Preparation of polymeric composites for surface contamination measurement in order to characterize nuclear facilities decommissioning

원자력시설 해체 시 특성평가를 위한 표면오염 탐지 이중구조 고분자 복합체의 제조

Double-layered polysulfone composite films, containing cerium activated yttrium silicate (CAYS) as a flour, were prepared from double casting of two polymeric solutions, and their morphology and physical strength were superior to those of single-layered composites. The prepared polymeric films consist of a dense bottom layer and a CAYS-holding top layer. The former is made of coagulating the polysulfone and methylene chloride binary solution and works as a supporter to improve the composite's physical strength, while the latter holding the inorganic fluor plays a role as an active site to detect the radioactive contamination. The prepared films revealed two distinguished, but tightly attached, double layers, their attachment being identified by morphology of the interface between two layers. As prepared by water immersion coagulation, the films have highly developed macropores, compared with a dense structure in the film prepared by evaporation. In the radionuclide detection test of the CAYS-impregnated composites, the films have reliable detection capacity at a radionuclide spotting test. The double-layered composites with the dense support layer show a better stability in holding the radionuclides spotted on the surface as well as an improvement in physical strength, compared with the single-layer composites having shortcomings such as being too porous or being brittle.

원자력시설의 해체를 위한 표면오염도를 측정함에 있어 기존의 일반적인 단일층 함침 복합체의 단점을 개선한 치밀한 구조의 지지층 위에 활성층의 2차막을 도포 하여 제조된 이중 구조의 고분자 복합체를 제조하고 이들의 특성을 분석하였다. 세륨활성화된 이트리움실리케이트(Cerium-activated ytttrium silicate, CAYS)를 함침시킨 폴리설폰 이중구조 필름은 1차 지지층으로서 폴리설폰 (polysulfone, PSF)과 메틸렌클로라이드 (methylene chloride, MC)로 이루어진 2액용액을 유리판 위에 제막하고 증발을 통해 MC를 제거하여 고분자의 유리화(vitrification)를 통해 치밀한 구조로 고형화하도록 하였다. 고형화한 1차층 위에 CAYS 와 용매로 이루어진 2차 제막용액을 덧붙여 도포하고 물에 침지시키거나 대기방치를 통해 고형화시켰다. 이렇게 이루어진 2중 구조의 무기섬광체 함침 복합체 필름은 2차 제막층에 손가락 형태의 큰 기공이 생성되었으며, 1차층과 2차층이 완전히 결합되어 있어 우수한 기계적 물성을 나타냈다. 한편, 섬광체인 CAYS를 첨가하였을 때 필름에 생성되는 은 기공의 형성이 증대되는 특성을 보였으며, 용매의 증발에 의해 고형화 된 필름은 치밀한 구조의 형상을 보였다. 제조된 필름들은 방사성핵종의 탐지에 있어 신뢰할만한 탐지 결과를 보였다.