The decommissioning of nuclear power plants will generate a lot of low and intermediate-level radioactive waste (LILW), and preliminary radioactive evaluation for these wastes should be carried out before decommissioning work. Mainly, Concrete, Carbon Steel, Stainless Steel-304 (SS304) and Inconel are used in many parts of nuclear power plants and considered as main resource of nuclear wastes. Depending on the material location, the number of neutrons irradiated to material varies, which can range from self-disposal waste to LILW. In this paper, activation analysis was performed to compare the radiation dose according to the presence or absence of impurity elements present in SS304. For the calculation, SS304 composition and impurity elements were used as described in the report of NUREG-3474. This report lists 41 impurity elements for SS304 and other materials. Calculation code is used ORIGEN-S module in SCALE 6.1 code. Neutron flux is used as arbitrary value that around 1E+11 level and irradiation time is set as 30 year with 10-year cooling time. In the ORIGEN-S calculation, 1g of SS304 is used for easy calculation of specific activity. The ORIGEN-S calculation results are as follows. All impurity elements contained case calculated 9.32E+07 Bq activity. In the absence of all impurity elements case and most cases shows that total Becquerel value after 10-year cooling time around 9.11E+07 Bq, and Co impurity case had larger result. The calculation was performed again by increasing the amount of impurity substances by 100 times to perform the sensitivity evaluation more reliably. Representatively, Li, N, Co, and Ba impurity elements cases were calculated to have a particularly high Becquerel. Especially Co impurity element case, a total Becquerel of 3.03E+08 was calculated. Accordingly, evaluation of impurities mixed in SS304 must be considered, and in particular, the inclusion rate for Co must be considered.

The permanent shut-down of Kori unit 1, the first nuclear power plant (NPP) in Korea, generates various radioactive waste. They are dry active waste (DAW), spent resin, concentrated waste, activated metals, etc. During normal operation of NPP, activated metals are rarely generated. The decommissioning of NPP, however, generates massive amount of metallic waste including activated metals and contaminated metals, while normal operation generates small amount of metallic waste. The reactor vessel and internals are relatively highly activated components in NPP. Since they are exposed to the high concentration of neutrons during the operation, their contains relatively high radioactive nuclides. They activation analysis is usually performed to understand the radiological inventory of the activated reactor vessel and internal. The results offer various important information including, radiological inventory, waste classification, etc. The impurities in the carbon steel and stainless steel have a great impact on the radiological inventory of the activated metals. The cobalt, nickel, niobium are primary elements that affects the activation analysis and waste classification. Especially, the cobalt, which transforms to 60Co, plays an important role. The 60Co, strong gamma emitter, affects the waste classification, safety analysis of decommissioning workers, and determination of segmentation and package plans. In this paper, effects of impurity concentration on activation analysis is studied. The expected impurity from various sources, including NUREG/CR-3474, commercial NPP data, etc, and effects will be demonstrated. Also, the comparison between results and international experiences will be followed.

높은 산소 분리 특성과 CO₂에 대한 안정성을 보인 LSTF가 코팅된 BSCF 분리막을 bench 규모의 장치에 적용하여 산소 투과 실험을 수행 하였다. 그 결과 실험실 장치에서 측정한 산소 투과율과 다른 결과를 보였다. 이와 같은 산소 투과율의 변화를 XRD와 SEM/EDS를 통해 분석 하였다. 또한 실험실 규모 장치와 bench 규모 장치의 분리막 반응기 내 온도 구배에 따라서 분리막을 3영역으로 나누어 각각 비교 분석하였다.

경수로 원전을 대상으로 원전 내 방사화 대상 물질인 스테인리스강, 탄소강 및 콘크리트의 불순물 정보 적용여부에 따른 방 사화 핵종 재고량을 계산하였다. 본 연구에서 탄소강은 압력용기 물질에 사용되었고, 스테인리스강은 압력용기 내부 물질에 사용되었으며, 일반 콘크리트가 생체 차폐체에 사용되었다. 금속 물질에 대해서는 참고자료 1개의 불순물 함량 정보를 적용 하였고, 콘크리트 물질에서는 참고자료 5개의 불순물 함량 정보를 적용하여 평가를 수행하였다. 방사화 핵종 재고량 전산해 석 시 중성자속 계산에는 MCNP 전산코드를, 방사화 계산에는 FISPACT 전산코드를 각각 사용하였다. 계산 결과, 금속 물질 에서 불순물을 포함한 경우가 그렇지 않은 경우보다 비방사능이 2배 이상 높았으며, 특히 콘크리트에서는 불순물을 포함한 경우가 그렇지 않은 경우보다 최대 30배 이상 비방사능이 높게 계산되었다. 방사화 핵종의 생성반응과 재고량을 분석한 결 과, 금속 구조물에서는 불순물 중 Co원소와 중성자에 의해 생성되는 방사화 핵종인 Co-60이, 콘크리트에서는 불순물 중 Co, Eu 원소와 중성자에 의해 생성되는 방사화 핵종인Co-60, Eu-152, Eu-154 이 방사성폐기물 준위 결정에 큰 영향을 미치고 있 음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 원전 해체 계획 수립 시 방사화 핵종 재고량 평가 및 규제에 활용될 수 있을 뿐 아니라, 해체를 고려한 원전 또는 원자력시설의 설계 단계에서도 참고자료로 활용 될 것으로 판단된다.

목 적: Iodine을 수송매체로 사용한 화학수송법으로 성장시킨 CdS, CdS : Co2+ 및 CdS : Er3+단결정의 광학적 특성연구를 하였다. 방 법: CdS, CdS : Co 및 CdS : Er 단결정을 성장시키기 위하여 고순도(99.9999 %)의 cadmium, sulfur 를 mole비로 칭량하고 수송물질로 iodine(순도 99.99%)을 함께 준비된 석영관 안에 넣고, 석영관 내부의 진 공을 5×10-6torr로 유지하면서 봉입하여 성장용 ampoule을 만들었다. 단결정을 성장시키기 위하여 시료 출발 측을 900 ℃, 성장 측을 700 ℃로 하여 7일간 성장시켰다. 성장된 단결정에서 iodine 을 제거하기 위하여 출발 측의 전원을 차단하고 성장 측의 온도를 250℃에서 10 시간동안 유지하여 전원을 끊고 실온까지 서냉하여, CdS, CdS : Co 및 CdS : Er단결정을 성장시켰다. 성장된 단결정의 결정구조는 X-ray diffractometer를 사용하여 X선 회절선을 측정하였고, 광흡수 특성은 UV-VIS-NIR spectrophotometer 로 측정하였다. 결과 및 고찰: XRD로 측정한 X선 회절무늬 peak 해석으로부터 구한 CdS 및 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 결정구조는 defect chalcopyrite 구조이었으며 CdS : Er3+(2mole%) 단결정은 hexagonal 구조였다. 에너지 띠 간격은 직접 전이형 밴드구조를 나타냈다. 결 론: 성장된 CdS 및 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 결정구조는 defect chalcopyrite 구조이었으며, 격자 상수는 CdS 단결정의 경우 a = 4.139Å, c = 6.716Å이였고, 불순물로 cobalt를 첨가한 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 경우 a = 4.141Å, c = 6.720Å이였으며, 또한 erbium을 첨가한 CdS : Er3+(2mole%) 단결정의 구조 는 hexagonal 구조이었으며, 격자상수는 a = 4.135Å, b = 4.135Å, c = 6.706Å이었다. 298K에서 순수한 CdS 단결정의 에너지 띠 간격은 2.422e V이었고, 불순물로 전이금속인 cobalt(2mole%) 첨가할 때 에너지 띠 간격은 2.331e V, 또한 희토류금속인 erbium(2mole%) 첨가한 경우 에너지 띠 간격은 2.230e V 이었다.

본 연구에서는 연료극 또는 공기극에 함유된 불순물인 황화합물의 도입을 차단할 수 있는 GDL을 제조하여, 이를 평가용 단위전지에 체결하여 H2S와 SO2를 연료극과 공기극에 각각 동시에 공급하여 PEMFC의 성능 저하 및 회복에 관한 연구를 수행하였다. 그 결과 H2S와 SO2의 농도가 증가함에 따라 전지의 성능이 감소하며 특히 10 ppm 이상의 농도에서는 10분 이내에 약 10-15% 정도 성능이 감소하였다. 특히 GDL 표면의 기공이 없는 CN-2 GDL을 체결한 단위전지의 경우 피독에 의한 성능 감소 속도가 더 빠른 것을 확인하였다. 그리고 단위전지 피독 후 황화합물이 혼합되지 않은 순수 가스를 1시간 이상 공급하였을 때 전지의 성능이 GDL의 종류에 따라 90%에서 95% 이상 회복되며 CN-1 GDL의 경우가 가장 회복이 우수하였다.

고분자 전해질막 연료전지는 연료극의 연료와 공기극의 공기에 각각 H2S와 SO2이 포함되어 있을 때 그 성능이 심각하게 감소한다. 본 연구는 고분자전해질막 연료전지의 공기극과 연료극에 1 ppm에서 10 ppm의 불순물 가스를 공급하여 전기적 성능측정을 통해 복합적인 황불순물이 단위전지에 미치는 영향을 확인하였다. 최적의 운전조건에서 불순물가스를 피독하였을 때 SO2와 H2S의 농도가 증가할수록 성능이 급격히 감소하였다(단위전지 온도 65℃, 상대습도 100%). 그리고 황의 흡착은 MEA의 백금 촉매층 표면서 일어나며, 불순물 가스가 MEA에 누적되는 것을 확인하였다. 1, 3, 5, 및 10 ppm 4회의 연속적인 피독 후 연료전지의 성능이 0.71 V에서 0.54 V(76 %)로 감소하였다.

최근 국내 석산에서의 골재공급이 부족해지면서, 성토재 등의 저급재료로 재활용 되던 폐 콘크리트 순환골재의 용도를 점차 구조용 콘크리트 및 도로 포장재와 같은 고급재료로 재활용하기 위한 노력이 계속되고 있다. 이러한 노력의 일환으로 정부는 2009년 순환골재 품질기준을 제정하였으며, 순환골재가 기존보다 고급재료의 용도로 활용될 수 있는 제도적 기반을 마련하였으나, 현재까지 빈배합 콘크리트 기층용으로서의 순환골재의 활용은 매우 낮은 형편이다. 본 연구는 순환골재 품질기준에 규정되어 있는 빈배합 콘크리트용 순환골재의 이물질과 관련된 품질기준의 적정성을 일련의 실험을 통하여 평가하였다. 연구결과, 빈배합 콘크리트 기층용 순환골재 내의 폐 아스콘 골재는 강도에 악영향을 초래하는 반면, 아스콘의 특성으로 인하여 순환골재의 주요한 품질기준인 비중을 높이고, 흡수율 및 마모율을 오히려 낮추는 결과를 초래하여, 전체적인 순환골재의 품질을 평가하는데 큰 방해요소로 작용하였다. 따라서 이물질 함유량 기준 중, 폐 아스콘 함유량 기준은 개선의 여지가 있는 것으로 조사되어, 그 대안을 제시하였다.

건설폐기물의 재활용방법 중 하나는 폐콘크리트 재생골재를 도로포장재료로 활용하는 것이다. 하지만 재생골재에 대한 많은 연구와 기술개발에도 불구하고 생산공정에 포함된 이물질 때문에 실제 도로포장재료로의 적용은 미비한 실정이다. 본 연구에서는 재생골재내에 포함된 이물질의 특성에 따라 무기이물질과 유기이물질로 구분하였으며 , 각 이물질이 포장 공용성에 미치는 영향을 제시하였다. 또한 재생골재내에 포함된 무기이물질 함유량과 압축강도와의 관계, 유기이물질 함유량과 수정 CBR과의 상관관계를 통하여 도로포장층인 린콘크리트 기층과 보조기층에 적용 가능한 이물질 함량기준을 제시하였다. 린콘크리트 기층에는 무기이물질 함유량 질량비 10% 이하, 입상재료 보조기층에는 유기이물질 함유량 부피비 2% 이하일 때 재생골재를 포장에 적용 가능한 것으로 나타났다.

HF purification performance of an ion exchange membrane(IEM) was evaluated with 0.5% HF spiked with 10ppb of Fe, Ni and Cu nitrates. The result show that after less than five turnovers through an IEM, the metallic impurity concentration drops below 1ppb. The decrease rate can be fitted to a model assuming the experimental tanks to be continuously stirred tank reaction and that the metallic impurity concentration after the IEM is a function of the single-pass purification efficiency of the membrane, the concentration before purification and the metals desorbed form the IEM. The Concentration after purification was investigated up to a cumulative Fe loading of 300ppb in the 23 liter recirculated loop. It increases linearly vs. cumulative loading and can be explained by the Langmuir theory resulting in a purification efficiency at the equilibrium of close to 99.5% in this loading regime.

We used Cu as a representative of metals to be directly adsorbed on the bare Si surface and studied its removal DHF, DHF-H2O2 and BHF solution. It has been found that Cu ion in DHF adheres on every Si wafer surface that we used in our study (n, p, n+, p+) especially on the n+-Si surface. The DHF-H2O2 solution is found to be effective in removing metals featuring high electronegativity such as Cu from the p-Si and n-Si wafers. Even when the DHF-H2O2 solution has Cu ions at the concentration of 1ppm, the solution is found effective in cleaning the wafer. In the case the n+-Si and p+-Si wafers, however, their surfaces get contaminated with Cu When Cu ion of 10ppb remains in the DHF-H2O2 solution. When BHF is used, Cu in BHF is more likely to contaminate the n+-Si wafer. It is also revealed that the surfactant added to BHF improve wettability onto p-Si, n-Si and p+-Si wafer surface. This effect of the surfactant, however, is not observed on the n+-Si wafer and is increased when it is immersed in the DHF-H2O2 solution for 10min. The rate of the metallic contamination on the n+-Si wafer is found to be much higher than on the other Si wafers. In order to suppress the metallic contamination on every type of Si surface below 1010atoms/cm2, the metallic concentration in ultra pure water and high-purity DHF which is employed at the final stage of the cleaning process must be lowered below the part per trillion level. The DHF-H2O2 solution, however, degrades surface roughness on the substrate with the n+ and p+ surfaces. In order to remove metallic impurities on these surfaces, there is no choice at present but to use the NH4OH-H2O2-H2O and HCl-H2O2-H2O cleaning.

MgB4O7 열형광체의 활성체는 란탄계 금속인 Tb, Tm, Dy, La, Ho 및 Nd를 첨가하여 580˚C의 Ar 분위기에서 2시간동안 소결하여 제작하였다. 활성화에너지와 glow 곡선의 주 Peak의 세기는 peak shape법과 초기상승법의 두방법에 의해 결정했으며, 최적활성에너지는 0.76±0.02eV(Tm 첨가시), 0.94±0.03eV(Tm 첨가시) 및 0.72±0.02eV(Dy 첨가시)였다. 이들 열형광체들은 저 에너지 X-선에 대해 매우 높은 감도를 나타냈으므로 방사선 센서 소자로 개발하기 위한 기초자료가 될 것으로 생각된다.

리모트 수소 플라즈마를 이용하여 Si 기판 위의 구리 오염의 제거 효과에 관하여 조사하였다. 최적의 공정 조건을 찾기 위하여 Si 기판을 1ppm CuCI2 표준 화학 용액으로 인위적으로 오염시킨 후 rf power와 세정시간, 거리 (수소플라즈마 중심에서 Si 기판표면까지의 거리)등의 공정 변수를 변화시키며 리모트 수소 플라즈마 세정을 실시하였다. 리모트 수소 플라즈마 세정 후 Si 표면의 분석을 위하여 TXRF(total x-ray reflection fluorescence)와 AFM(atomic force microscope)측정을 실시하였다. 리모트 수소 플라즈마 세정이 Cu의 제거에 효과적이며 Si 표면의 거칠기에 나쁜 영향을 주지 않음을 TXRF와 AFM 분석결과로부터 알 수 있었다. Cu 불순물의 흡착 메커니즘은 산화 환원 전위 이론으로 설명될 수 있으며, Cu 불순물의 제거 메커니즘은 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)분석결과를 근거로 하여 다음과 같이 설명할 수 있다. :먼저 Cu 이온이 Si 표면에 흡착되어 화학적 산화막을 생성한다. 그 다음, 수소 플라즈마 중의 반응성이 강한 수소이온이 이 산화막을 분해시켜 제거하며 Cu 불순물은 산화막이 제거될 때 함께 제거된다.

1시간 주기로 -35˚C에서 +125˚C까지의 온도 변화에 지배되는 Leadless Ceranic Chip Carriers(LLCC'S)의 Solder접합부에서 균열이 계면을 따라 일어났다. 이런 균열이 계면을 취약하게 하는 어떤 불순물에 의한 것이 아닌지를 Scanning Auger Microprobe(SAM)을 이용해 조사했다. 그 결과 계면을 따라 일어나는 균열이 계면의 산화에 의해 일어날 수 있다는 것이 발견되었고, 그에 따라 산화에 취약해진 계면을 따라 일어나는 이런 종류의 피로 파괴현상에 대한 모델을 제시했다.

플라즈마 회전전극법으로 제조된 Ti-51at%Al 금속간화합물 분말에 함유된 불순물의 함량변화를 분석하였다. 산소와 탄소의 함량은 각각 600 및 200ppm 정도로 분말입도에 따라 변하였으며, 이는 주로 원재료에 포함된 불순물의 영향이었다. AES 분석에 의하면 분말표면 산화물은 주로 Ti 및 Al과 산소 및 탄소의 복합화합물로 구성되었으며, 그 두께는 약 100 및 200μm 크기의 분말에 대하여 각각 7 및 3.4nm 정도로 측정되었다. 분말의 제조로 산소와 탄소의 함량이 오히려 감소되는것의 구체적인 기구는 아직 확인되지 않았으나 플라즈마 고열에 의한 정련현상에 기인하는 것으로 생각된다.