The disposal of spent nuclear fuel (SNF) poses a significant challenge due to its high radioactivity and heat generation. However, SNF contains reusable materials, such as uranium and trans-uranium, which can be recovered through aqueous reprocessing or pyrochemical processes. Prior to these processes, voloxidation is necessary to increase reaction kinetics by separating fuels from cladding and reducing the particle size. In the voloxidation, uranium dioxide (UO2) from SNF is heated in the presence of oxygen and oxidized to triuranium octoxide (U3O8), resulting a release of gaseous fission products (FPs), including technetium-99 (Tc-99), which poses a risk to human health and the environment due to its high mobility and long half-life of 2.1×105. To date, various methods have been developed to capture Tc in aqueous solutions. However, a means to capture the gaseous form of Tc (Tc2O7) is essential in the voloxidation. Due to the radioactive properties of technetium isotopes, rhenium is often used as a substitute in laboratory settings. The chemical properties of rhenium and technetium, such as their electronic configurations, oxidation states, and atomic radii, are similar and these similarities indicates that the adsorption mechanism for rhenium can be analogous to that for technetium. In the previous study, a disk-type adsorbent based on CaO developed was effective in capturing Re. However, this study lacked sufficient data on the chemical properties and capture performance of the adsorbent. Furthermore, the fabrication of disk-type adsorbents is time-consuming and requires multiple steps, making it impractical for mass production. This study introduces a simple and practical method for preparing CaO-based pellets, which can be used as an adsorbent to capture Re. The results provide a better understanding of the adsorption behavior of CaO-based pellets and their potential for capturing Tc-99. To the best of our knowledge, this is the first study to apply a CaO-based pellet to capture Re and investigate its potential for capturing Tc-99.

The present study investigated the optimum additive ratio of wheat straw pellet as a substitute for beet pulp during oyster mushroom cultivation. The chemical properties across treatments were pH of 4.8–5.5, total carbon content of 45.9–46.5%, total nitrogen content of 1.5–1.7%, and carbon-to-nitrogen ratio of 27.8–31.0. Mycelial growth was the fastest in a medium containing 20% wheat straw pellet (at 88.2 mm in ‘Heuktari’ and 70.3–79.6 mm in ‘Suhan-1Ho’); however, there were no significant differences in mycelial density among the treatments. The characteristics of fruiting bodies by variety were as follows. In ‘Heuktari’, the valid stipe number per bottle (1,100 cc) was 22.5 and yield was 177.1 g/1,100 cc in the mixed medium containing 10% wheat straw pellet, with the values being comparable to those of controls. In ‘Suhan-1Ho’, the valid stipe number per bottle (1,100 cc) was 14.0 and yield was 151.2 g/1,100 cc in the mixed medium containing 10% wheat straw pellet, with the values being comparable to those of controls.

One of the promising candidates for accident-tolerant fuel (ATF), a ceramic microcell fuel, which can be distinguished by an unusual cell-like microstructure (UO2 grain cell surrounded by a doped oxide cell wall), is being developed. This study deals with the microstructural observation of the constituent phases and the wetting behaviors of the cell wall materials in three kinds of ceramic microcell UO2 pellets: Si-Ti-O (STO), Si-Cr-O (SCO), and Al-Si-Ti-O (ASTO). The chemical and physical states of the cell wall materials are estimated by HSC Chemistry and confirmed by experiment to be mixtures of Si-O and Ti-O for the STO; Si-O and Cr-O for SCO; and Si-O, Ti-O, and Al-Si-O for the ASTO. From their morphology at triple junctions, UO2 grains appear to be wet by the Si-O or Al-Si-O rather than other oxides, providing a benefit on the capture-ability of the ceramic microcell cell wall. The wetting behavior can be explained by the relationships between the interface energy and the contact angle.

본 연구는 팽화스낵에 기능성 및 영양적으로 뛰어난 인삼의 활용도를 높이고자 각 조건별로 팽화스낵을 제조해 품질특성을 조사하였다. 수분함량(1, 4, 7, 10%)을 달리하여 pellet을 제조하고, 백미와 혼합한 뒤 팽화온도(180-220℃)를 달리하여 스낵을 제조하였다. 팽화스낵 제조 시, pellet의 수분함량과 팽화온도가 낮을수록 팽화가 잘 일어나지 않아 딱딱한 질감과 온전하지 않은 모양으로 제조되었다. 색도에서는 pellet의 수분함량과 팽화온도가 높을수록 명도, 적색도, 비체적은 증가하는 경향을 나타내었지만, 조직감에서는 감소하였다. 이에 따라 인삼을 이용한 팽화스낵 제조 시에는 적절한 수분함량과 팽화온도가 필요할 것으로 생각된다.

사고저항성 핵연료의 일환으로 UO2 입자가 세라믹 셀 벽으로 둘러싸인 미세구조를 갖는 세라믹 미소셀 UO2 소결체를 개발 중이다. 이는 핵분열생성물들을 UO2 펠렛 내에 포집하여 펠렛 외부로의 방출을 저감함으로써 봉내압 상승을 완화하고 응력부식균열 발생률을 낮춘다. 생성량이나 방사능 측면에서 위험한 핵분열생성물 중 하나로 여겨지는 세슘은 세라믹 미소셀 소결체 내에서 셀 물질과 화학반응 하여 포집될 수 있다. 따라서, 세슘 포집능은 해당 화학반응의 열역학적, 속도론적 특성에 의해 결정된다. 역으로, 미소셀 소결체의 조성설계 시 해당 반응에 대한 열역학적 예측이 필수적이다. 본 연구는 세라믹 현재 개발 중인 여러 미소셀 조성(Si-Ti-O, Si-Cr-O, Si-Al-O)에 대해 세슘의 포집능을 평가하는 열역학적 계산을 다룬다. 계 산에 앞서 먼저 HSC Chemistry를 이용해 세슘과 셀 물질의 물리/화학적 상태를 정의한 후, LWR 정상운전 모사환경에서 계 산된 세슘포텐셜(ΔGCs)과 산소포텐셜(ΔG02)에 근거하여 세슘포집 반응성을 평가하였다. 계산 결과에 근거하면, 세슘 포집 반응은 상기 모든 조성에서 자발적일 것으로 예상되며 이로써 조성설계의 근거를 제시함과 동시에 세슘의 포집능을 평가하는 효과적인 방법을 제공한다.

Aspergillus luchuensis 34-1 was inoculated into wheat pellets with different conditions of raw materials to produce nuruk. The degree of substrate reactivity improvement of steam treated raw materials compared with that of non-heat treated was analyzed. The water content of the pellet was adjusted to 25% and 35%, and steam treatment for 10 minutes improved the substrate reactivity at 2.1-fold and 3.1-fold, and sterilization was also possible. The characteristics of improvement pellet nuruk were investigated according to the degree of crushing and water content of raw materials according to the temperatures and humidities (23°C, 30°C and RH 60%, RH 80%). The pH of the pellet nuruk was higher depending on the temperature, humidity and moisture content of the koji were lower, and the pH of the flour-pellet nuruk was lower than that of 2 mm milling wheat-pellet nuruk according to milling degree. It can be seen that the milling degree affects the growth of mold. The acidity and amino acid were generally higher as fermentation time increased. Also, the higher the incubation temperature, humidity and moisture content, the higher the value. Glucoamylase activity was significantly the highest in moisture content 35% D2b nuruk, cultured at 30 °C and 80% RH for 38 hours. This is higher than the previous reports on glucoamylase of rice-koji or commercial nuruk using fungi isolated from traditional nuruk. From these study, it is expected that making of improvement pellet nuruk would save the fermentation time considerably compared with traditional nuruks.

우드펠렛은 가정용, 상업용, 산업용 등으로 사용되며 특히 화력발전소에서 석탄 대용으로 수입량이 급증하여 연간 약 2,400만톤 가량 수입되고 있는 상황이다. 우드펠렛 검역훈증제로 기존에는 메틸브로마이드(이하 MB)가 최근까지 사용되어져 왔으나, MB의 높은 흡착률과 우드펠렛의 과도한 수용비로 인해 최종가스농도 기준에 미치지 못하여 재투약하는 사례가 빈번히 발생해 문제가 되어져왔다. 이를 해결하기 위해 농림축산검역본부에서는 올해 초 MB와 포스핀을 병행으로 처리하는 방식의 소독처리기준을 신설하였다. 새로운 소독처리기준이 설정됨에 따라 배기시 안전한 배기시간 수준을 설정하기 위해 병행처리 후 수착과 탈착되는 가스농도를 조사하였다. 실내 훈증상에 우드펠렛을 채우고 약제 처리한 결과 각 훈증제의 TLV(Threshold Limit Value)-TWA(Time Weighted Average) 기준이하로 농도가 감소되는 배기시간은 25℃일 때 MB는 120시간, 포스핀은 6시간으로 측정되었고 15℃일 때 MB는 186시간, 포스핀은 19시간으로 측정되었다.

본 연구에서는 수입되는 바이오매스를 대체하고 증가하는 국내 RPS의무비율을 보다 효과적으로 대응하기 위해 우드펠릿으로 사용가능한 국내 산림바이오매스 부존자원을 파악하기 위하여 선행연구 방법과 매년 추가로 성장하는 임목생장률을 기준으로 미이용 산림바이오매스의 양을 산정하였다. 그 결과, 임목가공 중 발생하는 부산물 중 20%를 우드펠릿 원료로 사용한다고 가정했을 경우 두 가지 추정 방법으로 도출된 평균값을 기준으로 우드펠릿 생산 가능량을 예측 하였다. 그 결과 미이용 부산물은 2016년 199만 톤, 2020년 228만 톤, 2030년 308만 톤이 발생되고 원목가공 과정에서 발생되는 임목부 산물(피죽, 톱밥 등) 중 20%가 우드펠릿 원료로 활용될 경우 2016년 258만 톤/년, 2020년 295만 톤/ 년 2030년 398만 톤/년의 원재료가 추가되어 미이용 부산물과 원목가공 과정 중 발생되는 부산물로 생산 가능한 우드펠릿 양은 2016년에 274만 톤/년, 2020년 314만 톤/년 2030년 423만 톤/년의 우드펠릿이 생산 가능하다는 결과를 도출 하였다.

신·재생에너지 보급통계에 의하면 바이오매스 발전실적은 2013년 부터 급증하고 있으며 그 중에서 가장 급격하게 증가한 연료는 Wood pellet으로 2013년 696Gwh, 2014년 2,764Gwh, 2015년에는 2,512Gwh를 발전 하였고 국내 Wood pellet 총 소비량은 2015년 기준 148만톤이며 그 중 발전용으로 소비된 Wood pellet은 108만톤으로 약 73%를 차지하고 있다. 본 연구에서 Wood pellet 소요량을 예측한 결과 국내 발전용으로 필요한 Wood pellet 소요량은 2020년 261만톤, 2025년 685만톤, 2030년 1,139만톤이 필요하며, 최적 바이오매스 발전량 산정을 위하여 바이오매스 발전소에서 국내 생산 Wood pellet 사용량을 50% 사용한다는 가정하에 기허가 신청된 발전소를 가동하기 위해서는 2021년 226만 톤의 Wood pellet이 국내에서 생산되어야 한다는 결론이 도출되었다.

KAERI의 PRIDE 시설에서 공학규모의 전해환원용 원료물질인 UO2 다공성펠렛 제조를 위해 공정과 장치를 최적화시킨 내 용을 다루었다. UO2 분말과 별도로 attrition 밀링된 대용산화물 분말을 출발분말로, 정밀 칭량을 통해 사용후핵연료 조성을 모사하였다(Simfuel). Simfuel 분말은 각각 tumbling mixer로 혼합하여 균질화 하고, rotary press로 성형하여 furnace를 이 용해 소결하였다. 4% H2-Ar 분위기에서 1450℃ 24시간 고온 열처리하여 제조된 소결펠렛은 6.89 g·cm-3의 벌크밀도를 가 지며 이는 후속 전해환원 공정의 요구에 부합한다. 소결된 다공성펠렛의 미세구조 관찰을 통해 다공성 기지상과 함께 산화/ 금속 석출물이 관찰되어 사용후핵연료의 상이 모사됨을 확인하였다. 본 결과는 향후 공학규모 이상의 파이로 연구를 위한 UO2 다공성펠렛 제조에 중요한 기초자료로 활용 될 것이다.