사용후핵연료의 불용성 잔류물인 방사성 요오드화합물 형성 분석

전문가 제언

○ 방사성요오드는 사용후핵연료의 지층처분을 위한 안전성 평가에서 문제를 일으킨다. 또한 Fukushima Daiichi 같은 원자력발전소 사고 시에 요오드의 높은 용해성과 휘발성으로 인해 초기 방사선 선량이 높아지는 원인이 된다. Kienzler 등의 연구에 의하면 방사성 요오드의 즉시유출 분율(IRF, instant release fraction) (131I/ 129I)은 연소도에 따라 직접적인 관계가 없다고 했지만 연소도의 증가에 따라 131I/ 129I의 IRF는 감소하는 경향이 있는데 이 원인에 대해 알려진 것이 전혀 없다.

 

○ 이 연구에서는 고연소도 연료(80 MW d/kgU) 연료를 농축질산(CNA, concentrated nitric acid)과 ammonium carbonate-peroxide(ACP)에 용해시켜 SEM, TEM 분석을 수행하여 Pd, Ag I 및 Br이 함유된 불용성 나노-입자를 발견하였다. 이는 고연소도의 239Pu 핵분열로 인해 Ag 및 Pd 량의 증가가 이들 금속 할로겐화합물을 형성하게 하는 가능성이 있다. UO2 사용후핵연료에서의 이런 상의 존재는 장수명 핵종인 129I가 처분장 성능평가에 미치는 영향을 줄일 수 있다.

 

○ 한국의 UO2 사용후핵연료는 ORIGEN 코드 분석 및 연소도 시험분석 등으로 연소도 측정과 핵종 재고를 파악하고 있다. 방사성요오드는 높은 용해성과 휘발성으로 인해 핵연료를 처리하거나 저장 및 지층처분 할 경우에 요오드의 포집 및 고정화 등 여러 가지 방법으로 요오드가 환경에 유출되지 않는 기술을 개발하고 있다.

 

○ 이 연구에서는 연소도에 따라 요오드 등 할로겐 원소들이 불용성 금속화합물을 형성하여 사용후핵연료가 용해될 경우에 불용성 잔류물로 존재하는 것을 확인함으로서 사용후핵연료 관리에서 방사성 요오드의 유출을 제한할 수 있음을 알려주었다. 즉 핵연료의 연소도에 따라 휘발성 및 용해성 핵종들이 불용성 입자를 형성하여 장기간 동안 연료 모체에 보유될 수 있는 가능성은 지층처분장 성능평가에 고려할 필요가 있다고 판단된다.

저자

Edgar C. Buck, Edward J. Mausolf, Bruce K. McNamara, Chuck Z. Soderquist, Jon M. Schwantes

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2016

권(호)

482()

잡지명

Journal of Nuclear Materials

과학기술
표준분류

에너지

페이지

229~235

분석자

박*화

분석물

• 사용후핵연료의 불용성 잔류물인 방사성 요오드화합물 형성 분석.pdf [539,342 byte]

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