[사이언스] KAIST, 방사성 요오드 처분 신소재 기술 개발

세라믹 소재의 저온 소결 기술 통해 초장수명 요오드-129 처분 안정성 높여

특허뉴스 염현철 기자 | 기사입력 2019/11/20 [12:46]

[사이언스] KAIST, 방사성 요오드 처분 신소재 기술 개발

세라믹 소재의 저온 소결 기술 통해 초장수명 요오드-129 처분 안정성 높여

특허뉴스 염현철 기자 | 입력 : 2019/11/20 [12:46]

KAIST 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 초장수명의 방사성 요오드를 안정적으로 저장하고 처분할 수 있는 신소재 기술을 개발했다.

 

▲ 저온 소결에 의한 세라믹 소결 기술 개요. 저온 소결은 나노 세라믹 소재 분말을 300도 이하의 저온에서 500 MPa 의 압력으로 10분간 가압하여 치밀화하는 기술로서 1000도 이상의 고온에서 열처리하는 전통적인 소결과 차별화되는 신기술임.  © 특허뉴스

 

연구팀의 기술은 세라믹 소재의 저온 소결 신기술을 이용한 것으로, 방사성 요오드-129처럼 반감기가 매우 긴 휘발성 방사성 동위원소를 안전하게 고정할 수 있어 방사성폐기물의 장기 처분 안전성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

 

 

동위원소 생산시설이나 사용 후 핵연료 처리시설에서 발생하는 방사성 핵종 중 반감기가 매우 긴 원소들을 안전하게 포집한 후 처분하기 위해서는 방사성 원소들과 화학적 결합력이 우수하면서 내구성과 안정성이 높은 매질을 사용해야 한다.

 

현재 고준위 폐기물의 처분을 위해 유리 등의 매질을 사용하고 있으나 끓는 점이 낮은 요오드는 고온의 용융 공정에서 휘발되면서 대기로 유출될 가능성이 있다.

 

특히 요오드-129는 반감기가 1500만 년 이상으로 이러한 초장수명 방사성 동위원소를 장기 처분할 수 있는 방사성폐기물 고화체의 제조공정 및 신소재 개발이 필요하다.

 

류 교수 연구팀은 방사성폐기물 고화체용 신소재 개발을 선도하는 미국, 유럽 등에서 시도하고 있는 고온에서의 소결 공정과는 달리, 300도 미만에서 치밀화될 수 있는 저온 소결 공정을 이용해 세라믹 매질을 개발했다. 연구팀의 매질은 요오드가 함유된 소달라이트 세라믹 매질로 화학적 안정성을 높이는 데 성공했다.

 

연구팀의 기술은 최근 미국을 중심으로 발표되고 있는 용매 기반 저온 소결 공정과 달리 용매를 사용하지 않는 친환경적인 고유의 저온 소결 공정으로, 관련 기술의 특허 출원 및 등록에 성공했다.

 

이를 기반으로 연구팀은 방사성 요오드 처분용 세라믹 재료 외에도 방사성 세슘 흡착용 세라믹 필터 등 방사성 이온 제염 및 환경 복원을 위한 세라믹 신소재의 저온 소결 기술을 고도화하기 위한 연구를 계속 진행할 예정이다.

 

류 교수는 전통적으로 1천 도 이상 고온에서 소결되던 세라믹 재료를 300도 미만의 매우 낮은 온도에서도 치밀화 할 수 있음을 증명했다라며 원자력 분야 외에도 바이오 임플란트 소재, 연료전지 전해질 등 다양한 첨단 분야에서 저온 소결 기술을 적용할 수 있을 것으로 기대된다라고 말했다무흐무드 하산 박사가 저자로 참여한 이번 연구는 환경공학 분야 국제 학술지 유해물질저널(Journal of Hazardous Materials)’ 11월 11일 자 온라인판에 게재됐다.

 

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