타지키스탄공화국에는 10군데의 우라늄광산 부지에 55백만톤의 우라늄광산 폐기물이 적치 되어 있는데 부지 면적이 200 핵 타아르에 달한다. 이에 따라 우라늄 폐광과 폐기물의 안전한 관리가 주요 이슈로 부각되고 있다. 부지 복원을 위한 천연방벽 과 인공방벽으로 구성된 다중 복토층은 성능 목표와 부지 조건을 고려하여 설치되어야 한다. 본 논문의 목적은 Degmay 부 지에 장기간 (100년 이상)의 환경보호를 제공할 수 있는 경제적인 다중 복토층 개념을 제시 하는 것이다. HELP 코드를 사용 하여 Degmay 부지의 복토층 설계 개념의 평가를 수행하였다. 그 결과 70 cm의 덮개층, 30 cm의 배수층, 지오멤브레인 라 이너 그리고 60 cm의 토양 방벽층으로 구성된 복토층 개념이 두께를 최소화 할 수 있고 비교된 여러 설계개념 중 가장 경제 적인 설계 안으로 제시되었다.

최근 원전해체, 원전사고 등으로 인한 수계 내 방사성물질 제거 기술로 고분자 소재의 분리막이 사용되고 있지만 고에너지 광선으로 막의 변형 및 파손이 중요한 문제점 중 하나이다. 무기계열의 세라믹막은 강한 내구성을 지니며, 기 존의 한외여과막 수준의 표면 공극 크기를 나노여과막 수준으로 개질할 경우 방사선 물질 제거에 효과적이다. 본 연구에서는 알루미나-지르코니아 나노물질 을 여과코팅 방법으로 세라믹막 표면을 나노여과막 수준으로 개질을 하였고, SEM-EDX, 분획분자량, 오염 전 투수량을 통해 막의 특성 변화를 확인하였다. 제조된 세라믹 나노여과막의 방사선물질 제거 평가로 우라늄(Uranyl nitrate hexahydrate) 2 mg/L 수용액을 사용하였고, ICP-MS 분석결과 40% 제거율을 확인하였다.

전해환원공정의 금속전환체로부터 우라늄을 회수하는 전해정련공정의 수율을 높이기 위해 고수율 전해정련장치가 개발되 었다. 전해정련장치의 수율을 증대시키기 위해서는 고체음극에 전착되는 우라늄 덴드라이트를 음극 표면으로부터 효율적 으로 회수할 수 있어야 한다. 철강 재료의 음극을 고체음극으로 사용하면, 우라늄 덴드라이트가 전착되어 쉽게 떨어지고 않 고 고착 되어 점착계수(sticking coefficient)가 높아진다. 본 연구에서는 효율적으로 고체음극의 점착계수를 낮출 수 있는 진 동 탈리법을 개발하였고 이를 적용하였다. 고체음극에 진동을 가함으로써 고체 표면에서 우라늄 전착물이 흑연음극의 자발 특성과 유사하게 효율적으로 탈리됨을 확인하였다. 이러한 진동모드에 의한 고체음극에서의 전착물의 탈리 특성을, 고수율 전해정련장치 개념으로 개발한 흑연음극의 자발탈리 특성과 비교 검토하였다. 그리고 우라늄 덴드라이트의 진동 탈리에 대 한 인가전류밀도와 진동 스트로크에 의한 영향 등을 고찰하였다.

산화물 사용후핵연료에 대한 전해환원의 금속전환체를 양극으로 한 전해정련공정에는 LiCl-KCl 공융염에 우라늄 원소뿐 아 니라 초우란 원소 및 희토류 원소들이 용해되므로 우라늄을 선택적으로 회수하기 위해서는 우라늄과 다른 원소들이 음극에 전착되는 거동에 대한 연구가 필요하다. LiCl-KCl 공융염 내 희토류 원소의 농도에 따른 음극에서의 전착거동을 고찰하기 위 해 U 및 Ce를 기준으로 한 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소들의 분리계수에 대한 연구를 수행하였다. Ce 금속을 희생 양극으로 이용 하여 정전류 정련반응을 통해 용융염 상과 전착물 상의 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소의 농도를 분석하여 이로부터 분리계수를 얻 었으며 UCl3 농도와 CeCl3/UCl3 농도비에 따른 분리계수로부터 우라늄을 선택적으로 회수할 수 있는 조건들을 고찰하였다.

몰리브덴-99의 붕괴에 의해 생산되는 테크네튬-99m 은 방사선 진단에 중요한 역할을 담당하고 있다. 몰리브덴-99 는 주로 우라늄-235의 핵분열에 의해 생산되고 있으며, 이를 위해 고농축 우라늄 표적 또는 저농축 우라늄 표적이 연구로에서 조사 된다. 현재는 고농축 우라늄의 사용에 따른 핵확산 문제를 저감하기 위해 저농축 우라늄 표적의 사용이 권장되고 있다. 본 연구는 몰리브덴-99 생산 시설의 계획 단계에서 방사성 폐기물 관리 전략을 정의하기 위하여 저농축 우라늄의 사용이 방사 성 폐기물의 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 저농축 우라늄 표적 사용 시 우라늄 함유 폐기물의 부피가 6배 이상 증가하 기 때문에 우라늄 고밀도 표적의 사용과 고온 정수압 압축법의 활용이 제안되었다.

A large amount of radioactively-contaminated gravel can be produced on the demolition/restoration of facilities related the back end of fuel cycle. However, because of the lacking in basic knowledge for decontamination of radioactive-contaminated gravel, this study has performed the basic tests using for soil-washing. To find effective decontamination condition, several experiments were carried out for the selection of optimal decontamination agents. Washing by 0.1 M nitric acid was proved to be more effective than that by distilled water or surfactant for decontamination of uranium-contaminated gravel. In addition, crushing/grinding of uranium-contaminated gravel prior to washing was contributed to increase in of removal efficiency of uranium and reduction of decontamination time. The smaller the sizes of crushed gravel was, the more the removal efficiency increased. Also, small the sized particles improved chances for meeting the clearance requirement of the treated gravel.

본 연구는 우라늄 변환시설 운전 중에 발생된 우라늄 함유 슬러지를 가열 처리하여 분말 형태로 저장 중인 우 라늄 함유 슬러지의 열분해 고체폐기물 (Thermal Decomposed Solid Waste of uranium-bearing sludge : TDSW)을 대상으로 TDSW의 용해, TDSW 질산 용해액의 알카리화에 의한 불순물 제거 및 탄산염 알카리화 용 액의 산성화에 의한 U 선택적 제거/회수 특성 등을 규명하였다. TDSW의 용해는 질산용해가 탄산염 산화용해 보다 효과적이었다. 1M 질산에서 TDSW의 약 30wt%가 고체 잔류물로 불용해되었고, TDSW 내 함유 U은 99% 이상이 용해되었다. TDSW의 질산 용해액의 알카리화는 탄산염에 의한 알카리화가 불순물 제거 측면에서 보 다 효과적이며, 탄산염 알카리화 (pH 약 9)에서 U과 공용해된 Ca, Al, Zn 및 Fe 등의 98±1%가 제거되었다. 그 리고 불순물이 거의 제거된 알카리화 용액 (0.5 M H2O2 첨가)의 산성화 (pH 약 3) 에서 U의 99% 이상을 회수 할 수 있어 TDSW로부터 U을 선택적으로 제거/회수할 수 있었다.

방사능 오염 토양 복원을 위해 실험실 규모의 동전기 복원장치를 제작하여 가동 하던 중 토양 내 존재하던 금속이온의 용출로 금속 산화물이 발생하여 음극의 전류 흐름을 차단하는 문제가 발생하였다. 전류의 차단으로 토양 내 우라늄 제거 능력이 상실되어 이러한 문제를 해결하는 해결 방안을 모색하여 개선된 동전기 복원 장치를 제작하였다. 개선된 실험실 규모 동전기 복원 장치를 이용하여 토양복원 실험을 25 일간 수행 하였을 때 우라늄 잔류 농도는 0.81 Bq/g으로 약 96.8%의 제거 효율을 보였으며, 초기 우라늄 농도 50 Bq/g 일 때 우라늄 규제 해제 농도인 1 Bq/g 이하로 제거 되기 까지는 34 일의 복원 기간이 필요하고, 초기 우라늄 농도 75 Bq/g, 100 Bq/g 일 때 각 42 일, 49 일이 필요한 것으로 나타났다.

본 연구는 우라늄-함유 석회침전물로부터 U을 제거(/회수) 하기위하여 탄산염 산화용해-산성화 침전과 질산용해-과산화수소 침전을 각각 고찰하였다. 석회침전물 내 우라늄을 용해하는 관점에서는 질산용해가 유리하나 (약 98% 이상 용해) 이 경우 U과 Al, Ca, Fe, Mg, Si 등의 공존 불순물이 다량 공용해되고, 또한 과산화수소 침전에서도 상당량의 불순물이 U과 함께 공침전 된다. 한편 탄산염 용해에 의한 산성화 침전 은 우라늄의 용해가 90% 이하로 방사성 고체페기물의 부피감용 측면에서는 질산용해 보다 덜 효율적이 지만, 우라늄과 불순물의 공용해나 산성화 침전에 의한 우라늄과 불순물의 공침전이 거의 일어나지 않아 보다 순수한 U을 회수하는 측면에서는 매우 효과적이다.

우라늄 오염토양을 동전기제염 시 많은 양의 동전기 침출액이 발생한다. 발생된 우라늄 침출액을 재이 용하기 위한 처리기술이 개발되었다. 동전기제염 시 발생된 우라늄침출액 내의 우라늄농도는 180 ppm이 었고, Mg(II), K(I), Fe(II), Al(III) 농도는 20 ppm∼1,210 ppm이었다. 우라늄침출액의 최적 처리공정은 혼합, 응집, 침전, 농축, 그리고 여과로 구성된다. 침전액의 pH를 11로 맞추기 위해, calcium hydroxide 는 3.0g/100ml 그리고 sodium hydroxide는 2.7g/100ml이 필요했다. 여러 침전실험 결과 NaOH+0.2g alum+0.15g magnetite가 여과를 위한 최적 침전혼합제로 선정되었다. NaOH+0.2g alum+0.15g magnetite 투입 시 침전입자의 평균크기는 600 ㎛이었다. pH=9에서 침전 후 상등액에 총 금속농도가 가 장 낮았기 때문에, 최적 침전을 위하여 먼저 0.2g/100 ml alum와 0.15g/100ml magnetite 투입한 후pH=9일 때까지 sodium hydroxide을 투입하여야 한다