Characteristics of the Decontamination by the Melting of Aluminum Waste

용융에 의한 알루미늄 폐기물의 제염 특성

Effects of the aluminum melting temperature, melting time and a kind of flux agents on the distribution of surrogate nuclide were investigated in the electric furnace at the aluminum melting including surrogate radionuclides(Co, Cs, Sr) in order to establish the fundamental research of the melting technology for the metallic wastes from the decommissioning of the TRIGA research reactor. It was verified that the fluidity of aluminum melt was increased by adding flux agent but it was slightly varied according to the sort of flux agents. The results of the XRD analysis showed that the surrogate nuclides move into the slag phase and then they were combined with aluminum oxide to form more stable compound. The weight of the slag generated from aluminum melting test increased with increasing melting temperature and melting time and the increase rate of the slag depended on the kind of flux agents added in the aluminum waste. The concentration of the cobalt in the ingot phase decreased with increasing reaction temperature but it increased in the slag phase up to 90$\%$according to the experimental conditions. The volatile nuclides such as Cs and Sr considerably transferred from the ingot phase to the slag and dust phase.

TRIGA 연구로의 해체 시 발생하는 금속성 폐기물의 용융기술을 확립하기 위한 기초연구로 전기로 내에서 방사성 핵종(Co, Cs, Sr)을 포함한 알루미늄의 용융 시 용융온도, 용융시간 및 플럭스(flux)의 종류가 핵종의 분배 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 플럭스의 종류에 따라 다소 차이는 있으나, 플럭스의 첨가로 알루미늄 용융체의 유동성이 증가됨을 확인할 수 있었다 용융 후주괴(ingot) 및 슬래그(slag) 시료의 XRD분석을 통해 핵종이 주괴에서 슬래그 상으로 이동하고 슬래그를 구성하고 있는 산화알루미늄과 결합하여 안정한 화합물을 형성함을 알 수 있었다. 슬래그의 발생량은 용융온도와 용융시간이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며, 증가속도는 플럭스의 종류에 따라 차이를 보였다. 핵종 중 Co는 용융온도가 증가함에 따라 주괴 내 에서는 감소하였으나 슬래그 상에서는 증가하는 경향을 보였으며, 실험조건에 따라 최대 90$\%$까지 주괴에서 슬래그로 이동하였다. 휘발성이 강한 Cs과 Sr은 대부분이 슬래그와 분진으로 이동하여 매우 높은 제염계수를 얻을 수 있었다.