• 터널과지하공간
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• 제31권5호
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• pp.333-359
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• 2021

고준위방사성폐기물 처분시스템에서는 처분용기 인근에서 용기 금속 물질의 부식 등 여러 이유로 인해 수소, 라돈 등의 기체가 발생할 수 있다. 기체 발생 속도가 투수계수가 낮은 벤토나이트 완충재 공극에서의 기체 확산 속도보다 커질 경우, 형성된 기체가 축적된다. 기체 압력이 증가하여 유입 압력에 도달하면 완충재 내부로 기체의 팽창 흐름 및 이류가 발생하게 된다. 기체의 급격한 팽창 흐름 발생 시 방사성 핵종이 완충재 외부로 유출될 가능성이 있으므로, 처분시설의 설계 과정에서 점토 기반 물질에서의 기체 유동의 영향성 및 공학적방벽의 건전성을 평가하기 위해 기체 이동 현상에 대한 거동 특성을 명확하게 규명할 필요가 있다. 전세계적으로 벤토나이트 완충재 내 기체 이동 현상 규명을 위한 실험적 연구와 이를 모사할 수 있는 전산 수치 모델 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 기술보고에서는 현재까지 수행된 기체 주입 시험 및 전산 수치모델 관련 주요연구를 소개하고 향후 기체 이동 현상 규명을 위한 연구 수행 방향에 대해 정리하였다.

• 대한화학회지
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• 제46권6호
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• pp.515-522
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• 2002

240$^{\circ}C$와 Ca/Si=2 몰 비율의 열수상태에서 합성된 고체 베타-디칼슘 실리케이트 하이드레이트($\beta-C_2$SH)는 Fe, Cu, Zn, Cd, 및 Pb와 같은 2가 금속 양이온에 대한 양이온 교환 성질을 보여준다. 그 고체에 희한 금속 양이온 흡인력은 $Fe^{2+}$〉$Cu^{2+}$〉$Zn^{2+}$〉$Cd^{2+}$ = $Pb^{2+}$의 순서로 됨이 밝혀졌다. 고체에 세슘 선택성은 $Li^+$, $Na^+$ 및 $K^+$와 같은 1가 양이온이나 $Ca^{++}$, $Mg^{++}$ 및 $Ba^{++}$와 같은 2가 양이온이 $Cs^+$보다 백배이상 진한 상태에서 나타내었다. $Cs^+$의 흡인력은 $Mg^{++}$의 존재하에서 최대치를 보여주었고, 반면에 $K^+$의 존재하에서 최소치를 보여주었다. 2가 금속이온에 대한 $\beta-C_2$SH의 다른 친화도는 이들 이온을 분리하는데 사용 할수 있다. 또한 $\beta-C_2$SH에 희한 금속 양이온 교환에 대한 반응경로 및 세슘 선택성이 연구되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제2권4호
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• pp.239-244
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• 2004

사용후핵연료 금속전환체의 저장 안정성을 높이기 위해 금속전환체의 주성분인 금속우라늄과 산화 안정화물질로 알려져 있는 Nb을 첨가하여 모의 금속전환체 합금을 제작하였다. 모의 금속전환체 합금을 $200{\sim}300^{\circ}C$ 온도구간에서 순수 산소분위기로 산화시험을 수행하고 무게증가(wt%)를 열중량 분석기(TGA)로 측정하였다. 산화 실험결과 U-Nb 모의 금속전환체는 순수 금속우라늄에 비하여 상당한 산화 저항성을 가졌다. U-Nb 합금의 경우 Nb의 함량 1, 2, 3, 4 wt%에 따라 각각 온도가 $200^{\circ}C$일 경우에는 1.61, 7.78, 11.76, 20.14배 , $250^{\circ}C$에서 1.45, 5.98, 10.08, 11.15배, $300^{\circ}C$에서 1.33, 4.82, 8.87, 6.84배 순수 금속우라늄에 비해 산화저항성이 향상되는 것으로 나타났다. 또한 U-1~4 wt%Nb 합금에 대한 활성화에너지는 17.13~21.92 kcal/mol 로 나타났다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제1권1호
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• pp.25-39
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• 2003

본 연구에서는 고온의 LiCl-Ll$_2$O 용융염계에서 우라늄 산화물의 금속전환과 Li$_2$O의 전해반응이 동시에 진행되는 통합 반응 메카니즘을 기초로 한 전기화학적 금속전환기술을 제안하였다. 본 실험에서는 전기화학적 환원반응에 의해 생성된 Li 금속이온이 음극에 전착과 동시에 우라늄 산화물과 반응하여 금속전환율 99 % 이상의 우라늄 감속을 생성하는 통합 반응 메카니즘을 확인할 수 있었다. 또한 전기화학적 금속전환기술의 공정 적용성 평가 일환으로 우라늄 산화물의 금속전환성, 반응 메카니즘 규명, Li$_2$O의 closed recycle rate 및 물질전달 특성 등의 기초 데이터를 확보하였다 향후 전기화학적 금속전환기술은 LiCl-Li 용융염계의 금속전환공정의 반응조건 제한성 해소, 금속전환율 향상 및 공정의 단순화 등의 기술성과 경제성 향상 측면에서 획기적인 방안으로 고려될 수 있을 것으로 판단된다.

• 분석과학
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• 제11권6호
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• pp.421-428
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• 1998

사용후핵연료의 화학특성을 규명하기 위하여 시료 중에 함유되어 있는 핵분열생성물 중 Zr을 분리, 정제하는 연구를 수행하였다. 우라늄과 핵분열생성물 대신 비방사성 금속이온들로 구성된 사용후핵연료 모의 용해용액을 시료로 사용하였다. 12 M HCl 용액으로 전처리한 Dowex $1{\times}8$ 음이온교환수지관에서 Ce, Nd, Cs, Rb, Ba, Sr, Ru, Rh, Pd, Ag 및 Cd을 용리시킨 후 5 M HCl 용액으로 Zr을 95% 이상 분리, 회수할 수 있었다. 용출액에 함유되어 있는 Zr 동위원소의 동중원소인 Mo을 제거하기 위하여 5 M HCl 용액으로 전처리한 Dowex $1{\times}8$ 음이온교환수지관에서 정제하였으며, 실제 PWR 사용후핵연료에 함유되어 있는 Zr 분리, 정제에 적용하여 질량분석한 결과 Mo 및 Sr에 의한 동중원소 영향이 나타나지 않았다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.427-446
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• 2009

In order to meet the increasing demand for electricity, Korea has to rely on nuclear energy due to its poor natural resources. In order for nuclear energy to be expanded in its utilization, issues with uranium supply and waste management issues have to be addressed. Fast reactor system is one of the most promising options for electricity generation with its efficient utilization of uranium resources and reduction of radioactive waste, thus contributing to sustainable development. The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has been performing R&Ds on Sodium-cooled Fast Reactors (SFRs) under the national nuclear R&D program. Based on the experiences gained from the development of KALIMER conceptual designs of a pool-type U-TRU-10%Zr metal fuel loaded reactor, KAERI is currently developing Advanced SFR design concepts that can better meet the Generation IV technology goals. This also includes developing, Advanced SFR technologies necessary for its commercialization and basic key technologies, aiming at the conceptual design of an Advanced SFR by 2011. KAERI is making R&D efforts to develop advanced design concepts including a passive decay heat removal system and a supercritical $CO_2$ Brayton cycle energy conversion system, as well as developing design methodologies, computational tools, and sodium technology. The long-term Advanced SFR development plan will be carried out toward the construction of an Advanced SFR demonstration plant by 2028.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권3호
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• pp.812-818
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• 2024

The volume and toxicity of radioactive waste can be decreased by separating the components of high-level liquid waste according to their properties. An impregnated silica-based adsorbent was prepared in this study by combining N,N,N',N',N",N"-hexa-n-octylnitrilotriacetamide (HONTA) extractant, N',N'-di-n-hexyl-thiodiglycolamide (Crea) extractant, and macroporous silica polymer composite particles (SiO₂-P). The performance of platinum-group metals adsorption and separation on prepared (HONTA + Crea)/SiO₂-P adsorbent was then assessed together with that of co-existing metal ions by batch-adsorption and chromatographic separation studies. From the batch-adsorption experiment results, (HONTA + Crea)/SiO₂-P adsorbent showed high adsorption performance of Pd(II) owing to an affinity between Pd(II) and Crea extractant based on the Hard and Soft Acids and Bases theory. Additionally, significant adsorption performance was observed toward Zr(IV) and Mo(VI). Compared with studies using the Crea extractant, the high adsorption performance of Zr(IV) and Mo(VI) is attributed to the HONTA extractant. As revealed from the chromatographic experiment results, most of Pd(II) was recovered from the feed solution using 0.2 M thiourea in 0.1 M HNO₃. Additionally, the possibility of recovery of Zr(IV), Mo(VI), and Re(VII) was observed using the (HONTA + Crea)/SiO₂-P adsorbent.

• 자원환경지질
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• 제50권5호
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• pp.341-352
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• 2017

Cs-137 (반감기 : 30.17년)과 더불어 중요한 원자력발전소 주변 환경감시대상 방사성 핵종 가운데 하나인 순수한 베타방출체인 Sr-90 (반감기 : 28.8년)에 대한 신속하고 용이한 모니터링 방법을 연구하였다. 스트론튬은 칼슘과 같은 2족 알칼리 토금속에 속해 있어서 전자배치나 크기가 비슷하며 최외각전자를 2개 가지고 있기 때문에 화학적으로 칼슘과 치환될 수 있다. 이러한 유사한 화학적 성질로 인해서 환경으로 유출시 물, 토양 및 농작물을 통한 먹이사슬을 거쳐서 인체로 쉽게 유입될 수 있으며, 인체 유입 시 뼈에 쉽게 침적되어 장기간 (생물학적 반감기 : 약 50년) 동안 독성을 유발한다. 스트론튬은 매우 환원성이 있고 특이 반응으로 습식분석이 어려우며, 특히 원자력발전소에서 감시하고 있는 방사성 스트론튬은 복잡한 분석절차, 고가의 분석 장비 사용 및 화학 전처리약품 다량 사용 등으로 분석의 정확도 저하는 물론 고비용에 따른 문제를 안고 있다. 따라서 펄스에너지를 사용하여 시료에 플라즈마를 생성시켜 고유 스펙트럼을 이용해 시료내 원소를 분석하는 Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) 분석기법을 도입하여 전처리 과정 없이 수 초 내에 분석이 가능하고 현장에서 실시간으로 측정 가능한 스트론튬 원소의 정량분석 방법을 도출하였다. 다양한 분석에 필요한 시료기판을 개발하여 레이저, 파장 및 시간분해능의 최적화로 분석 감도를 향상시키고 방해이온에 대한 영향 평가로 액체시료의 정량분석을 가능하게 하여 신속한 모니터링 체계를 구축하게 하였다. 이는 원자력발전소로부터 방출되고 있는 방사성 폐수의 실시간 모니터링에 효과적으로 적용될 수 있으며, 더 나아가 후쿠시마 원전사고와 같은 비상시 모니터링 수단으로 적용 될 수 있다.

• Advances in environmental research
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• 제2권3호
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• pp.245-260
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• 2013

Biosorption represents a technological innovation as well as a cost effective excellent remediation technology for cleaning up radionuclides from aqueous environment. In the present study, a bacteria strain FB12 with high adsorption rate of uranium ion was isolated from the vicinity of the nuclear power plant. It was tentatively identified as Bacillus sp.FB12 according to the 16S rDNA sequencing. Efforts were made to further improve the adsorption rate and genetic stability by UV irradiation and UV-LiCl cooperative mutagenesis. The improved strain named Bacillus sp.UV32 obtains excellent genetic stability and a high adsorption rate of 95.9%. The adsorption of uranium U (VI) by Bacillus sp.UV32 from aqueous solution was examined as a function of metal ion concentration, cell concentration, adsorption time, pH, temperature, and the presence of some foreign ions. The adsorption process of U (VI) was found to follow the pseudo-second-order kinetic equation. The adsorption isotherm study indicated that it preferably followed the Langmuir adsorption isotherm. The thermodynamic parameters values calculated clearly indicated that the adsorption process was feasible, spontaneous and endothermic in nature. These properties show that Bacillus sp.UV32 has potential application in the removal of uranium (VI) from the radioactive wastewater.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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• pp.915-920
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• 2001

A spent fuel problem has prevented the nuclear power from claiming to be a completely clean energy source. The nuclear transmutation technology to incinerate the long lived radioactive nuclides and produce energy during the incineration process is believed to be one or the best solutions. HYPER(Hybrid Power Extraction Reactor) is the accelerator driven transmutation system which is being developed by KAERI(Korea Atomic Energy Research Institute). Some major feature of HYPER have been developed and employed. On-power fueling concepts are employed to keep system power constant with minimum variation of accelerator power. A hollow cylinder-type metal fuel is designed for the on-line refueling concept. Lead-bismuth(Pb-Bi) is adopted as a coolant and Spallation target material. HYPER is a subcritical reactor which needs an external neutron source. 1GeV proton beam is irradiated to Lead-bismuth(Pb-Bi) target inside HYPER, and spallation neutrons are produced. When proton beams are irradiated, much heat is also deposited in the Pb-Bi target and beam window which separates Pb-Bi and accelerator vacuum. Therfore, an effective cooling is needed for HYPER target. In this paper, we performed the thermal-hydraulic analysis of HYPER target using FLUENT code, and also calculated thermal and mechanical stress of the beam window using ANSYS code.