Backfill is one of the key elements of deep geological disposal. The backfill material is used to fill disposal tunnels and is mainly composed of swellable clay, preventing the migration of nuclide and structurally supporting the tunnel. The selection and application of backfill material are critical for the stable and efficient disposal of spent fuel. Therefore, it is essential to secure various candidate materials for backfill and to comprehensively understand the properties and behavior of these materials. Recently, the Korea Atomic Energy Research Institute has selected a candidate material called Bentonil-WRK and is evaluating its applicability. To utilize this material as backfill, the safety function of a mixed backfill concept, consisting of sand and Bentonil-WRK, was assessed. The swelling pressure was measured as a function of dry density for a bentonite/silica sand mix ratio of 3/7. The results showed that the swelling pressure ranged from 0.15 to 0.273 MPa, depending on the dry density, with higher dry densities resulting in higher swelling pressures. The measured swelling pressure met the target performance criteria suggested by SKB and Posiva (i. e., 0.1 MPa), but did not meet the design requirement for swelling pressure (i. e., 1 MPa). This indicate the need for further research after increasing the mass fraction of bentonite (e. g., mix ratio 4/6 or more). The results of this study are expected to be used in the selection of candidate backfill materials and the establishment of design guidelines for engineered barrier backfill.

Phosphorus is one of the limiting nutrients for the growth of phytoplankton and algae and is therefore one of leading causes of eutrophication. Most phosphorous in water is present in the form of phosphates. Different technologies have been applied for phosphate removal from wastewater, such as physical, chemical precipitation by using ferric, calcium or aluminum salts, biological, and adsorption. Adsorption is one of efficient method to remove phosphates in wastewater. To find the optimal media for phosphate removal, physical characteristics of media was analysed, and the phosphate removal efficiency of media (silica sand, slag, zeolite, activated carbon) was also investigated in this study. Silica sand showed highest relative density and wear rate, and phosphate removal efficiency. Silica sand removed about 36% of phosphate. To improve the phosphate removal efficiency of silica sand, Fe coating was conducted. Fe coated silica sand showed 3 times higher removal efficiency than non-coated one.

나노 크기 매킨나와이트(FeS)는 높은 환원력, 흡착성, 그리고 비표면적을 지니고 있어, 염소유기물의 분해와 중금속 및 비금속의 제거에 유용하다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 콜로이드 안정성(colloid stability)의 변화로 지하수 흐름에 따라 쉽게 확산되거나, 입자집적(particle aggregation)에 의해 대수층의 공극을 막을 수 있다. 따라서 투과반응벽(permeable reactive barrier)에 적용하기 위해서 적절한 공학적 변형이 필요하다. 본 연구에서는 코팅법을 적용해 나노크기 매킨나와이트를 변형시킴으로써 본래의 반응성을 유지하고 또한 경제적인 투과반응벽의 설치에 활용하고자 한다. 이를 위해 화학적 처리를 하지 않은 규사(non-treated silica sand, NTS)와 화학적 처리에 의해 불순물이 제거된 규사(chemically treated silica sand, CTS)를 사용해 매킨나와이트를 코팅시켰다. 두 규사 모두 약 pH 5.4에서 매킨나와이트가 최대로 코팅되었으며, 이 pH는 (1) 매킨나와이트의 용해도, (2) 규사 및 매킨나와이트의 표면전하(surface charge)에 의해 영향받았다. 최적 pH에서 NTS와 CTS에 의한 코팅량은 각각 0.101 mmol FeS/g, 0.043 mmol FeS/g으로, NTS 표면에 존재하는 산화철 등의 불순물에 의해 매킨나와이트의 코팅이 현저히 증가했다. 한편 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 규사 2종과 최적 pH에서 코팅된 규사 2종을 이용해 아비산염(arsenite)의 흡착실험을 실시했다. pH 7에서 코팅되지 않은 NTS와 코팅된 NTS에 의한 아비산염의 상대적 제거율은 아비산염의 초기 농도에 따라 달라졌다. 낮은 농도에서 코팅되지 않은 NTS가 높은 아비산염의 제거율을 보였으나, 높은 농도에서는 코팅된 NTS가 상대적으로 높은 제거율을 보였다. 이런 차이는 아비산염은 낮은 농도에서 규사 표면에 존재하는 산화물과의 표면배위결합(surface complexation)에 의해 제거되었고, 높은 농도에서 코팅된 매킨나와이트와 반응해 황화비소(arsenic sulfides)로 침전되었기 때문이다. pH 7에서 코팅된 NTS에 비교해 코팅된 CTS는 현저히 낮은 아비산염 제거율을 보였는데, 이는 CTS의 상대적으로 낮은 매킨나와이트 코팅량에 기인했다. 따라서 코팅된 NTS는 코팅된 CTS보다 아비산염의 제거를 위한 투과반응벽의 설치에 더 적합한 물질이며, 특히 아비산염의 오염도가 심한 지하수의 복원에 유용하게 적용될 수 있다.

고순도 금속급 실리콘 제조에서는 원료가 되는 실리카 광물의 SiO2 품위가 매우 중요한 요소이다. 베트남 규사광에 대한 광물학적 분석결과를 토대로, 석영과 불순광물의 광물학적 특성차이를 이용하는 분급, 비중 및 자력선별을 포함하는 물리적 종합정제공정을 구성하여 적용시켰다. SiO2 품위 99.8 wt% 이상의 고순도 규사 정광을 93 wt% 이상 회수하였다. 이러한 고순도 규사 정광은 금속급 실리콘의 순도 규격에 적합하였다.