KR20200039820A - 칼슘, 구리, 마그네슘, 세슘 등의 원소를 더욱 유용한 원소로 변환하는 방법 및 이 원소 변환기술을 응용하여 방사성 물질을 무해화하는 방법 - Google Patents
칼슘, 구리, 마그네슘, 세슘 등의 원소를 더욱 유용한 원소로 변환하는 방법 및 이 원소 변환기술을 응용하여 방사성 물질을 무해화하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
처리탱크 1, 처리탱크 상부의 받침대에 고정한 고주파 진동모터 3, 받침대에 연결된 처리탱크 1의 하부로 이어지는 2개의 진동봉 4 및 진동봉 4의 하부에 접합된 원소변환의 촉매가 되는 팔라듐 및 백금을 표면에 도금한 다단식 진동날개 5를 포함하여 구성되는 고주파 진동교반장치를 구비하여, 고주파 진동모터 3는 인버터 6에 의해 제어되어 처리탱크 1 안의 변환하고자 하는 원소를 포함하는 수용액 2에 있어서 다단식 진동날개 5를 100Hz - 170Hz의 주파수로 진동시켜 수용액 2 안의 원소를 다른 원소로 변환시키는 것을 특징으로 하는 방법이다. 처리하고자 하는 용액에 중수(重水)를 첨가하면 변환효율이 향상한다. 중수(重水)대신에 적절한 농도의 트리튬 수(水)를 첨가하면, 원소변환을 더욱 짧은 시간에 달성함과 동시에 방사능 오염의 원흉 중 하나로 불리는 트리튬 수(水)를 유효이용하여, 그 방사능을 감쇠 또는 무해화시킬 수 있다.
Description
본 발명은 고주파 진동 교반 에너지와 그 고주파 진동 교반기의 진동날개를 양극으로 물의 전기분해에 의해 발생하는 나노 마이크로 버블의 파열에너지의 공동이용과 거기에 진동날개의 표면에 팔라듐을 도금하여 촉매효과를 높여 한 원소에서 다른 원소로 변환시키는 처리방법 및 방사성 세슘 137 및 134 등의 방사성 물질을 무해화하는 처리방법 관련
채취하는 경우 [폐기물]로서 [염화 마그네슘]이 연간 수백만톤의 방대한 양이 발생하고 있어 그 처리대책이 아주 곤란한 상황입니다.
게다가 방사성 물질에 의한 토양오염 및 오염수로 곤란을 겪고 있는 [후쿠시마]에 있어서도 방사성 물질을 단순히 제올라이트나 특수 여과재를 사용하여 그 부피를 소량화하는 기술뿐이어서 후쿠시마 문제뿐 아니라 국가적 혹은 인류의 생존에도 연관되는 긴급한 해결이 요구되는 난제임에도 불구하고 아직까지 확고한 기술이 없어서 하루라도 빨리 혁신적인 기술 탄생을 필요로 하고 있다.
발명자는 예전에 물을 특수한 진동교반으로 전기분해를 일으켜서 나노 마이크로 버블(산소와 수소가스가 미세한 거품이 된 것)이 생성되어 이 거품이 파열함으로써 강력한 에너지를 생성하는 것을 확인했다.(예: 특허문헌 1-3 참조). 특허문헌 1, 2에는 진동교반에 의해 나노 마이크로 버블이 생성되는 것이 기재되어 있으며 특허문헌 3에는 그 나노 마이크로 버블을 응용하여 탄산가스와 물에서 가연성 가스를 생성하는 방법이 기재되어 있다.
상기 나노 마이크로 버블과 고주파 진동교반을 함께 응용하여 원소의 변환방법 및 방사성 물질의 무해화에 관한 특허를 2013년 9월 11일에 출원하였으나 만족할만한 변환효율이 얻어진 것이 아니며 또 변환 대상 원소가 칼슘 및 세슘에 한정되어 있었다. 그리하여 본 발명은 나노 마이크로 버블과 고주파 진동교반을 병합한 방법을 더욱 발전시켜 상기의 염화 마그네슘, 방사성 물질에 의한 오염수 등으로 원소변환을 폭넓게 응용함과 동시에 변환효율을 높이는 것을 목적으로 한 것이다.
희소금속, 희토성 원소 등의 희소원소를 흔한 원소, 예를 들면 칼슘, 마그네슘, 철 등에서 원소변환하여 채취하거나 방사성 물질인 세슘 등을 원소변환을 이용하여 바륨이나 은, 금, 백금 등으로 변환하여 방사능을 인체에 무해한 허용범위까지 감소시키기 위해, 진동교반기의 다단식 진동날개 표면에 팔라듐이나 백금을 2 - 5㎛ 두께로 도금하고 또 원소변환하고자 하는 수용액에 0.1 - 5% 농도가 되도록 중수(重水)를 첨가한 조건하에서 100Hz - 170Hz로 진동교반함으로써 몇 시간에서 며칠 사이에 원소변환을 이루어 과제를 해결하는 원소변환방법. 혹은 원소변환의 촉매로 이용하는 [중수(重水)]대신에 극소량의 트리튬(0.1 - 5μ시벨트)을 일정량 첨가하여 중수(重水)보다 빠르게 원소변환을 달성하는 방법.
보다 구체적으로는 이하의 (1) - (5), (7) 및 (8) 중 어느 한 구성에 의해 해결된다.
(1) 처리탱크, 앞서 기술한 처리탱크의 상부 받침대에 고정된 고주파 진동 모터, 받침대에 연결된 처리탱크의 하부로 이어지는 2개의 진동봉 및 진동봉의 하부에 접합한 원소변환 촉매가 되는 팔라듐 또는 백금을 표면에 도금한 다단식 진동날개를 포함하여 구성되는 고주파 진동 교반장치를 구비하고 고주파 진동 모터는 인버터에 의해 제어되며 처리탱크 안의 변환하고자 하는 원소를 포함한 수용액에 있어서 다단식 진동 날개를 100Hz - 170Hz의 주파수로 진동시켜 수용액 중의 원소를 다른 원소로 변환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
(2) 앞서 기술한 수용액에 0.1% - 5%의 중수(重水)를 더하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 방법.
(3) 앞서 기술한 수용액에 0.5μ - 5μ시벨트의 트리튬 수(水)를 5% - 50%첨가하여 원소변환을 중수(重水)를 첨가한 경우보다 단시간에 달성함과 동시에 방사능 오염의 원흉으로 불리우는 트리튬 수(水)를 유효하게 이용함과 동시에 그 트리튬의 방사능을 25시간에서 1/16의 농도까지 감퇴시키거나 무해화시키는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 방법.
(4) 앞서 기술한 다단식 진동날개는 양극 및 음극의 전극을 겸비하여 전극에 0.5 - 4A/d㎡의 전류를 흘려서 나노 마이크로 버블을 발생시켜 원소변환효율을 높이는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 방법.
(5) 앞서 기술한 수용액은 상온(15 - 30℃)하에서 처리되는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중의 어느 1항에 기재된 방법.
(7) 앞서 기술한 처리탱크는 밀폐식 또는 개방식이며 처리 중 발생하는 가스를 처리하는 경우에는 파이프를 통해서 원소변환 중에 발생하는 기체를 처리하는 순수(純水) 또는 3%의 수산화 칼륨 수용액을 보유하는 버블링탱크가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 방법.
(8) 앞서 기술한 처리탱크의 재질은 수지제 또는 스테인리스를 포함하는 금속제인 것을 특징으로 하는 (7)에 기재된 방법.
본 발명으로 간단한 기술에 의해 적은 비용으로 방사성 원소를 무해화할 수 있게 된 점 및 칼슘 등의 흔한 원소를 귀중한 코발트나 니켈, 거기다 구리를 금, 은 등으로 원소변환할 수 있게 됨에 따라 지구환경 및 자원보호에 다대한 공헌을 할 수 있게 되었다.
[도 1] 전극겸용형 고주파 진동 교반장치의 단면도로서 A는 정면단면도, B는 측면단면도
[도 2] 버블링탱크의 단면도
[도 3] 도 1의 전극겸용형 고주파 진동 교반장치의 다단식 진동날개부분의 확대도
[도 2] 버블링탱크의 단면도
[도 3] 도 1의 전극겸용형 고주파 진동 교반장치의 다단식 진동날개부분의 확대도
원소 변환 및 방사성 원소의 무해화에 이용한 시스템은 도 1의 전극겸용형 고주파 진동 교반장치 및 도 2의 버블링탱크(쿠션탱크)로 이루어져 있다. 전극겸용형 고주파 진동 교반장치는 처리탱크 1을 구비하고 변환하고자 하는 원소를 포함한 수용액 2를 투입한다. 처리탱크 1의 상부 받침대에 고주파 진동 모터3이 고정되어 이 받침대에 2개의 진동봉 4가 연결되어 진동봉 4가 하부의 처리탱크 1로 이어져 있다. 진동봉 4의 하부에는 다단식 진동날개 5가 연결되어 있다. 고주파 진동 모터3은 인버터 6을 이용하여 제어함으로써 처리탱크 1의 액체에 다단식 진동날개 5가 100 - 170Hz의 주파수로 진동하도록 설정할 수 있다.
도 3의 다단식 진동날개 부분의 확대도와 같이 다단식 진동날개 5는 2개의 진동봉 4에 접합되어 있으나 최초의 진동날개는 오른쪽 진동봉과 물리적, 전기적으로 연결되어 있고, 왼쪽 진동봉과는 물리적으로는 연결되어 있으나 절연체 7에 의해 전기적으로는 절연되어 있다. 제2의 진동날개는 오른쪽 진동봉과는 물리적으로는 연결되어 있으나 절연체 7에 의해 전기적으로는 절연되어 왼쪽의 진동봉과는 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 이와 같이 진동날개를 전기적으로 연결, 절연을 번갈아 좌우의 진동봉에서 반복함으로써 좌우의 진동봉은 전기적으로는 절연된 상태가 된다. 그로 인해 좌우의 진동봉에 정류기 8을 통해서 직류전원을 연결하여 복수의 진동날개 5를 번갈아서 양극, 음극으로 하는 직류전압 인가회로, 즉 전기분해회로를 형성할 수 있다. 하나의 진동날개 5의 크기는 55mmW x 100mmL x 0.5mmt이며 도 3에서처럼 5개를 사용하였다. 또한 원소변환시에 촉매효과를 높이기 위해 진동날개 5의 표면에는 팔라듐을 2 - 5㎛두께로 도금했다. 팔라듐 대신에 백금도 가능하다. 팔라듐의 촉매효과에 대해서는 나중에 기술할 실시예 1, 실시예 2의 결과를 정리한 표 1, 표 2에서 명시한다. 팔라듐 도금이 있는 경우와 없는 경우의 결과비교는 실시예에 있어서 구체적으로 설명하겠다.
상기 구성에 의해 처리탱크 1은 고주파 진동한정, 또는 고주파 진동유동과 함께 전기분해를 동시에 실행하는 조작이 가능하다. 처리탱크의 재질은 수지제, 스테인레스 등의 금속제 어느 것이나 가능하며 사용하는 조건에 따라 임의로 선별해도 된다.
전기분해를 실행하는 경우에는 정류기 8을 통해서 2개의 진동봉 4에 직류전압(DC12V)을 인가한다. 그 때의 전류밀도는 0.5 - 4A/d㎡로 설정한다.
도 2는 버블링탱크를 나타내는 단면도이다. 버블링탱크는 진동교반장치에 있어서 전해로 생성되는 산수소가스(OHMASA-GAS)에 방사성 원소 등이 수반되어 대기중에 방출되지 않도록 설치된 것이며 버블링탱크의 머리부분에서 순수소 또는 3%의 수산화 칼륨수용액중에 고주파 진동교반장치의 처리탱크1에서 생성되는 가스가 스며들도록 처리탱크 1의 머리부분과 배관으로 연결되어 있다.
이 시스템을 이용하여 물의 전기분해시에 발생하는 나노 마이크로 버블의 강력한 파열 에너지 효과를 기대하여 고주파 교반 및 전기분해를 병용하여 원소변환을 실행하는 경우의 순서는 다음과 같다.
1) 전극겸용형 고주파 교반장치의 처리탱크1에 처리하고자 하는 원소를 포함한 수용액2를 투입한다. 또한 원소변환을 효율적으로 단시간에 달성하기 위해서 수용액2에는 0.1 - 5%의 중수(重水)를 첨가하는 것이 좋다. 또 중수(重水)대신에 0.5 - 5μ시벨트의 트리튬 수(水)를 5 - 50%첨가하면 원소변환을 더욱 짧은 시간에 달성함과 동시에 방사능 오염의 원흉 중 하나로 불리는 트리튬 수(水)를 유효이용할 수 있다. 트리튬 수(水)의 효과에 관해서는 실시예에서 기술하겠다.
2) 인버터 6에 의해 고주파 진동모터 3의 주파수를 설정하여 전기를 통하게 한다.
3) 전해용 정류기8에 의해 전해전압 및 전류치를 설정한다(이에 따라 원소변환처리가 시작된다)
4) 일정시간 원소변환 처리를 실행한다.
5) 전해용 정류기 8의 전원을 끊는다.
6) 고주파 진동모터 3의 전원을 끊는다.
7) 처리탱크 1내의 수용액 2를 3분간 교반하여 균일화한 후에 처리액을 채취하여 원소량을 측정한다. 원소 측정은 요코가와 애널리티컬 시스템즈(주)제의 ICP질량 분석장치(HP-4500)에 의해 구리, 니켈, 코발트, 티탄, 은, 금을 측정했다. 또한 서모피샤 사이언티픽스(주)제의 ICP발광분석장치(ICAP6300)에 의해 칼슘, 마그네슘, 철, 아연의 양을 측정했다.
상기 시스템을 이용하여 조건을 바꿔서 실험한 실시예를 설명하겠다.
실시예1
염화칼슘 0.5% 수용액을 처리탱크1에 넣고 중수(重水)를 5g/L(약 0.5%)첨가하여 고주파 교반장치에 의해 170Hz에서 진동날개 5로 진동시켜 3시간 처리한 결과가 표1이다. 또 팔라듐의 촉매효과를 확인하기 위해, 표면에 팔라듐을 도금한 교반날개와 도금하지 않은 교반날개에 의한 변환처리를 같이 실시했다. 수용액의 온도는 처리전이 18.6℃, 처리 후 팔라듐 도금 유무에 상관없이 18.5℃로서 특별히 큰 변화는 없었다.
| 화학성분 | 칼슘 | 철 | 구리 | 니켈 | 코발트 | 티탄 |
| 처리전농도 | 1400 | 0.116 | 0.012 | 0.013 | 0.001 | <0.001 |
| 처리후농도 | 1050 | 0.5 | 11 | 9 | 7 | 12 |
| 처리후농도*1 | 890 | 2 | 31 | 26 | 14 | 23 |
*1 교반날개 표면에 팔라듐 도금수용액의 온도는 처리 전이 18.6℃, 처리 후는 팔라듐 도금유무에 상관없이 18.5℃였다
그 결과 농도 1400mg/L의 칼슘이 교반날개 표면에 팔라듐 도금이 없는 경우에는 더 유익한 원소인 철(0.5mg/L), 구리(11mg/L), 니켈(9mg/L), 코발트(7mg/L), 티탄(12mg/L)로 변환하며, 농도 1050mg/L으로 감소한 것을 알 수 있다. 교반날개 표면에 팔라듐을 도금한 경우에는 철(2mg/L), 구리(31mg/L), 니켈(26mg/L), 코발트(14mg/L), 티탄(23mg/L)으로 변환하며, 농도 890mg/L으로 감소한 것을 알 수 있다. 이 결과에서 팔라듐의 촉매효과는 명백하며 원소에 따라서 다르긴 하나 팔라듐에 의해 2 - 3배 정도 원소변환효율이 증대한 것을 알 수 있다.
실시예2
염화구리 1%의 수용액을 처리탱크 1에 넣고, 중수(重水)를 5 g/L(약 0.5%)첨가하여 고주파 교반장치에 의해 170Hz에서 진동날개 5로 진동시켜 3시간 처리한 결과가 표 2이다. 실시예 1과 같이 팔라듐의 촉매효과를 확인하기 위해 표면에 팔라듐을 도금한 교반날개와 도금하지 않는 교반날개에 의한 변환처리를 같이 실시했다. 수용액의 온도는 처리 전이 18.2℃, 처리 후가 18.4℃로 특별히 큰 변화는 없었다.
| 화학성분 | 구리 | 은 | 금 | 니켈 | 아연 |
| 처리전농도 | 4200 | <0.012 | <0.001 | 0.015 | 0.018 |
| 처리후농도 | 2800 | 11 | 8 | 12 | 16 |
| 처리후농도*1 | 1900 | 34 | 26 | 27 | 31 |
*1 교반날개 표면에 팔라듐 도금수용액의 온도는 처리 전이 18.2℃, 처리 후는 팔라듐 도금유무에 상관없이 18.4℃였다
그 결과 농도 4200 mg/L의 구리가 교반날개 표면에 팔라듐을 도금하지 않는 경우에는 더 유익한 원소인 은(11mg/L), 금(8mg/L) 및 니켈 (12mg/L), 아연(16mg/L)으로 변환되며 구리의 농도는 2800mg/L으로 감소한 것을 알 수 있다.
교반날개 표면에 팔라듐을 도금하면 은(34mg/L), 금(26mg/L) 및 니켈(27mg/L), 아연(31mg/L)으로 변환되며 구리의 농도는 1900mg/L으로 감소한 것을 알 수 있다. 이 결과에서 팔라듐의 촉매효과는 명백하며 원소에 따라서 다르긴 하나 팔라듐에 의해 2 - 3배 정도 원소변환효율이 증대한 것을 알 수 있다.
실시예3
염화마그네슘 0.5%수용액을 처리탱크 1에 넣고 중수(重水)를 5g/L(약 0.5%)첨가하여 고주파 교반장치에 의해170Hz에서 표면에 팔라듐을 도금한 진동날개 5로 진동시켜 3시간 처리한 결과가 표 3이다. 수용액의 온도는 처리 전이 18.4℃, 처리 후가 18.5℃로 특별히 큰 변화는 없었다.
| 화학성분 | 마그네슘 | 금 | 은 | 구리 |
| 처리전농도 | 1760 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
| 처리후농도*1 | 1020 | 14 | 32 | 48 |
*1 교반날개 표면에 팔라듐 도금수용액의 온도는 처리 전이 18.4℃, 처리 후는18.5℃였다
그 결과 농도 1760mg/L의 마그네슘이 금(14mg/L), 은(32mg/L), 구리(48mg/L)으로 변환되며 마그네슘의 농도는 1020mg/L으로 감소한 것을 알 수 있다.
실시예 4
염화세슘 1%수용액을 처리탱크 1에 넣고 중수(重水)를 5g/L(약 0.5%)첨가하여 고주파 교반장치에 의해170Hz에서 표면에 팔라듐을 도금한 진동날개 5로 진동시켜 3시간 처리한 결과가 표 4이다. 표 4에는 중수(重水)대신에 0.5μ시벨트의 트리튬 수(水)를 5g/L첨가한 결과를 나타낸다. 수용액의 온도는 처리 전이 19.8℃, 처리 후가 중수(重水)에서 20.0℃, 트리튬 수(水)에서20.2℃로서 특별히 큰 변화는 없었다.
| 화학 성분 |
세슘 | 바륨 | 텅스텐 | 백금 | 금 | 은 | 구리 | 아연 | 니켈 | 철 |
| 처리전농도 | 6700 | 0.021 | <0.01 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.01 | <0.018 | <0.001 | 0.021 |
| 처리후농도*2 | 4800 | 48 | 22 | 24 | 18 | 8 | 4 | 16 | 5 | 18 |
| 처리후농도*3 | 3880 | 58 | 40 | 51 | 42 | 19 | 10 | 25 | 22 | 33 |
*2 촉매로서 중수를 첨가: 5g/L
*3 촉매로서 0.5μ시벨트의 트리튬 수(水)를 첨가: 5g/L 처리 후에는 0.05μ시벨트 이하가 되었다
수용액의 온도는 처리 전이 19.8℃, 처리 후가 중수(重水)에서 20.0℃, 트리튬 수(水)에서20.2℃였다
그 결과 중수를 첨가한 경우에는 농도 6700mg/L의 세슘이 바륨(48mg/L), 텅스텐(22mg/L), 백금(24mg/L), 금(18mg/L), 은(8mg/L), 구리(4mg/L), 아연(16mg/L), 니켈(5mg/L), 철(18mg/L)로 변환되며 세슘의 농도는 4800mg/L로 감소한 것을 알 수 있다.
또 트리튬 수(水)를 첨가한 경우에는 농도 6700mg/L의 세슘이 바륨(58mg/L), 텅스텐(40mg/L), 백금(51mg/L), 금(42mg/L), 은(19mg/L), 구리(10mg/L), 아연(25mg/L), 니켈(22mg/L), 철(33mg/L)으로 변환되며 세슘의 농도는 3880mg/L로 감소한 것을 알 수 있다. 방사능, 중수(重水)와 비교하면 트리튬 수(水)가 모든 원소에 있어서 농도가 높고 효율적으로 원소변환이 이루어진 것을 나타내고 있다.
또 트리튬은 처리 전 0.5μ시벨트였던 방사능은 3시간 처리한 후에는 0.05μ시벨트 이하로 내려가 본 발명에 의한 용액의 진동, 유동이 트리튬의 방사능을 대폭으로 감소시키거나 무해화함에 있어서 매우 효과적인 것을 알 수 있다.
실시예 5
트리튬 수(水)를 처리탱크 1에 넣고 고주파 교반장치에 의해 170Hz로 표면에 3 - 5㎛의 팔라듐을 도금한 다단 진동날개 5를 진동시켜서 25시간까지 처리한 트리튬 수(水)의 매 5시간의 방사선 농도를 측정한 결과가 표 5이다. 또한 방사선 농도는 센서 테크닉 & 일렉트로닉 보카우社(독일)제의 서베이 미터[SM5D]를 사용하여 측정했다.
| 처리시간(Hr) | 처리 전 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| 방사선 농도 | 0.8 | 0.5 | 0.35 | 0.12 | 0.084 | 0.051 |
*방사선 농도는 센서 테크닉 & 일렉트로닉 보카우社(독일)제의 서베이 미터[SM5D]를 사용하여 측정표 5에서 보여주는 결과에서 명백하게 처리 전의 트리튬 농도가 0.8μsv였던 것이 10시간 처리하면 0.35μsv로 농도가 절반 이하가 되고, 20시간 처리하면 0.084μsv로 거의 1/10까지 농도가 감소하며, 25시간에서는 0.051μsv로 1/16까지 농도가 내려갔다.
트리튬 수(水) 처리 중에는 처리탱크 1내에서는 [헬륨]으로 추정되는 [가스]가 충만하여 수용액 전체가 [기포]로 백탁상태였다. 이 백탁은 트리튬이 팔라듐 촉매로 도금된 진동날개에 1분간 10000회 이상 접촉하고 또 1분간에 10000회 이상의 [진동 에너지]를 부여한 것에 따라 발생한 것으로 생각된다.
그러나 진동교반을 정지하면 수용액 전체를 백탁상태로 만들고 있던 [가스]가 부상하면서 수용액은 수 분 후에 [투명상태]가 되었다. 교반진동을 재개하면 즉시 [가스]에 의해 백탁상태로 바뀌었다.
이상의 실시예에서 명백하듯이 칼슘 수용액, 구리용액이나 마그네슘 수용액이 본 발명에 의한 원소변환기술을 적용함으로써 귀중한 희소금속이나 귀금속인 금, 은이 다량으로 생성되는 것을 검증하였다.
여기에서 특기할 만한 사항은 처리시간이 아주 짧더라도(3시간), 원소변환기술에 의해 원래의 흔한 원소에서 새로운 원소가 다량으로 생성되는 사실이다.
이는 원소변환의 촉매로서 중요한 역할을 하는 팔라듐을 진동교반의 표면에 도금함으로써 진동날개의 진동 / 유동(170Hz)에 의해 팔라듐 촉매와 원소와의 접촉이 1분간에 약 10000회와 함께 상상을 초월하는 회수로 일어남에 의한 것으로 생각된다.
당연히 원소변환에 중요한 또 하나의 촉매인 중수(重水)도 팔라듐의 접촉반응과 마찬가지로 1분간에 약 10000회의 강렬한 진동 / 유동에 의해 그 기능을 충분히 발휘하고 있는 것도 중요한 요소이다.
그러나 1분간에 약 10000회의 진동을 팔라듐 도금한 진동날개에 전달하는 것만으로는 효과가 아주 낮지만 발명자가 이미 발명한 [진동과 동시에 액체의 유동]을 발생시키는 것이 가장 중요한 요소인 것은 당연하다.
이와 같이 원소변환하고자 하는 원소를 포함하는 수용액이 들어 있는 탱크안을 단지 고주파 교반해서 수용액에 진동과 유동을 전달하는 것만으로 원소변환이 가능한 것은 획기적인 발명이며 많은 종류의 원소를 간단히 다른 원소로 원소변환하는 길을 연 것이다.
처리탱크의 용량에 대응한 고주파 교반장치를 설치, 작동시키는 것만으로 목적의 원소변환이 상온에서 게다가 안전하고 간단하게 실현되는 것은 앞으로 원소변환에 의해 필요한 원소를 필요량 창출함에 있어서 큰 공헌을 할 수 있다.
또 실시예에도 있듯이 세슘을 바륨이나 백금 등의 다른 원소로 단시간에 변환시킨 사실은 방사성 오염물질의 처리에 곤란을 겪고 있는 지금, 조급한 안전사회의 실현을 가능하게 하는 큰 기술혁신이 될 것이다.
트리튬 수(水)의 처리결과에서도 이해할 수 있듯이 전 세계에서 큰 곤란을 겪고 있는 [트리튬]을 팔라듐 촉매를 도금한 진동날개를 가진 [고주파 진동교반기]를 170Hz에서 25시간 정도 진동교반함으로써 트리튬 농도를 약 1/16까지 감소시키는 획기적인 데이터를 얻은 것은 후쿠시마를 비롯하여 세계로부터 [트리튬 공포]를 눈깜짝할 사이에 불식시킬 수 있는 기술적인 쾌거라고 생각한다.
1. 처리탱크
2. (원소를 포함하는) 수용액
3. 고주파 진동모터 4. 진동봉
5. 다단식 진동날개 6. 인버터
7. 절연체 8. 정류기
3. 고주파 진동모터 4. 진동봉
5. 다단식 진동날개 6. 인버터
7. 절연체 8. 정류기
Claims (7)
- 처리탱크,
앞서 기술한 처리탱크 상부의 받침대에 고정한 고주파 진동모터,
받침대에 연결된 처리탱크의 하부로 이어지는 2개의 진동봉 및
진동봉의 하부에 접합된 원소변환의 촉매가 되는 팔라듐 및 백금을 표면에 도금한 다단식 진동날개를 포함하여 구성되는 고주파 진동교반장치를 구비하여,
앞서 기술한 고주파 진동모터는 인버터에 의해 제어되어 처리탱크 안의 변환하고자 하는 원소를 포함하는 수용액에 있어서 다단식 진동날개를 100Hz - 170Hz의 주파수로 진동시켜 수용액 안의 원소를 다른 원소로 변환시키고,
앞서 기술한 다단식 진동날개는 양극 및 음극의 전극을 겸비하여 전극에 0.5 - 4A/d㎡의 전류를 흘려서 나노 마이크로 버블을 발생시켜 원소변환효율을 높이는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
앞서 기술한 수용액에 0.1% - 5%의 중수(重水)를 더하는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
앞서 기술한 수용액에 0.5μ - 5μ시벨트의 트리튬 수(水)를 5% - 50%첨가하여 원소변환을 중수(重水)를 첨가한 경우보다 단시간에 달성함과 동시에 방사능 오염의 원흉으로 불리우는 트리튬 수(水)를 유효하게 이용함과 동시에 트리튬의 방사능을 25시간에서 1/16의 농도까지 감퇴시키거나 무해화시키는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 1항에 있어서,
앞서 기술한 수용액은 상온(15 - 30℃)하에서 처리되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
앞서 기술한 처리탱크는 밀폐식 또는 개방식이며 처리 중 발생하는 가스를 처리하는 경우에는 파이프를 통해서 원소변환 중에 발생하는 기체를 처리하는 순수(純水) 또는 3%의 수산화 칼륨 수용액을 보유하는 버블링탱크가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 5에 있어서,
앞서 기술한 처리탱크의 재질은 수지제 또는 스테인리스를 포함하는 금속제인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
진동날개는 하나의 진동봉과 전기적으로 연결됨과 동시에 다른 하나의 진동봉과 절연 상태로 연결되고,
상기 다단식 진동날개는 상기 2개의 진동봉에 대한 전기적인 연결과 절연 상태를 번갈아 가면서, 상기 진동날개가 반복적으로 배치된 것을 특징으로 하는 방법.
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