KR102512138B1 - Solidified Radioactive Waste Form with Resistance to Leaching of Nuclides - Google Patents
Solidified Radioactive Waste Form with Resistance to Leaching of Nuclides Download PDFInfo
- Publication number
- KR102512138B1 KR102512138B1 KR1020210182562A KR20210182562A KR102512138B1 KR 102512138 B1 KR102512138 B1 KR 102512138B1 KR 1020210182562 A KR1020210182562 A KR 1020210182562A KR 20210182562 A KR20210182562 A KR 20210182562A KR 102512138 B1 KR102512138 B1 KR 102512138B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- chelating agent
- shell region
- nuclide
- cement
- solidified
- Prior art date
Links
- 238000002386 leaching Methods 0.000 title abstract description 16
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 title description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000013522 chelant Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 86
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- VKZRWSNIWNFCIQ-WDSKDSINSA-N (2s)-2-[2-[[(1s)-1,2-dicarboxyethyl]amino]ethylamino]butanedioic acid Chemical compound OC(=O)C[C@@H](C(O)=O)NCCN[C@H](C(O)=O)CC(O)=O VKZRWSNIWNFCIQ-WDSKDSINSA-N 0.000 claims description 10
- PQHYOGIRXOKOEJ-UHFFFAOYSA-N 2-(1,2-dicarboxyethylamino)butanedioic acid Chemical compound OC(=O)CC(C(O)=O)NC(C(O)=O)CC(O)=O PQHYOGIRXOKOEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N Etidronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(O)(C)P(O)(O)=O DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N N,N-bis{2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl}glycine Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(=O)O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229960003330 pentetic acid Drugs 0.000 claims description 10
- 229940120146 EDTMP Drugs 0.000 claims description 9
- NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 6
- MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N nitrilotriacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CC(O)=O MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- VWCFCFOIUSKKSC-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diamine;2-hydroxy-1,3,2$l^{5}-dioxaphosphepane 2-oxide Chemical compound NCCN.OP1(=O)OCCCCO1 VWCFCFOIUSKKSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 13
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 3
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N caesium nitrate Chemical compound [Cs+].[O-][N+]([O-])=O NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L EDTA disodium salt (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].OC(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC(O)=O)CC([O-])=O ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N caesium(1+) Chemical compound [Cs+] NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229940071106 ethylenediaminetetraacetate Drugs 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002926 intermediate level radioactive waste Substances 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010857 liquid radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002925 low-level radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910001848 post-transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
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
- G21F9/28—Treating solids
- G21F9/30—Processing
- G21F9/301—Processing by fixation in stable solid media
- G21F9/302—Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix
- G21F9/304—Cement or cement-like matrix
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 방사성 핵종 고화체에 관한 것으로, 상세하게, 향상된 침출 지수에 의해 핵종 침출 저항성을 갖는 방사성 폐기물 시멘트 고화체에 관한 것이다. The present invention relates to a radionuclide solidified body, and more particularly, to a radioactive waste cement solidified body having nuclide leaching resistance due to an improved leaching index.
시멘트를 이용한 고화기술은 전통적인 중/저준위 방사성 폐기물의 처리에 사용되고 있는 기술로, 시멘트로 방사성 폐기물을 물리적으로 감싸 고화시키는 기술이다. The solidification technology using cement is a technology used for the treatment of traditional low- and intermediate-level radioactive waste, and is a technology that physically wraps and solidifies the radioactive waste with cement.
시멘트 고화 기술은 단순하고 저렴한 공정으로 슬러지, 액체, 고체등 다양한 형태의 폐기물을 고화시킬 수 있으며, 압축 강도가 우수하며, 불연성으로, 열적 화학적 및 물리적 안정성이 매우 높다. 그러나, 시멘트 고화 기술은 부피감용이 어렵고, 유리 고화나 유리-세라믹 고화 기술보다는 높은 핵종 누출 위험이 있다.Cement solidification technology is a simple and inexpensive process that can solidify various types of waste such as sludge, liquid, and solid, has excellent compressive strength, is non-flammable, and has very high thermal, chemical, and physical stability. However, cement solidification technology is difficult to reduce volume and has a higher risk of nuclide leakage than glass solidification or glass-ceramic solidification technology.
고형화된 폐기물 고화체는 다양한 시험기준을 만족하여야 하는데, 그중 침출 시험은 고화체 내 핵종의 누출과 관련된 기준이다. 방사성 핵종 침출 지수는 방사성 핵종의 유효 확산계수(De)가 분모에 있어 유효 확산계수가 낮을수록 침출 지수가 증가하게 된다. 폐기물 고화체가 처분장으로 인수되기 위해서는 그 기준치인 6 이상 침출지수를 만족하여야 한다. The solidified waste material must satisfy various test standards, among which the leaching test is a standard related to leakage of nuclides in the solidified material. The radionuclide leaching index has an effective diffusion coefficient (De) of the radionuclide in the denominator, and the lower the effective diffusion coefficient, the higher the leaching index. In order for solid waste materials to be taken over to the disposal site, the leaching index of 6 or higher, which is the standard value, must be satisfied.
그러나, 그 기준치는 최소한의 요건으로, 방사성 폐기물 처리의 건전성과 안전성을 향상시키고, 또한 침출 지수를 만족하기 위해 방사성 폐기물 대비 요구되는 최소한의 시멘트 양을 줄여 고화체의 부피를 줄일 수 있도록, 보다 높은 침출 지수를 갖는 시멘트 고화체의 개발이 요구되고 있다. However, the standard is a minimum requirement for higher leaching to improve the soundness and safety of radioactive waste disposal, and also to reduce the volume of solids by reducing the minimum amount of cement required relative to radioactive waste to meet the leaching index. The development of a cement solidified body having an index is required.
본 발명의 목적은 향상된 침출 지수를 갖는 방사성 핵종 시멘트 고화체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a radionuclide cement solid having an improved leaching index.
본 발명에 따른 핵종 고화체는 방사성 핵종을 함유하는 시멘트 고화체이며, 고화 매질인 상기 시멘트는 킬레이트기를 갖는다.The nuclide solidified material according to the present invention is a cement solidified material containing radioactive nuclides, and the cement, which is a solidifying medium, has a chelate group.
일 구체예에 있어, 고화 매질인 상기 시멘트는 킬레이트기가 도입된 활성 탄소를 함유할 수 있다.In one embodiment, the cement as a solidification medium may contain activated carbon into which a chelating group is introduced.
일 구체예에 있어, 고화 매질인 상기 시멘트는 킬레이트제를 함유할 수 있다.In one embodiment, the cement as a solidification medium may contain a chelating agent.
일 구체예에 있어, 상기 시멘트 고화체는, 상기 방사성 핵종을 함유하며 상기 킬레이트기를 함유하는 시멘트인 제1 시멘트 고화 매질을 포함하는 중심 영역(core region)과, 상기 중심 영역을 감싸며 방사성 핵종을 함유하지 않는 제2 시멘트 고화매질을 포함하는 쉘 영역(shell region)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the cement solidification body includes a core region containing a first cement solidification medium, which is cement containing the radionuclide and containing the chelate group, and surrounding the core region and not containing radionuclides. It may include a shell region containing a second cement solidifying medium that is not present.
일 구체예에 있어, 상기 쉘 영역은 킬레이트제를 포함할 수 있다.In one embodiment, the shell region may include a chelating agent.
일 구체예에 있어, 상기 쉘 영역은 제1킬레이트제를 포함하는 제1쉘 영역과 제2킬레이트제를 포함하는 제2쉘 영역을 포함하며, 상기 제1킬레이트제와 제2킬레이트제 중 일 킬레이트제는 비-핵종 금속이온이 결합된 킬레이트제일 수 있다.In one embodiment, the shell region includes a first shell region including a first chelating agent and a second shell region including a second chelating agent, wherein one chelate of the first chelating agent and the second chelating agent The agent may be a chelating agent to which a non-nuclide metal ion is bound.
일 구체예에 있어, 상기 쉘 영역은 상기 중심 영역을 감싸는 제1쉘 영역 및 상기 제1쉘 영역을 감싸며 핵종 고화체의 표면층을 형성하는 제2쉘 영역을 포함하며, 상기 제2쉘 영역의 킬레이트제는 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제일 수 있다. In one embodiment, the shell region includes a first shell region surrounding the central region and a second shell region surrounding the first shell region and forming a surface layer of a solidified nuclide, the chelating agent in the second shell region may be a chelating agent to which non-nuclide metal ions are bound.
일 구체예에 있어, 상기 제2쉘 영역의 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제 함량은 제1쉘 영역의 킬레이트제 함량보다 클 수 있다.In one embodiment, the content of the chelating agent to which the non-nuclide metal ion is bound in the second shell region may be greater than the content of the chelating agent in the first shell region.
일 구체예에 있어, 상기 제2쉘 영역은 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제를 5 내지 15중량% 함유할 수 있다.In one embodiment, the second shell region may contain 5 to 15% by weight of a chelating agent to which non-nuclide metal ions are bound.
일 구체예에 있어, 상기 쉘 영역에 함유된 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 니트릴로트리아세트산(NTA), 아미노트리스(메틸렌포스폰산)(ATMP), 에틸렌디아민 테트라메틸렌 포스폰산(EDTMP), 1-히드록시에탄 1,1-디포스폰산(HEDP), 에틸렌디아민디숙신산(EDDS) 및 이미노디숙신산(IDS)에서 하나 이상 선택될 수 있다.In one embodiment, the chelating agent contained in the shell region is ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), nitrilotriacetic acid (NTA), aminotris(methylenephosphonic acid) (ATMP) , ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid (EDTMP), 1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid (HEDP), ethylenediamine disuccinic acid (EDDS) and imino disuccinic acid (IDS).
본 발명에 따른 방사성 핵종 시멘트 고화체는 고화 매질인 시멘트가 킬레이트기를 가져 핵종의 확산이 억제되어 향상된 침출지수를 갖는 장점이 있다. The radionuclide cement solidified material according to the present invention has an advantage of having an improved leaching index because the cement, which is a solidifying medium, has a chelate group to suppress diffusion of nuclides.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 핵종 시멘트 고화체는 킬레이트기에 의한 핵종의 고정과 함께 핵종 또는 비-핵종의 금속 이온에 의한 전위 장벽에 의해 시간에 따라 거의 변화되지 않으며 현저하게 높은 침출지수를 갖는 장점이 있다.The radionuclide cement solidified material according to an embodiment of the present invention is hardly changed over time due to the potential barrier by the metal ion of the nuclide or non-nuclide together with the fixation of the nuclide by the chelating group, and has the advantage of having a remarkably high leaching index. there is
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵종 고화체의 단면을 도시한 일 단면도이며,
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 핵종 고화체의 단면을 도시한 일 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a nuclide solidified body according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view showing a cross section of a nuclide solidified body according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 방사성 핵종 시멘트 고화체를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the radionuclide cement solidified body according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention may be embodied in other forms without being limited to the drawings presented below, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may be intended to include the plural forms as well, unless the context dictates otherwise.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다. In this specification and the appended claims, terms such as first and second are used for the purpose of distinguishing one element from another, not in a limiting sense.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In this specification and the appended claims, terms such as include or have mean that features or elements described in the specification exist, and unless specifically limited, one or more other features or elements may be added. It does not preclude the possibility that it will happen.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서, 막(층), 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분과 접하여 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막(층), 다른 영역, 다른 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In this specification and the appended claims, when a part of a film (layer), region, component, etc. is on or on another part, not only when it is in contact with and directly on top of another part, but also when another film ( layer), other areas, other components, etc. are interposed.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서, 특별히 한정되지 않는 한, %나 비는 중량%나 중량비를 의미한다.In this specification and appended claims, unless specifically limited, % or ratio means weight % or weight ratio.
본 발명에 따른 고화체는 방사성 핵종을 함유하는 시멘트 고화체이며, 고화 매질인 시멘트가 킬레이트기를 갖는 시멘트이다.The solidified material according to the present invention is a cement solidified material containing radionuclides, and cement as a solidifying medium has a chelate group.
알려진 바와 같이, 시멘트 고화체에서, 침출수에 의한 고화체 내 핵종의 누출메커니즘은 주로 확산(diffusion)에 의한 것이다. As is known, in cement solids, the leakage mechanism of nuclides in the solids by leachate is mainly due to diffusion.
본 발명에 따른 고화체는 고화 매질 자체에 금속 이온(방사성 핵종)과 배위 결합 가능한 킬레이트기를 함유함에 따라, 확산되는 핵종이 킬레이트기에 결합되어 고정됨으로써, 핵종의 확산이 저지되며 핵종의 누출이 억제될 수 있다. As the solidified body according to the present invention contains a chelate group capable of coordinating with metal ions (radioactive nuclides) in the solidification medium itself, diffusion of nuclides is prevented and leakage of nuclides can be suppressed as the diffused nuclide is bonded to and fixed to the chelator group. there is.
구체예에 있어, 고화 매질 내 킬레이트기는 시멘트를 이루는 하나 또는 둘 이상의 시멘트 구성성분에 의해 제공될 수 있다. 즉, 시멘트를 이루는 시멘트 구성성분 중 하나 이상의 구성성분은 킬레이트기로 기능화된 구성성분일 수 있다. 알려진 바와 같이, 시멘트 구성성분은 주 성분으로 산화칼슘(CaO, lime) 및 실리카(SiO2)를 포함하며, 부 성분으로 알루미나(Al2O3) 및 산화철(Fe2O3)을 포함하고, 미량 성분으로, 마그네시아(MgO), 아황산(SO3), 알칼리(K2O+Na2O), BFS(blast furnace slag), PFA(pulverized fuel ash) 또는 이들의 혼합물등을 포함할 수 있다. 고화 매질 내 킬레이트기는 상술한 구성성분 중 하나 이상의 성분이 킬레이트기로 기능화되어 제공될 수 있다. 성분의 기능화는 금속산화물에 기능기를 형성하는데 사용되는 통상의 방법을 이용하여 수행되면 무방하다. 실질적인 일 예로, 기능화하고자 하는 성분의 일부 내지 전부를 킬레이트기를 작용기로 함유하는 고분자로 코팅하거나, -COOH 작용기, -OH 작용기, -PO3H2 작용기 또는 Si(OH)3작용기등 금속산화물에 결합되는 작용기를 갖는 링커를 통해 금속산화물에 링커를 고정시키고 킬레이트 작용기를 도입 또는 치환하거나, 구성성분이 다공성인 경우 킬레이트제를 금속산화물에 담지하여 기능화가 수행될 수 있다. 킬레이트기의 예로, 폴리-아미노폴리카르복실산 또는 무수물로부터 유도된 기능기를 들 수 있으며, 실질적인 일 예로, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 니트릴로트리아세트산(NTA), 아미노트리스(메틸렌포스폰산)(ATMP), 에틸렌디아민 테트라메틸렌 포스폰산(EDTMP), 1-히드록시에탄 1,1-디포스폰산(HEDP), 에틸렌디아민디숙신산(EDDS)이나 이미노디숙신산(IDS)으로부터 유도된 킬레이트기등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In an embodiment, chelating groups in the solidification medium may be provided by one or more cement components making up the cement. That is, at least one component among cement components constituting cement may be a component functionalized with a chelating group. As is known, cement components include calcium oxide (CaO, lime) and silica (SiO 2 ) as main components, and alumina (Al 2 O 3 ) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) as minor components, As minor components, magnesia (MgO), sulfurous acid (SO 3 ), alkali (K 2 O + Na 2 O), blast furnace slag (BFS), pulverized fuel ash (PFA), or a mixture thereof may be included. The chelating group in the solidification medium may be provided by functionalization of one or more of the components described above with a chelating group. Functionalization of the component may be performed using a conventional method used to form a functional group in a metal oxide. As a practical example, some or all of the components to be functionalized are coated with a polymer containing a chelate group, or bonded to a metal oxide such as -COOH functional group, -OH functional group, -PO 3 H 2 functional group, or Si(OH) 3 functional group. Functionalization may be performed by fixing the linker to the metal oxide through a linker having a functional group and introducing or substituting a chelating functional group, or by carrying a chelating agent on the metal oxide when the component is porous. Examples of the chelating group include functional groups derived from poly-aminopolycarboxylic acids or anhydrides, and practical examples include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), and nitrilotriacetic acid (NTA). ), aminotris(methylenephosphonic acid) (ATMP), ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid (EDTMP), 1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid (HEDP), ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS) or iminodisuccinic acid (IDS) derived chelating groups and the like, but are not limited thereto.
구체예에 있어, 고화 매질 내 킬레이트기는 시멘트에 함유된 킬레이트제(chelating agent)에 의해 제공될 수 있다. 고화 매질의 킬레이트제는 고화체에 함유되는 방사성 핵종과 결합된 상태이거나 미 결합된 상태일 수 있으며, 또는 방사성 핵종과 결합된 상태와 미 결합된 상태가 혼재된 상태일 수 있다. 이하, 방사성 핵종을 함유하는 시멘트에 함유된 킬레이트제를 코어 킬레이트제로 지칭한다. 시멘트에 함유된 방사성 핵종은 코어 킬레이트제에 결합 및 고정되어 확산이 억제될 수 있다. 또한, 코어 킬레이트제와 결합되지 않고 자유로이 확산 가능한 방사성 핵종은 확산시 주변의 코어 킬레이트제에 의해 붙잡힌 방사성 핵종의 양전하에 의해 그 확산이 억제될 수 있다. 고화 매질인 시멘트가 코어 킬레이트제를 함유하는 경우, 고화 매질은 0.1 내지 10 중량%, 구체적으로 1 내지 8중량%, 보다 구체적으로 1 내지 6중량%의 코어 킬레이트제를 함유할 수 있다. 이러한 코어 킬레이트제 함량은 킬레이트제에 의해 의도된 효과를 얻으면서, 시멘트 고유의 물성이 실질적으로 그대로 발현될 수 있는 범주이다. 코어 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 니트릴로트리아세트산(NTA), 아미노트리스(메틸렌포스폰산)(ATMP), 에틸렌디아민 테트라메틸렌 포스폰산(EDTMP), 1-히드록시에탄 1,1-디포스폰산(HEDP), 에틸렌디아민디숙신산(EDDS) 및 이미노디숙신산(IDS)에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In an embodiment, chelating groups in the solidification medium may be provided by a chelating agent contained in cement. The chelating agent of the solidification medium may be bound to or unbound to radionuclides contained in the solidified body, or may be in a mixed state of bound and unbound radionuclides. Hereinafter, a chelating agent contained in cement containing radionuclides is referred to as a core chelating agent. Radionuclides contained in the cement can be bound and fixed to the core chelating agent to suppress diffusion. In addition, the diffusion of a radionuclide that is not bound to the core chelating agent and can freely diffuse can be suppressed by the positive charge of the radionuclide captured by the surrounding core chelating agent during diffusion. When the cement as the hardening medium contains the core chelating agent, the hardening medium may contain 0.1 to 10% by weight, specifically 1 to 8% by weight, more specifically 1 to 6% by weight of the core chelating agent. The content of the core chelating agent is within a range in which the inherent physical properties of cement can be expressed substantially as they are while obtaining the intended effect by the chelating agent. The core chelating agent is ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), nitrilotriacetic acid (NTA), aminotris(methylenephosphonic acid) (ATMP), ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid (EDTMP), It may be one or two or more materials selected from 1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid (HEDP), ethylenediamine disuccinic acid (EDDS), and imino disuccinic acid (IDS), but is not necessarily limited thereto.
일 구체예에서, 핵종 고화체는 방사성 핵종을 함유하며 킬레이트기를 함유하는 제1시멘트 고화매질을 포함하는 중심 영역(core region)과, 중심 영역을 감싸며 방사성 핵종을 함유하지 않는 제2시멘트 고화매질을 포함하는 쉘 영역(shell region)을 포함할 수 있다. In one embodiment, the nuclide solidification material includes a core region including a first cement solidification medium containing radionuclides and a chelating group, and a second cement solidification medium surrounding the central region and not containing radionuclides. may include a shell region that
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵종 고화체의 일 단면도이다. 도 1에 도시한 일 예와 같이, 핵종 고화체는 방사성 핵종을 함유하며 킬레이트기를 함유하는 제1시멘트의 고화매질을 포함하는 중심 영역(110)과 방사성 핵종을 함유하지 않으며 제2시멘트의 고화매질을 포함하는 쉘 영역(120)을 포함할 수 있다. 쉘 영역(120)은 중심 영역(110)을 모두 감싸는 막일 수 있으며, 중심 영역(110)의 외피 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 1 is a cross-sectional view of a nuclide solidified material according to an embodiment of the present invention. As in the example shown in FIG. 1, the nuclide solidification material includes a
일 구체예에서, 쉘 영역(120)은 방사성 핵종을 포함하는 금속 이온과 결합하는 킬레이트제(쉘 킬레이트제로도 통칭함)를 포함할 수 있다. 쉘 영역(120)에 함유된 킬레이트제는 중심 영역(110)으로부터 확산되어 쉘 영역(120)을 통과하는 방사성 핵종을 고정시켜, 핵종 고화체 외부로 방사성 핵종이 누출되는 것을 방지할 수 있다. In one embodiment, the
또한, 쉘 영역(120)이 킬레이트제를 함유하는 경우, 핵종 고화체의 장기 안전성이 증가할 수 있다. 상세하게, 핵종 고화체가 처분장에서 보관되는 시간이 길어짐에 따라, 쉘 영역(120)에서 킬레이트제에 의해 고정된 방사성 핵종을 포함하는 금속 이온이 증가하며, 쉘 영역(120)을 거쳐 이동(확산) 중인 방사성 핵종에 전기적 상호작용이 가해지며 방사성 핵종의 확산이 억제되어, 보관 시간이 길어져도 방사성 핵종의 누출을 효과적으로 억제할 수 있다. In addition, when the
쉘 킬레이트제는 코어 킬레이트제와 동종 또는 이종의 킬레이트제일 수 있다. 일 구체예에서, 쉘 킬레이트제는 코어 킬레이트제와 결합하는 금속 이온과 동일한 산화가의 금속 이온과 용이 결합하는 킬레이트제일 수 있다. 다른 일 구체예에서, 쉘 킬레이트제는 코어 킬레이트제와 결합하는 금속 이온과 상이한 산화가의 금속 이온과 용이 결합하는 킬레이트제일 수 있다. The shell chelating agent may be a chelating agent of the same type or a different type as the core chelating agent. In one embodiment, the shell chelating agent may be a chelating agent that readily binds to a metal ion having the same oxidation value as the metal ion bound to the core chelating agent. In another embodiment, the shell chelating agent may be a chelating agent that easily binds to a metal ion having an oxidation value different from that of the metal ion bound to the core chelating agent.
유리한 일 예에 있어, 쉘 영역은 제1킬레이트제를 포함하는 제1쉘 영역과 제2킬레이트제를 포함하는 제2쉘 영역을 포함할 수 있으며, 제1쉘 영역의 제1킬레이트제와 제2쉘 영역의 제2킬레이트제 중 일 킬레이트제는 비-핵종 금속이온이 결합된 킬레이트제(즉, 킬레이트제가 비-핵종 금속이온과 결합된 착물)일 수 있다. 비-핵종 금속이온은 1가 금속 이온, 2가 금속이온 또는 3가 금속 이온 또는 이들의 혼합 이온일 수 있다. 구체적으로 비-핵종 금속이온은 알칼리 금속이온, 알칼리 토금속 이온, 전이금속 이온 및 전이후 금속 이온군으로부터 하나 이상 선택되는 금속이온일 수 있다. 유리한 일 예에서, 비-핵종 금속이온은 2 이상의 산화가를 갖는 금속이온일 수 있으며, 대표적인 예로 Ca2+ 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In an advantageous example, the shell region may include a first shell region including the first chelating agent and a second shell region including the second chelating agent, and the first chelating agent and the second shell region in the first shell region. Among the second chelating agents of the shell region, one chelating agent may be a chelating agent to which a non-nuclide metal ion is bound (ie, a complex in which a chelating agent is bound to a non-nuclide metal ion). The non-nuclide metal ion may be a monovalent metal ion, a divalent metal ion, a trivalent metal ion, or a mixture thereof. Specifically, the non-nuclide metal ion may be one or more metal ions selected from the group of alkali metal ions, alkaline earth metal ions, transition metal ions, and post-transition metal ions. In an advantageous example, the non-nuclide metal ion may be a metal ion having an oxidation value of 2 or more, and a typical example may include Ca 2+ , but is not limited thereto.
쉘 영역이 제1쉘 영역과 제2쉘 영역으로 구획됨과 동시에, 두 영역 중 일 쉘 영역이 비-핵종 금속이온과 결합된 킬레이트제(비-핵종 금속이온과 결합한 킬레이트 화합물로도 통칭)를 함유함으로써, 핵종 고화체의 보관 시간과 실질적으로 무관하게, 방사성 핵종이 고화체 외부로 누출되는 것을 방지하는 내부 전위 장벽이 구축될 수 있다. 이때, 비-핵종 금속이온과 결합된 킬레이트제를 함유하는 일 영역 이외의 다른 영역은 킬레이트제(금속 이온과 미 결합된 상태의 킬레이트제)를 함유할 수 있음은 물론이다. At the same time that the shell region is divided into a first shell region and a second shell region, one shell region of the two regions contains a chelating agent bound to a non-nuclide metal ion (also referred to as a chelate compound bound to a non-nuclide metal ion). By doing so, an internal potential barrier that prevents radionuclides from leaking out of the solidified material can be constructed, substantially regardless of the storage time of the solidified material. At this time, it goes without saying that regions other than one region containing the chelating agent bound to the non-nuclide metal ion may contain the chelating agent (the chelating agent not bound to the metal ion).
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 핵종 고화체의 단면을 도시한 다른 일 단면도로, 도 2에 도시한 일 예와 같이, 쉘 영역은 중심 영역(110)을 감싸는 제1쉘 영역(121) 및 제1쉘 영역(121)을 감싸며 핵종 고화체의 표면층을 형성하는 제2쉘 영역(122)을 포함하며, 제1쉘 영역(121) 또는 제2쉘 영역(122)은 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제를 함유할 수 있다.2 is another cross-sectional view showing a cross section of a solidified nuclide according to an embodiment of the present invention. As in the example shown in FIG. 2, the shell region includes a
유리한 일 예에서, 핵종 고화체에서 내측 쉘 영역인 제1쉘 영역(121)은 킬레이트제(금속 이온과 미 결합된 상태의 킬레이트제)를 함유할 수 있으며, 외측 쉘 영역인 제2쉘 영역(122)은 비-핵종 금속이온과 결합된 킬레이트제를 함유할 수 있다. 즉, 쉘 영역은 중심 영역을 감싸는 제1쉘 영역(121) 및 제1쉘 영역(121)을 감싸며 핵종 고화체의 표면층을 형성하는 제2쉘 영역(122)을 포함할 수 있고, 제2쉘 영역(122)의 킬레이트제는 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제일 수 있다. In an advantageous example, the
코어 영역(110)이 킬레이트제를 함유하는 제1쉘 영역(121)과 핵종 고화체의 표면을 형성하며 비-핵종 금속이온으로 결합된 킬레이트제를 함유하는 제2쉘 영역(122)로 순차적으로 둘러싸임에 따라, 코어 영역(110)으로부터 고화체 바깥 쪽으로 확산되는 방사성 핵종은 제2쉘 영역(122)에 의해 형성되는 전위 장벽에 의해 제1쉘 영역(121)에 갇히게 되며 고화체 외부로의 확산이 억제될 수 있다. 제1쉘 영역(121)에 갇힌 방사성 핵종은 시간이 흐르며 제1쉘 영역(121)의 킬레이트제에 의해 제1쉘 영역(121)에 고정될 수 있다. 또한, 제2쉘 영역(122)이 핵종 고화체의 표면층을 형성함에 따라, 제2쉘 영역(122)에 의해 고화체 외부로부터 고화체 내부로 원치 않는 양이온 성분이 유입되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 제1쉘 영역(121)을 보호할 수 있다. The
제2쉘 영역이 핵종 고화체의 얇은 표면층임에 따라, 제2쉘 영역의 물성이 전체적인 핵종 고화체에 미치는 영향은 미미하다. 이에, 제2쉘 영역에 함유된 착물(비-핵종 금속 이온과 결합된 킬레이트제)의 함량은 효과적인 전위 장벽이 형성될 수 있는 수준으로 제어되면 족하다. 유리한 일 예에 있어, 제2쉘 영역의 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제 함량은 제1쉘 영역의 킬레이트제 함량보다 클 수 있다. 또한, 코어 영역이 킬레이트제를 함유하는 경우, 제2쉘 영역의 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제의 함량은 코어 영역에 함유된 코어 킬레이트제의 함량보다도 클 수 있다. 실질적인 예로, 제2쉘 영역은 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제를 5 내지 15중량% 함유할 수 있으며, 보다 실질적으로 8 내지 15 중량%, 보다 더 실질적으로 10 내지 15 중량% 함유할 수 있다. 실질적인 일 예로, 제1쉘 영역은 킬레이트제를 0.1 내지 10 중량%, 구체적으로 1 내지 8중량%, 보다 구체적으로 1 내지 6중량% 함유할 수 있다.As the second shell region is a thin surface layer of the nuclide solidified body, the physical properties of the second shell region have little influence on the overall nuclide solidified body. Accordingly, it is sufficient if the content of the complex (a chelating agent combined with a non-nuclide metal ion) contained in the second shell region is controlled to a level at which an effective potential barrier can be formed. In an advantageous example, the content of the chelating agent to which non-nuclide metal ions are bound in the second shell region may be greater than the content of the chelating agent in the first shell region. Also, when the core region contains a chelating agent, the content of the chelating agent to which non-nuclide metal ions are bound in the second shell region may be greater than the content of the core chelating agent contained in the core region. As a practical example, the second shell region may contain 5 to 15% by weight, more substantially 8 to 15% by weight, and still more substantially 10 to 15% by weight of the chelating agent to which the non-nuclide metal ion is bound. there is. As a practical example, the first shell region may contain 0.1 to 10% by weight, specifically 1 to 8% by weight, and more specifically 1 to 6% by weight of the chelating agent.
이때, 제1영역의 제1킬레이트제와 제2영역의 제2킬레이트제는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 서로 독립적으로, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 니트릴로트리아세트산(NTA), 아미노트리스(메틸렌포스폰산)(ATMP), 에틸렌디아민 테트라메틸렌 포스폰산(EDTMP), 1-히드록시에탄 1,1-디포스폰산(HEDP), 에틸렌디아민디숙신산(EDDS) 및 이미노디숙신산(IDS)에서 하나 이상 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 앞서 상술한 바와 유사하게, 제1킬레이트제와 제2킬레이트제가 용이 결합하는 금속 이온에서 그 산화수는 서로 동일 내지 상이할 수 있으며, 산화수는 각각 1 내지 4의 자연수일 수 있다. In this case, the first chelating agent of the first region and the second chelating agent of the second region may be the same as or different from each other, and independently of each other, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), Nitrilotriacetic acid (NTA), aminotris(methylenephosphonic acid) (ATMP), ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid (EDTMP), 1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid (HEDP), ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS) ) And one or more may be selected from imino disuccinic acid (IDS), but is not necessarily limited thereto. Also, similarly to the above description, the oxidation number of the metal ion to which the first chelating agent and the second chelating agent are easily bonded may be the same or different from each other, and each oxidation number may be a natural number of 1 to 4.
제1쉘 영역은 중심 영역을 모두 감싸는 막일 수 있으며, 제2쉘 영역은 제1쉘 영역을 모두 감싸는 막일 수 있다. 이에, 제1쉘 영역과 제2쉘 영역은 모두 중심 영역의 외피 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. The first shell region may be a film surrounding the entire central region, and the second shell region may be a film surrounding the entire first shell region. Accordingly, both the first shell region and the second shell region may have a shape corresponding to the outer shell shape of the central region.
제1쉘 영역의 두께와 제2쉘 영역의 두께는 코어 영역의 구체 크기를 고려하여 전술한 작용이 잘 구현될 수 있는 두께이면 족하다. 액상의 방사성 폐기물이 시멘트 고화되어 처분장에 보관되는 시멘트 고화체의 통상적인 형상을 고려하여 원통형의 고화체를 가정할 때, 제1쉘 영역의 두께와 제2쉘 영역의 두께는 각각 원통 직경의 0.1% 내지 5% 수준일 수 있으며, 실질적인 예로, 각각 수 밀리미터 내지 수 센티미터 수준일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 쉘 영역은 방사성 핵종이 고화되고 킬레이트기를 갖는 시멘트 고화체를 코어 영역으로, 코어 영역에 킬레이트제(또는 비-핵종 금속 이온과 결합한 킬레이트 화합물)을 함유하는 시멘트 슬러리를 코팅하여 제조될 수 있음에 따라, 쉘 영역은 코팅층으로, 제1쉘 영역과 제2쉘 영역은 각각 제1코팅층과 제2코팅층으로도 통칭될 수 있다. The thickness of the first shell region and the thickness of the second shell region are sufficient as long as the above-described action can be well implemented in consideration of the spherical size of the core region. Assuming a cylindrical solidified body in consideration of the general shape of a cement solidified body in which liquid radioactive waste is cement solidified and stored in a repository, the thickness of the first shell region and the second shell region are each 0.1% to 0.1% of the cylinder diameter. It may be a level of 5%, and as a practical example, each may be a level of several millimeters to several centimeters, but is not necessarily limited thereto. At this time, the shell region may be prepared by coating a cement solidified body having a chelate group in which radionuclides are solidified as a core region, and a cement slurry containing a chelating agent (or a chelate compound combined with a non-nuclide metal ion) in the core region. Accordingly, the shell region may be collectively referred to as a coating layer, and the first shell region and the second shell region may be collectively referred to as a first coating layer and a second coating layer, respectively.
방사성 핵종의 대표적인 예로, Ir-192, Cs-137, Co-60, Ra-226등을 들 수 있으며, 다양한 방사성 핵종 중 Cs-137은 약 30년의 긴 반감기와 물에 대한 높은 용해도로 인하여 방사성 폐기술 처분시 중점적으로 고려되는 방사성 핵종임과 동시에, 다양한 방사성 핵종 중 시멘트 고화체에서 실질적으로 가장 낮은 침출 지수를 갖는 방사성 핵종이다. Representative examples of radionuclides include Ir-192, Cs-137, Co-60, and Ra-226. Among various radionuclides, Cs-137 is radioactive due to its long half-life of about 30 years and its high solubility in water. It is a radionuclide that is mainly considered when disposing of waste technology, and at the same time, it is a radionuclide that has substantially the lowest leaching index in cement solids among various radionuclides.
표 1은 일 실시예에 따라 제조된 고화체에서, ANS 16.1 기준에 따른 Cs의 침출 지수를 측정한 결과이다. 고화체 1은 포틀랜드 시멘트(OPC; Ordinary Portland Cement)에 에틸렌다이아민테트라아세트산염(EDTA-2Na)을 1wt%로 혼합한 혼합제 1200g를 제조한 후, 세슘 수용액(물 480g 및 질산세슘 8.4g)을 투입 교반한 후, 몰드에 넣고 습윤 상태(상대습도 90±5%)에서 28일 이상 양생하여 제조하였다. 고화체 2는 고화체 1과 동일한 방법으로 제조된 고화체를 코어 영역으로 사용 하고, 혼합제에 세슘 수용액 대신 순수한 물을 투입 교반하여 제조된 슬러리로 코어 영역의 표면을 코팅한 후 습윤상태에서 2일 동안 양생하여 제조하였다. 고화체 3은 고화체 2와 동일한 방법으로 코어 영역과 코어 영역을 감싸는 제1쉘 영역을 제조한 후, OPC에 칼슘 이온-EDTA 착물을 10wt%로 혼합한 혼합제에 순수한 물을 투입 교반하여 제조된 슬러리로 고화체 2의 표면을 코팅한 후 습윤 상태에서 2일 동안 양생하여 제조하였다. 이때, 고화체 2 및 고화체 3의 경우 코어 영역 제조시 사용된 몰드의 크기를 조절하여, 최종 제조되는 고화체가 고화체 1과 동일 형상과 크기를 갖도록 하였으며, 비교를 위한 기준 고화체는 고화체 1과 동일한 방법으로 제조하되, 킬레이트제를 투입하지 않고 단지 OPC에 세슘 수용액을 투입 및 교반하여 제조된 것이다. Table 1 shows the results of measuring the leaching index of Cs according to the ANS 16.1 standard in the solidified body prepared according to one embodiment. For the solidified body 1, 1200 g of a mixture was prepared by mixing Ordinary Portland Cement (OPC) with 1 wt% of ethylenediamine tetraacetate (EDTA-2Na), and then an aqueous solution of cesium (480 g of water and 8.4 g of cesium nitrate) was added. After stirring, it was put into a mold and cured for 28 days or more in a wet state (relative humidity 90 ± 5%). Solidified body 2 uses the solidified body prepared in the same way as solidified body 1 as the core area, coats the surface of the core area with the slurry prepared by adding pure water instead of the cesium aqueous solution to the mixture and stirring, and then curing in a wet state for 2 days. manufactured. Solidified body 3 is a slurry prepared by preparing a core region and a first shell region surrounding the core region in the same way as solidified body 2, and then adding pure water to a mixture of 10 wt% of OPC and calcium ion-EDTA complex and stirring. After coating the surface of solidified body 2, it was prepared by curing for 2 days in a wet state. At this time, in the case of solid body 2 and solid body 3, the size of the mold used in the manufacture of the core region was adjusted so that the final solid body produced had the same shape and size as solid body 1, and the reference solid body for comparison was prepared in the same way as solid body 1 However, it was prepared by simply adding a cesium aqueous solution to OPC and stirring without adding a chelating agent.
(표 1)(Table 1)
표 1에서 알 수 있듯이, 고화체 1~3 모두 기준 고화체보다 세슘 이온의 침출 지수가 증가함을 알 수 있으며, 특히 고화체 3의 경우 침출 지수가 크게 증가함과 동시에 시간에 따른 침출 지수의 변화 또한 작음을 알 수 있다. As can be seen from Table 1, it can be seen that the cesium ion leaching index of solids 1 to 3 increases more than that of the standard solidified material. can know
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by specific details and limited embodiments and drawings, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention Those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and it will be said that not only the claims to be described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims belong to the scope of the present invention. .
Claims (10)
고화 매질인 상기 시멘트는 킬레이트기를 가지고,
상기 시멘트 고화체는 상기 방사성 핵종을 함유하며 상기 킬레이트기를 함유하는 시멘트인 제1시멘트 고화매질을 포함하는 중심 영역(core region)과, 상기 중심 영역을 감싸며 방사성 핵종을 함유하지 않는 제2시멘트 고화매질을 포함하는 쉘 영역(shell region)을 포함하는 핵종 고화체.It is a cement solidified material containing radionuclides,
The cement, which is a solidification medium, has a chelating group,
The cement solidified body includes a core region including a first cement solidifying medium, which is cement containing the radionuclide and the chelate group, and a second cement solidifying medium surrounding the central region and not containing the radionuclide. A solidified nuclide containing a shell region.
고화 매질인 상기 시멘트의 구성성분에 킬레이트기가 도입된, 핵종 고화체. According to claim 1,
A solidified nuclide in which a chelating group is introduced into a component of the cement, which is a solidifying medium.
고화 매질인 상기 시멘트는 킬레이트제를 함유하는 핵종 고화체. According to claim 1,
The cement, which is a solidification medium, is a nuclide solidified body containing a chelating agent.
상기 쉘 영역은 킬레이트제를 포함하는 핵종 고화체. According to claim 1,
The shell region is a solidified nuclide containing a chelating agent.
상기 쉘 영역은 제1킬레이트제를 포함하는 제1쉘 영역과 제2킬레이트제를 포함하는 제2쉘 영역을 포함하며, 상기 제1킬레이트제와 제2킬레이트제 중 일 킬레이트제는 비-핵종 금속이온이 결합된, 핵종 고화체.According to claim 5,
The shell region includes a first shell region including a first chelating agent and a second shell region including a second chelating agent, wherein one of the first chelating agent and the second chelating agent is a non-nuclide metal. A solidified material of nuclides in which ions are bound.
상기 쉘 영역은 상기 중심 영역을 감싸는 제1쉘 영역 및 상기 제1쉘 영역을 감싸며 핵종 고화체의 표면층을 형성하는 제2쉘 영역을 포함하며, 상기 제2쉘 영역의 킬레이트제는 비-핵종 금속 이온이 결합된, 핵종 고화체.According to claim 5,
The shell region includes a first shell region surrounding the central region and a second shell region surrounding the first shell region and forming a surface layer of a solidified nuclide, wherein the chelating agent in the second shell region is a non-nuclide metal ion. This combined, nuclide solidification.
상기 제2쉘 영역의 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제 함량은 제1쉘 영역의 킬레이트제 함량보다 큰, 핵종 고화체.According to claim 7,
The content of the chelating agent to which the non-nuclide metal ion is bound in the second shell region is greater than the content of the chelating agent in the first shell region.
상기 제2쉘 영역은 비-핵종 금속 이온이 결합된 킬레이트제를 5 내지 15중량% 함유하는 핵종 고화체. According to claim 8,
The second shell region contains 5 to 15% by weight of a chelating agent to which non-nuclide metal ions are bound.
상기 쉘 영역에 함유된 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 니트릴로트리아세트산(NTA), 아미노트리스(메틸렌포스폰산)(ATMP), 에틸렌디아민 테트라메틸렌 포스폰산(EDTMP), 1-히드록시에탄 1,1-디포스폰산(HEDP), 에틸렌디아민디숙신산(EDDS) 및 이미노디숙신산(IDS)에서 하나 이상 선택되는 핵종 고화체. According to claim 5,
The chelating agent contained in the shell region is ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), nitrilotriacetic acid (NTA), aminotris(methylenephosphonic acid) (ATMP), ethylenediamine tetramethylene phosphate A solidified material of at least one nuclide selected from phonic acid (EDTMP), 1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid (HEDP), ethylenediamine disuccinic acid (EDDS) and imino disuccinic acid (IDS).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210182562A KR102512138B1 (en) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | Solidified Radioactive Waste Form with Resistance to Leaching of Nuclides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210182562A KR102512138B1 (en) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | Solidified Radioactive Waste Form with Resistance to Leaching of Nuclides |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102512138B1 true KR102512138B1 (en) | 2023-03-21 |
Family
ID=85801500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210182562A KR102512138B1 (en) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | Solidified Radioactive Waste Form with Resistance to Leaching of Nuclides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102512138B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2545946B2 (en) * | 1988-08-29 | 1996-10-23 | 日揮株式会社 | Waste liquid treatment method and treatment device |
| JP3150445B2 (en) * | 1992-09-18 | 2001-03-26 | 株式会社日立製作所 | Radioactive waste treatment method, radioactive waste solidified material and solidified material |
| KR20170085415A (en) | 2016-04-29 | 2017-07-24 | 한전원자력연료 주식회사 | Solidification agent for solidifying radioactive waste including alumina cement and solidifying method for radioactive waste using the same |
-
2021
- 2021-12-20 KR KR1020210182562A patent/KR102512138B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2545946B2 (en) * | 1988-08-29 | 1996-10-23 | 日揮株式会社 | Waste liquid treatment method and treatment device |
| JP3150445B2 (en) * | 1992-09-18 | 2001-03-26 | 株式会社日立製作所 | Radioactive waste treatment method, radioactive waste solidified material and solidified material |
| KR20170085415A (en) | 2016-04-29 | 2017-07-24 | 한전원자력연료 주식회사 | Solidification agent for solidifying radioactive waste including alumina cement and solidifying method for radioactive waste using the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Koťátková et al. | Concrete and cement composites used for radioactive waste deposition | |
| US6166390A (en) | Radiation shielding composition | |
| US5463171A (en) | Method for solidification of waste, and apparatus, waste form, and solidifying material therefor | |
| KR102512138B1 (en) | Solidified Radioactive Waste Form with Resistance to Leaching of Nuclides | |
| US5256338A (en) | Solidifying materials for radioactive waste disposal, structures made of said materials for radioactive waste disposal and process for solidifying of radioactive wastes | |
| GB2065360A (en) | Disposing of radioactive waste | |
| EP0144440B1 (en) | Process for solidifying radioactive wastes | |
| Kononenko et al. | Immobilization of NPP evaporator bottom high salt-bearing liquid radioactive waste into struvite-based phosphate matrices | |
| Reiller | Prognosticating the humic complexation for redox sensitive actinides through analogy, using the charge neutralisation model | |
| JP2908107B2 (en) | Solidification material for radioactive waste and method for treating radioactive waste | |
| JP3184508B2 (en) | Radioactive waste treatment method, radioactive waste solidified material and solidified material | |
| JP5832019B2 (en) | Method for producing radiation shielding mortar and method for producing radiation shielding container | |
| JPS63150696A (en) | Block containing waste aiming at storage and manufacture thereof | |
| JP3282715B2 (en) | Hydration reaction delayed type cement composition and multilayer structure type shield using the composition | |
| JP2993903B2 (en) | Radioactive waste treatment method | |
| JPH0656494A (en) | Cement composition for adsorbing nuclide | |
| EP1137014B1 (en) | Co-solidification of low-level radioactive wet wastes produced from BWR nuclear power plants | |
| JP4603941B2 (en) | Solidification method for radioactive waste | |
| Eun et al. | Feasibility study on immobilization of radioactive cobalt and BaSO4 waste powder using low-temperature sintering | |
| JPH09211194A (en) | Method for solidifying radioactive waste | |
| JP3608032B2 (en) | Hydration reaction delayed cement composition and multilayer structure type shield using the composition | |
| JP3164131B2 (en) | Aggregate used in radioactive waste treatment structures | |
| JPS63115099A (en) | Method of processing radioactive waste | |
| Eom et al. | Long-term stability of upgraded SiO2-Al2O3-P2O5 waste form in domestic groundwater for application in radioactive salt waste disposal | |
| JPH0385500A (en) | Solidification of radioactive waste |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |