KR102633134B1 - 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법 - Google Patents
화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102633134B1 KR102633134B1 KR1020220032784A KR20220032784A KR102633134B1 KR 102633134 B1 KR102633134 B1 KR 102633134B1 KR 1020220032784 A KR1020220032784 A KR 1020220032784A KR 20220032784 A KR20220032784 A KR 20220032784A KR 102633134 B1 KR102633134 B1 KR 102633134B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- radioactive waste
- edta
- complexing agent
- chemical complexing
- radiation
- Prior art date
Links
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 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 53
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 claims description 29
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 claims description 29
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 5
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 claims description 2
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 50
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 9
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 9
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 9
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 6
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 6
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 6
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- -1 hydroxide radicals Chemical class 0.000 description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000003608 radiolysis reaction Methods 0.000 description 3
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GXVUZYLYWKWJIM-UHFFFAOYSA-N 2-(2-aminoethoxy)ethanamine Chemical compound NCCOCCN GXVUZYLYWKWJIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VKZRWSNIWNFCIQ-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(1,2-dicarboxyethylamino)ethylamino]butanedioic acid Chemical compound OC(=O)CC(C(O)=O)NCCNC(C(O)=O)CC(O)=O VKZRWSNIWNFCIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SIOXPEMLGUPBBT-UHFFFAOYSA-N picolinic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=N1 SIOXPEMLGUPBBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- DEFVIWRASFVYLL-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol bis(2-aminoethyl)tetraacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCOCCOCCN(CC(O)=O)CC(O)=O DEFVIWRASFVYLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N nitrilotriacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CC(O)=O MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012149 noodles Nutrition 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229940081066 picolinic acid Drugs 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 125000003132 pyranosyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 239000002900 solid radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
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
- G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K5/00—Irradiation devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
본 발명은 화학 착화제를 포함하는 셀룰로오스계 방사성 폐기물로부터 화학 착화제를 제거하기 위해, 수분의 존재 하에, 상기 셀룰로오스계 방사성 폐기물에 방사선을 조사하는 단계;를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법에 관한 것이다.
원자력 에너지, 방사성 동위원소, 그리고 방사선을 이용하는 과정에서 방사성 핵종에 의한 오염이 필연적으로 발생하고 오염된 영역을 제염하기 위해서는 제염지와 함께 화학 착화제(chemical complexing agent)를 사용하는 것이 일반적이다. 화학 착화제는 금속 이온과 결합이 용이하고 이렇게 금속이온과 착물을 형성하면 수분이 존재하는 조건에서 안정하게 용해된다. 대표적인 화학 착화제로는 EDTA (ethylene-diamine tetraacetic acid)가 있다. EDTA는 금속 성분과 잘 결합하여 제염 효율을 증가시키지만 지하 영구처분 환경에서는 그 특성상 방사성 핵종의 이동성을 오히려 증가시키게 된다. 이러한 이유에서 화학 착화제는 영구 처분용 방사성폐기물 내에 함유되지 못하는 처분 제한 물질로 분류되어 반입이 엄격하게 제한되고 있다. 현재 정부 고시로 폐기물 처분 드럼에 화학 착화제 성분을 0.1% 이하로 제한하고 있으며, EDTA 함유 폐기물의 처분장 인수 및 반입 제한으로 인해 현재는 방사능 제염 작업에서 화학 착화제의 사용이 엄격하게 제한되고 있는 실정이다.
그러나 이러한 화학 착화제 사용의 제한은 화학 착화제를 필요로 하는 냉각재(coolant) 계통세정 등에서 효율적인 제염을 어렵게 하고 있으며 제염 비용을 증가시키는 원인이 되고 있다. 무엇보다도 화학 착화제를 사용하여 방사능 제염을 한 과거 기간에 발생된 폐기물 중 화학 착화제의 함량이 높은 폐기물은 방사성 폐기물 처분 시설 내에 반입을 못하고 있는 실정이다. 한편 EDTA 등은 유기 물질이라 연소시키면 제거시킬 수 있으나 일반적으로 방사성폐기물은 연소를 통한 처리가 금지되어 있어 이 방법을 이용하지 못하고 있다.
따라서 방사성폐기물에 포함된 화학 킬레이트제를 제거하여 안전하게 처분하기 위한 기술 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물에 수분의 존재 하에서 특정한 세기의 방사선을 조사함으로써 방사성 폐기물에 포함된 화학 착화제를 효과적으로 제거할 수 있는 방사성 폐기물의 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화학 착화제를 포함하는 셀룰로오스계 방사성 폐기물로부터 화학 착화제를 제거하는 방사성 폐기물의 처리 방법으로서, 수분의 존재 하에, 상기 셀룰로오스계 방사성 폐기물에 방사선을 조사하는 단계;를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법에 따르면, 화학 착화제를 고농도로 포함하여 영구 처분에 부적합한 방사성 폐기물의 처리를 가능하게 하는 효과가 있다. 또한, 폐기물 처리시 방사선을 조사함으로써 드럼에 포장된 상태로 존재하는 방사성 폐기물도 처리가 가능하여 2차 폐기물의 발생을 최소화할 수 있고, 비교적 저렴한 비용으로 방사성 폐기물의 처리가 가능하다.
도 1은 감마선 조사 전의 실시예 1의 용액 시료 1개 및 실시예 2의 제염지 시료 2개에 대한 이미지를 나타낸 도시이다.
도 2는 감마선 조사 후의 실시예 1의 용액 시료 1개 및 실시예 2의 제염지 시료 2개에 대한 이미지를 나타낸 도시이다.
도 2는 감마선 조사 후의 실시예 1의 용액 시료 1개 및 실시예 2의 제염지 시료 2개에 대한 이미지를 나타낸 도시이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명인 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 방사성 폐기물의 처리 방법은 화학 착화제를 포함하는 셀룰로오스계 방사성 폐기물로부터 화학 착화제를 제거하는 방사성 폐기물의 처리 방법으로서, 수분의 존재 하에, 상기 셀룰로오스계 방사성 폐기물에 방사선을 조사하는 단계;를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법을 제공한다.
상기 방사성 폐기물(Radioactive Waste)이란 방사성 핵종이 규정치 농도 이상 함유되어 있거나 방사성 핵종에 오염된 물질로서 재사용하지 않고 폐기시키는 것을 의미하는데, 원자력 발전소 및 관련시설 또는 방사성 동위원소를 이용하는 병원, 연구기관, 산업체 등에서 발생할 수 있다.
상기 화학 착화제는 금속 이온 주위에 배위하여 착화합물을 생성하는 분자 또는 이온을 의미하는 것일 수 있다. 방사성 폐기물의 처리에 사용되는 화학 착화제는 수분의 존재 하에서 방사성 폐기물 내에 존재하는 방사성 핵종을 착화시키고 상기 방사성 핵종이 용해될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
상기 화학 착화제는 유기산 착화제인 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 유기산 착화제는 카르복실기 또는 그 염을 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 에틸렌디아민 테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA), 옥살산(oxalic acid), 피콜린산(picolinic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid, NTA), 에틸렌 글리콜-비스(β-아미노에틸에테르)-N, N, N´, N´-테트라아세트산(ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid, EGTA), 에틸렌디아민 디석신산(ethylenediamine-N,N'-disuccinic acid, EDDS), 포름산(formic acid), 시트르산(citric acid) 및 폴리카르복실레이트(polycarboxylate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것일 수 있으며, 더 바람직하게는 에틸렌디아민 테트라아세트산(EDTA)인 것일 수 있다.
방사성 폐기물의 처리에 사용되는 대표적인 화학 착화제 중 하나로서의 EDTA는 흰색고체 화합물로서 하기 화학식 1과 같은 구조를 가진다.
[화학식 1]
순수한 EDTA 고체는 220℃에서 용해와 동시에 분해될 수 있고, 물에 대한 용해도는 매우 낮아 0.5g/L(25℃)로서 거의 불용성이며, 이때의 pH는 1.6이다. 단, Na4EDTA, Na2CaEDTA, Li4EDTA 등과 같이 금속 이온과 염의 형태로 존재할 때에는 물에 대한 용해도가 매우 높아지는 특성을 가질 수 있고, 거의 모든 금속 이온과 금속 착화합물을 형성할 수 있다.
EDTA는 금속 이온과 배위 결합을 할 수 있는 주게원자(donor atom)로서 산소 원자 4개 및 질소 원자 2개를 포함하기 때문에, 두 자리 리간드로부터 여섯자리 리간드에 이르기까지 금속이온과 결합하여 한 개의 5환 킬레이트 고리(두 자리 리간드로 작용하는 경우)부터 다섯 개의 5환 킬레이트 고리(여섯 자리 리간드로 작용하는 경우)를 형성할 수 있다.
이와 같이 EDTA는 다른 어느 킬레이트 고리보다도 안정도가 높은 5환 킬레이트 고리를 형성할 수 있고, 상기 안정한 5환 킬레이트 고리를 착물에 따라 세 개 내지 다섯 개까지 가질 수 있다. 특히, 금속 이온과 EDTA 리간드의 착물 형성 반응시 엔트로피가 증가하게 되는 결과, 형성된 착물은 그 안정도가 증가하게 되고, 이에 따라 EDTA 리간드는 거의 모든 금속 이온과 안정한 착물을 형성할 수 있다.
상기 화학 착화제, 보다 구체적으로 유기산 착화제는 제염 후 발생하는 방사성 폐기물의 양을 최소화하기 위하여 이들을 분해하거나 이온교환 수지에 흡착시켜야 하는 단점이 있고, 상기 유기산 착화제를 분해하는데 있어서 UV 조사 장치와 같은 별도의 장치가 필요하며, 이를 완전히 분해시키지 못하는 경우 상기 유기산 착화제 역시 방사성 폐기물로 남게 되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 이온교환수지에 의해 유기산 착화제를 흡착시키게 되는 경우에도 방사성 폐기물의 처분 안정성을 크게 저하 시키는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 방사성 물질의 제염 처리에 있어서 유기산 착화제의 사용이 제한되는 실정이다.
한편, 상기 셀룰로오스계 방사성 폐기물은 종이 및 폼 중의 적어도 하나의 형태인 것일 수 있고, 바람직하게는 제염용 흡수지(absorbent paper for decontamination)를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 셀룰로오스계 방사성 폐기물은 방사성 폐기물의 제염을 위해 상기 화학 착화제와 함께 셀룰로오스계 제염용 흡수지를 사용하는 것으로부터 발생되는 것일 수 있다. 즉, 방사성 폐기물의 처리를 위해 상기 셀룰로오스계 제염용 흡수지에 화학 착화제를 도입할 수 있는데, 상기 도입된 화학 착화제는 방사성 폐기물 내 존재하는 방사성 핵종과 착화합물을 형성함으로써 방사성 폐기물을 처리함에 따라 상기 화학 착화제가 도입된 제염용 흡수지 그 자체는 방사성 핵종으로 오염될 수 있다.
상기 셀룰로오스계 방사성 폐기물에서 셀룰로오스는 원자력 이용시설에서 방사선 방호 등을 위해 사용하는 제염지 및 면류 방호복 등의 주 구성물질로서 (C6H10O5)n의 화학식을 가지는 다당체로서 식물 세포벽의 주 구성성분이며, 주로 목재 펄프 또는 면화에서 추출될 수 있다. 셀룰로오스는 친수성을 가지고 있으나 물에는 용해되지 않으며, 열분해를 제외하고는 분해가 잘 이루어지지 않는 안정적인 특성을 가지고 있기 때문에, 셀룰로오스를 주 성분으로 하는 폐기물은 소각의 방법으로 처리하는 것이 일반적일 수 있다. 그러나 국내에서는 원자력시설에서 발생되는 가연성 고체 방사성 폐기물에 대해서는 방사선학적인 안정성의 이유로 소각은 지양되고 있다.
상기 방사선은 전리 방사선, 바람직하게는 알파선, 베타선, 감마선, 자외선, 엑스선으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으며, 더 바람직하게는 감마선일 수 있다.
상기 방사선을 수분의 존재하에서 방사성 폐기물에 조사하면, 물이 방사 분해되어 수산화 라디칼(OH·), 수화전자(e-), 수소 라디칼(H·) 등을 형성할 수 있다. 상기 물의 방사분해로 형성된 수산화 라디칼은 반응성이 강하여 방사성 폐기물 내 방사성 핵종-화학 착화제 착물을 산화 분해함으로써 화학 착화제는 분해제거하고 방사성 핵종은 산화물로서 회수할 수 있다. 예를 들어 EDTA는 수산화 라디칼에 의해서 1차적으로 아세트산, 아미노산, 암모니아 등으로 분해될 수 있고, 이후 상기 아세트산 등의 1차 생성물들이 계속적으로 분해되는 결과, 최종적으로 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 탄산수소염(HCO3 -), 질산염(NO3 -) 등으로 분해될 수 있다.
한편, 상기 방사선이 셀룰로오스계 방사성 폐기물에 조사되는 경우, 셀룰로오스의 분해를 유도할 수 있다. 구체적으로 셀룰로오스에 포함되는 피라노스(pyranose) 고리가 카보닐 또는 카복실기를 가진 화합물로 변화될 수 있고, 그 과정에서 수소, 이산화탄소, 일산화탄소 등이 형성될 수 있다. 또한, 방사선의 조사선량이 약 15 kGy 미만에서는 셀룰로오스의 분해 수율이 높지 않을 수 있다.
상기 방사선의 조사선량은 50 내지 300kGy, 바람직하게는 80 내지 250kGy, 더 바람직하게는 100 내지 200kGy인 것일 수 있다. 상기 방사선의 조사선량이 상기 수치범위의 상한치를 초과하는 경우, 셀룰로오스계 방사성 폐기물의 주성분인 셀룰로오스가 방사분해되어 방사성 폐기물의 처리를 위한 카르복실기(-COOH기)를 포함하는 화학 착화제와 유사한 분자로 분해되는 결과, 방사성 폐기물 내 화학 착화제의 농도가 증가되는 문제가 생길 수 있고, 상기 하한치에 미달되는 경우, 방사성 폐기물 내 함유된 물 분자를 충분히 방사분해하지 못하여 방사성 폐기물의 처리 효율이 저하되는 문제가 생길 수 있다.
상기 방사선의 조사는 0 내지 25℃, 바람직하게는 0 내지 15℃, 더 바람직하게는 0 내지 10℃의 온도 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 방사선이 조사되는 온도 조건이 상기 수치범위의 상한치를 초과하는 경우, 물의 방사분해로 형성된 수산화 라디칼(OH·)의 수명(lifetime)이 짧아져 폐기물 내 방사성 핵종-화학 착화제 착물의 산화 분해가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 하한치에 미달되는 경우, 라디칼의 생성 및 이동이 억제되는 문제가 생길 수 있다.
본 발명에 따른 방사성 폐기물의 처리 방법에 따라 처리된 방사성 폐기물 내 화학 착화제의 분해율은 방사선 조사 전과 대비하여 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상인 것일 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 감마선 조사에 따른 수용액 내 EDTA의 분해
수용액 내 존재하는 EDTA의 감마선에 대한 분해 정도를 평가하기 위해 EDTA 용액(1mM)에 감마선을 조사한 후 용액 내 남아 있는 EDTA 농도를 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 측정하여 EDTA 감마 분해 정도를 평가하였다.
먼저, EDTA-Na2 시약으로 1mM EDTA 용액을 제조한 후 HPLC로 제도된 EDTA 용액의 농도를 측정한 결과 1.01mM로 측정되었다. 상기 1.01mM EDTA 용액 20 mL를 4개의 바이알에 넣어 동일한 EDTA 용액 시료를 준비하고, 준비된 4개의 각 시료에 대해 감마선 조사를 각각 0, 100, 200, 400 kGy의 조사선량으로 수행하였다.
감마선 조사 후 시료 용액 내 잔류하는 EDTA 농도를 고성능 액체 크로마토그래피-다이오드 어레이 검출기(HPLC-DAD)로 측정하였다.
감마선 조사 후 수용액 내 EDTA의 농도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 감마선을 100kGy 이상의 조사선량으로 조사하는 경우, 감마선의 조사선량이 매우 강해지더라도 수용액 내 EDTA가 검출한계 이하로 분해되었음을 확인할 수 있다.
| 감마선(Co-60) 조사선량 |
0 kGy | 100 kGy | 200 kGy | 400 kGy |
| 수용액 내 잔류 EDTA 농도(ppm) | 300.2 | 불검출 | 불검출 | 불검출 |
| 수용액 내 잔류 EDTA 농도(mM) | 1.03 | 불검출 | 불검출 | 불검출 |
*농도 검출한계: 17μM (=0.017mM 또는 5ppm)
<실시예 2> 감마선 조사에 따른 방사성 폐기물 처리용 제염지에 함유된 EDTA의 분해
방사성 폐기물의 처리를 위한 제염지에 묻은 EDTA 성분이 감마선 조사에 의해 분해되는 정도를 평가하기 위해 EDTA 성분이 함유된 제염지에 감마선을 조사한 후, 제염지에 남아 있는 EDTA 성분을 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 측정하여 EDTA에 대해 감마 분해 정도를 평가하였다.
먼저, EDTA-Na2를 증류수에 녹여 10mM EDTA 용액을 제조한 후 HPLC로 EDTA 농도를 측정한 결과 10.1 mM로 확인되었다. 상기 10.1 mM EDTA 용액 0.4 mL를 크기 55 mm x 15 mm, 무게 25 mg의 제염지 8개(유한킴벌리 Wypall L25 Wipers, Small-50)에 각각 묻혀서(EDTA 양: 최대 1.168 mg), EDTA 용액을 묻힌 시료 8개를 준비한다. 상기 시료 4개를 1 세트로 하여 두 세트(A, B)에 대하여, 세트 당 4개의 시료에 대해 각각 0, 100, 200, 400kGy의 조사선량으로 감마선 조사를 수행하였다.
감마선 조사 후, EDTA 용액으로 오염된 제염지에 증류수 7.6mL을 첨가하여 제염지에 남아 있는 EDTA를 침출하고, 침출액 내 잔류하는 EDTA의 농도를 고성능 액체 크로마토그래피-다이오드 어레이 검출기(HPLC-DAD)로 측정하였다.
실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 감마선(Co-60) 조사선량 |
0 kGy | 100 kGy | 200 kGy | 400 kGy | |
| 침출 용액 내 잔류 EDTA 농도(μM) | A set | 260 | 32.5 | 31.5 | 68.4 |
| B set | 271 | - | 30.5 | 68.8 | |
| 평균 | 265.5 | 16.25 | 31.0 | 68.6 | |
*농도 검출한계: 17μM (=0.017mM 또는 5ppm)
감마선을 조사하지 않은 시료(조사선량 0 kGy의 경우)를 증류수로 침출한 용액의 농도는 약 501μM로 계산되지만, 측정 값은 평균 265.5μM이었는데, 이러한 결과는 감마선 조사 전 EDTA 용액으로 오염된 제염지 시료의 취급과정에서 불가피하게 발생하는 용액 손실 및 농도 분석을 위해 증류수를 통한 EDTA의 회수 과정에서 제염지 시료로부터 EDTA가 불완전하게 탈착하는 것에 기인하는 것이다.
실시예 1에서의 수용액 시료와 마찬가지로 제염지 시료의 경우도 100kGy와 200kGy 조사로 EDTA는 95% 이상 분해되어 매우 낮은 농도 값이 측정되었다.
그러나 감마선의 조사선량이 400kGy인 경우에는 200kGy인 경우보다 높은 68.6μM의 EDTA 농도가 측정되었다. 이에 대한 원인으로는 높은 감마선 조사선량의 조건하에서 제염지 시료의 주성분인 셀룰로오스(cellulose)가 방사분해되면 EDTA와 같은 카르복실기(-COOH)기를 가지는 분자로 분해되는데, 이렇게 분해된 유사-EDTA가 HPLC 측정에서 검출되는 것에 기인하는 것으로 추측된다.
결론적으로, 100 내지 200kGy 범위의 감마선 조사선량은 제염지의 감마선에 의한 방사분해의 영향을 피하면서 제염지를 오염시킨 EDTA를 분해할 수 있는 최적의 감마선 조사선량으로 볼 수 있다.
Claims (13)
- 화학 착화제를 포함하는 셀룰로오스계 방사성 폐기물로부터 화학 착화제를 제거하는 방사성 폐기물의 처리 방법으로서,
수분의 존재 하에, 상기 셀룰로오스계 방사성 폐기물에 방사선을 조사하는 단계;
를 포함하며,
상기 화학 착화제를 포함하는 상기 셀룰로오스계 방사성 폐기물은 에틸렌디아민 테트라아세트산(EDTA)을 함유하는 제염용 흡수지(absorbent paper for decontamination)이며,
상기 방사선의 조사선량은 100 내지 200kGy인, 방사성 폐기물의 처리 방법. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 방사선은 전리 방사선인 것인, 방사성 폐기물의 처리 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사선은 알파선, 베타선, 감마선, 자외선, 엑스선으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인, 방사성 폐기물 방사성 폐기물의 처리 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사선은 감마선인 것인, 방사성 폐기물의 처리 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 방사성 폐기물 내 화학 착화제의 분해율은 90% 이상인 것인, 방사성 폐기물의 처리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220032784A KR102633134B1 (ko) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220032784A KR102633134B1 (ko) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230135390A KR20230135390A (ko) | 2023-09-25 |
| KR102633134B1 true KR102633134B1 (ko) | 2024-02-05 |
Family
ID=88190587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220032784A KR102633134B1 (ko) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102633134B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100985997B1 (ko) * | 2010-04-02 | 2010-10-06 | 케이엔디티앤아이 주식회사 | 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법 |
| KR102073018B1 (ko) * | 2018-11-07 | 2020-02-04 | 한국원자력연구원 | 제염 폐액의 처리 방법 |
-
2022
- 2022-03-16 KR KR1020220032784A patent/KR102633134B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100985997B1 (ko) * | 2010-04-02 | 2010-10-06 | 케이엔디티앤아이 주식회사 | 셀룰로오스계 방사성폐기물의 처리방법 |
| KR102073018B1 (ko) * | 2018-11-07 | 2020-02-04 | 한국원자력연구원 | 제염 폐액의 처리 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230135390A (ko) | 2023-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20140095266A (ko) | 금속 표면 고착성 방사능 오염 산화막 제거를 위한 무착화성 화학 제염제 및 이를 이용한 화학 제염방법 | |
| US20200143952A1 (en) | Method for Treating Radioactive Liquid Waste | |
| KR102633134B1 (ko) | 화학 착화제를 포함하는 방사성 폐기물의 처리 방법 | |
| KR101860002B1 (ko) | 원전 방사선 오염물 제거를 위한 연속식 화학제염 방법 | |
| KR100446810B1 (ko) | 금속 부품의 방사능 레벨을 감소시키기 위한 방법 | |
| CA2236146C (en) | Method for decontamination of nuclear plant components | |
| KR102236311B1 (ko) | 삼중수소 함유 원수의 정화 방법 및 정화 장치 | |
| RU2522544C2 (ru) | Способ селективного извлечения радионуклидов из радиоактивных азотнокислых растворов (варианты) | |
| KR102347936B1 (ko) | 액체섬광계수 폐액의 처리 방법 | |
| KR101601201B1 (ko) | 금속 표면 고착성 방사능 오염 산화막 제거를 위한 무착화성 화학 제염제 및 이를 이용한 화학 제염방법 | |
| Dey et al. | Kinetic and spectral characteristics of transients formed in the pulse radiolysis of phenylthiourea in aqueous solution | |
| US3737373A (en) | Method of decontaminating heavy water cooled and moderated reactor | |
| CN101313367B (zh) | 碘物质到碘化物的快速还原 | |
| JPH11231097A (ja) | 化学除染方法 | |
| EP0705128A1 (en) | Solvent extraction | |
| US20230182116A1 (en) | Regenerating agent for radionuclide adsorbent, method for regenerating spent radionuclide adsorbent using same, and method for treating spent regenerating agent | |
| RU2457560C1 (ru) | Способ химической дезактивации радиоактивных материалов | |
| TW201911332A (zh) | Mo-99放射性廢液處理系統 | |
| CN117050724A (zh) | 一种放射性去污材料及其制备方法和应用 | |
| Nagaoka et al. | Supercritical water pretreatment method for analysis of strontium and uranium in soil (Andosols) | |
| Vincent et al. | Advanced Treatment Process Process Development in Back-end of Fuel Cycle | |
| Fermvik et al. | Radiolysis and ageing of C2-BTP in cinnamaldehyde/hexanol mixtures | |
| WO1986002770A1 (en) | Method for disposal of radioactive wastes | |
| Hayner | Atomic Energy Industry | |
| KR20240021456A (ko) | 전이금속 산화물을 이용한 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법 |
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 |