방사성폐기물학회지 (Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT))

  • 제7권1호
  • /
  • Pages.33-38
  • /
  • 2009
  • /
  • 1738-1894(pISSN)
  • /
  • 2288-5471(eISSN)
한국방사성폐기물학회 (Korean Radioactive Waste Society)
권호 표지

흑운모의 인위적 풍화와 우라늄 수착 특성

Artificial Weathering of Biotite and Uranium Sorption Characteristics

  • 발행 : 2009.03.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

신선한 흑운모 및 인위적으로 풍화시킨 흑운모에 대한 우라늄 수착 실험을 실시하였다. 실험 이후, 원심분리하여 상등액은 유도결합플라즈마분광분석(ICP-MS)으로 우라늄 농도를 분석하였고, 고체시료는 X-선 회절분석(XRD) 및 주사전자현미경(SEM) 분석을 실시하였다. 3 mm 이하의 흑운모 시료를 7개월 간 실험실에서 풍화시킨 후, 신선한 흑운모와 동일한 조건으로 pH 변화에 따른 우라늄 수착량을 구하였다. 낮은 pH(pH 3)에서는 흑운모에 대한 우라늄의 수착이 크지 않았지만, pH가 증가함에 따라 점차 우라늄 수착이 증가하는 경향을 보였다. 풍화된 흑운모의 우라늄 수착량은 신선한 흑운모에 비해 작았고 높은 pH(pH 11)에서는 그 차이가 더 심하였다. 풍화된 흑운모의 낮은 우라늄 수착특성은 광물 표면의 변화 및 주위 용존이온들의 화학적 거동에 의한 것으로 보인다. 풍화된 흑운모 시료에는 광물 표면에서 선호되는 흡착자리가 파괴되거나 용해되고 더불어 용존 이온들의 콜로이드화에 의해 우라늄-광물 표면 수착반응이 감소되는 것으로 보인다.

An experiment for uranium sorption onto fresh and weathered biotites was performed. After centrifugation, concentrations of uranium in the supernatants were analyzed using ICP-MS, and biotite samples were investigated using XRD and SEM. With powdered biotites (<3 mm in size), we have conducted uranium sorption experiments about fresh and weathered biotites to obtain uranium sorption amounts in various pH conditions. The uranium sorption was not high at a low pH (e.g., pH 3), but increased with increasing pH. There were lower uranium sorption by the weathered biotites than by the fresh ones, and the difference was much larger at higher pH (e.g., pH 11). The lower sorption values of uranium by the weathered biotites may be caused by a change of mineral surfaces and a chemical behavior of surrounding dissolved elements. It seems that the uranium-mineral interaction has been diminished, especially, in the weathered biotite by a destruction and dissolution of preferential sorption sites on the mineral surfaces and by the colloidal formation from dissolved elements.

키워드

참고문헌

  1. 백민훈, 박정균, 이재광, 최종원, "해외 지하시험시설을 이용한 핵종 및 콜로이드 이동에 대한 국제공동연구 현황 및 참여 타당성 분석", 기술보고서 KAERI/TR-3499/2007, 한국원자력연구원, 49p (2007).
  2. 원종관, 이하영, 지정만, 박용안, 김정환, 김정식, "지질학원론", 도서출판 우성, 서울, 662p (1995).
  3. Lee, C.P., Lan, P.L., Jan, Y.L., Wei, Y.Y., Teng, S.P. and Hsu, C.N. "Sorption of cesium on granite under aerobic and anaerobic conditions", Radiochirn. Acta, 94, pp. 679-682 (2006). https://doi.org/10.1524/ract.2006.94.9-11.679
  4. 백민훈, 박정균, 조원진, "환원환경에서 암반 균열을 통한 우라늄 이동 및 지연 특성" 방사성폐기물학회지, 5, pp. 113-122 (2007).
  5. 이재광, 백민훈, "Effect of carbonates on the sorption of U(VI) onto granite: correlation with aqueous sepciation", 2007 Goldschmidt Conference (2007).
  6. E.A. Hudson, L.J. Terminello, B.E. Viani, M. Denecke, T. Reich, P.G. Allen, J.J. Bucher, D.K. Shuh and N.M. Edelstein, "The structure of U6+sorption complexes on vermiculite and hydrobiotite", Clays Clay Minerals, 47, pp. 439-457 (1999). https://doi.org/10.1346/CCMN.1999.0470406
  7. J.P. Mckinley, J.M. Zachara, S.M. Heald, M.G. Newville and S.R. Sutton, "Microscale distribution of cesium sorbed to biotite and muscovite", Environ. Sci. Technol., 38, pp. 1017-1023 (2004). https://doi.org/10.1021/es034569m
  8. E.S. Ilton, A Haiduc, C.O. Moses, S.M. Heald, D.C. Elbert and D.R. Veblen, "Heterogeneous reduction of uranyl by micas: Crystal chemical and solution controls", Geochim. Cosmochim. Acta, 68, pp. 2417-2435 (2004). https://doi.org/10.1016/j.gca.2003.08.010
  9. 한필수, 박정균, 금동권, 조영환, 강문자, 백민훈, 한경원, 박현수, "지하 핵종 거동 규명 연구 (고준위폐기물처분 기술 개발)", KAERI/RR-2326/2002, 한국원자력연구원, 대전, 397p (2002).
  10. T. Arnold, T. Zorn and B.H. Nitsche, "Sorption of uranium(Vl) onto phyllite", Chem. Geol., 151, pp. 129-141 (1998). https://doi.org/10.1016/S0009-2541(98)00075-8
  11. E.S. Ilton, A Haiduc, C.L. Cahill and AR. Felmy, "Mica surfaces stabilize pentavalent uranium", Inorg. Chem., 44, pp. 2986-2988 (2005). https://doi.org/10.1021/ic0487272
  12. G.Y. Jeong and H.B. Kim, "Mineralogy, chemistry, and formation of oxidized biotite in the weathering profile of granitic rocks", Amer. Miner., 88, pp. 352-364 (2003). https://doi.org/10.2138/am-2003-2-312
  13. A Mori, W.R. Alexander, H. Geckeis, W. Hauser, T. Sch?fer, J. Eikenberg, T. Fierz, C. Degueldre and T. Missana, "The colloid and radionuclide retardaton experiment at the Grimsel Test Site: influence of bentonite colloids on radionuclide migration in a fractured rock", Colloids Surfaces A, 217, pp. 33-47 (2003). https://doi.org/10.1016/S0927-7757(02)00556-3
  14. T. Missana, U. Alonso and M.J. Turrero, "Generation and stability of bentonite colloids at the bentonite/granite interface of a deep geological radioactive waste repository", J. Contam. Hydrol., 61, pp. 17-31 (2003). https://doi.org/10.1016/S0169-7722(02)00110-9
  15. 백민훈, 조원진, "벤토나이트 콜로이드로의 우라늄(VI) 수착에 대한 실험적 연구", 방사성폐기물학회지, 4 pp. 235-243 (2006).
  16. T.E. Payne, J.A. Davis and T.D. Waite, "Uranium retention by weathered schists-The role of iron", Radiochim. Acta, 66/67, pp. 297-303 (1994).
  17. M.C. Duff, J.U. Coughlin and D.B. Hunter, "Uranium co-precipitation with iron oxide minerals", Geochim. Cosmochim. Acta, 66, pp. 3533-3547 (2002). https://doi.org/10.1016/S0016-7037(02)00953-5
  18. T. Sato, T. Murakami, N. Yanase, H. Isobe, T.E. Payne and P.L. Airey, "Iron nodules scavenging uranium from groundwater", Environ. Sci. Technol., 31, pp. 2854-2858 (1997). https://doi.org/10.1021/es970058m
  19. T. Murakami, T. Sato, T. Ohnuki and H. Isobe, "Field evidence for uranium nanocrystallization and its implications for uranium transport", Chem. Geol., 221, pp. 117-126 (2005). https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2005.04.004
  20. S.Y. Lee and M.H. Baik, "Uranium and other trace elements' distribution in Korean granite: implications for the influence of iron oxides on uranium migration", Environ. Geochem. Health, In Press.
  21. D.E. Giammar and J.G. Hering, "Time scales for sorption-desorption and surface precipitation of uranyl on goethite. Environ", Sci. Technol., 35, pp. 3332-3337 (2001). https://doi.org/10.1021/es0019981