Radionuclide Diffusion in Compacted Domestic Bentonite

압축 국산 벤토나이트 내에서 방사성 핵종의 확산이동

The diffusion of Sr-85, Cs-137, Co-60 and Am-241 in compacted domestic bentonite was studied, using a diffusion cell unit in which diffusion took place axially from the center of cylindrical bentonite sample body. The effects of compaction density and heat-treated bentonite on diffusion were analysed. And the diffusion mechanism of radionuclide was also analysed by evaluating the measured diffusivity of anion Cl-36. The apparent diffusivities obtained for Sr-85, Cs-137, Co-60 and Am-241 were $l.07{\times}10^{-11},\;6.705{\times}10^{-13},\;l.226{\times}10^{-13}\;and\; l.310{\times}10^{-14}m^2/sec$, respectively. When the as-pressed density of bentonite increased from $1.8\;to\;2.0g/cm^3$, the apparent diffusivity of Cs-137 decreased by quarter. In the case of bentonite heat-treated to $150^{\circ}C$, no significant change in diffusivity was observed, which showed the possibility that the domestic bentonite could be used as a chemical barrier to retard the radionuclide migration at below $150^{\circ}C$. From the calculated pore and surface diffusivity, the surface diffusion due to the concentration gradient of radionuclide sorbed on the solid phase was found to dominate greatly in total transport process.

압축된 국산벤토나이트에서 Sr-85, Cs-237, Co-60 및 Am-241의 확산연구를 수행하였다. 본 실험에서는 원통형으로 압축된 벤토나이트 시료의 중앙부에서 축 방향으로 방사성핵종의 확산이동이 이루어지도록 하여 각 방사성핵종의 확산계수를 측정하였다 그리고 벤토나이트의 열처리 온도와 압축밀도가 확산에 미치는 영향 등을 분석하였다. Sr-85, Cs-137, Co-60 및 Am-241의 겉보기 확산계수는 각각 $1.07{\times}10^{-11},\;6.705{\times}10^{-13},\;1.226{\times}10^{-13},\;1.310{\times}10^{-14},\;m^2/sec$로 측정되었다. 그리고 시료의 압축 밀도를 $1.8g/cm^2$에서 $2.0g/cm^2$으로 증가시켰을 때, Cs-137의 확산계수는 약 1/4로 감소되어 나타났다. 반면, 열처리된 벤토나이트의 경우에는 확산계수가 크게 변하지 많았는데, 이는 $150^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 국산 벤토나이트가 방사성핵종의 이동을 지연시킬 수 있는 화학적 방벽으로서 사용할 수 있다는 가능성을 보여준 것이라 생각된다. 그리고 음이온 Cl-36의 화산계수를 이용하여 도출한 각 방사성핵종의 공극확산계수와 표면확산계수를 측정한 겉보기확산계수와 비교해 볼 때, 전체 방사성 핵종의 확산이동에 있어서 표면확산이동이 지배적인 것으로 나타났다.