The densification and grain growth mechanisms of in and in have been investigated. Uranium dioxide powder compacts were sintered at 1 in or at 110 in for various times from 0.5 h to 16 h. The grain size and density of the specimens were measured. From the measured data, the mechanisms of the densification and grain growth were determined by use of available kinetic equations which express the relations between densification and grain growth. In both atmospheres, it has been found that the densification was controlled by the lattice diffusion and the grain growth by the surface diffusion of atoms around pores. It appears that the surface diffusivity as well as the lattice diffusivity increase considerably with the increase in O/U ratio in the specimen.

사염화우라늄 제조를 위해 염소가스와 탄소를 이용한 이산화우라늄의 염소화반응에 대하여 연구하였다. 이론적측면에서 열화학적 자료를 이용한 계산을 통하여 일어날 수 있는 반응들을 확인하였으며, 염소화반응이 진행되는 동안 초래될 현상에 대하여 검토하였다. 실험결과로 부터 반응온도, 반응시간 및 질소가스 주입비율이 사염화우라늄 제조에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 순수한 이산화우라늄을 사용한 사염화우라늄 제조공정에서의 적절한 반응시간과 반응온도는 각각 약 2시간과 500˚C-700˚C범위였으며, 질소가스의 적정 주입량은 염소가스의 약 50%로 나타났다.

사염화우라늄을 제조하기 위한 가장 효율적인 반응계는 이산화우라늄, 염소가스와 탄소분말이다. 여러 가지 실험변수 가운데 이산화우라늄의 염소화반응에 사용된 염소가스 주입량과 탄소의 양이 사염화우라늄 제조에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 각각의 실험변수들에 대한 전화율과 휘발률 계산을 통해 효율적인 반응을 위한 적정 염소가스 주입량과 탄소의 양을 구하였고, 이산화우라늄의 증가함에 따라 직접접촉에 의한 기체-고체반응에서는 전화율과 휘발률은 증가했으나 이후 과량을 첨가함에 따라 감소하였고, 용융염내의 기체-액체반응에서는 전화율의 미미한 증가와 휘발률의 감소를 확인하였가. 염소주입량이 증가함에 따라 전화율과 휘발률이 증가했으며, 과량의 염소가수 주입시 고이온가 염화물의 생성량이 증가하였다.

아미드옥심기와 복합재료 섬유흡착제를 제조하였고 해수로부터 우라늄이온의 분리 특성을 조사하였다. 흡착량은 흡착시간이 증가함에 따라 증가하였고 An:TEGMA:DVB의 몰비가 1:0.1:0.003인 수지가 pH 8 부근에서 최대 흡착능을 나타내었다. 또한 흡착량은 CFA에 첨가한 흡착제의 양이 증가함에 따라 증가하였으며 1시간 까지 선형적으로 증가하였고, 25˚C에서 최대흡착량을 나타내었다. 한편 Ca, Mg 이온은 흡-탈착 cycle이 반복될수록 증가하였으며 그양은 각각 0.3, 0.9mmole/g-Ads로 우라늄 이온의 그것보다 매우 낮았다. 흡착된 우라늄 이온의 탈착은 흡착제의 종류에 관계없이 약 30분 이내에 거의 100% 탈착되었다.

해수로 부터 우라늄 분리를 위한 아미드옥심형 섬유복합재료 흡착제를 제조하였고, IR, 팽윤도 실험, CHN 원소분석, SEM 및 흡착능 실험을 통하여 그 특성을 알아보았다. AN-TEGMA 및 AN-TEGMA-DVB 공중합체의 팽윤율과 수율은 가교제의 함량이 증가할 수록 감소하였으며, 수율은 AN-TEGMA 공중합체의 경우 85-92%였고 AN-TEGMA-DVB 공중합체는 82-88%였다. 다공도도가교체의 함량이 증가할 수록 감소하였으며 AN-TEGMA-DVB 공중합체가 AN-TEGMA 공중합체보다 작았다. 또한 전자현미경 관찰 결과 제조한 섬유 복합재료 흡착제의 표면에 흡착제가 고루 분포되어 있는 것을 확인하였고, 흡착제의 최적 첨가량은 40wt%이었다. 섬유복합재료 흡착제의 우라늄 흡착량은 pH 8 부근에서 최대 였으며, 해수의 pH가 8.3임을 감안할 때 해수 우라늄 분리에 적합한 소재 임을 알 수 있었다.

Two kinds of powders and dispersed nuclear fuel meats have been prepared by conventional comminution process and a newly developed rotating disk atomization process. In contrast to angular shape and broad size distribution of the conventionally processed powder, the atomized powder was spherical and showed narrow size distribution. For the atomized powder, the heat treatment time for the formation of by a peritectoid reaction was reduced to about one tenth, thanks to microstructure refinement by rapid cooling of about 5104 K/s. The extruding pressure of atomized powder and Al powder mixture was lower than that of comminuted and Al powder mixture. The elongation of the atomization processed fuel meats was much higher than that of the comminution processed fuel meats and remained over 10% up to 80wt.% of powder fraction in the fuel meats. It appears therefore that the loading density of in fuel meat can be increased by using atomized powder. The atomized spherical particles were randomly distributed, while the comminuted particles with angular and longish shape were considerably aligned along the extrusion direction. Along the transverse direction of the extraction the electrical conductivity of the atomization processed fuel meats was appreciably higher than that of comminution processed fuel meats. This tendency became pronounced as content increased. Because the thermal conduction which is believed to be proportioned to the electrical conduction in the nuclear fuel meats occurs in radial direction, the atomization processed fuel can be better used in research reactors where high thermal conductivity is required.

The measurements of uranium with nuclear fission track technique on the Holocene carbonate components and submarine cements in South Florida, U.S.A. and the Bahamas have allowed not only characteristic uranium concentrations but also spatial distribution. Relatively high uranium concentrations were found in coral skeletons (2.5 ppm). ooids (2.8 ppm), and peloids (3.2 ppm) whereas most of the modern calcareous organisms contain low uranium concentrations. Varied uranium concentrations were found in submarine cements; more than 3 ppm in acicular aragonite, 2 to 3 ppm in micritic Mg-calcite in inter- and intraparticle pores, and 0.7 to 2.8 ppm in micirtic envelopes. Heterogeneous distributions of uranium were quite common in both skeletons and inorganic carbonates. Marine organisms seem to discriminate against uranium while they are alive and thereby they contain low uranium concentrations whereas inorganic carbonate components incorporate uranium in equilibrium with seawater and thereby the contain high uranium concentration. In incorporation of uramiun into carbonate componets physiology and mineralogy seem to be important in organism whereas minerablogy and CO₂ content of seawater are thought to be important in inorganic components. Characteristic uranium concentrations and spatial distribution pattern in modern carbonates suggest that uranium can be used as a powerful diagenentic indicator in studying ancient carbonate rocks. This study reveals that the fission track technique is an advantageous tool in studying petrography

The hydrochemistry of groundwater from 47 wells in the Chungwon area, Korea was analyzed to examine the occurrence of natural radionuclides like uranium and radon. The range of Electrical Conductivity (EC) value in the study area was 67∼1,404 μS/cm. In addition to the high EC value, the content of cations and anions also tends to increase. Uranium concentrations ranged from ND～178 μg/L (median value, 0.8 μg/L) and radon concentrations ranged from 80～12,900 pCi/L (median value, 1,250 pCi/L). Uranium concentrations in one well, that is 2.8% of the samples, exceeded 30 μg/L, which is the Maximum Contaminant Level (MCL) proposed by the US Environmental Protection Agency (EPA), based on the chemical toxicity of uranium. Radon concentrations in three wells, that is 6% of the samples, and one well, that is 2.8% of the samples, exceeded 4,000 pCi/L (AMCL of the US EPA) and 8,100 pCi/L (Finland’s guideline level), respectively. Concentrations of uranium and radon related to geology of the study area show the highest values in the groundwater of the granite area. The uranium and radon contents in the groundwater were found to be low compared to those of other countries with similar geological settings. It is likely that the measured value was lower than the actual content due to the inflow of shallow groundwater by the lack of casing and grouting.

Many nuclear facilities will have to be decommissioned or dismantled in the near future. Great amounts of solid radioactive waste and waste solution are generated from there mediation of uranium-contaminated soil. If the uranium selectively removed in the waste solution by a resin and desorbed from the resin by a proper reagent, the solution would be reused without an increase of pH to precipitate uranium, and a very small amount of the 2nd waste would be generated. The sorption of uranium from the washing solutions by an ampholyte resin (S-950, Purolite Company) was tested. As a result, 97% of uranium was sorbed on S-950, and 90% of uranium was desorbed from the resin by a batch-type washing with 0.5 M Na2CO3 solution at 60℃.

우라늄은 자연적 원인과 인위적 원인에 의해 오염이 가능하지만 국내 지하수 토양환경에서는 자연적 원인에 의한 오염 가능성이 높다. 우라늄은 방사성 독성과 화학적 독성을 동시에 갖고 있어 먹는 물에 포함될 경우 그 위해성이 매우 높다. 본 연구에서는 경북지역의 마을상수도 및 소규모 급수시설, 지하수, 샘물 및 먹는 샘물, 먹는 물 공동시설, 지하수 측정망, 민방위비상급수 등의 시료를 대상으로 우라늄 농도를 측정하였으며 국내외 수질 기준과 비교하여 오염 정도를 평가하였다. 총 803개의 시료 중 미국의 먹는 물 권고기준 또는 우리나라의 권고기준인 30μg/ℓ를 초과하는 시료의 수는 6개이며 전체시료에서 차지하는 비율은 0.7%이다. 모암의 특성에 따른 우라늄의 농도는 흑운모화강섬록암, 흑운모화강암, 편마상화강암 등과 같은 화강암질 암석이 분포한 지역에서 비교적 높게 나타났다.

산화/환원 반응에 매우 민감한 우라늄의 침철석 및 몬모릴로나이트에 대한 수착 특성을 알아보기 위해 산화우라늄(VI)과 환원우라늄(IV)를 준비하였다. 환원우라늄은 황산염환원박테리아에 의해 황산염이 환원되는 과정에서 같이 환원된 우라늄(IV)를 희석하여 사용하였다. 광물에 대한 우라늄의 수착량은 우라늄(IV)가 우라늄(VI)에 비해 상대적으로 낮았으며, 이러한 원인 중의 하나는 용액상의 우라늄(IV)가 미세한 콜로이드 형태로 존재하여 광물 표면에 대한 수착력이 약했기 때문이다. 투과전자현미경을 사용하여 우라늄(IV)가 나노 콜로이드의 특징을 가지고 있음을 확인하였고, 이러한 결과는 심부 자연계의 지하수를 따라 이동 가능한 우라늄종이 이온성 우라늄(VI)뿐만 아니라 콜로이드성 우라늄(IV)도 포함될 수 있음을 의미한다.

국내 지하수에 생존하는 황산염환원미생물인 바쿨라템을 이용하여 용존된 우라늄을 제거하는 실험을 실시하였다. 용존 우라늄의 초기 농도는 50μM로 고정하여 실험을 실시하였고, 총 15일 실험기간 내 용존된 우라늄은 본 연구에서 이용한 바쿨라텀과의 반응을 통하여 대부분 제거되었다. 미생물학적 반응을 통한 우라늄 제거과정에 미량 중금속이 미치는 영향을 조사하기 위해 망간, 구리, 니켈, 그리고 코발트 성분을 각각 200μM씩 반응용액에 첨가하여 우라늄 제거 회분식 실험을 실시하였다. 대부분의 중금속 성분들은 미생물의 우라늄 제거 속도와 양에는 큰 영향을 주지 않았지만, 구리는 상당기간 미생물의 활동을 제약하였다. 그럼에도 불구하고 15일 이상의 반응기간을 거치면서 구리에 대한 미생물적 내성이 발현되어 남아 있던 우라늄이 나중에 제거되는 현상이 관찰되었다. 그리고, 미량의 니켈과 코발트는 생물기원의 맥카나와이트 생성 및 성장과 함께 공침하여 저감되는 것으로 관찰되었다.

한국원자력연구원 지하처분연구시설의 지하심부에 생존하는 미생물을 이용하여 용존우라늄의 제거 및 광물화에 대한 실험을 실시하였다. 미생물은 철환원박테리아와 황산염환원박테리아로 구분하여 개별적으로 실험을 실시하였으며, 실험 후 X-선 회절분석 및 주사전자현미경을 이용하여 생성광물을 확인하였고 용액상의 농도 변화는 유도결합플라즈마분석기를 이용하여 분석하였다. 철환원박테리아에서는 우라늄과 철이온이 공존할 때, 우라늄보다는 철이온이 선택적으로 환원과정에 참여하였으며, 결과적으로 우라늄의 환원 및 제거가 거의 이루어지지 못하였다. 하지만, 망간이 포함된 조건에서는 상당량의 우라늄 제거 효과가 나타났다. 황산염환원박테리아에서는 철과 망간이 공존할 때, 철이 선택적으로 황과 결합하여 맥키나와이트(FeS)라는 황화광물을 형성하였으며, 망간으로 구성된 황화광물은 만들어지지 않았다. 하지만, 망간이 공존하는 경우에 우라늄의 제거는 훨씬 효과적이었는데, 이는 황화광물에 불순물로 포함된 망간이 우라늄의 흡착 및 포획에 큰 영향을 미치기 때문인 것으로 판단된다.