SiO_2-Al_2O_3-P_2O_5 (SAP) 무기복합체를 이용한 LiCl-KCl 방사성 폐기물의 안정화/고형화: Part 2. SAP조성에 따른 안정화/고형화특성 변화

• 영문명: Stabilization/Solidification of Radioactive LiCl-KCl Waste Salt by Using SiO_2-Al_2O_3-P_2O_5 (SAP) Inorganic Composite: Part 2. The Effect of SAP Composition on Stabilization/Solidification
• 발행기관: 한국방사성폐기물학회
• 저자명: 안수나 박환서 조인학 김인태 조용준
• 간행물 정보: 『Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology (JNFCWT)』Vol.10 No.1, 27~36쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2012.03.30

국문 초록

금속염화물계 방사성 폐기물은 전해공정으로 이루어진 파이로프로세싱공정의 주요한 방사성 폐기물이다. 이와 같은 폐기물은 탄산염이나 질산염과 달리 고온에서 분해되지 않고 바로 휘발되며, 기존의 규산계 유리와 상용성이 낮아 처리가 쉽지 않다. 본 연구팀은 금속염화물계 폐기물을 고화처리하는 방법으로탈염화처리법을 채택하였다. 본 연구에서는 그 후속적인 연구로서, 탈염화물질로 제안된 SAP (SiO2-Al2O3-P2O5)의 조성을 변화시켜 LiCl-KCl과의 반응성을 향상시키고 고화공정을 단순화시키고자 하였다. 기본물질계에 Fe2O3를 첨가할 경우 무게반응비 SAP/Salt를 3에서 2.25로 낮출수 있으며, Fe가 Al을 치환하는 몰분율이 0.1이상이 될 경우에는 오히려 반응성이 점진적으로 감소하는 것으로 확인되었다. 또한M-SAP에 B2O3를 첨가할 경우에는 유리매질을 사용하지 않고 monolithic form을 제조할 수 있었다. 침출시험결과 U-SAP 1071이 가장 높은 내구성을 보여주었으며, 1 g의 금속폐기물을 처리시 약 3∼4 g의 고화체가 발생되며, 이는 기존의 고화처리법보다 약 ⅓∼¼배정도 최종처분부피가 감소되는 효과를 얻을수 있다. 이상의 실험결과로부터, 기존의 유리고화공정으로 처리가 어려운 휘발성 금속염화물계 폐기물을 단 하나의 물질을 이용하여 처리할 수 있음을 확인하였으며, 이러한 처리방법은 고화처리시 발생되는부피를 최소화활 수 있는 대안적인 고화처리방법이 될 것으로 판단된다.

영문 초록

Metal chloride waste is generated as a main waste streams in a series of electrolytic processes of a pyrochemical process. Different from carbonate or nitrate salt, metal chloride is not decomposed into oxide and chlorine but it is just vaporized. Also, it has low compatibility with conventional silicate glasses. Our research group adapted the dechlorination approach for the immobilization of waste salt. In this study, the composition of SAP (SiO2-Al2O3-P2O5) was adjusted to enhance the reactivity and to simplify the solidification process as a subsequent research. The addition of Fe2O3 into the basic SAP decreased the SAP/Salt ratio in weight from 3 for SAP 1071 to 2.25 for MSAP(Fe=0.1). The experimental results indicated that the addition of Fe2O3 increased the reactivity of M-SAP with LiCl-KCl but the reactivity gradually decreased above Fe=0.1. Also, introducing B2O3 into M-SAP requires no glass binder for the consolidation of reaction products. U-SAP (SiO2-Al2O3-Fe2O3-P2O5-B2O3) could effectively dechlorinate the LiCl-KCl waste and its reaction product could be consolidated as a monolithic form without a glass binder. The leaching test result indicated that U-SAP 1071 was more durable than other SAPs wasteform. By using U-SAP, 1 g of waste salt could generated 3 4 g of wasteform for final disposal. The final volume would be about 34 times lower than the glass-bonded sodalite. From these results, it could be concluded that the dechlorination approach using U-SAP would be one of prospective methods to manage the volatile waste salt.

키워드

고정화 금속염화물 폐용융염 졸겔법 SiO2-Al2O3-P2O5 파이로공정 Immobilization Volatile radionulide Sol-gel method SiO2-Al2O3-P2O5 Metal chloride,pyroprocess