Liquid waste generated in nuclear facilities has a large volume and is prone to leak into the environment so it should be immobilized in the physiochemically stable solid waste form before final disposal. Radionuclides in the liquid phase must be separated prior to the immobilization process. This study aims to investigate the removal efficiency of actinides from the liquid phase using iron-based inorganic adsorbent and immobilize actinides and iron into a durable matrix. Simulated liquid waste was prepared from uranium which is a representative actinide, and then uranium removal efficiency was evaluated using HFO (Hydrous ferric oxide) that amorphous iron hydroxide with a high specific surface area. As a result, HFO showed a high uranium removal efficiency near-neutral pH, and it was confirmed that the pH range where adsorption occurs is broadened when the temperature is increased through the adsorption experiments. Afterward, Gd-Fe garnet ceramic waste form was synthesized to immobilize previous residual waste. Cerium was used as a surrogate for actinides, and garnet was fabricated using cold pressing and conventional sintering method at 1375℃. Sintered pellet showed high relative density up to 95% of theoretical and a single garnet lattice accommodated 0.4 atoms of cerium to its structure. The leachability index from the result of ANSI/ANS-16.1 standard leach test to 3 components showed greater than 6 which is the waste acceptance criteria of KORAD and U.S. NRC. The PCT-A and MCC-1 tests were also performed and the leach rate of all components in deionized water was 10$^{-3}$~10$^{-6}$ g/m$^2$·day which indicates garnet has good leaching resistance.
원자력 시설에서 발생하는 액체 폐기물은 부피가 크고 유출에 취약하므로 최종 처분 전 물리∙화학적으로 안정적인 형태로 변환하는 고형화 공정을 거친다. 액체 폐기물을 고화 처리하기 위해서는 폐기물 내 존재하는 방사성 핵종들을 분리하는 과정이 필요하다. 본 연구는 철을 기반으로 하는 무기 흡착제를 활용한 액체 폐기물 내 악티나이드 핵종의 분리와, 악티나이드가 흡착된 철 흡착제를 최종 처분에 적합한 형태로 고형화 시키는 것을 목표로 한다. 먼저 대표적인 악티나이드 핵종인 우라늄을 사용하여 모의 액체 폐기물을 제조한 뒤, 비 표면적이 높은 철 수산화물인 HFO(Hydrous ferric oxide)를 이용한 우라늄 분리 효율을 평가하였다. 분리 효율 평가 결과 HFO는 중성 pH 부근에서 높은 우라늄 제거율을 보였으며 온도를 상승시키면 흡착이 일어나는 pH 범위가 넓어지는 것을 실험적으로 확인하였다. 이후 가돌리늄과 철을 기본 구조 원소로 하는 석류석 세라믹을 합성하여 앞서 분리해 낸 폐기물의 고형화 방안을 고찰하였다. 세륨을 악티나이드 핵종의 유사체로 활용하여 준비된 분말을 성형가공 후 1375℃에서 상압소결 방법으로 석류석을 합성하였다. 제조한 소결체는 95%이상의 상대밀도를 가지는 높은 치밀화도를 보였으며, 단일 석류석 구조 당 약 0.4개의 세륨 원소를 인입하였다. ANS/ANSI-16.1 시험법을 적용한 결과 모든 원소의 침출지수(Leachability index)는 KORAD 및 U.S. NRC의 기준인 6보다 높았으며, PCT-A 및 MCC-1 시험법으로 확인한 침출율(Leach rate)는 탈이온수 조건에서 10$^{-3}$~10$^{-6}$ g/m$^2$·day 로 양호한 침출 저항성을 지니는 것으로 확인되었다.
