The aim of this paper is to consider the effect of the manufacturing processes on corrosion and centerline cracking of ancient bronze spoons. The ancient bronze spoons in question were made by several steps of forging, in reheated condition with cast ingots. The manufacturing method is similar to that of the modern spoons. The investigations include observations from light and scanning electron microscopes of the microstructure in terms of the crack propagation. Cracks in the centerline are caused by solute segregation in the center-line region; this solute is solidified in the final stage of bronze spoon manufacture. Centerline cracking is also caused by α phase segregation, accompanied by forged overlapping along the longitudinal direction of the spoons. A vertical stripe with cracks along the centerline of the spoon’s width is formed by folding in the wrought process. The overlapping area causes crack propagation with severe corrosion on the spoon surfaces over a period of a thousand years. The failure mechanisms of ancient bronze spoons may be similar to that of modern spoons, and the estimation of the failure mechanisms of ancient spoons can be appropriate to determine failure causes for such modern spoons.

본 연구에서는 pH 변화에 따른 카올리나이트-휴믹산, 카올리나이트-아메리슘 및 휴믹산-아메리슘 등의 이성분계 흡착반응을 조사하였다. 카올리나이트의 물리화학적 특성을 조사한 후, 휴믹산농도, 이온강도 및 pH 변화에 따른 카올리나이트에 휴믹산의 흡착실험을 하였다. pH 및 HA 농도가 증가함에 따라 KA에 대한 HA의 흡착율이 감소하였으나, 이온강도가 증가함에 따라 HA의 흡착율이 증가하였다. 또한 pH 변화에 따른 카올리나이트와 아메리슘과 흡착반응 및 아메리슘과 휴믹산과의 흡착반응도 연구하였다. 산성 및 중성영역에서는 Am이 HA에 쉽게 흡착되었으나, 염기성 영역에서는 정전기적 반발력으로 HA에 대한 Am 흡착이 감소되었다. 본 연구 결과는 수환경에서 휴믹산에 의한 아메리슘 흡착거동 특성을 이해하는데 활용이 가능하다

세 종류의 산화물(TiO2(아나타제), SiO2(비결정성) 및 Al2O3(비결정성)) 표면에 U(VI)이 흡착될 때 유기산 이 미치는 영향을 연구하였다. 유기산으로는 살리실산과 피콜린산을 사용하였다. 유기산의 존재 여부에 따 라 달라지는 U(VI)의 흡착률 변화를 pH 함수로 측정하였다. 또한 U(VI)의 존재 여부에 따라 달라지는 유기 산의 흡착량을 pH 함수로 측정하였다. TiO2의 경우, 살리실산과 피콜린산이 U(VI)과 수용성 착물을 형성함 으로써 U(VI)의 흡착률을 저하시킨다. SiO2의 경우, 살리실산은 U(VI) 흡착에 영향을 주지 않지만, 피콜린산 은 오히려 U(VI) 흡착을 증가시킨다. 이 현상을 삼성분 표면착물(ternary surface complex) 생성으로 해석하였으며 U(VI) 흡착에 의존하는 피콜린산의 흡착량 변화, 그리고 흡착된 U(VI)의 형광 특성 변화로 이를 확인 하였다. Al2O3의 경우, 살리실산과 피콜린산 모두 U(VI) 흡착과 무관하게 높은 흡착량을 보였으나 U(VI) 흡 착을 감소시키지는 않았다. 따라서 삼성분 표면착물 생성을 배제할 수 없으나 이를 확인하기 위해서는 분광 분석과 같은 추가 연구가 필요하다.

시간분해 레이저 유도 형광 분광학을 이용하여 UO22+, UO2(OH)+, (UO2)2(OH)22+, (UO2)3(OH)5+와 같은 우라늄(VI) 화학종 규명 연구를 수행하였다. 들뜸 파장의 변화에 따른 화학종 규명 감도를 조사하였다. 266 nm의 들뜸 파장을 이용할 경우, 나노 몰 농도의 U(VI) 화합물을 구분할 수 있는 화학종 규명 감도를 얻었다. 이온 세기가 0.1 M, pH가 1인 조건에서 UO22+ 이온의 형광 스펙트럼과 형광 수명을 측정하였다. 488, 509, 533, 559 nm 파장의 특징적인 형광 봉우리를 관측하였고, 측정한 형광 수명은 1.92±0.17 ㎲ 이었다. U(VI) 가수분해 화합물의 형광 스펙트럼과 형광 수명의 변화를 이 값을 기준으로 비교하였다. 장파장 방향으로 이동한 형광 봉우리와 길어진 형광 수명을 가진 가수분해 화합물의 특징적인 양상을 보고한다.

레이저유도파열검출 기술을 이용하여 우라늄(VI) 가수분해물의 용해도를 측정하였다. 측정 용액의 우라늄 농도 범위는 , pH 범위는 , 그리고 이온 강도는 0.1 M 이며, 온도는 로 유지하였다. 문헌에 제시된 가수분해 상수와 specific ion interaction theory(SIT)를 이용하여 이온 강도 I=0 일 때의 용해도 곱 (solubility product) 상수 를 구하였다. 동일한 시료에 대해 흡수 및 형광 스펙트럼을 측정하여 가수분해 화학종의 존재를 확인하였다. 우라늄 농도에서 용액 중에 존재하는 주요 가수분해 화학종은 와 임을 보였다.

원자력 발전소의 증기발생기 슬러지 중에서는 이온교환수지가 발견되어서는 안 된다. 원자력 발전소의 증기발생기 슬러지 시료 중에서 발견되어 이온교환수지 입자로 의심되는 구형 입자들의 특성을 측정하였다. 미세조작기술을 이용하여 광학현미경으로 입자 크기 분포를, EPMA로 구형입자의 성분을, 그리고 IR 분광 스펙트럼 비교에 의하여 이온교환수지 여부를 조사하였다. 슬러지의 입자 크기는 1 내지 이었으나 구형 입자는 이었다. 슬러지의 주요 불순원소가 Si, Al, Mn, Cr, Ni, Zn, 그리고 Ti이었으나 구형 입자는 Si, Cu, Zn 이었다. 주성분은 두 경우 모두 철이었다. 구형 입자의 IR 분광스펙트럼은 증기발생기 취출수 정화계통에서 사용하는 이온교환수지의 스펙트럼과 비교했을 때 서로 일치하지 않음을 보여주었다. 이 결과들은 증기발생기 슬러지 시료 중에서 발견된 구형 입자가 이온교환수지는 아니며 일반적인 슬러지가 생성되는 과정에서 작은 슬러지 입자들이 크게 뭉쳐서 생성된 것임을 나타내고 있다.

염산매질에서 산화/환원제를 사용하여 Pu 산화수를 조절한 후, UV-Visible-Near IR 분광기를 이용하여 Pu(III, IV, V, VI) 산화수에 대한 흡수스펙트럼을 측정하여 그 분광학적 특성을 고찰하였다. Pu(III)으로 조절하기 위하여 환원제인 HCl를 사용하였으며, Pu(IV)와 Pu(VI)로 조절하기 위하여 산화제인 및 를 각각 사용하였다. 또한 Pu(VI)로 조절된 용액에 환원제인 HCl를 사용하여 Pu(V)로 조절하였다. Pu(III)와 Pu(IV)의 대표적인 흡수피크는 470 nm 및 600 nm에서 각각 관찰되었고, Pu(VI)와 Pu(V)의 특성피크는 830 nm 및 1135nm에서 각각 관찰되었다. Pu(III, IV, VI) 산화상태의 시간 경과에 따른 흡수스펙트럼 변화는 관찰되지 않았으나 Pu(V)의 경우 매우 불안정하여 생성되자 마자 Pu(III)로 변화되었다.