KR102638051B1 - Decontamination method and measuring method of decontamination performance for radioactive contaminated water using powder type illite - Google Patents
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Abstract
파우더형 일라이트를 이용한 방사능 오염수 제염 방법 및 제염 성능 측정 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 방사능 오염수 제염 방법은, (a) 방사능 물질이 포함된 오염수를 준비하는 단계; (b) 일라이트 광석을 분쇄하여 파우더형 일라이트를 준비하는 단계; (c) 상기 오염수에 상기 오염수 50㎖ 당 1g의 비율로 상기 파우더형 일라이트를 투입하는 단계; 및 (d) 방사능 물질의 흡착 반응이 이루어지도록 상기 파우더형 일라이트가 투입된 상기 오염수를 미리 설정된 반응시간 동안 교반기를 이용하여 교반시키는 단계를 포함한다.A method for decontaminating radioactive contaminated water using powder-type illite and a method for measuring decontamination performance are disclosed. A method for decontamination of radioactive contaminated water according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) preparing contaminated water containing radioactive materials; (b) preparing powder-type illite by crushing illite ore; (c) adding the powdered illite to the contaminated water at a rate of 1 g per 50 ml of the contaminated water; and (d) stirring the contaminated water into which the powdered illite has been added using a stirrer for a preset reaction time to achieve an adsorption reaction of radioactive materials.
Description
본 발명은 방사능 오염수 제염 방법 및 제염 성능 측정 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 파우더형 일라이트를 이용하여 방사능 제염 효율을 극대화시킬 수 있는 파우더형 일라이트를 이용한 방사능 오염수 제염 방법 및 제염 성능 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for decontaminating radioactive contaminated water and a method for measuring decontamination performance. More specifically, a method for decontaminating radioactive contaminated water using powder-type illite, which can maximize radioactive decontamination efficiency using powder-type illite, and decontamination performance. It's about measurement methods.
최근 일본의 후쿠시마 원전 사고 등의 사건으로 방사능 물질이 하천이나 바다 등 수자원에 유입되는 경우가 보고되어 있어 위해 요소가 파급되는 것을 방지하기 위한 제염 기술 개발의 필요성이 강조되고 있다.Recently, due to incidents such as the Fukushima nuclear power plant accident in Japan, cases of radioactive materials flowing into water resources such as rivers and the sea have been reported, highlighting the need to develop decontamination technology to prevent the spread of hazardous elements.
특히, 세슘과 스트론튬은 원전사고 등의 방사능 누출 시 가장 많은 비중을 차지하며, 약 30년의 긴 반감기를 가지고 있어 인간 및 환경에 치명적인 문제를 초래하는 대표적인 핵종이다.In particular, cesium and strontium account for the largest proportion in radioactive leaks such as nuclear power plant accidents, and have a long half-life of about 30 years, so they are representative nuclides that cause fatal problems for humans and the environment.
실제 한국의 해안가의 해수를 채취하여 측정하면 세슘 등의 방사능 물질이 검출되고 있어 해수 또는 해수에 영향을 받은 지하수 등에 의하여 환경 및 인체에 심각한 위협이 우려되고 있다.In fact, when seawater from the coast of Korea is collected and measured, radioactive substances such as cesium are detected, raising concerns about serious threats to the environment and human body due to seawater or groundwater affected by seawater.
세슘과 스트론튬을 제염하기 위한 침전, 멤브레인 필터, 전기분해, 이온교환법, 화학적제염법 등 다양한 기술이 개발되었지만 고비용이 발생하여 경제적이지 않고, 제염제, 침전제 등의 화학성분에 의한 2차 오염이 발생하여 별도의 처리 공정이 필요한 점에서 한계가 있다.Various technologies have been developed to decontaminate cesium and strontium, such as precipitation, membrane filters, electrolysis, ion exchange, and chemical decontamination, but they are not economical due to high costs, and secondary pollution occurs due to chemical components such as decontamination agents and precipitants. Therefore, there is a limitation in that a separate treatment process is required.
일라이트는 세슘과 스트론?Z 등의 방사능 물질을 흡착할 수 있는 흡착제로서의 특징을 가지는 것으로 알려져 있으며, 저비용 및 친환경적인 특징으로 인해 제염제로서 연구되고 있는 실정이다.Illite is known to have the characteristics of an adsorbent capable of adsorbing radioactive substances such as cesium and Stron-Z, and is being studied as a decontamination agent due to its low cost and eco-friendly characteristics.
하지만 채굴되는 일라이트 광석을 이용하여 세슘 및 스트론튬을 빠른 시간 내에 제염 성능을 극대화시킬 수 있는 제염 효율 방법 및 제염 성능 측정 방법에 대해서는 아직 개시되지 않았다.However, a decontamination efficiency method and a decontamination performance measurement method that can quickly maximize the decontamination performance of cesium and strontium using mined illite ore have not yet been disclosed.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 파우더형 일라이트를 이용하여 방사능 물질일 포함된 오염수의 제염 효율을 극대화시킬 수 있는 방사능 오염수 제염 방법 및 제염 성능 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems, and its purpose is to provide a method for decontaminating radioactive contaminated water and a method for measuring decontamination performance that can maximize the decontamination efficiency of contaminated water containing radioactive materials using powder-type illite. do.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 파우더형 일라이트를 이용한 방사능 오염수 제염 방법은, (a) 방사능 물질이 포함된 오염수를 준비하는 단계; (b) 일라이트 광석을 분쇄하여 파우더형 일라이트를 준비하는 단계; (c) 상기 오염수에 상기 오염수 50㎖ 당 1g의 비율로 상기 파우더형 일라이트를 투입하는 단계; (d) 방사능 물질의 흡착 반응이 이루어지도록 상기 파우더형 일라이트가 투입된 상기 오염수를 미리 설정된 반응시간 동안 교반기를 이용하여 교반시키는 단계를 포함한다.A method of decontaminating radioactive contaminated water using powdered illite according to an embodiment of the present invention to solve the above problem includes the steps of (a) preparing contaminated water containing radioactive materials; (b) preparing powder-type illite by crushing illite ore; (c) adding the powdered illite to the contaminated water at a rate of 1 g per 50 ml of the contaminated water; (d) It includes the step of stirring the contaminated water into which the powdered illite has been added using a stirrer for a preset reaction time so that the adsorption reaction of the radioactive material occurs.
일실시예에서 상기 파우더형 일라이트의 입자 크기는 25~50㎛일 수 있다.In one embodiment, the particle size of the powder-type illite may be 25 to 50 μm.
일실시예에서 상기 파우더형 일라이트는 SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O, TiO2, MgO, CaO, Na2O 및 V2O5의 성분을 포함할 수 있다.In one embodiment, the powder-type illite may include components of SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , K 2 O, TiO 2 , MgO, CaO, Na 2 O, and V 2 O 5 .
일실시예에서 상기 파우더형 일라이트는 Li20의 성분을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the powder-type illite may further include a Li 2 O component.
일실시예에서 상기 파우더형 일라이트는 Ba0의 성분을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the powder-type illite may further include a Ba0 component.
일실시예에서 상기 파우더형 일라이트는 P205의 성분을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the powder-type illite may further include a component of P 2 0 5 .
일실시예에서 상기 미리 설정된 반응시간은 60분일 수 있다.In one embodiment, the preset reaction time may be 60 minutes.
일실시예에서 상기 미리 설정된 반응시간은 10분일 수 있다.In one embodiment, the preset reaction time may be 10 minutes.
일실시예에서 상기 (a) 단계는, 방사능분석기를 이용하여 상기 오염수에 포함된 핵종 및 그의 방사능 농도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 (d) 단계는, 스트론튬의 방사능 농도가 기준치 이상인 경우 상기 미리 설정된 반응시간은 60분으로 설정하고, 그 외의 경우에는 상기 미리 설정된 반응시간을 10분으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, step (a) includes measuring nuclides contained in the contaminated water and their radioactivity concentration using a radioactivity analyzer, and step (d) is performed when the radioactivity concentration of strontium is above the standard value. The preset reaction time may be set to 60 minutes, and in other cases, the preset reaction time may be set to 10 minutes.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 파우더형 일라이트를 이용한 방사능 오염수 제염 성능 측정 방법은, (a) 방사능 물질이 포함된 오염수를 준비하는 단계; (b) 방사능분석기를 이용하여 제염 전 상기 오염수에 포함된 핵종 및 그의 방사능 농도를 측정하는 단계; (b) 일라이트를 분쇄하여 파우더형 일라이트를 준비하는 단계; (c) 상기 오염수에 상기 오염수 50㎖ 당 1g의 비율로 상기 파우더형 일라이트를 투입하는 단계; (d) 방사능 물질의 흡착 반응이 이루어지도록 상기 파우더형 일라이트가 투입된 상기 오염수를 미리 설정된 반응시간 동안 교반기를 이용하여 교반시키는 단계; (e) 원심분리기를 이용하여 상기 오염수를 고상 부분과 액상 부분으로 분리하는 단계; (f) 상기 액상 부분을 여과 필터에 통과시키는 단계; (g) 상기 방사능분석기를 이용하여 제염 후 상기 오염수의 상기 액상 부분의 핵종 및 그의 방사능 농도를 측정하는 단계; 및 (h) 상기 방사능분석기로 측정된 상기 오염수의 제염 전 및 제염 후의 핵종 및 그의 방사능 농도를 기준으로 핵종별 제염율을 계산하는 단계를 포함한다.In addition, a method for measuring the decontamination performance of radioactive contaminated water using powder-type illite according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) preparing contaminated water containing radioactive materials; (b) measuring nuclides and their radioactivity concentration contained in the contaminated water before decontamination using a radioactivity analyzer; (b) preparing powder-type illite by pulverizing illite; (c) adding the powdered illite to the contaminated water at a rate of 1 g per 50 ml of the contaminated water; (d) stirring the contaminated water into which the powdered illite has been added using a stirrer for a preset reaction time to achieve an adsorption reaction of radioactive materials; (e) separating the contaminated water into a solid phase and a liquid phase using a centrifuge; (f) passing the liquid portion through a filtration filter; (g) measuring the nuclide and its radioactivity concentration in the liquid portion of the contaminated water after decontamination using the radioactivity analyzer; and (h) calculating the decontamination rate for each nuclide based on the nuclide and its radioactivity concentration before and after decontamination of the contaminated water measured by the radioactivity analyzer.
본 발명은 방사능 물질 오염수에 최적 비율의 파우더 일라이트를 혼합함으로써 최소의 시간으로 최대의 제염 효율을 발휘할 수 있다.The present invention can achieve maximum decontamination efficiency in the minimum time by mixing powder illite at an optimal ratio with radioactive material-contaminated water.
또한, 본 발명은 파우더형 일라이트의 죄적 입자크기 및 반응시간 조건을 제시함으로써 방사능 제염 효율을 극대화시키는 제염 조건을 제시함으로써 일라이트를 이용한 제염 기술의 상용화를 가능하게 할 수 있다.In addition, the present invention can enable the commercialization of decontamination technology using illite by suggesting decontamination conditions that maximize radioactive decontamination efficiency by presenting the minimum particle size and reaction time conditions of powder-type illite.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited to the contents exemplified above, and further various effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제염 성능 측정 방법의 실험에 사용된 액체 선원 용액의 샘플 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제염 성능 측정 방법의 실험에서 방사능 오염수를 제종하여 교반시키는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제염 성능 측정 방법의 실험에서 이동식 후드를 이용한 기체 방사능 물질 제염 실험 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제염 성능 측정 방법의 실험에서 파우더형 일라이트를 사용한 액체 Cs-137의 제염 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제염 성능 측정 방법의 실험에서 파우더형 일라이트를 사용한 액체 Sr-90의 제염 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 제염 성능 측정 방법을 설명하는 개략 순서도이다.1 is a photograph of a sample of a liquid source solution used in an experiment of a method for measuring decontamination performance according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a state in which radioactive contaminated water is decontaminated and stirred in an experiment of a method for measuring decontamination performance according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the experimental state of decontamination of gaseous radioactive materials using a movable hood in an experiment of a method for measuring decontamination performance according to an embodiment of the present invention.
Figures 4 to 6 are graphs showing the results of a decontamination test of liquid Cs-137 using powder-type illite in a test of a method for measuring decontamination performance according to an embodiment of the present invention.
Figures 7 to 9 are graphs showing the results of a decontamination test of liquid Sr-90 using powder-type illite in a test of a method for measuring decontamination performance according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a schematic flowchart explaining a method for measuring decontamination performance according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
일라이트는 단사정계에 속하는 운모족 광물이며, SiO2, MgO, H2O, K2O 등의 화학성분을 가지고 있는 광물이다. 일라이트는 다양한 성분을 포함하고 있으며, 한국광물자원공사 광물분석팀에서 분석한 일라이트의 주요 성분은 아래 표 1과 같다.Illite is a mica group mineral belonging to the monoclinic system and has chemical components such as SiO2, MgO, H2O, and K2O. Illite contains various components, and the main components of Illite analyzed by the Korea Mineral Resources Corporation mineral analysis team are shown in Table 1 below.
일라이트의 정의는 조금씩 변화하여 왔는데, 1984년 Srodon 과 Ebral은 ‘4㎛ 이하의 입자크기로서 비팽창성, 이 팔면체이면서 알루미늄이 풍부한 운모같은 광물’을 정의하였는데 이는 현재 가장 일반적으로 통용되고 있는 정의와 부합된다. 현재 널리 쓰이고 있는 일라이트의 정의는 결정화학적 특징을 고려하여 다음과 같이 정의된다.The definition of illite has changed little by little. In 1984, Srodon and Ebral defined it as 'a non-expandable, octahedral, aluminum-rich mica-like mineral with a particle size of less than 4㎛', which is the current most commonly used definition. It matches. The currently widely used definition of illite is defined as follows, considering its crystal chemical characteristics.
- 정의: 입자의 크기가 2~4㎛ 이하로서 운모와 비슷하며, 저면간격(d-spacing)은 10Å이고, 화학적으로는 백운모에 미하여 Si4+, Mg2+ 및 H20가 더 풍부하나, 사면체자리의 Al3+과 층간 K+의 함량은 더 낮은 광물- Definition: The particle size is 2~4㎛ or less, similar to mica, the d-spacing is 10Å, and chemically, it is richer in Si 4+ , Mg 2+ and H 2 0 than muscovite. First, it is a mineral with a lower content of tetrahedral Al 3+ and interlayer K +
일라이트는 판상 구조로 인해 탄성, 흡착성이 뛰어나며, 중금속 흡착, 원적외선 방사, 항균 등에서 우수한 물성을 보여줌으로 인해 건강, 미용분야, 친환경 건축자재 분야, 친환경 농수축산 분야 등 여러 방면에서 활용되고 있다.Illite has excellent elasticity and adsorption due to its plate-shaped structure, and shows excellent physical properties in heavy metal adsorption, far-infrared radiation, and antibacterial properties, so it is used in various fields such as health, beauty, eco-friendly building materials, and eco-friendly agriculture, fisheries and livestock fields.
특히 일라이트는 세슘 및 스트론튬 흡착에 매우 효율적인 광물로 알려져 있으며, 저렴한 가격과 친환경적인 장점을 가지고 있다. 하지만, 다양한 분야에서 일라이트가 사용되고 있지만 원자력 분야에서의 방사성 물질의 제염 등에는 거의 활용되지 않고 있는 실정이다.In particular, illite is known as a very efficient mineral for adsorbing cesium and strontium, and has the advantages of being inexpensive and eco-friendly. However, although illite is used in various fields, it is rarely used for decontamination of radioactive materials in the nuclear field.
일라이트는 K+ 이온을 포함하고 있는 정장석의 풍화 또는 변질에 의해 형성되는 광물로서, 판상 구조의 형태로 이루어진 입자를 가지고 있으며, 일라이트에 존재하는 K+ 이온과의 이온교환을 통해 양이온성 방사성 핵종인 세슘 및 스트론퓸을 포획하여 흡착하는 특성을 가진다.Illite is a mineral formed by weathering or deterioration of orthite containing K + ions. It has particles in the form of a plate-like structure and produces cationic radioactivity through ion exchange with the K + ions present in illite. It has the property of capturing and adsorbing cesium and strontium, which are nuclides.
세슘과 스트론튬은 약 30년의 긴 반감기를 가지고 있어 누출 시 인간 및 환경에 치명적인 문제를 초래하여 저비용 및 친환경적인 특징을 가지는 일라이트의 활용이 요구되나 방사능 물질에 오염된 오염수를 대량으로 처리할 수 있는 방법이 알려지지 않아 상용화되지 않은 상태이다.Cesium and strontium have a long half-life of about 30 years, which causes fatal problems for humans and the environment when leaked. Therefore, the use of illite, which is low-cost and eco-friendly, is required, but is not suitable for treating large quantities of contaminated water contaminated with radioactive substances. It has not been commercialized because the method is unknown.
이에 출원인은 한국의 영월지역의 일라이트 Cs-137 및 Sr-90의 제염성능평가를 수행하여, 효율적으로 두 핵종을 제염할 수 있는 조건을 실험을 통해 확립하였다.Accordingly, the applicant conducted a decontamination performance evaluation of Illite Cs-137 and Sr-90 in the Yeongwol region of Korea and established through experiments the conditions for efficient decontamination of the two nuclides.
한국의 영월지역에서 채굴된 일라이트 광물을 분석하여 얻은 주요 성분은 아래 표 2와 같다.The main components obtained by analyzing illite minerals mined in the Yeongwol region of Korea are shown in Table 2 below.
표 1의 한국광물자원공사 광물분석팀에서 분석한 일라이트의 주요 성분과 비교하여 영월지역의 일라이트는 산화리튬(Li20), 산화바륨(BaO), 오산화인(P2O5), 오산화바나듐(V2O5), 산화 크로뮴(Cr2O3) 및 산화구리(CuO) 등의 성분을 더 포함하고 있으며, 특히 오산화바나듐이 포함된 것이 특징적이다.Compared to the main components of illite analyzed by the mineral analysis team of the Korea Mineral Resources Corporation in Table 1, the illite in the Yeongwol area contains lithium oxide (Li 2 O), barium oxide (BaO), phosphorus pentoxide (P 2 O 5) , It further contains components such as vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), and copper oxide (CuO), and is particularly characterized by the inclusion of vanadium pentoxide.
이하 영월지역의 일라이트를 이용한 제염 성능 실험을 통한 최적 제염 조건에 대하여 설명하면 아래와 같다.Below, the optimal decontamination conditions through decontamination performance tests using illite in the Yeongwol region are explained as follows.
액체 선원 원액의 준비Preparation of liquid sailor stock solution
방사능 물질이 함유된 오염수를 제조하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 세슘, 스트론튬, 코발트의 액체 선원 원액을 사용하였으며, 액체 선원 원액의 사양 및 제조사는 아래 표 3과 같다.To produce contaminated water containing radioactive substances, liquid source solutions of cesium, strontium, and cobalt were used as shown in Figure 1. The specifications and manufacturers of the liquid source solutions are shown in Table 3 below.
방사능 오염수(Cs-137, Sr-90, Co-60)의 제조Manufacturing of radioactive contaminated water (Cs-137, Sr-90, Co-60)
방사능 물질이 오염된 오염수를 제조하기 위하여 상기 액체 선원 원액과 3차 증류수를 혼합하여 5Bq/mL 농도로 Cs-137, Sr-90 용액을 제조하였으며, 후술할 기체선원 제염 실험은 10Bq/mL 농도로 Cs-137, Co-60 용액을 제조하였다. 그 후, 마그네틱 교반기(magnetic stirrer)를 이용하여 20분간 교반한 뒤, 농도를 측정하고 실험에 사용하였다.In order to prepare contaminated water contaminated with radioactive substances, Cs-137 and Sr-90 solutions were prepared at a concentration of 5 Bq/mL by mixing the liquid source solution and tertiary distilled water, and the gas source decontamination experiment described later was performed at a concentration of 10 Bq/mL. Cs-137 and Co-60 solutions were prepared. Afterwards, the mixture was stirred for 20 minutes using a magnetic stirrer, and then the concentration was measured and used in the experiment.
액체 방사능 물질 제염 실험용 파우더형 일라이트의 준비Preparation of powder-type illite for liquid radioactive material decontamination experiments
채굴한 일라이트 광물을 분쇄기를 이용하여 분쇄하여 입자의 크기를 기준으로 작은 입자(Small Particle), 중간 입자(Medium Particle), 큰 입자(Large Particle)로 분류하였다The mined illite mineral was pulverized using a grinder and classified into small particles, medium particles, and large particles based on particle size.
입도분석기를 사용하여 입자크기의 분석을 수행하였으며, 10회 부석 후 일라이트의 최소 입자크기와 최대 입자크기를 측정하였고 그 측정 결과는 아래의 표 4와 같다.Particle size analysis was performed using a particle size analyzer, and the minimum and maximum particle sizes of illite were measured after pumice stone 10 times, and the measurement results are shown in Table 4 below.
기체 방사능 물질 제염 실험용 타일형 일라이트의 준비Preparation of tiled illite for gaseous radioactive material decontamination experiments
출원인은 기체 방사능 물질 제염 성능평가를 위한 타일형 일라이트 2종(무약, 유약 처리)을 실험군으로 사용하였고, 대조군은 박스표면과 가정용 타일을 사용하였다.The applicant used two types of tile-type illite (untreated and glazed) as experimental groups to evaluate the performance of decontamination of gaseous radioactive substances, and used box surfaces and household tiles as control groups.
기체상태의 방사능 물질(Cs-137, Co-60)이 대류현상에 의해 공기 중에서 이동하다 물리적으로 일라이트 표면에 흡착되는 것인지, 일라이트의 특수한 방사능 흡착 특성에 의해 일라이트 표면에 방사능 물질이 흡착되는 것인지를 명확하게 규명하기 위하여 대조군 2종을 사용하였다.Is it possible that gaseous radioactive materials (Cs-137, Co-60) move in the air by convection and are physically adsorbed on the surface of illite? Is it possible that radioactive materials are adsorbed on the surface of illite due to the special radioactive adsorption characteristics of illite? In order to clearly determine whether this was the case, two types of control groups were used.
실험에 사용된 일라이트 실험군과 대조군은 아래의 표 5와 같다.The illite experimental group and control group used in the experiment are shown in Table 5 below.
액체 방사능 물질 제염 실험 방법Liquid radioactive material decontamination test method
방사능 오염수의 제염 성능 실험을 위한 실험 방법을 정리하면 아래와 같다.The experimental method for testing the decontamination performance of radioactive contaminated water is summarized as follows.
가. Cs-137 또는 Sr-90을 3차 증류수에 희석하여 특정 농도로 500mL를 제조하고, 교반기를 사용하여 20분간 교반한다.go. Dilute Cs-137 or Sr-90 in tertiary distilled water to prepare 500 mL at a specific concentration, and stir for 20 minutes using a stirrer.
나. 제염율을 계산하기 위하여 용액의 제염 전 방사능 농도(C0)를 감마핵종분석기로 측정한다.me. To calculate the decontamination rate, the radioactivity concentration (C 0 ) before decontamination of the solution is measured using a gamma nuclide analyzer.
다. 미세저울을 사용하여 준비된 파우더형 일라이트의 무게를 측정한다.all. Measure the weight of the prepared powdered illite using a microbalance.
라. 특정 무게의 파우더형 일라이트를 용액에 투입한다.la. A specific weight of powdered illite is added to the solution.
마. 특정 시간 제염 반응 후, 원심분리기를 이용하여 고상 부분과 액상 부분으로 분리하고, 액상 부분을 채취하여 여과지에 통과시킨다.mind. After the decontamination reaction for a certain time, the solid phase and liquid phase are separated using a centrifuge, and the liquid phase is collected and passed through filter paper.
바. 용액의 액상 부분은 감마핵종분석기를 사용하여 제염 후 방사능 농도(C1)를 측정한다. 다만, Sr-90의 경우에는 시료를 채취하여 전베타분석기 LSC(Liquid Scintillation Counter)를 사용하여 분석한다.bar. The liquid portion of the solution is measured for radioactivity concentration (C 1 ) after decontamination using a gamma nuclide analyzer. However, in the case of Sr-90, samples are collected and analyzed using a full-beta analyzer LSC (Liquid Scintillation Counter).
사. 하기 수학식 1과 같은 수식으로 제염율을 계산한다.buy. The decontamination rate is calculated using Equation 1 below.
도 2에는 상기와 같은 방법으로 500mL의 방사능 오염수를 제조하여 교반기를 통하여 교반시키면서 반응시키는 상태가 도시되어 있다.Figure 2 shows the state in which 500 mL of radioactive contaminated water was prepared in the same manner as above and reacted while being stirred using a stirrer.
기체 방사능 물질 제염 실험 방법Gaseous radioactive material decontamination test method
비교군 실험을 위한 기체 방사능 물질 제염 실험 방법을 정리하면 아래와 같다.The experimental method for decontamination of gaseous radioactive materials for the comparison group experiment is summarized as follows.
가. Cs-137 또는 Co-60을 3차 증류수에 희석하여 10Bq/mL 농도로 300mL를 제조하고, 교반기를 사용하여 20분간 교반한다.go. Dilute Cs-137 or Co-60 in tertiary distilled water to prepare 300 mL at a concentration of 10 Bq/mL, and stir for 20 minutes using a stirrer.
나. 용액의 제염 전 방사능 농도(C0)를 감마핵종분석기로 측정한다.me. The radioactivity concentration (C 0 ) before decontamination of the solution is measured using a gamma nuclide analyzer.
다. 도 3에 도시된 바와 같이 이동식 후드 내부에 타일형 일라이트, 액체 선원 증발 장치 및 기체 순환용을 위판 팬을 설치한다.all. As shown in Figure 3, a tile-type illite, a liquid source evaporation device, and a top plate fan for gas circulation are installed inside the movable hood.
라. 방사능 용액을 기화시키기 위해 온도를 80℃로 가열하여 100rpm으로 48시간 교반한다.la. To vaporize the radioactive solution, the temperature is heated to 80°C and stirred at 100 rpm for 48 hours.
마. 48시간 교반 후, 용액이 완전 기화된 것을 확인한 후, 타일형 일라이트와 대조군의 방사능 농도(C1)를 감마핵종분석기를 이용하여 측정한다.mind. After stirring for 48 hours, after confirming that the solution is completely vaporized, the radioactivity concentration (C 1 ) of the tiled illite and control group is measured using a gamma nuclide analyzer.
바. 하기 수학식 2와 같은 수식으로 제염율을 계산한다.bar. The decontamination rate is calculated using Equation 2 below.
파우더형 일라이트를 사용한 액체 Cs-137 제염 실험 결과Results of liquid Cs-137 decontamination test using powdered illite
1) 반응시간 에 따른 Cs-137 제염 실험 결과1) Cs-137 decontamination test results according to reaction time
Cs-137 방사능 물질의 농도가 5Bq/mL인 500mL의 용액을 만들어 25~50㎛ 입자 크기를 갖는 파우더형 일라이트 5g을 투입한 후 반응시간에 따른 제염율을 측정한 결과는 아래 표 6 및 표 7과 도 4와 같다. The results of measuring the decontamination rate according to the reaction time after making a 500 mL solution with a Cs-137 radioactive material concentration of 5 Bq/mL and adding 5 g of powder-type illite with a particle size of 25 to 50㎛ are shown in Table 6 and Table below. 7 and Figure 4.
실험결과 반응시간이 증가할수록 제염율이 증가하는 경향을 확인하였으며, Cs-137의 제염 반응은 화학적으로 3분 이내의 빠른 속도로 발생하는 것을 확인하였다. 약 3분 반응했을 때, 약 87.38%의 제염율을 확인할 수 있었고, 30분간 반응했을 때, 약 94%의 제염율 최대치를 확인할 수 있었다.As a result of the experiment, it was confirmed that the decontamination rate tended to increase as the reaction time increased, and it was confirmed that the decontamination reaction of Cs-137 chemically occurred at a rapid rate of less than 3 minutes. When reacting for about 3 minutes, a decontamination rate of about 87.38% was confirmed, and when reacting for 30 minutes, a maximum decontamination rate of about 94% was confirmed.
다만, 10분 이후에는 제염율이 미미하게 증가하는 현상을 관할할 수 있었는데, 구체적으로 10분 이후에는 제염율 증가율이 5%대에서 2%대로 급격하게 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.However, after 10 minutes, we were able to monitor the phenomenon of a slight increase in the decontamination rate. Specifically, we were able to confirm that after 10 minutes, the decontamination rate increase rate sharply decreased from the 5% range to the 2% range.
따라서, 상기 조건으로 제염할 경우 반응시간이 30분 이상일 때 가장 우수한 제염율을 확인할 수 있었지만, 제염 효율성을 기준으로 반응시간 10분 정도가 가장 효율적임을 알 수 있었다.Therefore, when decontaminating under the above conditions, the best decontamination rate was confirmed when the reaction time was 30 minutes or more. However, based on decontamination efficiency, it was found that a reaction time of about 10 minutes was the most efficient.
상기 실험 결과를 정리하면 아래와 같다.The results of the above experiment are summarized as follows.
□ 5Bq/mL Cs-137 500mL 용액에 25~50㎛ 입자크기를 갖는 일라이트 5g을 투입하여 제염할 경우□ When decontaminating by adding 5g of illite with a particle size of 25~50㎛ to 500mL of 5Bq/mL Cs-137 solution.
- 30분 반응시 94.00% 제염 가능 (최대 제염율)- 94.00% decontamination possible after 30 minutes of reaction (maximum decontamination rate)
- 10분 반응시 92.07% 제염 가능 (효율적 제염이 가능한 반응시간)- 92.07% decontamination possible in 10 minutes of reaction (reaction time for efficient decontamination)
2) 입자크기 에 따른 Cs-137 제염 실험 결과2) Cs-137 decontamination test results according to particle size
Cs-137 방사능 물질의 농도가 5Bq/mL인 500mL의 용액을 만들어 25~50㎛, 195~450㎛ 및 550~850㎛의 입자 크기를 갖는 파우더형 일라이트 5g을 각각 투입한 후 3분 동안 반응시킨 후 제염율을 측정한 결과는 아래 표 8 및 표 9과 도 5와 같다. Make a 500mL solution with a Cs-137 radioactive concentration of 5Bq/mL, add 5g of powdered illite with particle sizes of 25~50㎛, 195~450㎛, and 550~850㎛, and react for 3 minutes. The results of measuring the decontamination rate after treatment are shown in Tables 8 and 9 below and in Figure 5.
실험결과 입자크기가 작아질수록 제염율도 함께 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 입자크기가 작아지면 반응면적이 증가하여 일라이트의 제염효율이 증가하는 것으로 사료된다.As a result of the experiment, it was confirmed that the decontamination rate also tends to increase as the particle size decreases. It is believed that as the particle size decreases, the reaction area increases and the decontamination efficiency of illite increases.
25~50㎛의 일라이트를 사용했을 때 87.38% 정도의 제염율을 확인할 수 있었으며, 550~850㎛의 일라이트를 사용했을 때 21.04% 정도의 제염율을 확인할 수 있었다. 입자크기가 감소할수록 제염율이 급격히 증가하는 현상을 확인할 수 있었으며, 반응면적이 제염효율에 매우 큰 영향을 미친다는 점을 확인하였다.When illite of 25-50㎛ was used, a decontamination rate of approximately 87.38% was confirmed, and when illite of 550-850㎛ was used, a decontamination rate of approximately 21.04% was confirmed. It was confirmed that the decontamination rate increases rapidly as the particle size decreases, and it was confirmed that the reaction area has a very large effect on the decontamination efficiency.
따라서 입자크기가 작은 25~50㎛의 일라이트를 사용하는 것이 제염에 효과적인 것을 확인할 수 있었으며 실험 결과를 정리하면 아래와 같다.Therefore, it was confirmed that using illite with a small particle size of 25 to 50㎛ is effective for decontamination. The experimental results are summarized as follows.
□ 5Bq/mL Cs-137 500mL 용액에 일라이트 5g을 투입하여 3분 간 제염할 경우□ When 5g of Illite is added to 500mL of 5Bq/mL Cs-137 solution and decontaminated for 3 minutes.
- 25~50㎛의 입자크기를 갖는 일라이트 사용시 87.38% 제염 가능 (최대 제염율, 최대 효율)- 87.38% decontamination possible when using illite with particle size of 25~50㎛ (maximum decontamination rate, maximum efficiency)
3) 투입량 에 따른 Cs-137 제염 실험 결과3) Cs-137 decontamination test results according to input amount
Cs-137 방사능 물질의 농도가 5Bq/mL인 500mL의 용액을 만들어 25~50㎛의 입자 크기를 갖는 파우더형 일라이트 1.25g, 2.5g, 5g 및 10g을 각각 투입한 후 1분 동안 반응시킨 후 제염율을 측정한 결과는 아래 표 10 및 표 11과 도 6와 같다. Create a 500 mL solution with a Cs-137 radioactive concentration of 5Bq/mL, add 1.25g, 2.5g, 5g, and 10g of powdered illite with a particle size of 25~50㎛, respectively, and react for 1 minute. The results of measuring the decontamination rate are shown in Tables 10 and 11 below and in Figure 6.
실험결과 파우더형 일라이트의 투입량이 증가할수록 제염율도 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 일라이트 10g을 투입했을 때, 약 94.03%의 최대 제염율을 확인할 수 있었다.As a result of the experiment, it was confirmed that the decontamination rate tended to increase as the amount of powdered illite added increased. When 10g of illite was added, the maximum decontamination rate of about 94.03% was confirmed.
다만, 일라이트의 투입량이 증가할수록 일라이트와 하향식 마그네틱 교반기의 마그네틱바와의 간섭이 증가하여 교반이 원활하게 이루어지지 않는 것을 확인하였고, 이 부분은 상향식 임펠러 교반이나 공기교반(Aeration) 방법 등으로 개선이 가능하였다.However, it was confirmed that as the amount of illite added increased, the interference between illite and the magnetic bar of the downward magnetic stirrer increased, making stirring difficult. This was improved by using upward impeller stirring or air aeration methods. This was possible.
입자크기가 작아질수록 제염율도 함께 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 입자크기가 작아지면 반응면적이 증가하여 일라이트의 제염효율이 증가하는 것으로 사료된다.It was confirmed that the decontamination rate also increases as the particle size decreases. It is believed that as the particle size decreases, the reaction area increases and the decontamination efficiency of illite increases.
25~50㎛의 일라이트를 사용했을 때 87.38% 정도의 제염율을 확인할 수 있었으며, 550~850㎛의 일라이트를 사용했을 때 21.04% 정도의 제염율을 확인할 수 있었다. 입자크기가 감소할수록 제염율이 급격히 증가하는 현상을 확인할 수 있었으며, 반응면적이 제염효율에 매우 큰 영향을 미친다는 점을 확인하였다.When illite of 25-50㎛ was used, a decontamination rate of approximately 87.38% was confirmed, and when illite of 550-850㎛ was used, a decontamination rate of approximately 21.04% was confirmed. It was confirmed that the decontamination rate increases rapidly as the particle size decreases, and it was confirmed that the reaction area has a very large effect on the decontamination efficiency.
따라서 입자크기가 작은 25~50㎛의 일라이트를 사용하는 것이 제염에 효과적인 것을 확인할 수 있었으며 실험 결과를 정리하면 아래와 같다.Therefore, it was confirmed that using illite with a small particle size of 25 to 50㎛ is effective for decontamination. The experimental results are summarized as follows.
□ 5Bq/mL Cs-137 500mL 용액에 25~50㎛의 입자크기를 갖는 일라이트를 투입하여 1분 간 제염할 경우□ When decontaminating for 1 minute by adding illite with a particle size of 25~50㎛ to 500mL of 5Bq/mL Cs-137 solution.
- 일라이트를 10g 투입, 94.03% 제염 가능 (최대 제염율)- Injecting 10g of illite, 94.03% decontamination possible (maximum decontamination rate)
4) Cs-137 제염 실험 요약4) Summary of Cs-137 decontamination experiment
일라이트를 이용하여 Cs-137을 제염할 때, 일라이트를 Cs-137 용액에 투입 후, 제염 반응이 빠르게 진행됨을 확인하였다. 일반적인 화학 반응은 10~15분이 소요되지만, 본 실험에서 Cs-137의 제염율은 87.37%이었다. 30분간 반응하였을 때, 94.00%의 최대 제염율을 확인할 수 있었지만, 시간 대비 제염 효율을 고려하였을 때는 10분 이내로 반응시키는 것이 적절하다고 파악되었다.When decontaminating Cs-137 using illite, it was confirmed that the decontamination reaction proceeded quickly after adding illite to the Cs-137 solution. A typical chemical reaction takes 10 to 15 minutes, but in this experiment, the decontamination rate of Cs-137 was 87.37%. When reacting for 30 minutes, the maximum decontamination rate of 94.00% was confirmed, but when considering decontamination efficiency compared to time, it was found that it was appropriate to react within 10 minutes.
제염 플랜트를 구축할 때, 10ton 급 이상의 스케일에서는 반응시간은 운전비용에 영향을 미치는 중요한 인자이다. 이러한 특징으로 인해 파우더형 일라이트가 제염제로서 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 상기 실험에 따른 제염 조건을 정리하면 아래와 같다.When building a decontamination plant, reaction time is an important factor affecting operating costs at scales greater than 10 tons. Due to these characteristics, it is believed that powder-type illite can be used as a decontamination agent, and the decontamination conditions according to the above experiment are summarized as follows.
□ 정리□ Summary
- 반응시간이 증가하면 제염율이 선형적으로 함께 증가하지만, 효율적인 제염이 가능한 반응시간은 10분으로 판단된다.- As the reaction time increases, the decontamination rate increases linearly, but the reaction time for efficient decontamination is judged to be 10 minutes.
- 일라이트의 입자는 미세할수록 제염 반응에 효율적이므로, 일라이트의 입자를 가능한 미세하게 투입하는 것이 적절하지만, 제염반응 이후 오염수와 일라이트를 분리할 때 분리의 어려움을 고려하면 25~50㎛ 정도의 입자크기가 적절할 것으로 판단된다.- The finer the illite particles are, the more efficient the decontamination reaction is, so it is appropriate to add the illite particles as finely as possible, but considering the difficulty of separating illite from contaminated water after the decontamination reaction, the particle size should be 25 to 50㎛. It is believed that the particle size is appropriate.
- 5Bq/mL Cs-137 오염수 50mL 당 일라이트 1g을 투입하는 것이 제염에 효율적임을 알 수 있다.- It can be seen that adding 1g of illite per 50mL of 5Bq/mL Cs-137 contaminated water is efficient for decontamination.
파우더형 일라이트를 사용한 액체 Sr-90 제염 실험 결과Liquid Sr-90 decontamination test results using powdered illite
1) 반응시간 에 따른 Sr-90 제염 실험 결과1) Sr-90 decontamination test results according to reaction time
Sr-90 방사능 물질의 농도가 5Bq/mL인 500mL의 용액을 만들어 25~50㎛ 및 195~450㎛ 입자 크기를 갖는 파우더형 일라이트 5g을 투입한 후 반응시간에 따른 제염율을 측정한 결과는 아래 표 12 및 표 13과 도 7과 같다. The results of measuring the decontamination rate according to reaction time after making a 500 mL solution with a concentration of 5 Bq/mL of Sr-90 radioactive material and adding 5 g of powder-type illite with particle sizes of 25 to 50 ㎛ and 195 to 450 ㎛ are as follows. As shown in Table 12 and Table 13 below and Figure 7.
실험결과 반응시간이 증가할수록 제염율이 증가하는 경향을 보였고, 240분간 반응시 25~50㎛ 일라이트는 약 79.03%, 195~450㎛ 일라이트는 약 39.49%의 최대 제염율을 확인하였다.As a result of the experiment, the decontamination rate tended to increase as the reaction time increased. When reacting for 240 minutes, the maximum decontamination rate was confirmed to be about 79.03% for 25-50㎛ illite and about 39.49% for 195-450㎛ illite.
본 실험에서 확인할 수 있었던 특이점은 195~450㎛ 일라이트를 사용하여 5분 반응했을 때는 약 1.53%의 제염율을 확인할 수 있었지만, 입자크기가 비교적 작은 25~50㎛ 일라이트를 사용했을 때는 48.21%의 제염율을 확인할 수 있었다. 즉, 5분 이내의 짧은 제염 반응을 시킬 경우에는 입자크기에 따라 제염율은 월등히 차이가 날 수 있다는 특징을 확인하였다.A unique feature that was confirmed in this experiment was that when reacting for 5 minutes using 195-450㎛ illite, a decontamination rate of about 1.53% was confirmed, but when illite with a relatively small particle size of 25-50㎛ was used, the decontamination rate was 48.21%. The decontamination rate was confirmed. In other words, it was confirmed that in the case of a short decontamination reaction of less than 5 minutes, the decontamination rate can vary significantly depending on the particle size.
따라서 5분 이내의 짧은 제염반응이 필요한 경우라면, 입자 크기가 작은 25~50㎛의 일라이트를 사용해야 제염이 가능하다는 점을 확인하였다. 또한, 60?? 이후에는 제염율의 증가폭이 미미하여 반응시간은 60분 이내로 설정하는 것이 Sr-90 제염에 효과적임을 확인할 수 있었다.Therefore, in cases where a short decontamination reaction of less than 5 minutes is required, it was confirmed that decontamination is possible only when illite with a small particle size of 25-50㎛ is used. Also, 60?? Afterwards, the increase in decontamination rate was minimal, so it was confirmed that setting the reaction time to within 60 minutes is effective for Sr-90 decontamination.
상기 실험 결과를 정리하면 아래와 같다.The results of the above experiment are summarized as follows.
□ 5Bq/mL Sr-90 500mL 용액에 25~50㎛ 입자크기를 갖는 일라이트 5g을 투입하여 제염할 경우□ When decontaminating by adding 5g of illite with a particle size of 25~50㎛ to 500mL of 5Bq/mL Sr-90 solution.
- 240분 반응시 79.03% 제염 가능 (최대 제염율)- 79.03% decontamination possible after 240 minutes of reaction (maximum decontamination rate)
- 60분 반응시 76.45% 제염 가능 (효율적 제염이 가능한 반응시간)- 76.45% decontamination possible during 60-minute reaction (reaction time for efficient decontamination)
2) 입자크기 에 따른 Sr-90 제염 실험 결과2) Sr-90 decontamination test results according to particle size
Sr-90 방사능 물질의 농도가 5Bq/mL인 500mL의 용액을 만들어 25~50㎛, 195~450㎛ 및 550~850㎛의 입자 크기를 갖는 파우더형 일라이트 5g을 각각 투입한 후 30분 동안 반응시킨 후 제염율을 측정한 결과는 아래 표 14 및 표 15와 도 8과 같다. Make a 500mL solution with a concentration of Sr-90 radioactive material of 5Bq/mL, add 5g of powdered illite with particle sizes of 25~50㎛, 195~450㎛, and 550~850㎛, respectively, and react for 30 minutes. The results of measuring the decontamination rate after treatment are shown in Tables 14 and 15 below and in Figure 8.
실험결과 입자크기가 작아질수록 제염율도 함께 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 입자크기가 작아지면 반응면적이 증가하여 일라이트의 제염효율이 증가하는 것으로 사료된다.As a result of the experiment, it was confirmed that the decontamination rate also tends to increase as the particle size decreases. It is believed that as the particle size decreases, the reaction area increases and the decontamination efficiency of illite increases.
25~50㎛의 일라이트를 사용했을 때 59.49% 정도의 제염율을 확인할 수 있었으며, 550~850㎛의 일라이트를 사용했을 때 20.14% 정도의 제염율을 확인할 수 있었으며, Cs-137을 제염했을 때와 같이 입자크기가 감소할수록 제염율이 급격히 증가하는 현상을 확인할 수 있었다.When 25~50㎛ illite was used, a decontamination rate of about 59.49% was confirmed, and when 550~850㎛ illite was used, a decontamination rate of about 20.14% was confirmed, and Cs-137 was decontaminated. As before, it was confirmed that the decontamination rate rapidly increased as the particle size decreased.
특히 25~50㎛의 일라이트를 사용했을 때는 195~450㎛의 일라이트를 사용했을 때보다 제염율이 94% 정도 증가함을 확인할 수 있었으며, 반응면적이 제염효율에 매우 큰 영향을 미친다는 점을 확인하였다. 따라서 입자크기가 작은 일라이트를 사용하는 것이 제염에 효과적인 점을 확인하였다.In particular, when 25-50㎛ illite was used, it was confirmed that the decontamination rate increased by about 94% compared to when 195-450㎛ illite was used, and the reaction area had a very large effect on decontamination efficiency. was confirmed. Therefore, it was confirmed that using illite with a small particle size is effective for decontamination.
□ 5Bq/mL Sr-90 500mL 용액에 일라이트 5g을 투입하여 30분 간 제염할 경우□ When 5g of Illite is added to 500mL of 5Bq/mL Sr-90 solution and decontaminated for 30 minutes.
- 25~50㎛의 입자크기를 갖는 일라이트 사용시 59.49% 제염 가능 (최대 제염율, 최대 효율)- 59.49% decontamination possible when using illite with particle size of 25~50㎛ (maximum decontamination rate, maximum efficiency)
3) 투입량 에 따른 Sr-90 제염 실험 결과3) Sr-90 decontamination test results according to input amount
Sr-90 방사능 물질의 농도가 5Bq/mL인 500mL의 용액을 만들어 25~50㎛ 및 195~450㎛의 입자 크기를 갖는 파우더형 일라이트 5g, 10g 및 20g을 각각 투입한 후 30분 동안 반응시킨 후 제염율을 측정한 결과는 아래 표 16 및 표 17과 도 9와 같다. Create a 500 mL solution with a concentration of Sr-90 radioactive material of 5 Bq/mL, add 5 g, 10 g, and 20 g of powdered illite with particle sizes of 25-50 ㎛ and 195-450 ㎛, respectively, and react for 30 minutes. The results of measuring the post-decontamination rate are shown in Tables 16 and 17 below and in Figure 9.
실험결과 파우더형 일라이트의 투입량이 증가할수록 제염율도 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 일라이트 20g을 투입했을 때, 약 84.26%의 최대 제염율을 확인할 수 있었다.As a result of the experiment, it was confirmed that the decontamination rate tended to increase as the amount of powder-type illite added increased. When 20g of illite was added, the maximum decontamination rate of about 84.26% was confirmed.
한편, 제염율 증가율 측면에서 일라이트를 10g 투입하였을 때, 최대 제염율 증가율을 확인할 수 있었는데, 일라이트를 10g 투입하였을 때 가장 효율적인 제염이 가능하다는 점을 알 수 있었다.Meanwhile, in terms of the decontamination rate increase rate, the maximum decontamination rate increase rate was confirmed when 10 g of illite was added, and it was found that the most efficient decontamination was possible when 10 g of illite was added.
다만, 일라이트를 10g 이상 투입하면 하향식 마그네틱 교반이 원활히 이루어지지 않는 현상을 확인하였고, 본 현상은 상향식 교반을 사용하여 해결할 수 있었다.However, it was confirmed that when more than 10 g of illite was added, downward magnetic stirring did not work smoothly, and this phenomenon could be solved by using bottom-up stirring.
실험 결과를 정리하면 아래와 같다.The experimental results are summarized as follows.
□ 5Bq/mL Sr-90 500mL 용액에 일라이트를 투입하여 30분 간 제염할 경우□ When adding illite to 500mL of 5Bq/mL Sr-90 solution and decontaminating for 30 minutes.
- 25~50㎛ 일라이트를 20g 투입시 84.26% 제염 가능 (최대 제염율)- 84.26% decontamination possible when 20g of 25~50㎛ illite is added (maximum decontamination rate)
- 25~50㎛ 일라이트를 10g 투입시 78.53% 제염 가능 (최대 효율)- 78.53% decontamination possible when 10g of 25~50㎛ illite is added (maximum efficiency)
- 일라이트 투입량이 10g 이상 시, 상향식 교반 또는 공기교반(Aeration) 필요- When illite input amount is more than 10g, bottom-up stirring or air aeration is required.
4) Sr-90 제염 실험 요약4) Summary of Sr-90 decontamination experiment
일라이트를 이용하여 Sr-90을 제염할 때, Cs-137을 제염할 때보다 반응이 느리게 진행됨을 알 수 있었다. Cs-137은 10분 이내로 92%의 제염 반응이 이루어졌지만, Sr-90은 60분 정도 제염 반응이 이루어져야 Sr-90이 약 76% 제염됨을 확인할 수 있었다. 이는 Cs-137과 Sr-90의 제염 메커니즘이 달라 반응속도의 차이가 발생함에 기인한 것으로 보인다.It was found that when Sr-90 was decontaminated using illite, the reaction proceeded more slowly than when decontaminating Cs-137. For Cs-137, 92% decontamination reaction was achieved within 10 minutes, but for Sr-90, it was confirmed that about 76% decontamination reaction was achieved after 60 minutes of decontamination reaction. This seems to be due to the difference in reaction speed due to the different decontamination mechanisms of Cs-137 and Sr-90.
Cs-137 제염 결과와 마찬가지로 일라이트의 입자 크기가 작아질수록 제염율이 대폭 상승하는 것을 보아 입자 크기가 작을수록 제염반응에 월등히 유리하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 일라이트를 10g 투입하였을 때, 효율적인 제염이 가능하다는 것을 알 수 있었다.Similar to the Cs-137 decontamination results, the decontamination rate increased significantly as the particle size of illite became smaller, showing that the smaller the particle size, the more advantageous it was for the decontamination reaction. In addition, it was found that efficient decontamination was possible when 10 g of illite was added.
상기 실험 결과에 비추어 일라이트는 감마핵종(Cs-137) 및 베타핵종(Sr-90) 모두에 우수한 제염 효과를 가지는 것으로 판단된다. 일반적인 제염제는 종류에 따라 감마핵종에만 효과를 보이거나, 베타핵종에만 효과를 보여 오염수내 감마핵종, 베타핵종이 혼합되어 있을 경우 각각의 제염제를 투입해줘야 하는데, 일라이트는 두 핵종에 모두 효과를 가지므로 일라이트만 투입하면 동시에 제염이 가능하여 큰 장점을 가지는 것으로 판단된다. 상기 실험에 따른 제염 조건을 정리하면 아래와 같다.In light of the above experimental results, it is believed that illite has an excellent decontamination effect on both gamma nuclides (Cs-137) and beta nuclides (Sr-90). Depending on the type, general decontamination agents are effective only on gamma nuclides or only on beta nuclides, so if gamma nuclides and beta nuclides are mixed in contaminated water, separate decontamination agents must be administered. Illite is effective on both nuclides. It is considered to have a great advantage as it allows decontamination at the same time by simply adding illite. The decontamination conditions according to the above experiment are summarized as follows.
□ 정리□ Summary
- 반응시간이 증가하면 제염율이 선형적으로 함께 증가하지만, 효율적인 제염이 가능한 반응시간은 60분으로 판단된다.- As the reaction time increases, the decontamination rate increases linearly, but the reaction time for efficient decontamination is judged to be 60 minutes.
- 일라이트를 사용하여 Cs-137을 제염할 때 보다 Sr-90을 제염할 때 더 많은 반응시간이 소요된다.- It takes more reaction time to decontaminate Sr-90 than to decontaminate Cs-137 using illite.
- 일라이트의 입자는 미세할수록 제염 반응에 효율적이므로, 일라이트의 입자를 가능한 미세하게 투입하는 것이 적절하지만, 제염반응 이후 오염수와 일라이트를 분리할 때 분리의 어려움을 고려하면 25~50㎛ 정도의 입자크기가 적절할 것으로 판단된다.- The finer the illite particles are, the more efficient the decontamination reaction is, so it is appropriate to add the illite particles as finely as possible, but considering the difficulty of separating illite from contaminated water after the decontamination reaction, the particle size should be 25 to 50㎛. It is judged that the particle size is appropriate.
- 5Bq/mL Sr-90 오염수 50mL 당 일라이트 1g을 투입하는 것이 제염에 효율적임을 알 수 있다.- It can be seen that adding 1g of illite per 50mL of 5Bq/mL Sr-90 contaminated water is efficient for decontamination.
타일형 일라이트를 사용한 기체 Cs-137, Co-60 제염 실험 결과Gas Cs-137, Co-60 decontamination test results using tile-type illite
기체 Cs-137 및 Co-60의 제염 실험 조건은 아래 표 18과 같다.The decontamination test conditions for gases Cs-137 and Co-60 are shown in Table 18 below.
본 실험은 액체 상태의 10Bq/mL Cs-137을 80℃로 48시간 가열하여 액체 Cs-137을 100% 증발시켜 기체화하는 방식으로 아래와 같이 3회씩 수행하였다.This experiment was performed three times as follows by heating 10Bq/mL Cs-137 in liquid state at 80°C for 48 hours to vaporize 100% of the liquid Cs-137.
- 이동식 흄후드의 모든 흡입구 및 배출구를 완전 차단하여 수행- Performed by completely blocking all inlets and outlets of the portable fume hood.
- 흡입구와 배출구에 Fan을 설치하여 Cs-137 기체를 외부의 공기와 순환시키면서 수행- Install fans at the inlet and outlet to circulate Cs-137 gas with external air.
상기 실험 조건에 따른 실험 결과는 아래의 표 19와 같다.The experimental results according to the above experimental conditions are shown in Table 19 below.
2가지 실험에서 제염 전 CPS 계측치와 48시간 반응 이후 CPS 계측치의 차이가 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 타일형 일라이트 표면에 기체 Cs-137이 흡착하지 않는 것을 확인할 수 있었다.In two experiments, it was confirmed that there was no difference between the CPS measurements before decontamination and the CPS measurements after 48 hours of reaction. Therefore, it was confirmed that gas Cs-137 was not adsorbed on the surface of tiled illite.
한평 기체 Co-60 제염 실험을 수행하기 전에 일라이트의 액체 상태의 Co-60 제염 성능을 확인하기 위하여 기초 실험을 수행하였다. 5Bq/mL Co-60 500mL를 사용하였으며, 일라이트는 25~50㎛를 사용하였다. 반응시간은 3분으로 설정하여 실험을 수행하였고, 상기 조건에서 Co-60을 90% 정도 제염이 가능하였다.Before performing the Hanpyeong gas Co-60 decontamination experiment, a basic experiment was performed to confirm the liquid Co-60 decontamination performance of Illite. 500mL of 5Bq/mL Co-60 was used, and 25-50㎛ of illite was used. The reaction time was set to 3 minutes and the experiment was performed, and it was possible to decontaminate about 90% of Co-60 under the above conditions.
그 후에 기체 Co-60 제염 실험을 수행하였고 그 결과는 아래 표 20과 같다.Afterwards, a gas Co-60 decontamination experiment was performed, and the results are shown in Table 20 below.
기체 Cs-137 제염 실험과 동일한 조건으로 10Bq/mL Co-60을 80℃로 48시간 가열하여 액체 Co-60을 100% 증발시켜 기체화하는 방식으로 수행하였는데, Cs-137 실험과 동일하게 타일형 일라이트는 기체상태의 Co-60 흡착에 효과가 업다는 것을 확인할 수 있었다.Under the same conditions as the gaseous Cs-137 decontamination experiment, 10Bq/mL Co-60 was heated at 80°C for 48 hours to evaporate 100% of the liquid Co-60 and vaporize it. As with the Cs-137 experiment, the tile-type It was confirmed that Illite was not effective in adsorbing gaseous Co-60.
실험 결과 정리Summary of experiment results
상기 실험을 통해 파우더형 일라이트를 사용하여 Cs-137을 제염할 경우, 10분 이내에 제염반응이 빠르게 진행됨을 확인하였다. Cs-137은 일라이트와 10분 정도의 반응으로 약 92.07%가 제염됨을 확인하였는데, 화학적으로 일라이트 내에 함유되어 있는 포타슘이온(K+)과 세슘이온(Cs+)의 이온 교환반응이 포타슘이온과 스트론튬이온의 이온교환반응에 비하여 강하게 이루어지는 것으로 사료된다.Through the above experiment, it was confirmed that when Cs-137 was decontaminated using powder-type illite, the decontamination reaction proceeded quickly within 10 minutes. It was confirmed that Cs-137 was decontaminated by about 92.07% after reacting with illite for about 10 minutes. Chemically, the ion exchange reaction between potassium ions (K + ) and cesium ions (Cs + ) contained in illite produces potassium ions. It is thought to be stronger than the ion exchange reaction of strontium ions.
한편 Sr-90을 제염할 경우, 60분까지 제염율이 꾸준하게 증가하다가 60분 이후에 제염율 증가율이 감소하는 경향을 보여, Sr-90의 효율적인 제염시간은 60분 정도가 적절함을 확인하였다.Meanwhile, when decontaminating Sr-90, the decontamination rate steadily increased up to 60 minutes, but the decontamination rate increase tended to decrease after 60 minutes, confirming that the effective decontamination time of Sr-90 is about 60 minutes.
또한, Cs-137 및 Sr-90 두 성분을 제염할 때 공통적으로 일라이트의 입자크기가 미세할수록 제염율 증가율이 큰 폭으로 증가하는 것으로 보아 입자크기가 미세할수록 제염에 효율적이라는 것을 확인하였다. 다만, 제염반응 이후 오염수와 일라이트를 분리할 때 분리의 어려움을 고려하면 25~50㎛ 정도의 입자크기가 적절할 것으로 판단된다.In addition, when decontaminating two components, Cs-137 and Sr-90, the decontamination rate increase rate increases significantly as the particle size of illite becomes smaller, confirming that the finer the particle size is, the more efficient it is for decontamination. However, considering the difficulty of separating contaminated water and illite after the decontamination reaction, a particle size of about 25-50㎛ is judged to be appropriate.
5Bq/mL 농도의 Cs-137 및 Sr-90의 500mL 방사능 액체를 제염할 경우, 일라이트의 투입량은 5~10g 정도가 가장 효율적임을 확인하였고, 투입량이 10g 이상인 경우에는 제염율 증가폭이 감소하여 제염반응이 비효율적으로 이루어짐을 확인하였다.When decontaminating 500mL of radioactive liquid of Cs-137 and Sr-90 at a concentration of 5Bq/mL, it was confirmed that the input amount of illite was about 5 to 10g to be most efficient. When the input amount was more than 10g, the increase in decontamination rate decreased and the decontamination rate decreased. It was confirmed that the reaction was carried out inefficiently.
본 실험을 통하여 얻은 Cs-137 및 Sr-90의 최적 효율을 갖는 제염 조건은 아래 표 21과 같다.The decontamination conditions with optimal efficiency for Cs-137 and Sr-90 obtained through this experiment are shown in Table 21 below.
추가적으로 타일형 일라이트의 기체 방사성 물질 제염 성능을 확인하기 위해서 액체 상태의 10Bq/mL Cs-137 및 10Bq/mL Co-60을 80℃로 48시간 가열하여 100% 증발시켜 기체화하는 방식으로 실험을 수행하였다. 실험 변수는 Fan 작동 여부로 설정하였으며, 실험군은 타일형 일라이트(무약, 유약)을 사용하였고, 대조군으로 박스포면과 가정용 타일을 사용하였다.Additionally, to confirm the performance of tiled illite in decontamination of gaseous radioactive substances, an experiment was conducted by heating 10Bq/mL Cs-137 and 10Bq/mL Co-60 in liquid state at 80°C for 48 hours to evaporate 100% and vaporize them. carried out. The experimental variable was set as whether the fan was operating, and the experimental group used tile-type illite (unglazed, glazed), and the control group used box cloth and household tiles.
실험 결과 제염 실험 시작 전 실험군 및 대조군의 방사능 측정수치와 48시간 실험 후, 실험군 및 대조군의 방사능 측정 수치를 비교하는 방식으로 결과를 도출하였다. 실험 전, 후의 실험군 및 대조군의 방사능 수치를 비교하였을 때, 방사능 수치의 변화가 없는 것으로 확인하였고, 따라서 본 실험 조건하에서 타일형 일라이트는 기체 방사능 흡착 효과가 없다고 판단되었다.Results of the experiment were derived by comparing the radioactivity measurements of the experimental group and control group before the start of the decontamination experiment with the radioactivity measurement values of the experimental group and control group 48 hours after the experiment. When comparing the radioactivity levels of the experimental and control groups before and after the experiment, it was confirmed that there was no change in radioactivity levels, and therefore, it was determined that the tile-type illite had no effect of adsorbing gaseous radiation under the conditions of this experiment.
상기 실험 결과 및 결론을 참고하여 파우더형 일라이트를 이용한 세슘 및 스트론튬의 방사능 물질의 제염 성능 측정 방법을 도 10과 같이 정립하였다.Referring to the above experimental results and conclusions, a method for measuring the decontamination performance of radioactive materials of cesium and strontium using powder-type illite was established as shown in FIG. 10.
본 발명의 방사능 오염수 제염 성능 측정 방법은 먼저 방사능 물질이 포함된 오염수를 준비한다(S110).In the method of measuring radioactive contaminated water decontamination performance of the present invention, contaminated water containing radioactive substances is first prepared (S110).
다음 감마핵종분석기 등 분석기를 이용하여 제염 전 오염수의 핵종 및 그의 방사능 농도를 측정한다(S120).Next, measure the nuclide and its radioactivity concentration in the contaminated water before decontamination using an analyzer such as a gamma nuclide analyzer (S120).
한편 일라이트 광석을 분쇄하여 파우더형 일라이트를 준비한다(S130). 이때, 파우더형 일라이트의 입자 크기는 세슘 및 스트론튬 모두에 높은 제염 효과를 가지도록 25~50㎛가 되는 것이 바람직하다.Meanwhile, illite ore is crushed to prepare powder-type illite (S130). At this time, the particle size of the powder-type illite is preferably 25 to 50 ㎛ to have a high decontamination effect on both cesium and strontium.
다음 파우더형 일라이트를 오염수 50mL 당 1g의 비율로 오염수에 투입시킨다(S140). 파우더형 일라이트를 1g/50mL의 비율로 투입하는 것는 상기 실험을 통하여 상기 비율로 투입하는 것이 최적의 제염 효율을 보였기 때문이다.Next, powdered illite is added to the contaminated water at a rate of 1g per 50mL of contaminated water (S140). The reason why powder-type illite was added at a ratio of 1g/50mL was because the above-mentioned experiment showed that adding it at the above ratio showed optimal decontamination efficiency.
오염수에 파우더형 일라이트가 투입되면 마그네틱 교반기 등의 교반기를 이용하여 오염수를 미리 설정된 반응시간 동안 교반시킨다(S150).When powdered illite is added to the contaminated water, the contaminated water is stirred for a preset reaction time using a stirrer such as a magnetic stirrer (S150).
반응이 끝나면 원심분리기 등을 이용하여 오염수를 고상 부분과 액상 부분으로 분리하고(S160), 액상 부분을 여과지 등의 여과 필터에 통과시킨다(S170).After the reaction is completed, the contaminated water is separated into a solid portion and a liquid portion using a centrifuge, etc. (S160), and the liquid portion is passed through a filtration filter such as filter paper (S170).
이후 분석기를 이용하여 제염 후 오염수의 핵종 및 방사능 농도를 측정한다(S180).Afterwards, the nuclide and radioactivity concentration of the contaminated water after decontamination is measured using an analyzer (S180).
마지막으로 상기 수학식 1을 이용하여 핵종별 제염율을 계산한다(S190).Finally, the decontamination rate for each nuclide is calculated using Equation 1 above (S190).
본 발명의 일실시예에 따른 방사능 오염수 제염 방법은 상기 제염 성능 측정 방법에 기초하여 수행될 수 있다. 도 10의 단계 중 S110, S130, S140 및 단계 150을 기본적으로 포함하여 제염을 수행할 수 있다.The method for decontamination of radioactive contaminated water according to an embodiment of the present invention may be performed based on the decontamination performance measurement method. Decontamination can be performed by basically including steps S110, S130, S140, and 150 of the steps in FIG. 10.
이때, 일실시예에 따라 단계 S120이 부가될 수 있으며, 방사능분석기를 이용하여 방사능 농도를 측정한 결과 스트론튬의 방사능 농도가 기준치 이상인 경우에는 스트론튬의 최적 제염 조건을 반영하여 미리 설정된 반응 시간을 60분으로 설정하여 반응을 수행하고, 그 외의 경우 즉, 스트론튬의 방사능 농도가 기준치 미만인 경우에는 세슘의 최적 제염 조건을 반영하여 미리 설정된 반응시간을 10분으로 설정할 수 있다.At this time, step S120 may be added depending on the embodiment, and if the radioactivity concentration of strontium is greater than the standard value as a result of measuring the radioactivity concentration using a radioactivity analyzer, the preset reaction time is set to 60 minutes to reflect the optimal decontamination conditions of strontium. The reaction is performed by setting, and in other cases, that is, when the radioactivity concentration of strontium is below the standard value, the preset reaction time can be set to 10 minutes to reflect the optimal decontamination conditions of cesium.
이렇게 하는 경우 오염수의 핵종에 따라서 최적의 제염 반응 시간을 취하도록 함으로써 제염을 보다 빠른 시간 동안 수행할 수 있다.In this case, decontamination can be performed more quickly by selecting the optimal decontamination reaction time depending on the nuclide in the contaminated water.
물론, 제염의 목적에 따라서 세슘을 중심으로 제염을 하고자 하는 경우 미리 설정된 시간을 10분으로 설정하거나, 스트론튬까지 제염을 하고자 하는 경우에는 미리 설정된 시간을 60분으로 설정하는 것도 가능하다.Of course, depending on the purpose of decontamination, if you want to decontaminate mainly cesium, you can set the preset time to 10 minutes, or if you want to decontaminate strontium, you can set the preset time to 60 minutes.
상기 본 발명의 방사능 오염수 제염 방법 및 제염 성능 측정 방법에 의하여 세슘 및 스트론츔에 대하여 60분 이내의 빠른 시간 내에 최적의 제염 효율을 달성할 수 있어 대량의 방사능 오염수에 대하여 처리가 가능한 효과를 가진다.By using the radioactive contaminated water decontamination method and decontamination performance measurement method of the present invention, optimal decontamination efficiency can be achieved for cesium and strontium within 60 minutes, making it possible to treat large amounts of radioactive contaminated water. has
본 발명의 제염 효과는 오염수에 대한 최적의 일라이트의 투입 비율 및 일라이트의 입자 크기가 그 중요한 요인 중 하나로 파악된다.One of the important factors for the decontamination effect of the present invention is the optimal injection ratio of illite to contaminated water and the particle size of illite.
또한, 본 발명 제염 조건 실험에 사용된 일라이트는 영월지역의 일라이트를 사용하여 수행되었으며, 해당 일라이트는 V205, Li20, BaO, P205의 구성을 더 포함하여 구성되어 이러한 성분도 제염 효과의 향상에 기여하나 것으로 판단되었다.In addition, the illite used in the decontamination condition experiment of the present invention was conducted using illite from the Yeongwol region, and the illite further includes V 2 0 5 , Li 2 0, BaO, and P 2 0 5 It was determined that these ingredients also contributed to improving the decontamination effect.
상기와 같이 본 발명은 파우더형 일라이트를 이용하여 세슘 및 스트론튬이 포함된 하천, 지하수 등의 오염수를 대량으로 빠른 시간 내에 친환경적으로 처리할 수 있는 현저한 혀과를 가진다.As described above, the present invention has the remarkable ability to treat large quantities of contaminated water from rivers, groundwater, etc. containing cesium and strontium in an environmentally friendly manner within a short period of time using powder-type illite.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.Meanwhile, even though all the components constituting the embodiment of the present invention are described as being combined or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, as long as it is within the scope of the purpose of the present invention, all of the components may be operated by selectively combining one or more of them.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been shown and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and may be used in the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.
Claims (10)
(b) 일라이트 광석을 분쇄하여 입자 크기가 25~50㎛인 파우더형 일라이트를 준비하는 단계;
(c) 상기 오염수에 상기 오염수 50㎖ 당 1g의 비율로 상기 파우더형 일라이트를 투입하는 단계; 및
(d) 방사능 물질의 흡착 반응이 이루어지도록 상기 파우더형 일라이트가 투입된 상기 오염수를 미리 설정된 반응시간 동안 교반기를 이용하여 교반시키는 단계를 포함하고,
상기 (a) 단계는, 방사능분석기를 이용하여 상기 오염수에 포함된 핵종 및 그의 방사능 농도를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 (d) 단계는, 스트론튬의 방사능 농도가 기준치 이상인 경우 상기 미리 설정된 반응시간은 60분으로 설정하고, 그 외의 경우에는 상기 미리 설정된 반응시간을 10분으로 설정하는 단계를 포함하고,
상기 파우더형 일라이트는 SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O, TiO2, MgO, CaO, Na2O, Li2O, BaO, P2O5 및 V2O5의 성분을 포함하고,
상기 (d) 단계에서, 상기 미리 설정된 반응시간을 10분으로 설정한 경우 반응시간 1분 경과 후 세슘의 제염율은 94.03%에 도달하고(초기 세슘 농도 5Bq/mL 기준), 상기 미리 설정된 반응시간을 60분으로 설정한 경우, 반응시간 30분 경과 후 스트론튬의 제염율은 78.53%에 도달하는(초기 스트론튬 농도 5Bq/mL 기준) 것을 특징으로 하는 파우더형 일라이트를 이용한 방사능 오염수 제염 방법.(a) preparing contaminated water containing radioactive materials;
(b) crushing illite ore to prepare powder-type illite with a particle size of 25 to 50㎛;
(c) adding the powdered illite to the contaminated water at a rate of 1 g per 50 ml of the contaminated water; and
(d) comprising the step of stirring the contaminated water into which the powder-type illite has been added using a stirrer for a preset reaction time to achieve an adsorption reaction of radioactive materials,
Step (a) includes measuring the nuclides contained in the contaminated water and their radioactivity concentration using a radioactivity analyzer,
Step (d) includes setting the preset reaction time to 60 minutes when the radioactivity concentration of strontium is above the standard value, and setting the preset reaction time to 10 minutes in other cases,
The powder-type illite is SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , K 2 O, TiO 2 , MgO, CaO, Na 2 O, Li 2 O, BaO, P 2 O 5 and V 2 O 5 Contains ingredients,
In step (d), when the preset reaction time is set to 10 minutes, the decontamination rate of cesium reaches 94.03% after 1 minute of reaction time (based on the initial cesium concentration of 5Bq/mL), and the preset reaction time When set to 60 minutes, the decontamination rate of strontium reaches 78.53% after 30 minutes of reaction time (based on the initial strontium concentration of 5 Bq/mL). A method of decontamination of radioactive contaminated water using powder-type illite.
(b) 방사능분석기를 이용하여 제염 전 상기 오염수에 포함된 핵종 및 그의 방사능 농도를 측정하는 단계;
(c) 일라이트를 분쇄하여 입자 크기가 25~50㎛인 파우더형 일라이트를 준비하는 단계;
(d) 상기 오염수에 상기 오염수 50㎖ 당 1g의 비율로 상기 파우더형 일라이트를 투입하는 단계;
(e) 방사능 물질의 흡착 반응이 이루어지도록 상기 파우더형 일라이트가 투입된 상기 오염수를 미리 설정된 반응시간 동안 교반기를 이용하여 교반시키는 단계;
(f) 원심분리기를 이용하여 상기 오염수를 고상 부분과 액상 부분으로 분리하는 단계;
(g) 상기 액상 부분을 여과 필터에 통과시키는 단계;
(h) 상기 방사능분석기를 이용하여 제염 후 상기 오염수의 상기 액상 부분의 핵종 및 그의 방사능 농도를 측정하는 단계; 및
(i) 상기 방사능분석기로 측정된 상기 오염수의 제염 전 및 제염 후의 핵종 및 그의 방사능 농도를 기준으로 핵종별 제염율을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 (e) 단계는, 상기 (b) 단계에서 측정된 스트론튬의 방사능 농도가 기준치 이상인 경우 상기 미리 설정된 반응시간은 60분으로 설정하고, 그 외의 경우에는 상기 미리 설정된 반응시간을 10분으로 설정하는 단계를 포함하고,
상기 파우더형 일라이트는 SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O, TiO2, MgO, CaO, Na2O, Li2O, BaO, P2O5 및 V2O5의 성분을 포함하고,
상기 (e) 단계에서, 상기 미리 설정된 반응시간을 10분으로 설정한 경우 반응시간 1분 경과 후 세슘의 제염율은 94.03%에 도달하고(초기 세슘 농도 5Bq/mL 기준), 상기 미리 설정된 반응시간을 60분으로 설정한 경우, 반응시간 30분 경과 후 스트론튬의 제염율은 78.53%에 도달하는(초기 스트론튬 농도 5Bq/mL 기준) 것을 특징으로 하는 파우더형 일라이트를 이용한 방사능 오염수 제염 성능 측정 방법.(a) preparing contaminated water containing radioactive materials;
(b) measuring nuclides and their radioactivity concentration contained in the contaminated water before decontamination using a radioactivity analyzer;
(c) pulverizing illite to prepare powder-type illite with a particle size of 25 to 50 ㎛;
(d) adding the powdered illite to the contaminated water at a rate of 1 g per 50 ml of the contaminated water;
(e) stirring the contaminated water into which the powdered illite has been added using a stirrer for a preset reaction time to achieve an adsorption reaction of radioactive materials;
(f) separating the contaminated water into a solid phase and a liquid phase using a centrifuge;
(g) passing the liquid portion through a filtration filter;
(h) measuring the nuclide and its radioactivity concentration in the liquid portion of the contaminated water after decontamination using the radioactivity analyzer; and
(i) Comprising the step of calculating the decontamination rate for each nuclide based on the nuclide and its radioactivity concentration before and after decontamination of the contaminated water measured by the radioactivity analyzer,
In step (e), if the radioactivity concentration of strontium measured in step (b) is above the standard value, the preset reaction time is set to 60 minutes, and in other cases, the preset reaction time is set to 10 minutes. Includes steps,
The powder-type illite is SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , K 2 O, TiO 2 , MgO, CaO, Na 2 O, Li 2 O, BaO, P 2 O 5 and V 2 O 5 Contains ingredients,
In step (e), when the preset reaction time is set to 10 minutes, the decontamination rate of cesium reaches 94.03% after 1 minute of reaction time (based on the initial cesium concentration of 5Bq/mL), and the preset reaction time When set to 60 minutes, the decontamination rate of strontium reaches 78.53% after 30 minutes of reaction time (based on the initial strontium concentration of 5 Bq/mL). Method for measuring radioactive contaminated water decontamination performance using powder-type illite. .
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