공정 온도 낮춰 방사성 요오드 처분 안정성 높인다

2019.11.20 13:49
류호진(왼쪽) KAIST 원자력및양자공학과 교수 연구팀은 방사성 요오드를 저장하고 처분할 수 있는 신소재 기술을 개발했다. 오른쪽은 제1저자로 연구에 참여한 무흐무드 하산 연구원이다. KAIST 제공
류호진(왼쪽) KAIST 원자력및양자공학과 교수 연구팀은 방사성 요오드를 저장하고 처분할 수 있는 신소재 기술을 개발했다. 오른쪽은 제1저자로 연구에 참여한 무흐무드 하산 연구원이다. KAIST 제공

국내 연구팀이 방사성 요오드 처분의 안정성을 높이는 기술을 개발했다. 1000도 이상이 필요하던 처분 공정의 온도를 300도로 끌어내려 공정 중 방사성 요오드가 휘발되면서 대기로 유출되는 위험을 낮췄다는 게 연구팀의 설명이다. 


류호진 KAIST 원자력및양자공학과 교수 연구팀은 방사성 요오드를 저장하고 처분할 수 있는 신소재 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 


동위원소 생산시설이나 사용 후 핵연료 처리시설에서는 방사성 핵종이 발생한다. 이 중 반감기가 긴 원소들은 안전하게 포집한 후 처분해야 한다. 그러기 위해서는 방사성 원소들과 화학적 결합력이 좋고 내구성과 안정성이 높은 매질이 필요하다. 


현재 매질로 사용되는 유리, 세라믹 등은 고온의 용융과정에서 끓는 점이 낮은 방사성 요오드가 휘발되면서 대기로 유출되는 것을 막지 못한다. 방사성 요오드에는 반감기가 8일로 짧은 동위 원소 등 여러 종류가 있다. 이중 반감기가 1500만년 이상인 방사성 물질인 ‘요오드-129’를 처분할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.


연구팀은 방사성 핵종을 처분하는 공정에 필요한 온도를 낮추며 처분 안정성을 높였다. 미국, 유럽 등에서는 고온에서의 소결 공정을 시도하고 있다. 소결은 금속이나 세라믹 분말 입자를 고온에 열처리해 매질을 만드는 성형 공정이다.


연구팀은 300도 미만에서 치밀화될 수 있는 저온 소결 공정을 이용해 세라믹 매질을 개발했다. 연구팀은 “100도에서 300도까지 온도를 변화시키며 10분간 500MPa의 압력을 가하는 소결 과정을 거쳤다”며 “그 결과 300도에서 이론 밀도의 90% 이상 치밀화를 가진 매질을 개발했다”고 설명했다.


류 교수는 “1000도 이상의 고온에서 소결하던 세라믹 재료를 300도 미만의 낮은 온도에서도 치밀화 할 수 있음을 증명했다”며 “원자력 분야, 바이오 임플란트 소재, 연료전지 전해질 등 분야에서 해당 기술을 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘해저더스 머터리얼즈 저널’ 11일자에 발표됐다.

 

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