• Nuclear Engineering and Technology
• /
• v.28 no.1
• /
• pp.93-101
• /
• 1996

수소동위원소의 실험과 취급 및 삼중수소 제거시설의 운용이나 더 나아가서 핵융합소재의 관리기술을 위해서는 수소동위원소분만 아니라 그들의 이성질체들에 대한 정성 및 정량분석이 필수적이며 이를 위해 기체크로마토그래피 분리법이 중요한 분석수단으로 활용되어오고 있다. 본 연구에서는 고순도 $H_2및$ $D_2의$ 수소동위원소 기체를 대상으로 하고 상용의 기체크로마토그래피 분석기를 사용하여 분리컬럼 분위기를 액체질소온도로 유지하고 헬륨 케리어기체를 특별제작된 진공-시료주입장치를 통해 펄스주입하여 크로마토그래피 분리실험을 수행하였다. 10%함량의 염화망간으로 부분 비활성화 시킨 산화알루미늄을 고정상으로 선정하여 이성질체의 분리를 억제할 수 있었으며 흡착후 분리용리시간이 단축된 비교적 좋은 수소동위원소 분리조건을 실증하므로서, 저농도 수소동위원소의 정량분석과 고순도 수소동위원소의 분리 및 농축기술 개발을 위한 기초를 마련하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1995.05a
• /
• pp.945-950
• /
• 1995

핵융합의 원료로 고려되고 있는 삼중수소는 $^{6}$Li(n,$\alpha$)T의 반응을 이용하여 얻을 수 있는데 이때 이 반응의 정보를 보다 많이 알기 위해서는 삼중수소의 분리는 물론 헬륨의 분리도 필요하다. 이를 위해서 MnC1$_2$로 코팅된 알루미나 컬럼을 이용한 방사선 가스크로마토 그래피의 방법을 이용하였다. 기존의 알루미나 컬럼으로는 수소 동위원소들의 분리가 가능하였는데 헬륨동위원소의 경우 컬럼내에서 같은 체류시간 때문에 분리가 어렵다 이를 위해서 두개의 다른 캐리어 가스를 사용함으로서 이를 분리하였다. 본 연구는 두개의 다른 캐리어 가스를 사용하여 수소 동위원소의 분리는 물론 헬륨 동위원소를 분리하였다. 헬륨동위원소의 분리중 두 원소가 서로 Azeotrophy의 성질을 갖는다는 것을 발견하였으며 따라서 헬륨 동위원소의 분리를 위해서는 반드시 서로 다른 두개의 캐리어 가스를 사용해야만 가능하다는 것을 밝혔다

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1996.11b
• /
• pp.577-582
• /
• 1996

삼중수소수와 수소간의 수소동위원소 교환반응을 수행하였다. 촉매로는 백금/SDB고분자촉매, 백금/활성탄촉매 및 니켈/SiO$_2$-A1$_2$O$_3$촉매를 사용하였다. 촉매층의 높이 및 수소유속이 촉매반응효율에 미치는 영향을 관찰하였다. 수소동위원소 교환반응에는 고분자촉매가 가장 높은 효율을 갖는 것이 확인되었다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
• /
• 2003.09a
• /
• pp.587-591
• /
• 2003

방사성폐기물 처분연구의 일환으로 결정질 암반에서의 지하수의 함양특성을 알아보기 위하여 연구지역의 강수량, 지표유출량 및 지하수위 변동량을 시간별로 일정기간동안 모니터링하였고 채취된 강수, 지표수 및 지하수의 수소동위원소 분석을 수행하였다. 강수사건 (Rainfall event)에 따른 지표유출량과 지하수위는 급격히 증가되며, 지하수위는 약 1일경과 후 최대값을 갖는다. 연구지역 5개 시추공으로부터 모니터링된 지하수위결과는 강수사건에 따라 지하수위의 증감특성을 보여주나, 변화되는 양상은 시추공의 수리특성에 따라 다르게 나타난다. 지표수 및 지하수의 수소동위원소조성은 강수사건에 따라 상응하여 변화되고 있어, 강수, 지표수 및 지하수의 양적변화와 함께 동위원소결과의 해석은 지하수의 함양특성을 정량적으로 추정할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
• /
• 2004.09a
• /
• pp.455-457
• /
• 2004

환경동위원소 기법을 쓰레기 매립장의 침출수 및 주변 지하수에 적용해본 결과 미생물의 활동에 의한 유기물의 분해과정에 대한 정보를 얻을 수 있었다. 특히 유기물 분해로 생성된 이산화탄소는 일차적으로 침출수의 알칼리도를 높이고 이차적으로 일어나는 이산화탄소의 환원작용에 의하여 메탄가스가 형성되었다. 이러한 과정에서 침출수에 잔류하는 용존무기탄소(DIC)의 탄소 동위원소 조성이 크게 부화되었으며, 아울러 생성된 메탄과의 수소동위원소 교환반응에 의하여 물의 수소 동위원소 조성이 크게 부화되는 특징이 국내에서 처음 관찰되었다.

• Membrane Journal
• /
• v.34 no.2
• /
• pp.114-123
• /
• 2024

Hydrogen isotopes can be categorized into light hydrogen, heavy hydrogen, and tritium based on the number of neutrons, each of which is used in specific fields. Specifically, deuterium is of interest in the electronics industry, nuclear energy industry, analytical technology industry, pharmaceutical industry, and telecommunications industry. Conventional methods such as cold distillation, thermal cycling absorption processes, Girdler sulfide processes, and water electrolysis have their own advantages and disadvantages, leading to the need for alternative technologies with high separation and energy efficiency. In this context, membrane-based hydrogen isotope separation is one of the promising solutions to reduce energy consumption. In this review, we will present the state-of-the-art in hydrogen isotope separation using membranes and their operating principles. The technology for separating hydrogen isotopes using membranes is just beginning to be conceptualized, and many challenges remain to be overcome. However, if achieved, the economic benefits are expected to be significant. We will discuss future research directions for this purpose.

• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
• /
• v.36 no.4
• /
• pp.355-363
• /
• 2023

In this study, we explore the nature of clumped isotopes of H₂O molecule using quantum chemical calculations. Particularly, we estimated the relative clumping strength between diverse isotopologues, consisting of oxygen (¹⁶O, ¹⁷O, and ¹⁸O) and hydrogen (hydrogen, deuterium, and tritium) isotopes and quantify the effect of temperature on the extent of isotope clumping. The optimized equilibrium bond lengths and the bond angles of the molecules are 0.9631-0.9633 Å and 104.59-104.62°, respectively, and show a negligible variation among the isotopologues. The calculated frequencies of the modes of H₂O molecules decrease as isotope mass number increases, and show a more prominent change with varying hydrogen isotopes over those with oxygen isotopes. The equilibrium constants of isotope substitution reactions involving these isotopologues reveal a greater effect of hydrogen mass number than oxygen mass number. The calculated equilibrium constants of clumping reaction for four heavy isotopologues showed a strong correlation; particularly, the relative clumping strength of three isotopologues was 1.86 times (HT¹⁸O), 1.16 times (HT¹⁷O), and 0.703 times (HD¹⁷O) relative to HD¹⁸O, respectively. The relative clumping strength decreases with increasing temperature, and therefore, has potential for a novel paleo-temperature proxy. The current calculation results highlight the first theoretical study to establish the nature of clumped isotope fractions in H₂O including ¹⁷O and tritium. The current results help to account for diverse geochemical processes in earth's surface environments. Future efforts include the calculations of isotope fractionations among various phases of H₂O isotopologues with a full consideration of the effect of anharmonicity in molecular vibration.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
• /
• 2006.04a
• /
• pp.360-364
• /
• 2006

물수지 분석을 통해서 유역의 수문순화 체계를 이해하기 위해서는 무엇보다 필요한 인자가 증발산량이다. 장기간에 걸쳐 연구유역에서 수소와 산소 동위원소를 이용하여 증발산량을 산정하였다. 물 분자를 이루는 이상적인 추적자인 수소와 산소 강우를 풍수기($4{\sim}10$월)와 갈수기(11월$\sim$3월)로 나누어 수소와 산소 동위원소 조성을 강수량 가중 평균치를 구하고 이 값을 지하수의 수소와 산소 동위원소 조성 값과 비교하여 증발산량을 산정한 것이다. 이러한 시도는 증발산량의 산정이 단순한 경험식이나 열전도 가정식이 아닌 실측했다는데 의의가 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
• /
• 2005.04a
• /
• pp.433-436
• /
• 2005

국내 A군에서 운영중인 한 쓰레기 매립지에서 배출되는 침출수와 주변 지하수를 채취하여 화학분석과 동위원소 분석을 실시하였다. 그리고 생활 쓰레기가 분해되는 과정에서 생성되는 가스들을 채집하여 동위원소 분석을 실시하였다. 유기물 분해로 생성된 이산화탄소는 일차적으로 침출수의 알칼리도를 높이고 이차적으로 일어나는 이산화탄소의 환원작용에 의하여 메탄가스가 형성되었다. 이러한 과정에서 침출수내의 용존무기탄소(DIC)의 탄소 동위원소 조성이 부화되었으며, 아울러 생성된 메탄과의 수소 동위원소 교환반응에 의하여 침출수의 수소 동위원소 조성이 크게 부화되는 특징이 관찰 되었다. 쓰레기장에서 발생되는 혼합가스에서 이산화탄소를 분리하여 탄소 동위원소 조성을 분석해 본 결과 새로운 매립지 보다 오래된 매립지에서 배출되는 이산화탄소의 탄소 동위원소 조성이 부화되는 특징이 관찰되었다.

• Economic and Environmental Geology
• /
• v.50 no.6
• /
• pp.517-523
• /
• 2017

A linear relationship between two stable water isotopes, oxygen and hydrogen, has been used to understand the water cycle as a basic tool. A slope and intercept from the linear relationship indicates what kind of physical processes occur during movement of water. Traditionally, ordinary least squares (OLS) method has been utilized for the linear relationship, but total least squares (TLS) method provides more accurate slope and intercept theoretically because isotopic compositions of both oxygen and hydrogen have uncertainties. In this work, OLS and TLS were compared with isotopic compositions of snow and snowmelt collected from the King Sejong Station, Antarctica and isotopic compositions of water vapor observed by Lee et al. (2013) in the western part of Korea. The slopes from the linear relationship of isotopic compositions of snow and snowmelt at the King Sejong Station were estimated to be 7.00 (OLS) and 7.16(TLS) and the slopes of stable water vapor isotopes were 7.75(OLS) and 7.87(TLS). There was a melting process in the snow near the King Sejong Station and the water vapor was directly transported from the ocean to the study area based on the slope calculations. There is no significant difference in two slopes to interpret the physical processes. However, it is necessary to evaluate the slope differences from the two methods for studies for example, groundwater recharge processes, using the absolute slope values.