KR20210026517A - Method and system for contamination of uranium-contaminated particle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method and a system for decontamination of uranium-contaminated particulate matter. The method for decontamination of uranium-contaminated particulate matter comprises the steps of: (a) mixing uranium-contaminated particulate matter with a carbon source to manufacture a mixture; (b) chlorinating the mixture in a dry state at 400 to 700°C to produce uranium chloride; and (c) condensing the uranium chloride. Therefore, the cost of disposing of radioactive waste can be dramatically reduced.

Description

우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTAMINATION OF URANIUM-CONTAMINATED PARTICLE}Method and system for decontamination of particulate matter contaminated with uranium {METHOD AND SYSTEM FOR CONTAMINATION OF URANIUM-CONTAMINATED PARTICLE}

본 발명은 우라늄으로 오염된 입자성 물질(토양, 콘크리트 등)의 제염 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for decontamination of particulate matter (soil, concrete, etc.) contaminated with uranium.

국내에서는 방사성 폐기물 관점에서 우라늄으로 오염된 토양은 제염을 통해 우라늄을 제거한 후 토양을 자체처분하는 것이 일반적인 개념이며, 미국, 유럽 등 해외의 경우는 우라늄 광산지역 등 우라늄으로 오염된 토양은 제염한 후 발생지역에 복토하여 그 지역을 관리하는 방식을 취하고 있다.In Korea, from the viewpoint of radioactive waste, it is a general concept to remove uranium from the soil contaminated with uranium through decontamination and then dispose of the soil itself. It covers the affected area and manages the area.

우라늄으로 오염된 토양으로부터 우라늄을 제거하는 기술은 토양복원 기술 중 하나인 산 또는 알칼리를 이용하는 세척 공정이 주를 이루고 있으며, 그 중 대표적인 것이 한국원자력연구원에서 개발한 복합동전기기술이다. 구체적으로, 복합동전기기술은 산세척을 통해 우라늄을 용존 상태로 전환하고, 용존상태의 우라늄은 침전 또는 이온교환수지를 이용하여 회수한 후 처분하는 개념을 적용하고 있다. 그 중 세척만으로 방사능 농도의 자체처분기준 충족이 불가한 경우는 전기장 내에서의 이동 현상을 이용하는 동전기기술을 적용하여 자체처분기준을 충족할 수 있도록 처리하는 것이다.The technology to remove uranium from soil contaminated with uranium mainly consists of a washing process using acid or alkali, which is one of the soil restoration technologies, and a representative one of which is the hybrid electrokinetic technology developed by the Korea Atomic Energy Research Institute. Specifically, the hybrid coinage technology applies the concept of converting uranium into a dissolved state through pickling, and disposing of the dissolved uranium after it is recovered using precipitation or ion exchange resin. Among them, when it is impossible to meet the self-disposal criteria of radioactivity concentration only by washing, the electrokinetic technology that uses the phenomenon of movement in an electric field is applied so that the self-disposal criteria can be satisfied.

복합동전기기술은 우라늄으로 오염된 토양 및 콘크리트의 제염에 있어서 감량률 80% 및 자체처분기준 충족에 있어서는 효율적인 것이 증명되었으나, 습식 공정이기 때문에 과도한 방사성 폐액이 발생하며, 액상 폐기물의 처리가 공정 전체에 문제점으로 작용할 수 있는바, 이의 대안에 대한 연구가 필요한 실정이다. Combined copper technology has proven to be efficient in decontamination of uranium-contaminated soil and concrete with 80% reduction rate and self-disposal standards. As it can act as a problem in the situation, research on an alternative to this is necessary.

Kim et al., J. Environ. Rad. 164, 239-244, 2016Kim et al., J. Environ. Rad. 164, 239-244, 2016

본 발명은 건식 공정을 통해 우라늄으로 오염된 입자성 물질(토양, 콘크리트 등)을 제염하기 위한 기술로서, 구체적으로, 염소화 반응을 도입하여, 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 제염하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다. The present invention is a technology for decontaminating particulate matter (soil, concrete, etc.) contaminated with uranium through a dry process, specifically, a method and system for decontaminating particulate matter contaminated with uranium by introducing a chlorination reaction. I want to provide.

그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of: (a) preparing a mixture by mixing particulate matter contaminated with uranium with a carbon source; (b) chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state to produce uranium chloride; And (c) condensing the uranium chloride.

본 발명의 일 구현예로, 우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 혼합기; 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 염소화 반응기; 및 상기 우라늄 염화물을 응축시키기 위한 응축기를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 시스템을 제공한다. In one embodiment of the present invention, a mixer for mixing particulate matter contaminated with uranium and a carbon source; A chlorination reactor for producing uranium chloride by chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state; And a condenser for condensing the uranium chloride.

본 발명에 따른 제염 방법 및 시스템은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 것으로, 우라늄 산화물을 우라늄 염화물(UCl5, UCl6 등)로 회수할 수 있는바, 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 간단하게 제염할 수 있는 이점을 가진다. 이때, 입자성 물질의 주성분에 해당하는 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응은 억제시킬 수 있는 이점을 가진다. The decontamination method and system according to the present invention comprises the steps of: (a) preparing a mixture by mixing particulate matter contaminated with uranium with a carbon source; (b) chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state to produce uranium chloride; And (c) comprising the step of condensing the uranium chloride, the uranium oxide can be recovered as uranium chloride (UCl 5 , UCl 6, etc.), it is possible to easily decontaminate particulate matter contaminated with uranium. Has an advantage. At this time, it has the advantage of suppressing the chlorination reaction of silicon oxide or aluminum oxide, which is the main component of the particulate matter.

따라서, ① 방사성 폐기물 처분 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 구체적으로, 방사성 폐기물 10,000 드럼 기준으로 약 2,000 억원의 처분 비용이 소요된다. 그러나, 본 발명에 따른 제염 시스템의 응축기에서 회수한 회수물(응축된 우라늄 염화물 및 철 염화물의 혼합물)은 증류 및 정련을 통해 우라늄만을 분리할 수 있으므로, 처분 비용이 발생하지 않는다. 이러한 증류 및 정련을 하지 않고, 고화 처리를 하더라도 종래 대비 방사성 폐기물이 약 6% 수준(600 드럼, 120 억원의 처분 비용)에 불과하다. 또한, 국내 방사성 폐기물 저장 시설의 처분 부담 경감은 경제적인 측면 이외의 추가적인 효과로 평가할 수 있다. Therefore, ① it is possible to drastically reduce the cost of disposing of radioactive waste. Specifically, a disposal cost of about 200 billion won is required based on 10,000 drums of radioactive waste. However, since the recovered product (a mixture of condensed uranium chloride and iron chloride) recovered from the condenser of the decontamination system according to the present invention can be separated only uranium through distillation and refining, disposal costs do not occur. Even without such distillation and refining, and solidification treatment, radioactive waste is only about 6% (600 drums, disposal cost of 12 billion won) compared to the prior art. In addition, the reduction of the disposal burden of domestic radioactive waste storage facilities can be evaluated as an additional effect in addition to the economic aspect.

또한, ② 대용량 소형 설비의 구축이 가능하다. 종래 복합동전기기술은 약 30일의 처리시간이 필요하기 때문에 설비가 비대해진다. 그러나, 본 발명에 따른 제염 방법의 염소화 반응의 경우 반응 시간이 짧기 때문에 소형화된 대용량 설비의 구축이 가능하다. 따라서, 공정을 모듈화하여 이동식 설비를 구축할 수 있기 때문에 제염이 필요한 장소에 이동 설하여 운용할 수 있는 장점이 있다. 종래 복합동전기기술은 800 L 모듈당 30일의 처리시간이 필요하기 때문에 1개월에 4 드럼의 토양을 처리할 수 있다면, 본 발명에 따른 제염 방법의 염소화 반응의 경우에는 공정 설계에 따라 200 L 규모 단위 공정으로 1개월에 30 드럼의 토양을 처리할 수 있다. 공정의 최적화가 수행된다면 처리 용량은 증가가 가능할 것으로 예상된다.In addition, ② it is possible to build a large-capacity small facility. Conventional hybrid electric technology requires a processing time of about 30 days, resulting in an enlarged facility. However, in the case of the chlorination reaction of the decontamination method according to the present invention, since the reaction time is short, it is possible to construct a compact and large-capacity facility. Therefore, since the process can be modularized to construct a mobile facility, there is an advantage of being able to move and operate in a place where decontamination is required. Conventional hybrid electric technology requires a treatment time of 30 days per 800 L module, so if it can treat 4 drums of soil per month, in the case of the chlorination reaction of the decontamination method according to the present invention, 200 L according to the process design. The scale unit process can treat 30 drums of soil per month. It is expected that the processing capacity can be increased if process optimization is carried out.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 제염 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 극저준위 일반 토양(0.2 Bq U/g)을 대상으로 모의 실험을 수행한 결과, 응축기로부터 회수한 회수물을 나타낸 사진이다.
1 is a schematic diagram showing a decontamination system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a photograph showing the recovered material recovered from the condenser as a result of a simulation experiment on the very low level general soil (0.2 Bq U/g) according to Example 1. FIG.

본 발명자들은 우라늄(수십~수천 ppm 수준)으로 오염된 토양, 콘크리트 등 입자성 물질을 제염하기 위해서, 종래 복합동전기기술과 같은 습식 공정이 아닌, 건식 공정으로서 최적화된 온도 조건에서 염소화 반응을 도입하였는바, 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응은 억제시키면서, 우라늄 산화물을 우라늄 염화물(UCl5, UCl6 등)로 회수할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다. In order to decontaminate particulate matter such as soil and concrete contaminated with uranium (at the level of several tens to several thousand ppm), the present inventors introduced a chlorination reaction under optimized temperature conditions as a dry process rather than a wet process such as the conventional composite electrokinetic technology. It was confirmed that, while suppressing the chlorination reaction of silicon oxide or aluminum oxide , it was confirmed that uranium oxide can be recovered as uranium chloride (UCl 5 , UCl 6, etc.), and the present invention was completed.

본 명세서 내 "우라늄"은 방사성 금속으로서, 자연상태에서는 U-234, U-235 및 U-238과 같은 세 종류의 동위원소가 대표적으로 존재하고, 모두 알파 붕괴를 한다. 우라늄은 동위원소들의 화학적 특성이 동일하므로 존재하는 동위원소의 종류가 공정의 적용가능성에 영향을 미치지 않는다. 상기 우라늄은 토양, 콘크리트 등 입자성 물질에 우라늄 산화물 형태로 오염될 수 있는데, 이때, 우라늄 산화물은 UO, UO2, U2O5, U3O8, UO3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. In the present specification, "uranium" is a radioactive metal, and in its natural state, three types of isotopes such as U-234, U-235, and U-238 are representative, and all of them undergo alpha decay. Uranium has the same chemical properties of the isotopes, so the type of isotope present does not affect the applicability of the process. The uranium may be contaminated in the form of uranium oxide in particulate matter such as soil and concrete, at this time, the uranium oxide from the group consisting of UO, UO 2 , U 2 O 5 , U 3 O 8 , UO 3 and mixtures thereof. It may be one or more selected.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법Decontamination method of particulate matter contaminated with uranium

본 발명은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of: (a) preparing a mixture by mixing particulate matter contaminated with uranium with a carbon source; (b) chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state to produce uranium chloride; And (c) condensing the uranium chloride.

먼저, 본 발명에 따른 제염 방법은 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계[(a) 단계]를 포함한다. First, the decontamination method according to the present invention includes a step [step (a)] of preparing a mixture by mixing particulate matter contaminated with uranium with a carbon source.

상기 입자성 물질은 우라늄에 의해 오염된 토양, 콘크리트(파쇄물 형태) 등을 포함하는 개념으로, 상기 입자성 물질은 우라늄 산화물 외에, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 칼륨 산화물, 철 산화물, 인 산화물, 칼슘 산화물, 나트륨 산화물, 마그네슘 산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 이때, 상기 입자성 물질은 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물을 주성분으로 포함할 수 있는데, 상기 입자성 물질의 총 중량에 대하여, 상기 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물의 함량은 80 중량% 내지 90 중량%인 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물은 후술하는 염소화 반응이 억제되어야 한다. The particulate material is a concept including soil contaminated by uranium, concrete (in the form of crushed material), and the like, and the particulate material is silicon oxide, aluminum oxide, potassium oxide, iron oxide, phosphorus oxide, calcium oxide, in addition to uranium oxide. , Sodium oxide, magnesium oxide, and a mixture thereof, may include at least one selected from the group consisting of, wherein the particulate material may include silicon oxide and aluminum oxide as main components, the total weight of the particulate material With respect to, the content of the silicon oxide and the aluminum oxide is more preferably 80% by weight to 90% by weight, but is not limited thereto. Such silicon oxide and aluminum oxide must suppress the chlorination reaction described later.

상기 입자성 물질(일반 토양)에 대한 구체적인 성분의 예시는 하기 표 1에 나타내었다. 물론, 상기 입자성 물질에 대한 구체적인 성분은 토양, 콘크리트 등의 특성에 따라 변동될 수 있다. Examples of specific components for the particulate matter (general soil) are shown in Table 1 below. Of course, the specific components of the particulate matter may vary according to characteristics of soil, concrete, and the like.

구체적인 성분Concrete ingredients 함량(중량 %)Content (% by weight) SiO2 SiO 2 68.168.1 Al2O3 Al 2 O 3 16.716.7 K2OK 2 O 8.278.27 Fe2O3 Fe 2 O 3 2.22.2 P2O2 P 2 O 2 1.631.63 CaOCaO 1.511.51 Na2ONa 2 O 0.970.97 MgOMgO 0.210.21

상기 탄소원은 상기 입자성 물질에 포함된 우라늄 산화물 내 산소를 제거함으로써 후술하는 염소화 반응을 촉진시키기 위한 것으로, 고상 물질 또는 기상 물질을 모두 포함할 수 있지만, CCl4와 같은 기상 물질은 그 자체의 독성으로 인해 규제 대상이 되므로, 활성탄, 흑연 등과 같은 고상 물질인 것이 바람직하다. 상기 탄소원은 상기 입자성 물질 자체에 유기물로서 포함될 수도 있다. The carbon source is to promote the chlorination reaction described later by removing oxygen in the uranium oxide contained in the particulate material, and may include both solid materials or gaseous materials, but gaseous materials such as CCl 4 have their own toxicity. Therefore, it is preferably a solid material such as activated carbon or graphite. The carbon source may be included as an organic material in the particulate material itself.

또한, 상기 탄소원의 평균 입도는 반응 표면적을 고려하여 최적화될 필요가 있는데, 상기 탄소원의 평균 입도는 100 ㎛ 내지 400 ㎛일 수 있고, 200 ㎛ 내지 350 ㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. In addition, the average particle size of the carbon source needs to be optimized in consideration of the reaction surface area. The average particle size of the carbon source may be 100 µm to 400 µm, preferably 200 µm to 350 µm, but is not limited thereto.

또한, 상기 입자성 물질의 총 중량에 대한 상기 탄소원의 첨가량은 상기 입자성 물질 중 철 산화물 및 칼륨 산화물 함량과 우라늄의 농도를 고려하여 최적화될 필요가 있다. 상기 입자성 물질에 대한 구체적인 성분이 토양, 콘크리트 등의 특성에 따라 변동되기 때문에, 상기 입자성 물질의 총 중량에 대한 상기 탄소원의 첨가량 역시 다양할 수 있다. 그렇지만, 상기 입자성 물질이 표 1과 같은 일반 토양인 경우를 기준으로 하면, 상기 입자성 물질의 총 중량에 대한 상기 탄소원의 첨가량은 5 중량% 내지 20 중량% 일 수 있고, 8 중량% 내지 15 중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. In addition, the amount of the carbon source added to the total weight of the particulate material needs to be optimized in consideration of the content of iron oxide and potassium oxide and the concentration of uranium in the particulate material. Since the specific components of the particulate matter vary according to the properties of soil, concrete, etc., the amount of the carbon source added to the total weight of the particulate matter may also vary. However, based on the case where the particulate matter is a general soil as shown in Table 1, the amount of the carbon source added to the total weight of the particulate matter may be 5% by weight to 20% by weight, and 8% to 15% by weight. It is preferable that it is% by weight, but is not limited thereto.

상기 입자성 물질 및 탄소원의 혼합은 혼합기, 특히, 균질화 장치를 통해 수행될 수 있다. The mixing of the particulate matter and the carbon source can be carried out through a mixer, in particular, a homogenizing device.

다음으로, 본 발명에 따른 제염 방법은 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계[(b) 단계]를 포함한다. Next, the decontamination method according to the present invention includes the step of producing uranium chloride by chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state [Step (b)].

상기 염소화 반응은 물을 사용하지 않은 건식 공정에 해당하는 것으로, 400℃ 내지 700℃에서 수행될 수 있고, 400℃ 내지 600℃에서 수행되는 것이 바람직하고, 450℃ 내지 550℃에서 수행되는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 염소화 반응의 온도가 너무 낮은 경우에는 우라늄 산화물로부터 우라늄 염화물(UCl5, UCl6 등)을 생성시키지 못하는 문제점이 있고, 상기 염소화 반응의 온도가 너무 높은 경우에는 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응이 함께 이루어져 공정 실패의 원인이 된다. The chlorination reaction corresponds to a dry process without using water, and may be performed at 400°C to 700°C, preferably at 400°C to 600°C, and more preferably at 450°C to 550°C. However, it is not limited thereto. At this time, when the temperature of the chlorination reaction is too low, there is a problem in that uranium chloride (UCl 5 , UCl 6, etc.) cannot be generated from the uranium oxide, and when the temperature of the chlorination reaction is too high, the chlorination of silicon oxide or aluminum oxide The reactions come together and cause process failure.

상기 염소화 반응은 염소화 반응기를 이용하여 수행될 수 있고, 상기 염소화 반응기는 칼럼 또는 교반식 완전 혼합 반응기일 수 있으나, 상기 입자성 물질의 풍화를 최소화하기 위해서는 칼럼인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 염소화 반응은 필요에 따라, 상향류식 또는 하향류식으로 변경될 수 있다. The chlorination reaction may be performed using a chlorination reactor, and the chlorination reactor may be a column or a stirred-type complete mixing reactor, but is preferably a column in order to minimize weathering of the particulate matter, but is not limited thereto. In addition, the chlorination reaction may be changed to an upward flow type or a downward flow type, if necessary.

상기 염소화 반응을 위해서는 염소 기체를 공급하는데, 상기 입자성 물질 1 kg을 기준으로 5 시간 동안 염소화 반응이 이루어질 때, 상기 염소 기체의 유량은 100 ml/분 내지 500 ml/분일 수 있고, 가스 순환시스템을 적용하여 시스템을 최적화하면 염소 사용량은 감소할 것이다.For the chlorination reaction, chlorine gas is supplied. When the chlorination reaction is performed for 5 hours based on 1 kg of the particulate matter, the flow rate of the chlorine gas may be 100 ml/min to 500 ml/min, and the gas circulation system The use of chlorine will be reduced if the system is optimized by applying.

상기 우라늄 염화물은 염소 기체를 따라 기화된 기상 형태로, 상기 입자성 물질로부터 이탈할 수 있는데, 상기 우라늄 염화물은 우라늄 오염화물, 우라늄 육염화물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 끓는점이 약 75℃인 우라늄 육염화물이 생성 즉시 기화되는 점을 고려하면, 끓는점이 약 527℃인 우라늄 오염화물이 주요 생성물이 될 수 있다. 한편, 우라늄 염화물 중에서, 우라늄 사염화물은 끓는점이 약 791℃로 높은 편이므로 휘발이 용이하지 않다. 따라서, 우라늄 사염화물을 회수하기 위해 공정 온도를 높게 설정하면 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응이 함께 이루어져 공정 실패의 원인이 된다. The uranium chloride may be released from the particulate matter in a gaseous form vaporized by chlorine gas, and the uranium chloride may include uranium contaminant, uranium hexachloride, or a mixture thereof. Considering that uranium hexachloride with a boiling point of about 75°C is evaporated immediately after formation, uranium contaminated with a boiling point of about 527°C may be a major product. Meanwhile, among uranium chlorides, uranium tetrachloride has a high boiling point of about 791°C, so volatilization is not easy. Therefore, if the process temperature is set high to recover uranium tetrachloride, the chlorination reaction of silicon oxide or aluminum oxide occurs together, which causes process failure.

상기 입자성 물질에 포함된 우라늄 산화물 U3O8을 기준으로, 상기 염소화 반응식은 하기 식 1에 나타내었고, 500℃에서 깁스 자유 에너지(ΔG)는 -212.5 kcal이다. Based on the uranium oxide U 3 O 8 contained in the particulate material, the chlorination reaction equation is shown in Equation 1 below, and the Gibbs free energy (ΔG) at 500° C. is -212.5 kcal.

U3O8 + 4C + 7.5Cl2(g) = 3UCl5(g) + 4CO2(g) (식 1) U 3 O 8 + 4C + 7.5Cl 2 (g) = 3UCl 5 (g) + 4CO 2 (g) (Equation 1)

한편, 상기 입자성 물질에 포함된 구체적인 성분 각각을 기준으로, 염소화 예상 반응식 및 500℃에서 깁스 자유 에너지(ΔG)는 표 2에 나타내었다. On the other hand, based on each of the specific components included in the particulate matter, the expected chlorination reaction equation and Gibbs free energy (ΔG) at 500 ℃ are shown in Table 2.

예상 반응식Expected reaction formula 500℃에서 깁스 자유 에너지(ΔG)(kcal)Gibbs free energy at 500℃ (ΔG)(kcal) SiO2 + C + 2Cl2(g) = SiCl4(g) + CO2(g) (식 2)SiO 2 + C + 2Cl 2 (g) = SiCl 4 (g) + CO 2 (g) (Equation 2) -44.3-44.3 Al2O3 + 1.5C + 3Cl2(g) = 2AlCl3 + 1.5CO2(g) (식 3)Al 2 O 3 + 1.5C + 3Cl 2 (g) = 2AlCl 3 + 1.5CO 2 (g) (Equation 3) -57.4-57.4 2K2O + C + 2Cl2(g) = 4KCl + CO2(g) (식 4)2K 2 O + C + 2Cl 2 (g) = 4KCl + CO 2 (g) (Equation 4) -320.4-320.4 Fe2O3 + 1.5C + 3Cl2(g) = 2FeCl3(g)+ 1.5CO2(g) (식 5) Fe 2 O 3 + 1.5C + 3Cl 2 (g) = 2FeCl 3 (g) + 1.5CO 2 (g) (Equation 5) -107.7-107.7 P2O2 + C + 2Cl2(g) = 2PCl2 + CO2(g) (식 6)P 2 O 2 + C + 2Cl 2 (g) = 2PCl 2 + CO 2 (g) (Equation 6) Data 부재No data 2CaO + C + 2Cl2(g) = 2CaCl2 + CO2(g) (식 7)2CaO + C + 2Cl 2 (g) = 2CaCl 2 + CO 2 (g) (Equation 7) -153.8-153.8 2Na2O + C + 2Cl2(g) = 4NaCl + CO2(g) (식 8)2Na 2 O + C + 2Cl 2 (g) = 4NaCl + CO 2 (g) (Equation 8) -269.9-269.9 MgO + C + 2Cl2(g) = 2MgCl2 + CO2(g) (식 9)MgO + C + 2Cl 2 (g) = 2MgCl 2 + CO 2 (g) (Equation 9) -95.2-95.2

표 2에 나타난 바와 같이, 상기 입자성 물질에 포함된 구체적인 성분 마다 500℃에서 깁스 자유 에너지(ΔG)가 상이하기 때문에, 500℃에서 염소화 반응이 반드시 일어난다고 할 수 없다. 상기 입자성 물질이 주성분으로서 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물을 포함하는 경우, 상기 실리콘 염화물 또는 알루미늄 염화물은 생성되지 않는 것이 좋다. 종래 보고에 따르면, 식 2 및 3과 같은 염소화 반응을 위해서는 700℃ 이상의 온도를 필요로 한 것으로 확인되나, 본 발명에서는 400℃ 내지 700℃에서 염소화 반응이 이루어지기 때문에, 식 2 및 3과 같은 염소화 반응을 억제시킬 수 있다. As shown in Table 2, since the Gibbs free energy (ΔG) is different at 500° C. for each specific component contained in the particulate material, it cannot be said that the chlorination reaction always occurs at 500° C. When the particulate matter contains silicon oxide or aluminum oxide as a main component, the silicon chloride or aluminum chloride is preferably not produced. According to a conventional report, it is confirmed that a temperature of 700° C. or higher is required for the chlorination reaction such as Equations 2 and 3, but since the chlorination reaction is performed at 400° C. to 700° C. in the present invention, chlorination such as Equations 2 and 3 It can inhibit the reaction.

한편, 상기 입자성 물질이 철 산화물을 포함하는 경우, 상기 우라늄 염화물과 함께, 불순물로서 끓는점이 약 316℃인 철 염화물을 생성시킬 수 있고, 이는 후술하는 바와 같이 응축될 수 있다. Meanwhile, when the particulate material contains iron oxide, iron chloride having a boiling point of about 316° C. may be produced as an impurity together with the uranium chloride, which may be condensed as described later.

다음으로, 본 발명에 따른 제염 방법은 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계[(c) 단계]를 추가로 포함한다. Next, the decontamination method according to the present invention further includes the step of condensing the uranium chloride [step (c)].

상기 우라늄 염화물 및 선택적으로, 상기 철 염화물은 응축을 통해 고상 형태로 회수될 수 있다. 상기 응축은 상온에서 운전되는 응축기를 이용하여 수행될 수 있고, 필요에 따라 냉각 장치를 가동할 수도 있다. 상기 응축기에서 회수한 회수물은 상기 응축된 우라늄 염화물 및 선택적으로, 상기 응축된 철 염화물을 포함할 수 있다. The uranium chloride and, optionally, the iron chloride can be recovered in solid form through condensation. The condensation may be performed using a condenser operated at room temperature, and a cooling device may be operated as needed. The recovered product recovered from the condenser may include the condensed uranium chloride and, optionally, the condensed iron chloride.

선택적으로, 본 발명에 따른 제염 방법은 상기 우라늄 염화물의 생성 및 응축에 의해 제염된 입자성 물질을 세척 및 중화시키는 단계[(d) 단계]를 추가로 포함할 수 있다. Optionally, the decontamination method according to the present invention may further include washing and neutralizing the particulate matter decontaminated by generation and condensation of the uranium chloride [step (d)].

상기 중화는 상기 입자성 물질의 중화 혹은, 표 2에 따라 생성된 고상 염화물의 제거를 위한 것으로, 이때, 발생되는 폐액은 방사성 폐액이 아닌 일반 폐액으로 취급되며, 이온교환수지를 이용하여 재생할 수 있다. The neutralization is for neutralization of the particulate matter or for the removal of solid chlorides generated according to Table 2. At this time, the generated waste liquid is treated as a general waste liquid, not a radioactive waste liquid, and can be regenerated using an ion exchange resin. .

상기 중화는 중화조를 이용하여 수행될 수 있고, 상기 중화조는 칼럼 또는 교반식 완전 혼합 반응기일 수 있으나, 상기 입자성 물질의 풍화를 최소화하기 위해서는 칼럼인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The neutralization may be performed using a neutralization tank, and the neutralization tank may be a column or a stirred-type complete mixing reactor, but it is preferably a column in order to minimize weathering of the particulate matter, but is not limited thereto.

또한, 상기 중화는 Na2CO3 및 NaHCO3 혼합용액 또는 NaHCO3 용액을 이용하여 수행됨으로써, 화학 약품의 사용을 최소화하여 환경에 대한 영향을 배제할 수 있다.In addition, the neutralization may be performed using a Na 2 CO 3 and NaHCO 3 mixed solution or a NaHCO 3 solution, thereby minimizing the use of chemicals and excluding the effect on the environment.

선택적으로, 본 발명에 따른 제염 방법은 상기 응축된 우라늄 염화물을 증류 및 정련시키는 단계[(e) 단계]를 추가로 포함할 수 있다. Optionally, the decontamination method according to the present invention may further include distilling and refining the condensed uranium chloride [step (e)].

상기 응축된 우라늄 염화물 및 선택적으로, 상기 응축된 철 염화물을 증류 및 정련시킬 수 있는데, 이러한 염화물 증류 및 우라늄 정련을 통해 우라늄만을 분리할 수 있으므로, 방사성 폐기물 처분 처분 비용을 발생시키지 않을 수 있다. 이때, 증류 및 정련을 위해서는 공지의 기술을 적용할 수 있다. The condensed uranium chloride and, optionally, the condensed iron chloride, can be distilled and refined, and since only uranium can be separated through the chloride distillation and uranium refining, the disposal cost of disposing of radioactive waste may not be incurred. At this time, a known technique may be applied for distillation and refining.

한편, 우라늄 취급 특성상 법적 고려 사항이 많기 때문에 이러한 증류 및 정련이 불가할 수 있다. 이에 따라, 고화 처리를 하더라도 종래 대비 방사성 폐기물이 약 6% 수준(600 드럼, 120 억원의 처분 비용)에 불과하다.On the other hand, since there are many legal considerations due to the nature of uranium handling, such distillation and refining may be impossible. Accordingly, even if the solidification treatment is performed, radioactive waste is only about 6% (600 drums, disposal cost of 12 billion won) compared to the prior art.

우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 시스템Decontamination system for particulate matter contaminated with uranium

본 발명은 우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 혼합기; 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 염소화 반응기; 및 상기 우라늄 염화물을 응축시키기 위한 응축기를 포함하는 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 시스템을 제공한다. The present invention is a mixer for mixing the particulate matter and carbon source contaminated with uranium; A chlorination reactor for producing uranium chloride by chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state; And a condenser for condensing the uranium chloride.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 제염 시스템을 나타낸 모식도로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 제염 시스템은 우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 혼합기(10); 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 염소화 반응기(20); 및 상기 우라늄 염화물을 응축시키기 위한 응축기(30)를 포함하여 구성된다. 1 is a schematic diagram showing a decontamination system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the decontamination system according to an embodiment of the present invention is a mixer for mixing particulate matter contaminated with uranium and a carbon source. (10); A chlorination reactor 20 for producing uranium chloride by chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state; And a condenser 30 for condensing the uranium chloride.

본 발명에 따른 제염 시스템은 혼합기, 염소화 반응기 및 응축기를 포함하여 구성된다. The decontamination system according to the invention comprises a mixer, a chlorination reactor and a condenser.

먼저, 상기 혼합기는 우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 것으로, 구체적으로, 균질화 장치일 수 있다. First, the mixer is for mixing particulate matter and carbon source contaminated with uranium, and specifically, may be a homogenization device.

또한, 상기 염소화 반응기는 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 것으로, 구체적으로, 칼럼 또는 교반식 완전 혼합 반응기일 수 있으나, 상기 입자성 물질의 풍화를 최소화하기 위해서는 칼럼인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 염소화 반응은 필요에 따라, 상향류식 또는 하향류식으로 변경될 수 있다. In addition, the chlorination reactor is for producing uranium chloride by chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state. Specifically, it may be a column or a stirred type complete mixing reactor, but the weathering of the particulate matter is minimized. In order to do so, it is preferably a column, but is not limited thereto. In addition, the chlorination reaction may be changed to an upward flow type or a downward flow type, if necessary.

또한, 상기 응축기는 상기 우라늄 염화물 및 선택적으로, 상기 철 염화물을 응축시키기 위한 것으로, 상온에서 운전될 수 있고, 필요에 따라 냉각 장치를 가동할 수도 있다. In addition, the condenser is for condensing the uranium chloride and, optionally, the iron chloride, and may be operated at room temperature, and a cooling device may be operated if necessary.

그밖에, 본 발명에 따른 제염 시스템은 중화조와 증류 및 정련 장치를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the decontamination system according to the present invention may further include a neutralization tank and a distillation and refining device.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 제염 방법 및 시스템은 (a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는 것으로, 우라늄 산화물을 우라늄 염화물(UCl5, UCl6 등)로 회수할 수 있는바, 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 간단하게 제염할 수 있는 이점을 가진다. 이때, 입자성 물질의 주성분에 해당하는 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물의 염소화 반응은 억제시킬 수 있는 이점을 가진다. As described above, the decontamination method and system according to the present invention comprises the steps of: (a) preparing a mixture by mixing particulate matter contaminated with uranium with a carbon source; (b) chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state to produce uranium chloride; And (c) comprising the step of condensing the uranium chloride, the uranium oxide can be recovered as uranium chloride (UCl 5 , UCl 6, etc.), it is possible to easily decontaminate particulate matter contaminated with uranium. Has an advantage. At this time, it has the advantage of suppressing the chlorination reaction of silicon oxide or aluminum oxide, which is the main component of the particulate material.

따라서, ① 방사성 폐기물 처분 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 구체적으로, 방사성 폐기물 10,000 드럼 기준으로 약 2,000 억원의 처분 비용이 소요된다. 그러나, 본 발명에 따른 제염 시스템의 응축기에서 회수한 회수물(응축된 우라늄 염화물 및 철 염화물의 혼합물)은 증류 및 정련을 통해 우라늄만을 분리할 수 있으므로, 처분 비용이 발생하지 않는다. 이러한 증류 및 정련을 하지 않고, 고화 처리를 하더라도 종래 대비 방사성 폐기물이 약 6% 수준(600 드럼, 120 억원의 처분 비용)에 불과하다. 또한, 국내 방사성 폐기물 저장 시설의 처분 부담 경감은 경제적인 측면 이외의 추가적인 효과로 평가할 수 있다. Therefore, ① it is possible to drastically reduce the cost of disposing of radioactive waste. Specifically, a disposal cost of about 200 billion won is required based on 10,000 drums of radioactive waste. However, since the recovered product (a mixture of condensed uranium chloride and iron chloride) recovered from the condenser of the decontamination system according to the present invention can be separated only uranium through distillation and refining, disposal costs do not occur. Even without such distillation and refining, and solidification treatment, radioactive waste is only about 6% (600 drums, disposal cost of 12 billion won) compared to the prior art. In addition, the reduction of the disposal burden of domestic radioactive waste storage facilities can be evaluated as an additional effect in addition to the economic aspect.

또한, ② 대용량 소형 설비의 구축이 가능하다. 종래 복합동전기기술은 약 30일의 처리시간이 필요하기 때문에 설비가 비대해진다. 그러나, 본 발명에 따른 제염 방법의 염소화 반응의 경우 반응 시간이 짧기 때문에 소형화된 대용량 설비의 구축이 가능하다. 따라서, 공정을 모듈화하여 이동식 설비를 구축할 수 있기 때문에 제염이 필요한 장소에 이동 설하여 운용할 수 있는 장점이 있다. 종래 복합동전기기술은 800 L 모듈당 30일의 처리시간이 필요하기 때문에 1개월에 4 드럼의 토양을 처리할 수 있다면, 본 발명에 따른 제염 방법의 염소화 반응의 경우에는 공정 설계에 따라 200 L 규모 단위 공정으로 1개월에 30 드럼의 토양을 처리할 수 있다. 공정의 최적화가 수행된다면 처리 용량은 증가가 가능할 것으로 예상된다.In addition, ② it is possible to build a large-capacity small facility. Conventional hybrid electric technology requires a processing time of about 30 days, resulting in an enlarged facility. However, in the case of the chlorination reaction of the decontamination method according to the present invention, since the reaction time is short, it is possible to construct a compact and large-capacity facility. Therefore, since the process can be modularized to construct a mobile facility, there is an advantage of being able to move and operate in a place where decontamination is required. Conventional hybrid electric technology requires a treatment time of 30 days per 800 L module, so if it can treat 4 drums of soil per month, in the case of the chlorination reaction of the decontamination method according to the present invention, 200 L according to the process design. The scale unit process can treat 30 drums of soil per month. It is expected that the processing capacity can be increased if process optimization is carried out.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid the understanding of the present invention. However, the following examples are provided for easier understanding of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

[실시예][Example]

우라늄 오염 토양의 제염 기술은 자체처분기준(1.0 Bq U/g 이하)을 충족시킬 수 있어야 한다. 우라늄 오염 토양이 아닌 극저준위 일반 토양(0.2 Bq U/g)을 대상으로 모의 실험을 수행하였고, 극저준위 일반 토양에서 우라늄의 방사능 농도를 저감할 수 있다면, 우라늄 오염 토양에서도 자체처분기준 충족을 담보할 수 있다. The decontamination technology of uranium-contaminated soil must be able to meet the self-disposal criteria (1.0 Bq U/g or less). A simulation was conducted on ultra-low-level general soil (0.2 Bq U/g), not uranium-contaminated soil. can do.

구체적으로, 극저준위 일반 토양(0.2 Bq U/g) 약 1 kg 및 활성탄 약 100 g을 균질화 장치(homogenizing vessel)를 이용하여 혼합하였다. 그 다음, 염소화 반응기(chlorination column)를 이용하여 Ar 분위기 및 약 300 ml Cl2 기체 공급 하에 건식 상태에서 500℃에서 5 시간 동안 염소화 반응을 수행하여 기상 우라늄 염화물 및 불순물을 생성한 다음, 응축기(condensator)를 이용하여 기상 우라늄 염화물 및 불순물을 응축시킨 후, 세척하여 우라늄의 방사능 농도를 저감시켰다. 그 결과는 표 3에 나타내었다.Specifically, about 1 kg of ultra-low level general soil (0.2 Bq U/g) and about 100 g of activated carbon were mixed using a homogenizing vessel. Then, by performing a chlorination reaction for 5 hours at 500°C in an Ar atmosphere and a supply of about 300 ml Cl 2 gas in an Ar atmosphere using a chlorination column to generate gaseous uranium chloride and impurities, a condensator (condensator) ) To condense gaseous uranium chloride and impurities, and then wash to reduce the radioactive concentration of uranium. The results are shown in Table 3.

구분division 중량(g)Weight(g) U-238 (Bq/g)U-238 (Bq/g) U-235 (Bq/g)U-235 (Bq/g) U-234 (Bq/g)U-234 (Bq/g) Total U (Bq/g)Total U (Bq/g) 초기Early 493.8493.8 9.34x10-2 9.34x10 -2 4.36x10-3 4.36x10 -3 9.62x10-2 9.62x10 -2 1.94x10-1 1.94x10 -1 염소화 반응 후After chlorination reaction 465.0465.0 7.75x10-2 7.75x10 -2 3.62x10-3 3.62x10 -3 7.98x10-2 7.98x10 -2 1.61x10-1 1.61x10 -1 응축 및 세척 후After condensation and washing 463.5463.5 7.34x10-2 7.34x10 -2 3.42x10-3 3.42x10 -3 7.56x10-2 7.56x10 -2 1.52x10-1 1.52x10 -1

표 3에 나타낸 바와 같이, 우라늄은 염소화 반응을 통해 제거되는 것으로 확인된다. 구체적으로, 우라늄의 방사능 농도는 1.94 x 10-1 Bq/g에서 1.61 x 10-1 Bq/g으로 약 17% 감소하였다. 이는 염소화 반응 만으로 우라늄 오염 토양을 0.2 Bq U/g 이하로 처리할 수 있음을 의미한다. As shown in Table 3, it was confirmed that uranium was removed through a chlorination reaction. Specifically, the radioactivity concentration of uranium decreased by about 17% from 1.94 x 10 -1 Bq/g to 1.61 x 10 -1 Bq/g. This means that uranium-contaminated soil can be treated with 0.2 Bq U/g or less only by the chlorination reaction.

한편, 실리콘 염화물 또는 알루미늄 염화물 등 불순물이 생성된다면, 실리콘 염화물(끓는점 57.65 ℃)과 알루미늄 염화물(끓는점 180 ℃)은 휘발되어 중량 감소가 발생하게 되는데, 표 3에 따르면, 염소화 반응 후 중량 감소는 약 5.8%였고 이는 2.2%를 차지하는 Fe2O3와 탄소 소모 그리고 취급 중 손실에 의한 것으로, 극히 일부분 기여하였을 수도 있겠으나 SiO2 및 Al2O3의 휘발에 의한 무게 손실로 보기는 어렵다. 또한, 염소화 후 토양 시료의 세척 후 중량 감소는 거의 없는 것으로 확인되었고, 이는 약 8%를 차지하는 K2O 등 다른 원소들의 염소화가 거의 진행되지 않았음을 의미한다. 염화물로 존재한다면 세척시 높은 용해도로 인하여 뚜렷한 무게 감소가 확인되어야 하나 그렇지 않았기 때문이다. 결론적으로, 본 발명에서 적용하는 반응 조건은 우라늄 염소화에 있어서 Fe2O3를 제외한 부반응의 영향은 매우 적음을 의미한다.On the other hand, if impurities such as silicon chloride or aluminum chloride are generated, silicon chloride (boiling point 57.65 ℃) and aluminum chloride (boiling point 180) ℃) volatilizes to cause weight loss.According to Table 3, the weight loss after the chlorination reaction was about 5.8%, which is due to the consumption of Fe 2 O 3 and carbon, which accounts for 2.2%, and loss during handling, which contributes to a very small extent. It may have been, but it is difficult to see it as a weight loss due to volatilization of SiO 2 and Al 2 O 3. In addition, it was confirmed that there was little reduction in weight after washing the soil sample after chlorination, which means that chlorination of other elements such as K 2 O, which accounts for about 8%, did not proceed. If it is present as chloride, a significant weight loss should be observed due to high solubility during washing, but this is not the case. In conclusion, the reaction conditions applied in the present invention mean that the influence of side reactions excluding Fe 2 O 3 in uranium chlorination is very small.

반면, 표 3에 나타내지 않았으나, 염소화 반응을 통해 제거된 성분으로 인하여 중량 감소가 발생하기 때문에 상대적으로 K-40 및 Cs-137의 방사능 농도는 증가하는 경향을 나타내는 것으로 확인된다. K-40 및 Cs-137는 염소화되어도 기화되지 않고 토양 내에 잔류하기 때문이다. On the other hand, although not shown in Table 3, it is confirmed that the radioactive concentrations of K-40 and Cs-137 relatively increase because the weight decreases due to the components removed through the chlorination reaction. This is because K-40 and Cs-137 do not vaporize even when chlorinated and remain in the soil.

도 2는 실시예 1에 따라 극저준위 일반 토양(0.2 Bq U/g)을 대상으로 모의 실험을 수행한 결과, 응축기로부터 회수한 회수물을 나타낸 사진이다.FIG. 2 is a photograph showing the recovered material recovered from the condenser as a result of a simulation experiment on ultra-low level general soil (0.2 Bq U/g) according to Example 1. FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 응축기로부터 회수한 회수물의 주성분은 FeCl3·6H2O(노란색)인 것으로 확인된다. 이는 토양에 포함된 우라늄 산화물의 염소화 반응과 함께, Fe2O3 또한 염소화 반응 후 기화 및 응축되어 회수된 결과로 볼 수 있다. As shown in FIG. 2, it was confirmed that the main component of the recovered product recovered from the condenser was FeCl 3 ·6H 2 O (yellow). This can be seen as a result of the chlorination reaction of uranium oxide contained in the soil, as well as the result of vaporization and condensation of Fe 2 O 3 after the chlorination reaction.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects.

Claims (8)

(a) 우라늄으로 오염된 입자성 물질을 탄소원과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(b) 상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하는 단계; 및
(c) 상기 우라늄 염화물을 응축시키는 단계를 포함하는
우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
(a) preparing a mixture by mixing particulate matter contaminated with uranium with a carbon source;
(b) chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state to produce uranium chloride; And
(c) condensing the uranium chloride.
Decontamination method of particulate matter contaminated with uranium.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 입자성 물질은 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 칼륨 산화물, 철 산화물, 인 산화물, 칼슘 산화물, 나트륨 산화물, 마그네슘 산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
The method of claim 1,
In the step (a), the particulate material is uranium, comprising at least one selected from the group consisting of silicon oxide, aluminum oxide, potassium oxide, iron oxide, phosphorus oxide, calcium oxide, sodium oxide, magnesium oxide, and mixtures thereof. Decontamination method of contaminated particulate matter.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 입자성 물질이 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물을 포함하는 경우, 상기 (b) 단계에서 실리콘 염화물 또는 알루미늄 염화물은 생성되지 아니하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
The method of claim 1,
When the particulate material includes silicon oxide or aluminum oxide in the step (a), silicon chloride or aluminum chloride is not produced in the step (b), a method for decontaminating particulate matter contaminated with uranium.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 입자성 물질이 철 산화물을 포함하는 경우, 상기 (b) 및 (b) 단계에서 우라늄 염화물과 함께, 철 염화물을 생성 및 응축시키는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
The method of claim 1,
When the particulate material contains iron oxide in the step (a), the decontamination method of the particulate material contaminated with uranium by generating and condensing iron chloride together with uranium chloride in steps (b) and (b) .
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 탄소원의 평균 입도는 100 ㎛ 내지 400 ㎛인, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
The method of claim 1,
In the step (a), the average particle size of the carbon source is 100 ㎛ to 400 ㎛, the method for decontamination of particulate matter contaminated with uranium.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 우라늄 염화물은 우라늄 오염화물, 우라늄 육염화물 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
The method of claim 1,
In the step (b), the uranium chloride is a method for decontaminating particulate matter contaminated with uranium, including uranium contaminated product, uranium hexachloride, or a mixture thereof.
제1항에 있어서,
(d) 상기 우라늄 염화물의 생성 및 응축에 의해 제염된 입자성 물질을 세척 및 중화시키는 단계를 추가로 포함하는, 우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 방법.
The method of claim 1,
(d) a method of decontaminating particulate matter contaminated with uranium, further comprising washing and neutralizing the particulate matter decontaminated by generation and condensation of the uranium chloride.
우라늄으로 오염된 입자성 물질 및 탄소원을 혼합하기 위한 혼합기;
상기 혼합물을 건식 상태에서 400℃ 내지 700℃에서 염소화시켜 우라늄 염화물을 생성하기 위한 염소화 반응기; 및
상기 우라늄 염화물을 응축시키기 위한 응축기를 포함하는
우라늄으로 오염된 입자성 물질의 제염 시스템.
A mixer for mixing particulate matter contaminated with uranium and a carbon source;
A chlorination reactor for producing uranium chloride by chlorinating the mixture at 400°C to 700°C in a dry state; And
Containing a condenser for condensing the uranium chloride
A system for decontamination of particulate matter contaminated with uranium.
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