Colloid-facilitated migration has been significantly concerned with the acceleration of the radionuclide mobility in the HLW repository. In the repository system, the compacted bentonite, which is the buffer material, could be the major source for colloid generation; hence, the understanding of colloid generation from the bentonite is the essential to expect the colloid-facilitated radionuclide migration. This study aimed to investigate the colloid generation using a bentonite-based micro-scale flow path system, which called microfluidics. In order to fabricate the microfluidics, direct milling method was applied to make a mold by computer numerical control. The fabricated mold applied to prepare the microfluidic chip by Polydimethylsiloxane (PDMS), in which the size of microchannel was designed to be one micrometer. Initially, sylgard 184 and curing agent mixed and stirred for 10 min, afterwards the bubbles in the paste was removed in the vacuum desiccator for 30 min. Then the paste was poured into the mold, and finally dried for 4 hours at 80°C in a dry oven. The compacted Ca-bentonite chip was prepared by the cold isostatic pressing (CIP) method with the dry density of 1.6 g·cm−3. The microfluidic chip and compacted bentonite chip were assembled by an acryl jig, the flow rate was adjusted by 20 mL syringe equipped syringe pump. The degree of colloid generation accompanied with the erosion of bentonite was gravimetrically examined after the experiment. The effect of the pH and ionic strength on the colloid formation was investigated through the particle size, stability and aggregation. To the best of our knowledge, this is the first examination for the colloid generation using microfluidics; these results would give information to understand the colloid formation from the compacted Ca-bentonite in the HLW repository system.

본 연구에서는 국내산 경주벤토나이트를 이용하여 제조한 벤토나이트 콜로이드에 대한 산화환원 반응에 대체적으로 안정한 다가 핵종인 Eu(III)와 Th(IV)의 실험적 수착 연구를 수행하였다. 수착실험에 대한 공시험을 수행하여 반응용기 벽면에 의해, 침전에 의해, 콜로이드 형성에 의해 손실된 핵종들의 양을 평가하였다. 그리고 이러한 손실들을 반영한 Eu(III)와 Th(IV)의 벤토나이트 콜로이드에 대한 수착분배계수 값을 구하고 조사하였다. 세 종류의 손실양을 반영한 벤토나이트 콜로이드의 순수한 수착분배계수 값은 pH 변화에 따라 Eu(III)의 경우 정도의 값을 가지고, Th(IV)의 경우 정도의 값을 가지는 것으로 관측되었다. 특히 Eu(III)의 경우엔 pH 5 이상에서 침전의 영향이 크게 나타났고, Th(IV)의 경우엔 pH 3 이후에 콜로이드 형성과 침전의 영향이 크게 나타났다. 따라서 주어진 농도에서 콜로이드 형성 및 침전 영향이 커지는 pH 이후에는 Eu(III) 및 Th(IV)과 같은 다가 핵종들의 정확한 수착분배계수를 구하기 위해서는 이러한 침전 및 콜로이드 형성과 같은 영향이 반영되어야 할 것이다.