방사성폐기물 고정화용 유리의 전기전도도 및 유리 전이온도 측정

by 관리자 posted Sep 10, 2016
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○ 붕규산유리(BSG), 알루미늄 붕규산유리AlBSG), 바륨 붕규산유리(BaBSG) 및 납 붕규산유리(PbBSG)를 공기 분위기에서 각 조성의 화학약품과 유리를 용융하여 만들었다. 이들 유리를 분말 X-선 회절계(XRD, X-ray diffractometer)로 확인하고, 임피던스 측정으로 전기전도도를 측정하였다. 전기전도도는 유리 망구조에 있는 Na+ 이온 이동 때문이고, 범위는 400∼900K에서 9.92 x 10-9 ∼ 1.74 x 10-3 Ω-1 cm-1이었다. 전기전도도 활성에너지는 각각 BSG에 대해 0.92 ± 0.01 eV, AlBSG에 대해 1.19 ± 0.01 eV, BaBSG에 대해 1.19 ± 0.01 eV 및 PbBSG에 대해 1.24 ± 0.01 eV이었다.   ○ 이온 전도로 인한 Na+ 이온의 확산계수를 Nernst-Einstein식으로 계산하였다. 확산계수 값은 5.28 ± 0.03×10-13 ~ 1.78 ± 0.01×10−8 cm2s−1 범위이었다. 유리 전이온도는 시차주사열량측정과 팽창기법으로 측정하였다. DSC로 측정된 Tg 값은 BSG가 813 ± 4 K, AlBSG가 820 ± 4 K, BaBSG가 785 ± 4 K 및 PbBSG가 749 ± 4 K 이고, 팽창기법으로 측정한 것이 BSG가 799 ± 5 K, AlBSG가 818 ± 5K, BaBSG가 781 ± 5K 및 PbBSG가 742 ± 4 K 이었다.   ○ 한국수력원자력(주)에서는 저준위 방사성폐기물의 유리화 공정에 대한 연구개발 및 실증실험을 거쳐 울진원전에 유리화설비를 건설하여 2009년부터 운영하고 있다. 중저준위 폐기물은 종류와 성상 및 성분들이 매우 다양하다. 이 유리화설비는 방사성폐기물 감용 기술의 하나로 원전해체 폐기물 및 고준위 폐기물 처리에도 사용될 것으로 판단된다.   ○ 유리화 공정설계에서 주요 변수중의 하나가 유리 전이온도와 전기전도도이다. 중저준위뿐만 아니라 앞으로 예상될 원전해체 폐기물 및 고준위 폐기물을 처리할 유리화 공정은 대량의 방사성폐기물 부피감용을 할 수 있는 기술로 관심의 대상이다. 유리조성 변화와 방사성 폐기물 특성의 혼합에 따른 유리의 물리적 특성을 측정하는 기술의 개발은 유리에 의한 부피감용 시설의 설계에 필수적인 기술로 판단된다.

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