 이상 가열하여 침전물 화학형태를 Ni-DMG에서 Ni-oxide로 변환시켰다. Ni-oxide 침전물을 0.1M HCl 5mL 사용하여 녹인 후 1mL를 취해 ICP-AES로 Ni을 정량하여 화학수율을 구하였다. 분리된 Ni 시료가 함유된 유리바이얼에 Ultima Gold AB 칵테일 16mL를 첨가하여 액체섬광계수기로 59Ni 및 63Ni을 정량하였다.The polyethylene filter and the precipitate were placed in a glass vial (20 mL) and heated in an electric furnace at 550° C. for more than 4 hours to convert the chemical form of the precipitate from Ni-DMG to Ni-oxide. After dissolving the Ni-oxide precipitate using 5 mL of 0.1M HCl, 1 mL was taken, and Ni was quantified by ICP-AES to determine the chemical yield. 59 Ni and 63 Ni were quantified using a liquid scintillation counter by adding 16 mL of Ultima Gold AB cocktail to a glass vial containing the separated Ni sample.
상술한 실시예와 같이, 본 발명의 핵종 분리 방법으로 알파 및 베타 방출 핵종(Pu, Am / Tc, Sr, Nb, Fe, Ni)들을 포함하는 방사성 폐기물을 4회 반복으로 분리한 후, 회수율을 측정하여 회수율 평균 및 표준편차를 아래 표 1에 나타내었다.As in the above-described embodiment, after separating the radioactive waste containing alpha and beta emitting nuclides (Pu, Am / Tc, Sr, Nb, Fe, Ni) in 4 repetitions by the method of separating nuclides of the present invention, the recovery rate is Measured and the average and standard deviation of the recovery rate are shown in Table 1 below.
방사성 폐기물에 대하여 본 발명에서 제시한 핵종 분리 방법을 사용한 결과, 알파 및 베타 핵종에 대한 회수율 평균이 대부분 70% 이상이고 표준편차도 10% 이내로 산출되어 방사성 폐기물 시료에 대한 핵종 분석 결과에 대한 신뢰도 및 정확도를 확보할 수 있었다. 본 발명에 따른 방사성 폐기물의 순차적 핵종 분리 방법은 기존의 개별 핵종 분석법과 비교하여 핵종 분석에 소요되는 시간을 현저하게 단축시키고, 분석대상 핵종들의 함량을 신속하고 정확하게 평가할 수 있는 도구로 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있었다. As a result of using the nuclide separation method presented in the present invention for radioactive waste, the average recovery rate for alpha and beta nuclides is mostly 70% or more and the standard deviation is also calculated within 10%. accuracy could be ensured. The sequential nuclide separation method of radioactive waste according to the present invention significantly reduces the time required for nuclide analysis compared to the existing individual nuclide analysis method, and can be usefully used as a tool to quickly and accurately evaluate the content of nuclides to be analyzed. was found to be
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.In the foregoing, exemplary embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and those of ordinary skill in the art will not depart from the concept and scope of the following claims. It will be appreciated that various modifications and variations are possible.
Claims (11)
상기 제1 및 제2 시료용액을 pH 8 내지 11 범위에서 각각 철공침하여 침전물과 상등액을 분리하는 단계; 및
상기 각 침전물과 상등액에서 Pu 및 Am의 알파 핵종 및 Tc, Sr, Nb, Fe 및 Ni의 베타 핵종을 순차적으로 분리하는 단계;를 포함하고,
상기 제2 시료용액에서 상기 철공침에 의해 Nb 및 Fe를 포함하는 침전물과 Ni을 포함하는 상등액으로 분리되며,
상기 제2 시료용액의 침전물에서 Nb 분리 후 Fe를 순차 분리하고, 상기 제2 시료용액의 상등액에서 Ni을 분리하고,
상기 제2 시료용액의 상등액에서 dimethylglyoxime(DMG) 용액을 이용한 DMG 침전으로 Ni을 순수 분리하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.Preparing a first sample solution for separating Pu, Am, Tc and Sr and a second sample solution for separating Nb, Fe and Ni by pretreating a radioactive waste sample containing alpha and beta nuclides with a strong acid;
separating the precipitate and the supernatant by iron co-precipitating the first and second sample solutions at a pH of 8 to 11, respectively; and
Including; sequentially separating the alpha nuclides of Pu and Am and the beta nuclides of Tc, Sr, Nb, Fe and Ni from each of the precipitates and the supernatant;
The second sample solution is separated into a precipitate containing Nb and Fe and a supernatant containing Ni by the iron co-precipitation,
After separation of Nb from the precipitate of the second sample solution, Fe is sequentially separated, and Ni is separated from the supernatant of the second sample solution,
A radiochemical separation method of radioactive nuclides from a radioactive waste sample in which Ni is purely separated by DMG precipitation using a dimethylglyoxime (DMG) solution from the supernatant of the second sample solution.
상기 강산은 진한 질산 및 진한 염산을 포함하고,상기 강산을 첨가하여 증발건조시킨 시료에 HCl 용액을 첨가한 후 원심분리한 상등액을 상기 제1 및 제2 시료용액으로 나누어 마련하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.According to claim 1,
The strong acid includes concentrated nitric acid and concentrated hydrochloric acid, and the supernatant solution centrifuged after adding HCl solution to the sample evaporated and dried by adding the strong acid is divided into the first and second sample solutions. Radiation of radioactive waste samples Methods for chemical separation of nuclides.
상기 제1 시료용액에서 상기 철공침에 의해 상기 알파 핵종(Pu, Am)을 포함하는 침전물과 Tc 및 Sr를 포함하는 상등액으로 분리되며,
상기 제1 시료용액의 침전물에서 Pu 분리 후 Am을 순차 분리하고, 상기 제1 시료용액의 상등액에서 Tc 분리 후 Sr을 순차 분리하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.According to claim 1,
The first sample solution is separated into a precipitate containing the alpha nuclides (Pu, Am) and a supernatant containing Tc and Sr by the iron coprecipitation,
A method for separating radiochemical nuclides from a radioactive waste sample, characterized in that after Pu separation from the precipitate of the first sample solution, Am is sequentially separated, and Sr is sequentially separated after Tc separation from the supernatant of the first sample solution.
상기 제1 시료용액의 침전물을 용해시킨 HCl 용액을 음이온교환수지 컬럼에 통과시킨 후, HCl 및 NH4I 혼합용액을 상기 음이온교환수지 컬럼에 통과시켜 Pu을 순수 분리하며,
상기 음이온교환수지 컬럼을 통과한 Am을 HNO3 및 Al(NO3)3 용액으로 용해하여 TRU-수지 컬럼에 통과시킨 후, HCl 용액을 상기 TRU-수지 컬럼에 통과시켜 Am을 순수 분리하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.4. The method of claim 3,
After passing the HCl solution dissolving the precipitate of the first sample solution through the anion exchange resin column, the HCl and NH 4 I mixed solution is passed through the anion exchange resin column to separate Pu as pure water,
After dissolving Am passing through the anion exchange resin column with HNO 3 and Al(NO 3 ) 3 solution and passing it through a TRU-resin column, the HCl solution is passed through the TRU-resin column to separate Am from pure radioactive waste A method for separation of radiochemical nuclides from a sample.
상기 분리된 Pu 또는 Am을 Nd 운반자에 공침시켜 알파스펙트로메타 측정용 시료를 조제하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.6. The method of claim 5,
A method for separating radiochemical nuclides from radioactive waste samples, characterized in that the separated Pu or Am is co-precipitated with an Nd carrier to prepare a sample for alpha-spectrometer measurement.
상기 제1 시료용액의 상등액의 pH를 2 이하로 하여 TEVA-수지 컬럼에 통과시킨 후, HNO3 용액을 상기 TEVA-수지 컬럼에 통과시켜 Tc을 순수 분리하며,
상기 TEVA-수지 컬럼을 통과한 Sr을 HNO3 용액으로 용해하여 Sr-수지 컬럼에 통과시킨 후, HNO3 용액을 상기 Sr-수지 컬럼 통과시켜 Sr을 순수 분리하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.4. The method of claim 3,
The pH of the supernatant of the first sample solution is set to 2 or less and passed through a TEVA-resin column, and then the HNO 3 solution is passed through the TEVA-resin column to separate Tc into pure water,
Radiochemical separation method of radioactive waste samples in which Sr that has passed through the TEVA-resin column is dissolved in HNO 3 solution and passed through the Sr-resin column, and then the HNO 3 solution is passed through the Sr-resin column to separate Sr into pure water. .
상기 분리된 Tc 또는 Sr 용액에 Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기 측정용 시료를 조제하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.8. The method of claim 7,
A method for separating radiochemical nuclides from a radioactive waste sample, characterized in that the sample for liquid scintillation counter measurement is prepared by adding Ultima Gold AB cocktail to the separated Tc or Sr solution.
상기 제2 시료용액의 침전물을 용해시킨 HCl 용액을 음이온교환수지 컬럼에 통과시킨 후, HCl 및 HF 혼합용액을 상기 음이온교환수지 컬럼에 통과시켜 Nb을 순수 분리하며,
상기 음이온교환수지 컬럼에 HCl 용액을 통과시켜 Fe를 순수 분리하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.According to claim 1,
After passing the HCl solution in which the precipitate of the second sample solution is dissolved through an anion exchange resin column, the HCl and HF mixed solution is passed through the anion exchange resin column to separate pure Nb,
A radiochemical nuclide separation method of a radioactive waste sample in which pure Fe is separated by passing an HCl solution through the anion exchange resin column.
상기 분리된 Nb, Fe 또는 Ni 용액에 Ultima Gold AB 칵테일을 첨가하여 액체섬광계수기 측정용 시료를 조제하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐기물 시료의 방사화학적 핵종 분리 방법.According to claim 1,
A radiochemical separation method of radioactive waste samples, characterized in that by adding Ultima Gold AB cocktail to the separated Nb, Fe or Ni solution to prepare a sample for liquid scintillation counter measurement.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200132926A KR102464921B1 (en) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Method for separating radiochemical nuclides from radioactive waste samples |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200132926A KR102464921B1 (en) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Method for separating radiochemical nuclides from radioactive waste samples |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220049377A KR20220049377A (en) | 2022-04-21 |
KR102464921B1 true KR102464921B1 (en) | 2022-11-09 |
Family
ID=81437322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200132926A KR102464921B1 (en) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Method for separating radiochemical nuclides from radioactive waste samples |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102464921B1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114894945B (en) * | 2022-06-01 | 2023-12-22 | 安徽同正源检测有限公司 | Cu-Fe-Zn-Cd one-column separation method applied to mass spectrum isotope analysis |
CN117169046B (en) * | 2023-09-11 | 2024-10-11 | 中国科学院广州地球化学研究所 | Single column purification and isotope determination method for Sr-Nd-Sm with sample quantity less than 3 mg |
KR102674290B1 (en) * | 2024-02-28 | 2024-06-11 | 한국원자로감시기술 주식회사 | Method and apparatus for sequential separation of alpha nuclides |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010190749A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Toshiba Corp | Nuclide separation processing method and system |
WO2012039037A1 (en) * | 2010-09-22 | 2012-03-29 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | Method and device for separating technetium from technetium-containing molybdenum and purifying same, and method and device for recovering molybdenum |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101370573B1 (en) | 2012-08-20 | 2014-03-06 | 한국원자력연구원 | A separation technique of restricted nuclide in radioactive waste samples for the determination of Tc-99, Sr-90, Fe-55, Nb-94 and Ni-59(Ni-63) |
KR101785501B1 (en) | 2015-05-12 | 2017-10-17 | 한국원자력연구원 | Quantitative analysis method of alpha nuclides in radioactive waste |
-
2020
- 2020-10-14 KR KR1020200132926A patent/KR102464921B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010190749A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Toshiba Corp | Nuclide separation processing method and system |
WO2012039037A1 (en) * | 2010-09-22 | 2012-03-29 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | Method and device for separating technetium from technetium-containing molybdenum and purifying same, and method and device for recovering molybdenum |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220049377A (en) | 2022-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102464921B1 (en) | Method for separating radiochemical nuclides from radioactive waste samples | |
US20210158987A1 (en) | System and method for metallic isotope separation by a combined thermal-vacuum distillation process | |
Molinski | A review of 99mTc generator technology | |
Hou et al. | Critical comparison of radiometric and mass spectrometric methods for the determination of radionuclides in environmental, biological and nuclear waste samples | |
KR101370573B1 (en) | A separation technique of restricted nuclide in radioactive waste samples for the determination of Tc-99, Sr-90, Fe-55, Nb-94 and Ni-59(Ni-63) | |
Maxwell et al. | Rapid separation of actinides and radiostrontium in vegetation samples | |
Bulska et al. | Inductively coupled plasma mass spectrometry in comparison with neutron activation and ion chromatography with UV/VIS detection for the determination of lanthanides in plant materials | |
CN112285226A (en) | Rapid combined analysis method for Pu-239, Sr-90 and Cs-137 in waste liquid | |
CN113093262A (en) | Rapid analysis method for strontium-90 in environmental sample | |
Shima et al. | Distributions of alkali, alkaline earth and rare earth elements in component minerals of chondrites | |
Rao et al. | Studies on separation and purification of fission 99Mo from Neutron Activated Uranium Aluminum Alloy | |
Maxwell III et al. | Rapid method for determination of radiostrontium in emergency milk samples | |
Xiang-Wei et al. | High-temperature catalytic oxidation preparation and liquid scintillation counting determination of the carbon-14 in liquid effluent samples from nuclear power plants | |
US5494647A (en) | Use of Chelex-100 for selectively removing Y-90 from its parent Sr-90 | |
Alenkov et al. | Ultrapurification of isotopically enriched materials for 40 Ca 100 MoO 4 crystal growth | |
Harduin et al. | Analytical determination of actinides in biological samples | |
Wildhagen et al. | Multi-element characterization of high-purity titanium dioxide by neutron activation analysis | |
Laissaoui et al. | A sensitive method based on HDEHP extraction and LSS for the determination of 90 Sr in solid samples | |
Silliková et al. | Sequential determination of Tc and Sn in radioactive concentrate | |
Athavale et al. | Activation analysis for titanium and niobium with fast neutrons | |
Danko et al. | Accurate determination of individual lanthanides in biological materials by NAA with pre-and post-irradiation separation | |
CN111500876B (en) | Separation from a sample to be tested126Method for separating Sn | |
Maxwell III | Rapid methods for actinide and Strontium-89, 90 determination in urban matrices | |
Bray et al. | Production of^ 9^ 0Y at Hanford | |
Hyde | THE RADIOCHEMISTEY OF FRANCIUM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |