KR102536109B1 - 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법 - Google Patents

유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법 Download PDF

Info

Publication number
KR102536109B1
KR102536109B1 KR1020210165158A KR20210165158A KR102536109B1 KR 102536109 B1 KR102536109 B1 KR 102536109B1 KR 1020210165158 A KR1020210165158 A KR 1020210165158A KR 20210165158 A KR20210165158 A KR 20210165158A KR 102536109 B1 KR102536109 B1 KR 102536109B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
epoxy
radioactive waste
weight
mixture
organic
Prior art date
Application number
KR1020210165158A
Other languages
English (en)
Inventor
임동한
기경국
정민구
반영주
김영주
박정훈
Original Assignee
주식회사 케미콘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케미콘 filed Critical 주식회사 케미콘
Priority to KR1020210165158A priority Critical patent/KR102536109B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102536109B1 publication Critical patent/KR102536109B1/ko

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
    • G21F9/16—Processing by fixation in stable solid media
    • 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
    • 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
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법이 개시된다. 본 발명의 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물은 방사성 폐기물을 고형화 처리하는데 사용되는 고화제 조성물에 있어서, 무기계 결합재, 에폭시 주제부, 및 에폭시 경화제부를 포함한다. 그리고, 본 발명의 방사성 폐기물 고형화 처리 공법은 분산화 및 안정화 처리된 방사성 폐기물에 무기계 결합재와 물을 첨가하여 교반시켜 상기 방사성 폐기물을 시멘트 페이스트와 혼합하는 단계, 상기 시멘트 페이스트와 혼합된 상기 방사성 폐기물이 경화되기 전에 에폭시 주제부와 에폭시 경화제부의 혼합물을 첨가하여 교반시켜 에폭시 페이스트와 혼합하는 단계, 및 상기 시멘트 페이스트 및 상기 에폭시 페이스트와 혼합된 상기 방사성 폐기물을 경화시키는 단계를 포함한다.

Description

유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법{ORGANIC-INORGANIC HYBRID SOLIDIFYING AGENT COMPOSITION AND SOLIDIFICATION METHOD FOR RADIOACTIVE WASTE USING THE SAME}
본 발명은, 방사성 폐기물을 고형화 처리하는데 사용되는 고화제 조성물 및 방사성 폐기물 고형화 처리 공법에 관한 것이다.
원자력 발전소의 운영 및 해체 과정에서는 다양한 형태 및 여러 가지 종류의 방사성 폐기물(혹은 방사능 폐기물)이 발생하게 된다. 이때, 발생되는 방사성 폐기물 중에서 70%이상 많은 양을 차지하는 것이 방사성 콘크리트 폐기물이다.
방사성 폐기물을 처리하는 공법에는 여러 가지가 있으나, 그 중에 대표적인 고형화 처리 공법은 방사성 폐기물을 고체 형태로 고정시키는 물질과 혼합시킴으로써 고체 구조 내에 폐기물을 물리적으로 고정시키고 화학적으로 안정화시키는 처리 공법을 말한다. 참고로, 고형화 처리된 방사성 폐기물, 즉 방사성 폐기물 고화체는 소정의 공간이나 드럼통에 담아 지하 또는 보관소에 보관하게 된다.
이러한 방사성 폐기물 고화체는 다량의 방사성 물질을 포함하기 때문에 방사선 영향을 최소화하고 방사성 원소 및 다른 유해 화학 원소들이 폐기물 고화체로부터의 유출되지 않도록, 요구되는 물리적, 화학적 안전 규정을 만족시켜야 하며, 장기적으로 보관되는 것을 감안하여 그에 따른 내구성도 충분히 확보되어야 한다.
한편, 방사성 폐기물 고형화 처리 공법에는 크게 2가지가 있는데, 하나는 1종 보통 포틀랜드 시멘트 등의 시멘트를 사용하여 방사성 폐기물을 고형화 처리하는 공법이고, 다른 하나는 에폭시 폴리머 등의 폴리머를 사용하여 방사성 폐기물을 고형화 처리하는 공법이다.
시멘트를 사용하는 방사성 폐기물 고형화 처리 공법은 방사성 폐기물 고화체의 기계적 강도가 우수하고 공정이 단순하여 설비의 운영이 쉽다는 장점이 있으나, 방사성 폐기물 고화체의 흡수율이 높아 수분의 이동이 자유로워 장기적인 보관 과정에서 수분에 노출될 경우 내부 오염 물질이 침출되거나 철제 드럼이 부식되는 위험성이 있다.
에폭시 폴리머를 사용하는 방사성 폐기물 고형화 처리 공법은 방사성 폐기물 고화체의 내수성이 우수하여 장기보관시 수분노출에 대한 침출의 위험성이 적다는 장점이 있으나, 방사성 폐기물을 미립화 또는 펠렛화 처리 등 추가적인 전처리 공정이 요구되며 이를 위해서는 폐기물의 종류별 특성 분석 결과에 따라 개별적인 약품과 전용 설비를 선택해야하는데, 현실적으로 산업현장에서 발생되는 대량의 복합적인 방사성 폐기물들의 미립화 및 펠렛화하기 위해서는 상당한 시간과 비용이 소요될 뿐만 아니라, 방사성 폐기물들의 특성상 고위험성의 불순물이 빈번하게 포함되어 있어 방사성 폐기물 처리의 품질 관리를 비롯하여 설비의 운영 및 유지 관리가 어렵다는 단점이 있다.
관련 선행기술문헌으로는 등록특허공보 10-1641281호 (발명의 명칭: 알루미나 시멘트를 포함하는 방사성폐기물 고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 방사성폐기물의 고화방법, 등록일자: 2016년 07월 14일) 등이 있다.
본 발명의 목적은, 조기 고강도를 발현시키고 내수 성능을 향상시킬 수 있는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 방사성 폐기물을 고형화 처리하는데 사용되는 고화제 조성물에 있어서, 무기계 결합재, 에폭시 주제부, 및 에폭시 경화제부를 포함하는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 무기계 결합재는 시멘트, 칼슘 알루미네이트, 석고 분말, 포졸란 재료, 발수성 재료 및 유동화제를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 무기계 결합재는 그 전체 중량에 대하여 상기 시멘트 40~60중량%, 상기 칼슘 알루미네이트 10~30중량%, 상기 석고 분말 5~20중량%, 상기 포졸란 재료 5~20중량%, 상기 발수성 재료 1~5중량% 및 상기 유동화제 0.1~5중량%를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 석고 분말은 황산칼슘의 무수물로 제공되고, 상기 포졸란 재료는 시멘트 수화물인 수산화칼슘과 반응하여 포졸란 반응을 일으킬 수 있는 재료로서 실리카흄과 메타카올린의 혼합물로 제공되며, 상기 발수성 재료는 재유화형 분말수지와 징크 분말의 혼합물로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물의 전체 중량에 대하여 상기 무기계 결합재 40~70중량%, 상기 에폭시 주제부 25~50중량% 및 상기 에폭시 경화제부 5~20중량%로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 에폭시 주제부는 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르, 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 에폭시 수지, 및 1,4-사이클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르, 디글리시딜 에테르, 에폭시 실란, 벤질알콜 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 반응성 희석제를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 에폭시 경화제부는 스티렌화 페놀, 1-(2-아미노에틸)피퍼아진, 1-피페라진에탄아민, 2,2''-((1-메틸에틸리덴)- 비스(4,1-페닐렌옥시메틸렌)비스(옥시란)과의 중합체 또는 이들의 혼합물을 이루어지는 변성 지환족 아민, 및 이소포론디아민, 트리에틸렌테트라아민, 벤질알콜, 3-(트라이에톡시실릴)프로필아민 또는 이들의 혼합물을 이루어지는 반응성 희석제를 포함할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 분산화 및 안정화 처리된 방사성 폐기물에 무기계 결합재와 물을 첨가하여 교반시켜 상기 방사성 폐기물을 시멘트 페이스트와 혼합하는 단계, 상기 시멘트 페이스트와 혼합된 상기 방사성 폐기물이 경화되기 전에 에폭시 주제부와 에폭시 경화제부의 혼합물을 첨가하여 교반시켜 에폭시 페이스트와 혼합하는 단계, 및 상기 시멘트 페이스트 및 상기 에폭시 페이스트와 혼합된 상기 방사성 폐기물을 경화시키는 단계를 포함하는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물을 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법에 의해 달성된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 시멘트를 주요 성분으로 하는 '무기계 결합재'와 에폭시 주제부와 에폭시 경화제부로 이루어진 '유기계 결합재'를 포함하는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법을 제공함으로써, 방사성 폐기물을 고형화 처리하는데 있어서 요구되는 물리적, 화학적 안전 규정을 만족하면서도 방사성 폐기물 고화체의 조기 고강도를 발현시키고 내수 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물을 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명은 방사성 폐기물을 고형화 처리하는데 사용되는 고화제 조성물 및 방사성 폐기물 고형화 처리 공법에 관한 것으로, 본 발명의 방사성 폐기물 처리용 고화제 조성물은 시멘트를 주요 성분으로 하는 '무기계 결합재'와, 에폭시 주제부와 에폭시 경화제부로 이루어진 2액형 '유기계 결합재'의 유-무기 하이브리드형으로 제공된다. 즉, 본 발명의 방사성 폐기물 처리용 고화제 조성물은 전체적으로 보아 무기계 결합재, 에폭시 주제부 및 에폭시 경화제부의 3액형 고화제로서 제공된다.
이와 같은 본 발명의 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법은, 종래의 시멘트를 사용하는 고형화 처리 공법과 종래의 에폭시 폴리머를 사용하는 고형화 처리 공법 각각의 장점은 발현하고 단점은 보완한 것으로, 방사성 폐기물을 고형화 처리하는데 있어서 요구되는 물리적, 화학적 안전 규정을 만족하면서도 방사성 폐기물 고화체의 조기 고강도를 발현시키고 내수 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 무기계 결합재는 시멘트, 팽창재, 발수성 재료 및 유동화제를 구성 성분으로 포함하되, 이때 팽창재는 칼슘 알루미네이트, 석고 분말 및 포졸란 재료을 포함한다. 그리고, 그 구성 성분들의 비율에 있어서 무기계 결합재는 그 전체 중량(100중량%)에 대하여 시멘트 40~60중량%, 칼슘 알루미네이트 10~30중량%, 석고 분말 5~20중량%, 포졸란 재료 5~20중량%, 발수성 재료 1~5중량% 및 유동화제 1~5중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 무기계 결합재는 상대적으로 작은 양이지만, 반응촉진제, 지연제, 소포제, 증점제 및 보강재를 더 포함할 수 있는데, 바람직하게 무기계 결합재의 전체 중량(100중량%)에 대하여 반응촉진제 0.1~2중량%, 지연제 0.1~2중량%, 소포제 0.1~2중량%, 증점제 0.1~2중량% 및 보강재 0.1~2중량%를 더 포함할 수 있다.
이하, 이와 같은 본 발명의 무기계 결합재의 구성 성분들을 상세히 설명하기로 한다.
시멘트는 본 발명의 일 실시예에 따라 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)로 제공되는데, 다만 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 예컨대 조강 시멘트, 초속경 시멘트, CSA계 시멘트 또는 이들의 혼합물로 제공될 수도 있다.
칼슘 알루미네이트는 산화칼슘(CaO, 이하 C)과 알루미나(Al2O3, 이하 A)의 연속 고용체로서 조성비에 따라 다양한 광물 특성을 나타내며, 예컨대 CaO와 Al2O3가 각각 1:1, 1:2, 3:1, 12:7의 조성비를 나타내는 CA, CA2, C3A, C12A7 또는 이들의 혼합물로 제공될 수 있다.
석고 분말은 황산칼슘의 무수물, 반수화물, 이수화물 및 이들의 혼합물로 제공될 수 있다.
포졸란 재료는 이산화규소(SiO2)를 함유하여 시멘트 수화물인 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하여 포졸란 반응을 일으킬 수 있는 재료로서, 예컨대 플라이애시, 실리카흄, 퓸드실리카, 나노실리카, 실리카겔, 화산재, 규조토, 메타카올린 또는 이들의 혼합물로 제공될 수 있다.
발수성 재료는 재유화형 분말수지, 실리콘계/금속염계 발수제 또는 이들의 혼합물로 제공되는데, 이때 재유화형 분말수지는 비닐아세테이트/에틸렌 공중합체로 제조된 것이고, 실리콘계/금속염계 발수제는 징크 분말(아연 분말), 스테아르산칼슘(Calcium Stearate) 또는 알킬실리콘수지로 제공될 수 있다.
유동화제는 폴리카르본산계, 나프탈렌 설폰산염계 또는 이들의 혼합물로 제공될 수 있다.
그리고, 반응촉진제는 탄산리튬, 탄산나트륨, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산마그네슘, 염화칼슘, 포름산칼슘, 산화마그네슘 또는 이들의 혼합물로 제공되고, 지연제는 구연산, 타르타르산, 붕산, 글루탐산모노나트륨 또는 이들의 혼합물로 제공되며, 소포제는 고화체 내부의 기포를 제거하기 위한 것으로 통상의 소포제나 탈포제로 제공되고, 증점제는 고화제의 작업성 개선하고 재료 분리현상 저감시키기 위한 것으로 검(Gum), 전분(Starch) 등으로 제공되며, 보강재는 고화체의 경화 단계에서 균열 발생을 저감시키 위한 것으로 골재, 섬유 등으로 제공될 수 있다.
본 발명의 에폭시 주제부는 에폭시 수지와 반응성 희석제를 구성 성분으로 포함한다. 여기서, 에폭시 수지는 2,2-비스(4'-글리시딜옥시페닐)프로페인(2,2-Bis(4'-glycidyloxyphenyl)propane), 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르(Bisphenol A diglycidyl ether), 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 반응성 희석제는 1,4-사이클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르(1,4-Cyclohexane dimethanol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(Diglycidyl ether), 에폭시 실란(Epoxy silane), 벤질알코올(Benzyl alcohol) 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 에폭시 경화제부는 변성 지환족 아민(Cycloaliphatic modified amine)과 반응성 희석제를 구성 성분으로 포함한다. 여기서,변성 지환족 아민은 스티렌화 페놀(Styrenated phenol), 1-(2-아미노에틸)피퍼아진, 1-피페라진에탄아민, 2,2''-((1-메틸에틸리덴)- 비스(4,1-페닐렌옥시메틸렌)비스(옥시란)과의 중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 반응성 희석제는 이소포론디아민(Isophorone diamine), 트리에틸렌테트라아민(Triethylenetetramine), 벤질알코올(Benzyl alcohol), 3-(트라이에톡시실릴)프로필아민(3-Aminopropyltriethoxysilane) 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물을 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 방사성 폐기물 고형화 처리 공법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 방사성 폐기물에 유동화제를 첨가하고 교반시켜 분산화 처리하는 단계가 수행된다(S110). 구체적으로, 방사성 폐기물에 폴리카르본산계 유동화제를 방사성 폐기물의 전체 중량에 대하여 약 1중량% 정도 첨가하여 혼합이 될 정도까지 물을 추가하면서 교반시켜 분산시킨다.
다음으로, 분산화 처리된 방사성 폐기물에 안정화제를 첨가하고 온도 조절하여 교반시켜 안정화 처리하는 단계가 수행된다(S120). 구체적으로, pH조절형 안정화제를 방사성 폐기물의 전체 중량에 대하여 약 1중량% 정도 첨가하여 교반시키면서 약 80℃로 가열시키되, 수분이 증발되어 굳지 않도록 물을 보충하면서 암모니아 냄새가 느껴지지 않을 때까지 가열시킨다.
다음으로, 안정화 처리된 방사성 폐기물에 무기계 결합재와 물을 첨가하고 교반시켜 방사성 폐기물을 시멘트 페이스트와 혼합하는 단계가 수행된다(S130). 여기서, '시멘트 페이스트'는 무기계 결합재와 물에 의해 형성되는 페이스트를 의미한다.
다음으로, 시멘트 페이스트와 혼합된 방사성 폐기물이 경화되기 전에 에폭시 주제부와 에폭시 경화제부의 혼합물을 첨가하여 교반시켜에폭시 페이스트와 혼합하는 단계가 수행된다(S140). '에폭시 페이스트'는 에폭시 주제부와 에폭시에 의해 형성되는 페이스트를 의미한다.
마지막으로, 시멘트 페이스트 및 에폭시 페이스트와 혼합된 방사성 폐기물을 경화시키는 단계가 수행된다(S150)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 그 시험 결과를 설명함으로써, 본 발명의 구성 및 작용효과를 더 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
1. 모의 방사성 폐기물의 제작
실제 방사성 폐기물의 경우 방사선 노출 등의 위험 요소 많으므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 시험을 위해 모의 방사성 폐기물을 제작하였다. 구체적으로, 모의 방사성 폐기물은 방사성이 없는 금속 폐기물로서 아래의 [표 1]의 배합비에 따라 제작되었다.
Figure 112021136785276-pat00001
위와 같은 배합비에 따른 모의 방사성 폐기물에 폴리카르본산계 유동화제를 모의 방사성 폐기물의 전체 중량(100중량%)에 대하여 약 1중량% 정도 첨가하여 혼합이 될 정도까지 물을 추가하면서 교반시켜 분산시킨 뒤(분산화 처리 공정), pH조절형 안정화제를 모의 방사성 폐기물의 전체 중량(100중량%)에 대하여 약 1중량% 정도 첨가하여 교반시키면서 약 80℃로 가열시키되(안정화 처리 공정), 수분이 증발되어 굳지 않도록 물을 보충하면서 암모니아 냄새가 느껴지지 않을 때까지 가열시켰다. 즉, 모의 방사성 폐기물에 대해 분산화 및 안정화 처리를 수행하였다.
2. 본 발명의 실시예들 및 비교예
위와 같이 분산화 및 안정화 처리된 모의 방사성 폐기물에 대하여 아래의 [표 2]에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 고화제 조성물을 사용하여 모의 방사성 폐기물에 대하여 고형화 처리를 실시하였다. 참고로, 비교예는 일반적인 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용하여 모의 방사성 폐기물에 대하여 고형화 처리를 실시한 것이다.
구체적으로, 실시예 1에 따른 고화제 조성물은 본 발명의 무기재 결합재를 사용하되 본 발명의 에폭시 주제부 및 에폭시 경화제부를 사용하지 않은 것이고, 실시예 2에 따른 고화제 조성물은 본 발명의 본 발명의 에폭시 주제부 및 에폭시 경화제부를 사용하되 본 발명의 무기계 결합재를 사용하지 않은 것이며, 실시예 3에 따른 고화제 조성물은 본 발명의 무기재 결합재와 함께 본 발명의 에폭시 주제부 및 에폭시 경화제부를 모두 사용한 것으로 본 발명의 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물이다. 참고로, 아래의 [표 2]에 나타낸 수치의 단위는 중량(kg)이다.
Figure 112021136785276-pat00002
그리고, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 적용된 본 발명의 무기계 결합재, 에폭시 주제부 및 에폭시 경화제부의 세부 배합비를 정리하면 아래의 [표 3] 내지 [표 5]와 같다..
Figure 112021136785276-pat00003
위 [표 3]에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 적용되는 무기계 결합재는 그 전체 중량(100중량%)에 대하여 시멘트 53중량%, 칼슘 알루미네이트 23중량%, 석고 분말 7중량%, 포졸란 재료 12중량%, 발수성 재료 3중량%, 유동화제 0.7중량%, 반응촉진제 0.25중량%, 지연제 0.2중량%, 소포제 0.4중량, 증점제 0.15중량% 및 보강재 0.3중량%로 배합되었다.
여기서, 시멘트는 1종 보통 포틀랜드 시멘트가 사용되었고, 칼슘 알루미네이트는 산화칼슘(CaO)와 알루미나(Al2O3)가 12:7의 조성비를 나타내는 C12A7가 사용되었으며, 석고 분말은 황산칼슘(CaSO4)의 무수물이 사용되었고, 포졸란 재료는 실리카흄 6중량% 및 메타카올린 6중량%가 사용되었으며, 발수성 재료는 재유화형 분말수지 2중량% 및 징크 분말 1중량%가 사용되었고(참고로 재유화형 분말수지는 'Vinnapas 8031H' 제품이 사용됨), 유동화제는 'Conpac 500' 제품이 사용되었다. 그리고, 반응촉진제는 탄산리튬(Li2CO3)이 사용되었고, 지연제는 주석산이 사용되었으며, 소포제는 폴리글리콜이 사용되었고, 증점제는 셀룰로우소계가 사용되어으며, 보강재는 PE 파이버가 사용되었다.
Figure 112021136785276-pat00004
위 [표 4]에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 적용되는 에폭시 주제부는 그 전체 중량(100중량%)에 대하여 에폭시 수지 95중량% 및 반응석 희석제 5중량%로 배합되었다.
여기서, 에폭시 수지는 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르(Bisphenol A diglycidyl ether)가 사용되었고, 반응성 희석제는 1,4-사이클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르(1,4-Cyclohexane dimethanol diglycidyl ether) 4.5중량% 및 에폭시 실란(Epoxy silane) 0.5중량%가 사용되었다.
Figure 112021136785276-pat00005
위 [표 5]에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 적용되는 에폭시 경화제부는 그 전체 중량(100중량%)에 대하여 변성 지환족 아민 70중량% 및 반응석 희석제 30중량%로 배합되었다.
여기서, 변성 지환족 아민은 스티렌화 페놀(Styrenated phenol)가 사용되었고, 반응성 희석제는 이소포론디아민(Isophorone diamine) 29.5중량% 및 트리에틸렌테트라아민(Triethylenetetramine) 0.5중량%가 사용되었다.
3. 시험 결과 및 검토
이상 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 대하여 KS 시험규격 「KS F 4042」'콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르'에 규정된 시험 방법에 따라 시험한 결과를 아래의 [표 6]에 나타내었다. 또한 KS 시험규격에는 없지만 가혹한 조건에서의 내수 성능을 평가하기 위해 28일간 기건상태에서 양생한 시험체를 추가적으로 28일 동안 물에 침지하여 압축강도와 길이변화율을 평가하였고 그 결과를 아래의 [표 7]에 나타내었다.
3.1 고형화 기본 물성 시험 결과
Figure 112021136785276-pat00006
위 [표 6]를 참조하면, 실시예 1에 대한 시험 결과, 무기계 결합재의 사용으로 인해 조기강도가 발현되어 1, 7, 28일에 걸쳐 강도가 증진되었고, 또한 길이 변화율에 있어서 수축 현상이 감소하여 안정성이 향상된 것으로 확인되었다. 실시예 2에 대한 시험 결과, 에폭시 주제부 및 에폭시 경화제부의 사용으로 인해 방수 성능이 발현되어 투수량이 낮아져 내수 성능이 향상되었고, 길이 변화율에 있어서 수축 현상이 감소하여 안정성이 향상된 것으로 확인되었다. 그리고, 실시예 3에 대한 시험 결과, 무기계 결합재와 에폭시 주제부 및 에폭시 경화제부의 사용으로 인해 앞서 실시예 1 및 실시예 2에서 나타난 강도 증진과 내수 성능 향상에 관한 특성이 모두 발현된 것으로 확인되었다.
3.2 고형화 침지 물성 시험 결과
Figure 112021136785276-pat00007
위 [표 7]을 참조하면, 침지 28일이 경과하여 무기계 결합재와 에폭시 주제부 및 에폭시 경화제부를 모두 사용한 실시예 3에 대한 시험 결과, 강도 발현, 길이 변화율, 무게 변화율 모두 우수한 것으로 확인되었다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 방사성 폐기물을 고형화 처리하는데 사용되는 고화제 조성물에 있어서,
    무기계 결합재;
    에폭시 주제부; 및
    에폭시 경화제부;
    를 포함하고,
    상기 무기계 결합재는
    시멘트, 칼슘 알루미네이트, 석고 분말, 포졸란 재료, 발수성 재료 및 유동화제를 포함하며,
    상기 석고 분말은 황산칼슘의 무수물로 제공되고,
    상기 포졸란 재료는 시멘트 수화물인 수산화칼슘과 반응하여 포졸란 반응을 일으킬 수 있는 재료로서 실리카흄과 메타카올린의 혼합물로 제공되며,
    상기 발수성 재료는 재유화형 분말수지와 징크 분말의 혼합물로 제공되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기계 결합재는 그 전체 중량에 대하여 상기 시멘트 40~60중량%, 상기 칼슘 알루미네이트 10~30중량%, 상기 석고 분말 5~20중량%, 상기 포졸란 재료 5~20중량%, 상기 발수성 재료 1~5중량% 및 상기 유동화제 0.1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물의 전체 중량에 대하여
    상기 무기계 결합재 40~70중량%, 상기 에폭시 주제부 25~50중량% 및 상기 에폭시 경화제부 5~20중량%로 제공되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 주제부는
    비스페놀 A 다이글리시딜 에테르, 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 에폭시 수지, 및 1,4-사이클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르, 디글리시딜 에테르, 에폭시 실란, 벤질알콜 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 반응성 희석제를 포함하고,
    상기 에폭시 경화제부는
    스티렌화 페놀, 1-(2-아미노에틸)피퍼아진, 1-피페라진에탄아민, 2,2''-((1-메틸에틸리덴)- 비스(4,1-페닐렌옥시메틸렌)비스(옥시란)과의 중합체 또는 이들의 혼합물을 이루어지는 변성 지환족 아민, 및 이소포론디아민, 트리에틸렌테트라아민, 벤질알콜, 3-(트라이에톡시실릴)프로필아민 또는 이들의 혼합물을 이루어지는 반응성 희석제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물.
  7. 분산화 및 안정화 처리된 방사성 폐기물에 무기계 결합재와 물을 첨가하여 교반시켜 상기 방사성 폐기물을 시멘트 페이스트와 혼합하는 단계;
    상기 시멘트 페이스트와 혼합된 상기 방사성 폐기물이 경화되기 전에 에폭시 주제부와 에폭시 경화제부의 혼합물을 첨가하여 교반시켜 에폭시 페이스트와 혼합하는 단계; 및
    상기 시멘트 페이스트 및 상기 에폭시 페이스트와 혼합된 상기 방사성 폐기물을 경화시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 무기계 결합재는
    시멘트, 칼슘 알루미네이트, 석고 분말, 포졸란 재료, 발수성 재료 및 유동화제를 포함하며,
    상기 석고 분말은 황산칼슘의 무수물로 제공되고,
    상기 포졸란 재료는 시멘트 수화물인 수산화칼슘과 반응하여 포졸란 반응을 일으킬 수 있는 재료로서 실리카흄과 메타카올린의 혼합물로 제공되며,
    상기 발수성 재료는 재유화형 분말수지와 징크 분말의 혼합물로 제공되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물을 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법.
KR1020210165158A 2021-11-26 2021-11-26 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법 KR102536109B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210165158A KR102536109B1 (ko) 2021-11-26 2021-11-26 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210165158A KR102536109B1 (ko) 2021-11-26 2021-11-26 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102536109B1 true KR102536109B1 (ko) 2023-05-26

Family

ID=86536375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210165158A KR102536109B1 (ko) 2021-11-26 2021-11-26 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102536109B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502623A (ja) * 1999-06-14 2003-01-21 パウル・シェラー・インスティトゥート 放射性物質の廃棄物処理
KR102063161B1 (ko) * 2019-04-30 2020-01-07 (주)뉴클리어엔지니어링 방사성폐기물의 고화방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502623A (ja) * 1999-06-14 2003-01-21 パウル・シェラー・インスティトゥート 放射性物質の廃棄物処理
KR102063161B1 (ko) * 2019-04-30 2020-01-07 (주)뉴클리어엔지니어링 방사성폐기물의 고화방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7390271B2 (ja) フライアッシュとレメディエーション剤とを含有するセメント系材料用ポゾラン組成物
US4871395A (en) High temperature lightweight foamed cements
Sukmak et al. Sulfate resistance of clay-portland cement and clay high-calcium fly ash geopolymer
Fernando et al. Durability and environmental performance of alkali-activated tungsten mine waste mud mortars
Mehdizadeh et al. CO 2 treatment of hydrated cement powder: Characterization and application consideration
Dong et al. Curing conditions of alkali-activated fly ash and slag mortar
Ma et al. Effect of TIPA on Chloride Immobilization in Cement‐Fly Ash Paste
Tsampali et al. Comparative study of the properties of cement pastes modified with nano-silica and Nano-Alumina
Aragón et al. Alkali-activated concrete based on natural volcanic pozzolan: Chemical resistance to sulfate attack
Zhang et al. Effect of cementitious capillary crystalline waterproofing coating on the gas permeability of mortar
Jin et al. Influence of curing temperature on the mechanical properties and microstructure of limestone powder mass concrete
Rashad et al. An exploratory study on alkali-activated slag blended with microsize metakaolin particles under the effect of seawater attack and tidal zone
KR102536109B1 (ko) 유-무기 하이브리드형 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성 폐기물 고형화 처리 공법
Santi et al. Design of sustainable geopolymeric matrices for encapsulation of treated radioactive solid organic waste
Ren et al. A comparison between alkali‐activated slag/fly ash binders prepared with natural seawater and deionized water
Kockal et al. Effect of binder type and content on physical and mechanical properties of geopolymers
Qian et al. Impact of elevated curing temperature on mechanical properties and microstructure of MgO‐based expansive additive cement mortars
Hentges et al. Comparative study of porous recycled concrete aggregates treated with pozzolanic slurry or carbonation and resulting recycled concrete properties
Nuruddin et al. Effects of geopolymer concrete fly ash based on alkali silica reaction (ASR)
Shalan et al. Long-Term Sulfate Resistance of Blended Cement Concrete with Waste Glass Powder
KR20180003116A (ko) 활성슬러지를 이용한 콘크리트 제조방법
KR102406849B1 (ko) 클링커 바인더 및 클링커 골재가 포함된 자기치유형 콘크리트 조성물
Yakovlev et al. Utilization of blast furnace flue dust while modifying gypsum binders with carbon nanostructures
Kawabata et al. Suppression effect of fly ash on ASR expansion of mortar/concrete at the pessimum proportion
AU2006275688B2 (en) Cement-containing composition for use with alkali-resistant fiberglass and poles made therefrom

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant