PWR 사용후핵연료 중 Zr 및 Zr 동위원소 정량을 위한 분리 및 정제

Separation and Purification for the Determination of Zirconium and Its Isotopes in PWR Spent Nuclear Fuels

사용후핵연료의 화학특성을 규명하기 위하여 시료 중에 함유되어 있는 핵분열생성물 중 Zr을 분리, 정제하는 연구를 수행하였다. 우라늄과 핵분열생성물 대신 비방사성 금속이온들로 구성된 사용후핵연료 모의 용해용액을 시료로 사용하였다. 12 M HCl 용액으로 전처리한 Dowex $1{\times}8$ 음이온교환수지관에서 Ce, Nd, Cs, Rb, Ba, Sr, Ru, Rh, Pd, Ag 및 Cd을 용리시킨 후 5 M HCl 용액으로 Zr을 95% 이상 분리, 회수할 수 있었다. 용출액에 함유되어 있는 Zr 동위원소의 동중원소인 Mo을 제거하기 위하여 5 M HCl 용액으로 전처리한 Dowex $1{\times}8$ 음이온교환수지관에서 정제하였으며, 실제 PWR 사용후핵연료에 함유되어 있는 Zr 분리, 정제에 적용하여 질량분석한 결과 Mo 및 Sr에 의한 동중원소 영향이 나타나지 않았다.

A method has been studied to separate Zr from various fission products in PWR spent nuclear fuels. A solution containing metal ions in place of radioactive fission products was prepared. The Zr was separated with 5 M HCl followed by eluting metal ions such as Ce, Nd, Cs, Rb, Ba, Sr, Ru, Rh, Pd, Ag and Cd with 12 M HCl on Dowex $1{\times}8$, anion exchange resin. The recovery of Zr was more than 95%. The purification of Zr was carried out on anion exchange resin, Dowex $1{\times}8$, in 5 M HCl in order to remove Mo causing isobaric effect during mass spectrometry. The method was applied to separate Zr from a spent PWR fuel. From mass spectrometric measurement, the purified Zr portion was not showed the isobars from other elements such as Mo and Sr.