• 방사성폐기물학회지
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• 제16권1호
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• pp.49-58
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• 2018

본 연구는 고온 열분해를 통한 Cs, Sr 등 고방사성핵종의 고정화를 위하여 각각 Cs이 흡착된 CHA (K형 Chabazite zeolite)-Cs, CHA-PCFC (potassium cobalt ferrocyanide)-Cs 및 Sr이 흡착된 4A-Sr, BaA-Sr 등의 제올라이트 계에서 TGA 및 XRD에 의한 배소 온도 변화에 따른 상변환을 고찰하였다. CHA-Cs 제올라이트 계의 경우 $900^{\circ}C$ 까지는 CHA-Cs의 형태를 유지하고 있으며, $1,000^{\circ}C$에서 무정형 단계를 거친 후 $1,100^{\circ}C$에서 pollucite ($CsAlSi_2O_6$)로 재결정 되었다. 반면에 CHA-CFC-Cs 제올라이트 계는 $700^{\circ}C$ 까지는 CHA-PCFC-Cs 형태를 유지하고 있으나, $900{\sim}1,000^{\circ}C$ 사이에서 구조가 파괴되어 무정형으로 상변환된 후 $1,100^{\circ}C$에서 pollucite로 재결정 되었다. 한편 4A-Sr 제올라이트 계의 경우 $700^{\circ}C$ 까지는 4A-Sr의 구조를 유지하고 있으며, $800^{\circ}C$에서 무정형으로 상변환 된 다음 $900^{\circ}C$에서는 Sr-feldspar ($SrAl_2Si_2O_8$, hexagonal)으로, $1,100^{\circ}C$에서 $SrAl_2Si_2O_8$ (triclinic)로 재결정 되었다. 그러나 BaA-Sr 제올라이트 계의 경우는 $500^{\circ}C$ 이하부터 구조가 파괴되기 시작하여 $500{\sim}900^{\circ}C$에서 무정형 단계를 거친 후, $1,100^{\circ}C$에서 Ba/Sr-feldspar ($Ba_{0.9}Sr_{0.1}Al_2Si_2O_8$ 및 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Al_2Si_2O_8$ 공존)로 재결정 되었다. 상기 제올라이트 계 모두 온도 증가에 따라 탈수/(분해)${\rightarrow}$ 무정형${\rightarrow}$ 재결정의 단계를 거쳐 광물상으로 재결정 되었으며, 고온 열분해 과정에서의 Cs 및 Sr의 휘발성, 침출성 등의 추가 연구가 요구되지만 각 제올라이트 계에 흡착된 Cs 및 Sr은 pollucite나 Sr-feldspar, Ba/Sr-feldspar 등으로 광물화 하여 Cs과 Sr을 배소체/(고화체) 내에 완전히 고정화 시킬 수 있을 것으로 보인다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제20권2호
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• pp.123-128
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• 1995

대전지역 토양에 대한 Cs-137 및 Sr-90 방사능농도를 분석 하였다. 토양중 Cs-137 농도와 유기물 함량 사이에 일정한 상관관계를 보였다. 인위적 교란이 없는 미경작지 토양에 대한 Cs-137 및 Sr-90의 평균 방사능농도는 14.37Bq/kg-dry와 7.95Bq/kg-dry 수치로 핵실험에 의한 방사성낙하물 농도와 유사한 값을 나타내었다. 미경작지를 포함한 26개 지점에서 Cs-137/Sr-90의 방사능비는 평균 1.99 정도로 Cs-137의 침적 농도가 Sr-90의 경우 보다 두배 정도 높음을 알 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제7권2호
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• pp.91-96
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• 1994

중.저준위 방사성 폐기물의 대표적인 핵종인 137Cs, 90Sr에 대한 캐올리나이트의 흡착특성을 수용액의 이온강도와 pH의 영양하에서 알아보았다. 흡착실험은 회분식으로 하였고, 사용한 수용액은 NaCl, CaCl2, MgSO4, KCL 각각을 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 mole/$\ell$로 하였다. 수용액광물 평형상태의 pH를 4.5, 7.0, 10.5로 조절하였다. 실험결과 캐올리나이트의 Cs, Sr 흡착은 이온강도와 pH에 상당한 영향을 받으며, Sr 흡차에 양이온들의 경쟁은 Ca2+ Mg2+>K+>Na+ 순을 보이고, Cs의 경우에는 K+>Ca2+ Mg2+>Na+의 순을 보인다. 이는 수용액상에서 이온들의 수호에너지와 관련되며, 광물입자와 이온들의 물구조변환특성에 의해 설명된다. Cs과 Sr 사이에 흡착우선성은 산성 내지 약알카리에서는 Cs이 Sr보다 흡착이 잘 되나, 강알칼리성 환경에서는 Sr이 Cs보다 흡착이 잘 되는 pH 의존성을 보였다. 수용액의 pH가 증가함에 따라 핵종의 흡착량이 증가하는데, 이는 캐올리나이트의 흡착자리인 실라놀과 알루미놀에 의한 제타전위가 pH에 의존함과 잘 일치한다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제11권2호
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• pp.104-113
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• 1986

이온교환시스템, $Cs^{+1},\;Sr^{+2},\;Th^{+4},\;and\;7Cl^{-}-H^{+}$ Dowex HCR-W2, 에서 $Cs^{+1},\;Sr^{+2}$, 이온들이 이온수지 Dowex HCR-W2에 흡착분리될 때의 이온교환 거동에 대하여 연구했다. $Th^{+4}$이온은 느린 속도의 흡착을 보여 주는 반면에 $Cs^{+1}$과 $Sr^{+2}$이온은 대체로 빠른 속도로 흡착되었다. $Th^{+4}$이온의 강한 흡착력 때문에 수지와 용액의 접촉시간이 길면 이미 흡착된 $Cs^{+1}$과 $Sr^{+2}$이온은 다시 수지로 부터 분리되어 용액쪽으로 나오기 때문에 소량의 $Cs^{+1}$과 $Sr^{+2}$이온이 용액으로부터 회수 또는 제거되었다. 용액 전체 노르말이 0.1 N 이고 $Cs^{+1}:\;Sr^{+2}:\;Th^{+4}$의 각각의 노르말비가 2 : 2 : 1의 용액인 경우 $Cs^{+1}$이 최대로 흡착되는 접촉시간은 4분정도이며, $Sr^{+2}$이온의 흡착정도는 20분정도에서 최대가되었다. 흡착된 이온을 수지로부터 분리하는데 HCl 용액을 사용했으며 $Cs^{+1}$ 이온은 0.1 N 이하의 농도에서 분리가 잘 되었고 ($Sr^{+2}$의 오염이 5%이하였다.) $Th^{+4}$이온은 1 N 이상의 농도에서 분리가 되는데, 가장 효과적으로 분리되는 HCl의 농도는 4N 이었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(3)
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• pp.385-390
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• 1996

Cs는 AW500 에서 높은 분배계수 값(K$_{Cs}$>$10^3$$m\ell$/g)을 얻었으며 , Sr은 13X, 평형 용액의 pH=10의 조건에서 최대의 분배계수값(K$_{Sr}$~$10^4$$m\ell$/g)을 보였고, 평형용액의 pH 증가에 따라서 급격히 증가하는 경향을 보였다. 또한 AW500-Cs와 13X-Sr계는 고액비, 즉 V/m=40, 및 초기용액의 pH가 3 이상에서 최대의 분배계수 값을 얻었으며, 혼합제올라이트의 비(AW500/13X)가 1.5인 조건에서 Cs과 Sr을 효과적으로 동시에 분리할 수 있음 보았다. 그리고 1,10$0^{\circ}C$에서 배소한 AW500-Cs는 CsAlSi$_2$O$_{6}$로 재결정되며 , 13X-Sr은 SrAI$_2$Si$_2$O$_{8}$ 및 SiO$_2$상(phase)으로 재결정한다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제27권3호
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• pp.127-146
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• 2002

원자력 사고후 시간경과에 따른 작물체내 핵종 농도를 보다 현실적으로 예측할 수 있는 방법을 수립하고 단위 건침적에 대하여 백미와 배추내 $^{90}Sr$ 및 $^{137}Cs$의 50 년간 농도를 예측하였다. 비생육기 사고의 경우 농도는 두 핵종 모두 시간경과에 따라 서서히 감소하였고 50 년 내내 $^{90}Sr$이 $^{137}Cs$보다 높았다. 생육기 사고의 경우 처음 1년간 농도는 비생육기 사고에 비해 대체로 $^{90}Sr$은 최고 30 배, $^{137}Cs$은 최고 1,000 배 정도까지 높았다. 50 년간의 누적농도는 백미에서는 비생육기 사고의 경우 $^{90}Sr$이, 생육기 사고의 경우 $^{137}Cs$이 더 높았으나 배추에서는 어느 경우에나 $^{90}Sr$이 더 높았다. 생육기 사고시 50 년간의 누적농도에 대한 지배적 경로는 대체로 $^{90}Sr$의 경우 뿌리흡수, $^{137}Cs$의 경우 작물체 직접오염이었다. 재부유의 영향은 무시할 수 있을 정도였다. 예측결과에 입각하여 사고 조건별로 대책의 방향을 제시하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제41권1호
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• pp.49-55
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• 2016

연구배경: 우리나라 표층토양 중 원자력 발전소 주변 지역인 울진군을 중심으로 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 분포 현황을 조사하고, 토양 속 방사성핵종의 행동에 영향을 미치는 변수들과의 상관관계를 밝힘으로써 한국토양에 발생한 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 농도에 대한 기준자료 확보와 원자력시설 주변 환경영향 평가의 강화가 목적이다. 재료 및 방법: 원자력 발전소 인근 10 km이내의 지역 14곳에서 2011년 4월 표층토양 시료를 채취하였으며, 깊이에 따른 분포 조사를 위하여 40 cm 까지의 토양을 덕구, 후정, 매화 지역에서 채취하였다. $^{137}Cs$의 농도는 HPGe 감마분광시스템으로, $^{90}Sr$의 농도는 방사평형상태의 $^{90}Y$을 기체 유동식 비례계수기로 계측하였다. 결과 및 논의: 표층토양에서 $^{137}Cs$의 방사능농도는 $<0.479-39.6Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$(평균 $7.51Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$), $^{90}Sr$의 방사능 농도는 $0.209-1.85Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$(평균 $0.74Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$)이었다. 방사능비($^{137}Cs/^{90}Sr$)는 9.67로서 전지구적 초기 방사성 낙진의 1.75보다 큰 값을 보였는데, 이는 낙진 이후 $^{90}Sr$의 심층으로의 빠른 이동성 때문이다. 깊이에 따른 분포는, 덕구와 후정의 토양에서 $^{137}Cs$ 의 농도가 표층토양에서 가장 높고 깊이가 증가할수록 급격히 지수적으로 감소하는 경향을 보였으며, $^{90}Sr$의 방사능농도는 표층 및 깊이 30 cm 부근에서 높은 값을 보였다. 표층토양 방사능 농도와 표층토양 변수들(pH, 유기물함량, 입도)과의 선형 핏팅에서는 $^{137}Cs$ 방사능과 유기물함량 사이에 상당한 상관관계(결정계수 $R^2=0.6$)가 있는 것으로 나타났다. 결론: 울진 토양의 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 방사능농도 범위는 한국 다른 지역의 값과 유사함을 확인하였고 $^{137}Cs$ 방사능과 유기물함량 사이에 상당한 상관관계를 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권12호
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• pp.662-666
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• 2016

응집/침전 기술로 지표수 내 방사성 핵종(Cs, Sr)의 제거 가능성을 평가하였다. 화학응집제는 Alum (aluminum sulfate), PAC (poly aluminum chloride), PACS (poly aluminum hydroxide chloride silicate)를 사용하였고, 광물계 천연응집제는 일라이트(illite)와 제올라이트(zeolite)를 사용하였다. 화학 및 천연 응집제는 각각 주입하거나 혼합 주입한 후 jar-test를 통하여 안정화된 방사성 핵종($^{133}Cs$, $^{88}Sr$)의 제거율을 평가하였다. 응집/침전 공정에서 화학응집제(Alum, PAC, PACS) 주입만으로는 Cs과 Sr이 10% 미만으로 제거되었고, 고분자응집제(polyDADMAC)를 혼합하여 주입할 경우 Cs은 최대 23.1%, Sr은 최대 17.8%까지 제거가 가능하였다. 광물계 천연응집제(zeolite, illite)는 화학응집제(Alum, PAC, PACS)에 비하여 Cs과 Sr의 제거율이 높았는데, 화학응집제(PACS)와 고분자응집제에 zeolite를 추가로 주입(10~200 mg/L)한 경우 Cs 제거율은 최대 36.9%, Sr 제거율은 최대 17.1%로 증가하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제24권5호
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• pp.671-678
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• 2015

The adsorption characteristics of Sr and Cs ions were investigated by using PS-zeolite beads prepared by immobilizing zeolite with polysulfone (PS). The adsorption kinetics of Sr and Cs ions by PS-zeolite beads was described well by the pseudo-second-order model. The maximum adsorption capacities of Sr and Cs ions calculated from Langmuir isotherm model were 65.0 mg/g and 76.4 mg/g, respectively. In the binary system of Sr ion and Cs ion, the adsorption capacities of each ion decreased with increasing mole ratio of mixed counterpart ion, and Cs ion showed the higher hinderance than Sr ion. We found that thermodynamic properties of Sr and Cs ions on absorption reaction were spontaneous and endothermic at 293 to 323 K.

• 공업화학
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• 제4권4호
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• pp.731-738
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• 1993

본 연구에서는 각종 제올라이트 즉 국내산 천연 및 합성 제올라이트를 이용하여 방사성폐액 내에 있는 Cs, Sr 이온을 분리하는데 주안점을 두어 각종 제올라이트에 대한 이온교환선택성, 이온교환능 및 이에 영향을 미치는 변수 등을 고찰하여 최적의 제올라이트 선정과 분리조건을 결정하는데 중점을 두었다. 이온교환능에 있어 Cs의 경우는 AW500형, Sr의 경우 13X형이 가장 우수한 결과를 나타내었다. AW500-Cs계, AW300-Cs계, 천연산 제올라이트-Cs계 및 4A-Sr계, 13X-Sr계의 온도영향을 고찰한 결과 4A-Sr계 및 천연산 제올라이트-Cs계를 제외하고는 온도와 무관한 관계를 나타내었다. 이중 4A형 제올라이트는 온도 증가에 따라 Sr이온의 활동도 증가 및 multilayer 흡착에 의하여 이온교환량이 증가한 것 같다. 평형상태에서의 용액의 pH와 분배계수, $K_d$와의 상관관계를 고찰하여 본 결과 PH의 증가에 따라 $K_d$값의 증가를 보였다. 또한 주입용액의 pH는 2~3 이상에서 조업하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. AW500-Cs계의 경우 $K_d$는 $10^3cm^3/g$, 4A-Sr계 및 13X-Sr계의 경우 $K_d$는 $10^3{\sim}10^4cm^3/g$ 정도를 나타내었다.