• 방사성폐기물학회지
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• 제17권1호
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• pp.37-46
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• 2019

사고저항성 핵연료의 일환으로 $UO_2$ 입자가 세라믹 셀 벽으로 둘러싸인 미세구조를 갖는 세라믹 미소셀 $UO_2$ 소결체를 개발 중이다. 이는 핵분열생성물들을 $UO_2$ 펠렛 내에 포집하여 펠렛 외부로의 방출을 저감함으로써 봉내압 상승을 완화하고 응력부식균열 발생률을 낮춘다. 생성량이나 방사능 측면에서 위험한 핵분열생성물 중 하나로 여겨지는 세슘은 세라믹 미소셀소결체 내에서 셀 물질과 화학반응 하여 포집될 수 있다. 따라서, 세슘 포집능은 해당 화학반응의 열역학적, 속도론적 특성에 의해 결정된다. 역으로, 미소셀 소결체의 조성설계 시 해당 반응에 대한 열역학적 예측이 필수적이다. 본 연구는 세라믹 현재 개발 중인 여러 미소셀 조성(Si-Ti-O, Si-Cr-O, Si-Al-O)에 대해 세슘의 포집능을 평가하는 열역학적 계산을 다룬다. 계산에 앞서 먼저 HSC Chemistry를 이용해 세슘과 셀 물질의 물리/화학적 상태를 정의한 후, LWR 정상운전 모사환경에서 계산된 세슘포텐셜(${\Delta}G_{Cs}$)과 산소포텐셜(${\Delta}G_{O_2}$)에 근거하여 세슘포집 반응성을 평가하였다. 계산 결과에 근거하면, 세슘 포집반응은 상기 모든 조성에서 자발적일 것으로 예상되며 이로써 조성설계의 근거를 제시함과 동시에 세슘의 포집능을 평가하는 효과적인 방법을 제공한다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(3)
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• pp.403-408
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• 1996

석탄화력발전소 폐기물인 석탄회와 요오드화 세슘의 반응특성을 DTA(Differential Thermal Analysis), TGA(Thermo-Gravimetric Analysis) 장치를 이용하여 분석하였다. 본연구에 사용된 석탄회는 85%의 실리카와 알루미나를 함유하고 있으며 Si/Al 몰비는 2.1 이었다. DTA와 TGA의 열분석 결과 CsI의 분해, 석탄회와 기체상 세슘의 반응 등으로 이루어져 있다. 석탄회와 CsI의 혼합물은 94$0^{\circ}C$ 이상에서 Pollucite 가 형성되었다. 반응생성물들의 SEM 분석결과 표면이 거칠며 bulky한 crystal 형태로서 구형의 석탄회와는 매우 다른 형상을 보였다. 석탄회는 요오드화세슘의 고정화를 위해서 적합한 알루미노규산염 원료물질들 중의 하나임을 확인하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 추계학술발표회논문집(2)
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• pp.812-817
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• 1995

세슘의 고정화재료로서 Si/Al의 몰비가 약 2인 석탄화력발전소 산업폐기물인 fly ash와 CsNO$_3$의 반응이 열중량 분석기, 시차 열분석기 및 X-ray 회절분석기를 이용하여 공기분위기에서 수행되었다. X-ray 회절 분석결과 fly ash는 mullite와 quartz로 되어 있었고, fly ash와 세슘과의 반응물인 pollucite(CsAlSi$_2$O$_{6}$)의 생성이 확인되었다. 따라서 기상의 세슘화합물을 효과적으로 제거하기 위한 포집제의 원료물질로서 fly ash의 이용 가능성을 확인하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 추계학술발표회논문집(2)
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• pp.596-602
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• 1996

석탄화력발전소 폐기물인 석탄회로 포집한 세슘의 고온안정성 분석을 위하여 Cs/Al의 몰비를 0.1에서 1.5까지 변화시켜 제조한 시료를 TGA, XRD, SEM등으로 분석하였다. 몰비가 0.75이상에서부터 pollucite 상 이외에 CsAlSiO$_4$상이 나타나기 시작하였으며 몰비가 증가할수록 CsAlSiO$_4$상이 증가하였다. 몰비가 0.5까지 세슘의 휘발로 인한 무게감량은 없었고 0.75부터는 몰비가 증가할수록 무게감량이 증가하였다. 이는 몰비가 증가할수록 세슘 증기압이 큰 CsAlSiO$_4$상이 증가하기 때문인 것으로 사료된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.329-334
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• 1997

석탄화력발전소 폐기물인 석탄회로 포집한 세슘의 환원분위기(He+4% H$_2$)하에서 고온안정성 분석을 위하여 몰비를 0.1에서 1.5까지 변화시켜 제조한 시료를 머플로에서 열처리 및 XRD로 분석하였다 Cs/Al의 몰비가 증가할 수록 세슘 포집량이 증가하였다. 세슘 포집량 0.48(g-Cs$_2$O/g-fly ash) 이상에서 부터 pollucite 상 이외에 CsAlSiO$_4$상이 나타나기 시작하였고 세슘 포집량이 증가할 수록 CsAlSiO$_4$ 상이 증가하였다. 세슘 포집량 0.15(g-Cs$_2$O/g-fly ash) 까지 세슘의 휘발로 인한 무게감량은 없었고, 포집량 0.32(g-Cs$_2$O/g-fly ash)부터는 포집량이 증가할 수록 무게감량이 증가하였다. 이는 세슘 포집량이 증가할 수록 세슘 증기압이 큰 CsAlSiO$_4$상이 증가하기 때문인 것으로 사료된다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2016년도 추계학술논문요약집
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• pp.407-408
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• 2016

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2008년도 학술논문요약집
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• pp.295-296
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• 2008

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 추계학술발표회요약집
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• pp.287-287
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• 1998

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2006년도 학술논문요약집
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• pp.91-92
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• 2006

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2007년도 학술논문요약집
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• pp.109-110
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• 2007