KR102572163B1 - 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법 - Google Patents
바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102572163B1 KR102572163B1 KR1020210154988A KR20210154988A KR102572163B1 KR 102572163 B1 KR102572163 B1 KR 102572163B1 KR 1020210154988 A KR1020210154988 A KR 1020210154988A KR 20210154988 A KR20210154988 A KR 20210154988A KR 102572163 B1 KR102572163 B1 KR 102572163B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- radioactive material
- biomaterial
- adsorption
- equation
- radioactive
- Prior art date
Links
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 title claims abstract description 168
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 136
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 239000012620 biological material Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 claims description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 39
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 31
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 claims description 11
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 claims description 7
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 7
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0055—Radionuclides
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
- G01N7/02—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by absorption, adsorption, or combustion of components and measurement of the change in pressure or volume of the remainder
- G01N7/04—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by absorption, adsorption, or combustion of components and measurement of the change in pressure or volume of the remainder by absorption or adsorption alone
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법에 관한 것으로서, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재로 방사성물질을 흡착함에 있어서 방사선에 의한 흡착성능에 미치는 영향을 평가 및 예측할 수 있고, 이에 따라 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능을 평가할 수 있는 흡착성능 평가방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법에 관한 것으로서, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재로 방사성폐액에 포함된 방사성물질을 흡착함에 있어서 방사성폐액에서 지속적으로 발생되는 방사선이 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능에 영향을 줄 수 있는 바, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재로 방사성물질을 흡착함에 있어서 방사선에 의한 흡착성능에 미치는 영향을 평가 및 예측할 수 있고, 이에 따라 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능을 평가할 수 있는 흡착성능 평가방법에 관한 것이다.
원전 해체 시 작업자 피폭저감을 통한 안전성 제고를 위해 물리화학적 방법으로, 원전의 계통, 기기 및 구조물 등으로부터 방사성 물질을 감소시키기 위한 다양한 제염과정이 수반된다. 제염과정 중 발생하는 기존 방사성폐액 처리공정단계에서는 다량의 방사성폐기물이 발생하게 되어 비용 및 환경적 측면에서 크게 불리하므로 폐기물 감용은 원전해체 산업에 있어 매우 중요하고 필수적인 현안 사항이다.
기존 방사성폐액 처리공정은 다수의 공정이 혼합되어 사용되며 다양한 방사성물질을 제거하는 반면에, 최근 연구에서는 단일 바이오 소재만으로 다양한 종류의 방사성물질 포집이 가능한 앱타머를 방사성폐액에 포함된 방사성물질을 흡착하는데 활용하고자 하는 연구가 대두되고 있다.
바이오소재인 앱타머는 특정 핵종과 결합이 가능한 DNA 형태를 이용하여 방사성폐액에 포함된 다양한 방사성물질을 선택적으로 흡착 및 탈착하는 것이 가능한 소재로 알려져 있다. 이에, 특정 핵종에 대한 탈착률이 상대적으로 높아 현재 방사성폐기물을 제외한 기타 방사성폐액 처리에서 앱타머에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
하지만, 원전 해체과정에서 발생되는 방사성폐액에서 방사선이 지속적으로 발생되고, 바이오소재 기반의 흡착재로써 방사성물질을 흡착함에 있어서 지속적으로 방사선에 노출되는 바, 바이오소재 기반의 흡착재의 흡착성능에 영향을 줄 수 있다.
나아가, 방사성물질 흡착재에서 방사성물질은 시간에 따라 핵종의 위치 및 방사선량 분포가 달라 이를 반영하여 평가하기에는 다수의 어려움이 존재한다. 특히, 방사성폐액을 처리함에 있어서 앱타머와 같은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재에 대한 성능평가 방법론이 현재까지 구축되지 않았으며, 방사성폐액에 포함된 방사성물질에서 발생되는 방사선이 방사성물질 흡착재에 미치는 영향을 해석하기 위해서는 많은 시간과 인력이 요구되어 그 해석이 매우 어려운 실정이다. 즉, 사람이 직접 방사성물질 핵종농도의 분포를 고려하여 방사선에 의한 흡착재의 영향을 수천회 이상 반복해야 평가가 가능한 바, 그 해석이 매우 어려운 실정이다.
이에, 방사성폐액에 포함된 방사성물질을 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재로 흡착함에 있어서, 방사성폐액에서 발생되는 방사선이 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재에 미치는 영향을 평가 및 예측할 수 있는 방법, 나아가 이에 따라 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능을 평가할 수 있는 방법에 대한 연구가 절실히 필요한 실정이다.
(특허문헌 1) KR 10-0995426 B
(특허문헌 2) KR 101513767 B
상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 방사성폐액에 포함된 방사성물질을 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재로 흡착함에 있어서, 방사성폐액에서 발생되는 방사선이 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능에 어떠한 영향을 미치는지 평가하고 예측할 수 있으며, 나아가 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능을 평가할 수 있는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법을 제안하고자 한다.
상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법은, (a) 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재가 흡착반응조의 내측에 위치된 상태에서, 상기 흡착반응조에 방사성폐액이 투입되는 단계; (b) 제1의 시점에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 상기 흡착반응조의 위치별 방사성물질 핵종농도의 분포가 소정의 수식에 의해 연산되는 단계; (c) 상기 제1의 시점에서 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 위치별 흡착된 방사성물질 핵종농도의 분포가 소정의 수식에 의해 연산되는 단계; (d) 상기 (b) 단계에서 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포 및 상기 (c) 단계에서 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포를 기반으로, 상기 바이오소재 기반의 방상성물질 흡착재의 특정 위치에서의 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 소정의 수식에 의해 연산되는 단계; (e) 상기 (d) 단계에서 연산된 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 반영된 상태에서, 상기 제1의 시점에서 일정한 시간이 경과된 제2의 시점에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 상기 흡착반응조의 위치별 방사성물질 핵종농도의 분포가 소정의 수식에 의해 연산되는 단계; 및 (f) 상기 (d) 단계에서 연산된 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 반영된 상태에서, 상기 제2의 시점에서 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 위치별 흡착된 방사성물질 핵종농도의 분포가 소정의 수식에 의해 연산되는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재는 앱타머(aptamer)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 (b) 및 (e) 단계에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 상기 흡착반응조의 위치별 방사성물질 핵종농도의 분포는 하기 수식 1에 의해 연산되며,
상기 (c) 및 (f) 단계에서 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 위치별 흡착된 방사성물질 핵종농도의 분포는 하기 수식 2에 의해 연산되는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법:
[수식 1]
수식 1에서,
=로서, 방사성물질 핵종 이동을 저지시키는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 다공 매질의 성능이며, =전용적밀도()이며, =공극률이며, = 방사성물질 핵종의 흡착계수()이며, = 시간 t, 위치 z에서의 상기 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이며, = 평균 선형 유속(m/s)이며, = 방사성물질 핵종의 수리분산계수()이며, = 방사성물질 핵종의 감쇠계수(/s)이며,
[수식 2]
수식 2에서,
= 시간 t, 위치 z에 따른 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재 질량 당 흡착된 방사성물질 핵종의 질량이며, = 흡착률 상수(/s)이며, = 탈착률 상수(/s)이며, = 최대흡착량이며, = 시간 t, 위치 z에서의 상기 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이다.
바람직하게는, 상기 (d) 단계에서의 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율은 하기 수식 3에 의해 연산된 값이며,
상기 (e) 단계에서 상기 수식 1에 의해 연산되는 방사성물질 핵종농도의 분포에서, 상기 는 하기 수식 4에 의해 연산된 값이며,
상기 (f) 단계에서 상기 수식 2에 의해 연산되는 방사성물질 핵종농도의 분포에서, 상기 는 하기 수식 5에 의해 연산된 값이고, 상기 는 하기 수식 6에 의해 연산된 값인 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법:
[수식 3]
DR =
수식 3에서, DR은 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이며, 는 상기 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수이며, 는 상기 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수 중 방사성물질 핵종에서 방출된 방사선에 의해 손상된 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 개수이며,
[수식 4]
= * DR
수식 4에서, 는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수()이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따르며,
[수식 5]
= * DR
수식 5에서, 는 초기 흡착률 상수(/s)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따르며,
[수식 6]
= / DR
수식 6에서 는 초기 탈착률 상수(/s)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따른다.
바람직하게는, 상기 는 상기 흡착반응조의 특정 위치에서 딥러닝 방식으로 획득된 방사선량에 의해 손상된 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 개수이며,
상기 딥러닝 방식은, 상기 흡착반응조의 특정 위치에서 상기 수식 1 및 상기 수식 2에서 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포에 따른 방사선원을 기반으로 소정의 시뮬레이션을 통해 획득된 방사선량 값과 동일한 방사선량 값을 갖도록, 상기 시뮬레이션이 기계학습된 딥러닝 방식이며,
(g) 상기 제2의 시점 및 상기 흡착반응조의 특정 위치에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 방사성물질 핵종농도가 상기 수식 1에 의해 연산되어, 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능이 평가되는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제해결수단으로 인하여, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재로 방사성폐액에 포함된 방사성물질을 흡착하는데 있어서, 방사성폐액에 포함된 방사성물질에서 발생되는 방사선이 방사성물질 흡착재에 미치는 영향을 해석하기 위해서는 많은 시간과 인력이 요구되어 그 해석이 매우 어려웠던 종래기술과 달리, 방사성폐액에서 발생되는 방사선이 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능에 미치는 영향을 딥러닝 방식으로 자동 평가 및 예측할 수 있고, 나아가 이에 따라 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능을 평가할 수 있어서, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성을 평가하기 위한 인력과 시간을 대폭 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법에서 흡착반응조를 개략적으로 도시한 도면이다
도 3은 흡착반응조에서의 초기 방사성물질 핵종농도의 분포와 방사성폐액 투입 후의 방사성물질 핵종농도의 분포를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법에서 흡착반응조를 개략적으로 도시한 도면이다
도 3은 흡착반응조에서의 초기 방사성물질 핵종농도의 분포와 방사성폐액 투입 후의 방사성물질 핵종농도의 분포를 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
S100: 흡착반응조에 방사성폐액이 투입되는 단계
본 발명에 따른 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재는, 특정 방사성물질 핵종과 결합이 가능한 DNA 형태로서 방사성폐액에 포함된 다양한 방사성물질을 선택적으로 흡착 및 탈착할 수 있는 바이오소재이면 가능하며, 바람직하게는 앱타머(aptamer)일 수 있다.
흡착반응조 내측에는 도 2에 도시된 바와 같이 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재가 위치된다. 흡착반응조에 방사성폐액이 투입된다. 흡착반응조의 일례인 도 2에서 흡착반응조의 특정 위치는 흡착반응조의 깊이에 따른 길이별로 구분될 수 있음은 물론이다.
S200: 제1의 시점에 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 흡착반응조의 위치별 방사성물질 핵종농도의 분포가 연산되는 단계
본 발명에서 방사성물질 핵종농도는 흡착반응조의 단위부피에 해당되는 방사성폐액의 부피에서의 방사성물질 핵종의 개수 또는 흡착반응조의 단위부피에 해당되는 방사성물질 흡착재에서의 방사성물질 핵종의 개수를 지칭한다.
본 발명의 일례인 도 2에 도시된 것처럼, 흡착반응조의 위치는 흡착반응조의 깊이에 따른 길이별로 구분됨은 상술한 바와 같다.
본 단계에서의 방사성물질 핵종농도의 분포는 수식 1에 의해 연산될 수 있다.
[수식 1]
수식 1에서, =로서, 방사성물질 핵종 이동을 저지시키는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 다공 매질의 성능이며, =전용적밀도()이며, =공극률이며, = 방사성물질 핵종의 흡착계수()이며, = 시간 t, 위치 z에서의 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이며, = 평균 선형 유속(m/s)이며, = 방사성물질 핵종의 수리분산계수()이며, = 방사성물질 핵종의 감쇠계수(/s)이다.
바이오소재가 아닌 일반 방사성물질 흡착재의 경우 흡착재의 흡착성능이 방사선에 의해 영향을 받지 않기에 가 상수값으로 취급되나, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능은 방사선에 의해 영향을 받기에 가 변수값으로 취급된다.
즉, 는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수에 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 흡착성능 저하율이 반영되어 연산된 값으로, 누적되는 흡착성능의 저하에 따른 흡착성능 저하율에 따라 변하는 값이다. 는 수식 4에 의해 연산된다.
[수식 4]
= * DR
수식 4에서, 는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수()이며, DR은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이다. 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율은 후술한다.
S300: 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 위치별 흡착된 방사성물질 핵종농도의 분포가 연산되는 단계
본 발명의 일례인 도 2에 도시된 것처럼, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 위치는 흡착반응조의 깊이에 따라 위치된 방사성물질 흡착재의 위치별로 구분될 수 있다.
본 단계에서의 방사성물질 핵종농도의 분포는 수식 2에 의해 연산될 수 있다.
[수식 2]
수식 2에서, = 시간 t, 위치 z에 따른 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재 질량 당 흡착된 방사성물질 핵종의 질량이며, = 흡착률 상수(/s)이며, = 탈착률 상수(/s)이며, = 최대흡착량이며, = 시간 t, 위치 z에서의 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이다.
바이오소재가 아닌 일반 방사성물질 흡착재의 경우 흡착재의 흡착성능이 방사선에 의해 영향을 받지 않기에 및 가 상수값으로 취급되나, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능은 방사선에 의해 영향을 받기에 및 가 변수값으로 취급된다.
즉, 및 는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수에 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 흡착성능 저하율이 반영되어 연산된 값으로, 누적되는 흡착성능의 저하에 따른 흡착성능 저하율에 따라 변하는 값이다. 및 는 각각 수식 5 및 수식 6에 의해 연산된다.
[수식 5]
= * DR
수식 5에서, 는 초기 흡착률 상수(/s)이며, DR은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이다.
[수식 6]
= / DR
수식 6에서 는 초기 탈착률 상수(/s)이며, DR은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이다.
바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율은 후술한다.
S400: 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 연산되는 단계
상술한 수식 1에 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포 및 상술한 수식 2에 의해 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포를 기반으로, 바이오소재 기반의 방상성물질 흡착재의 특정 위치에서의 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 연산된다.
바이오소재 기반의 방상성물질 흡착재의 특정 위치에서의 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율은 수식 3에 의해 연산된다.
[수식 3]
DR =
수식 3에서, DR은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이며, 는 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수이며, 는 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수 중 방사성물질 핵종에서 방출된 방사선에 의해 손상된 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 개수이다.
수식 3에서, 는 흡착반응조의 특정 위치에서 딥러닝 방식으로 획득된 방사선량에 의해 손상된 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 개수이다.
딥러닝 방식은, 흡착반응조의 특정 위치에서 수식 1 및 수식 2에서 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포에 따른 방사선원을 기반으로 소정의 시뮬레이션을 통해 획득된 방사선량 값과 동일한 방사선량 값을 갖도록, 시뮬레이션이 기계학습된 딥러닝 방식이다.
이후, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 반영된 상태에서, 일정 시간이 경과한 제2의 시점에 다시 S200 단계 및 S300 단계가 진행되고, 다시 S200 단계 및 S300 단계에 따른 수식 1 및 수식 2에 따른 방사성물질 핵종농도의 분포가 반영되어 S400 단계가 진행되면서 방사성물질 흡착재의 손상의 정도가 누적된 상태에서의 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 연산된다.
이후, 다시 업데이트된 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 반영되어 S200 단계, S300 단계 및 S400 단계가 계속 반복된다.
본 발명에서는 이미 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 반영된 상태에서 수식 1 및 수식 2에 따른 방사성물질 핵종농도의 분포를 연산하는 방식으로 설명하였다. 그러나 초기에 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 반영되지 않은 상태에서, 수식 1 및 수식 2에 따른 방사성물질 핵종농도의 분포가 연산되고, 이를 기반으로 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 연산되면서 상술한 바와 같이 S200 단계, S300 단계 및 S400 단계가 계속 반복될 수 있음은 물론이다.
상술한 딥러닝 방식으로 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 자동 연산되어 그 이후의 수식 1 및 수식 2에 따른 방사성물질 핵종농도의 분포가 연산되는 바, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가를 위한 인력 및 시간을 대폭 줄일 수 있다.
S500: 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가
S200 단계 내지 S400 단계가 어느 정도 반복된 이후, 흡착반응조 내의 방사성폐액에서의 방사성물질 핵종농도가 상술한 수식 1에 의해 연산될 수 있다.
흡착반응조의 특정 위치 및 특정 시점에서의 전체 방사성물질 핵종농도는 방사성폐액에서의 방사성물질 핵종농도와 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재에 흡착된 방사성물질 핵종농도의 합으로 연산되는 바, 흡착반응조의 특정 위치 및 특정 시점에서의 방사성폐액에서의 방사성물질 핵종농도를 획득함으로써 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재에 흡착된 방사성물질 핵종농도가 추정될 수 있는 바, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능이 용이하게 평가될 수 있다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
Claims (5)
- (a) 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재가 흡착반응조의 내측에 위치된 상태에서, 상기 흡착반응조에 방사성폐액이 투입되는 단계;
(b) 제1의 시점에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 상기 흡착반응조의 위치별 방사성물질 핵종농도의 분포가 소정의 수식에 의해 연산되는 단계;
(c) 상기 제1의 시점에서 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 위치별 흡착된 방사성물질 핵종농도의 분포가 소정의 수식에 의해 연산되는 단계;
(d) 상기 (b) 단계에서 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포 및 상기 (c) 단계에서 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포를 기반으로, 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 특정 위치에서의 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 소정의 수식에 의해 연산되는 단계;
(e) 상기 (d) 단계에서 연산된 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 반영된 상태에서, 상기 제1의 시점에서 일정한 시간이 경과된 제2의 시점에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 상기 흡착반응조의 위치별 방사성물질 핵종농도의 분포가 소정의 수식에 의해 연산되는 단계;
(f) 상기 (d) 단계에서 연산된 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이 반영된 상태에서, 상기 제2의 시점에서 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 위치별 흡착된 방사성물질 핵종농도의 분포가 소정의 수식에 의해 연산되는 단계; 및
(g) 상기 제2의 시점 및 상기 흡착반응조의 특정 위치에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 방사성물질 핵종농도가 소정의 수식에 의해 연산되어, 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능이 평가되는 단계를 포함하는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재는 앱타머(aptamer)인 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 (b) 및 (e) 단계에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 상기 흡착반응조의 위치별 방사성물질 핵종농도의 분포는 하기 수식 1에 의해 연산되며,
상기 (c) 및 (f) 단계에서 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 위치별 흡착된 방사성물질 핵종농도의 분포는 하기 수식 2에 의해 연산되는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법:
[수식 1]
수식 1에서,
=로서, 방사성물질 핵종 이동을 저지시키는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 다공 매질의 성능이며, =전용적밀도()이며, =공극률이며, = 방사성물질 핵종의 흡착계수()이며, = 시간 t, 위치 z에서의 상기 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이며, = 평균 선형 유속(m/s)이며, = 방사성물질 핵종의 수리분산계수()이며, = 방사성물질 핵종의 감쇠계수(/s)이며,
[수식 2]
수식 2에서,
= 시간 t, 위치 z에 따른 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재 질량 당 흡착된 방사성물질 핵종의 질량이며, = 흡착률 상수(/s)이며, = 탈착률 상수(/s)이며, = 최대흡착량이며, = 시간 t, 위치 z에서의 상기 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이다.
- 제 3 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서의 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율은 하기 수식 3에 의해 연산된 값이며,
상기 (e) 단계에서 상기 수식 1에 의해 연산되는 방사성물질 핵종농도의 분포에서, 상기 는 하기 수식 4에 의해 연산된 값이며,
상기 (f) 단계에서 상기 수식 2에 의해 연산되는 방사성물질 핵종농도의 분포에서, 상기 는 하기 수식 5에 의해 연산된 값이고, 상기 는 하기 수식 6에 의해 연산된 값인 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법:
[수식 3]
DR =
수식 3에서, DR은 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이며, 는 상기 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수이며, 는 상기 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수 중 방사성물질 핵종에서 방출된 방사선에 의해 손상된 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 개수이며,
[수식 4]
= * DR
수식 4에서, 는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수()이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따르며,
[수식 5]
= * DR
수식 5에서, 는 초기 흡착률 상수(/s)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따르며,
[수식 6]
= / DR
수식 6에서 는 초기 탈착률 상수(/s)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따른다.
- 제 4 항에 있어서,
상기 는 상기 흡착반응조의 특정 위치에서 딥러닝 방식으로 획득된 방사선량에 의해 손상된 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 개수이며,
상기 딥러닝 방식은, 상기 흡착반응조의 특정 위치에서 상기 수식 1 및 상기 수식 2에서 연산된 방사성물질 핵종농도의 분포에 따른 방사선원을 기반으로 소정의 시뮬레이션을 통해 획득된 방사선량 값과 동일한 방사선량 값을 갖도록, 상기 시뮬레이션이 기계학습된 딥러닝 방식이며,
상기 (g) 단계에서 상기 제2의 시점 및 상기 흡착반응조의 특정 위치에서 상기 흡착반응조에 투입된 방사성폐액에서의 방사성물질 핵종농도는 상기 수식 1에 의해 연산되는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210154988A KR102572163B1 (ko) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210154988A KR102572163B1 (ko) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230068819A KR20230068819A (ko) | 2023-05-18 |
| KR102572163B1 true KR102572163B1 (ko) | 2023-08-28 |
Family
ID=86545534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210154988A KR102572163B1 (ko) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102572163B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014219367A (ja) | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 放射性物質の吸着量の推定方法 |
| KR102025555B1 (ko) | 2018-04-19 | 2019-09-26 | 포항공과대학교 산학협력단 | 방사성폐기물 고화체 균질도 검사방법 및 이의 장치 |
| KR102319682B1 (ko) | 2020-05-14 | 2021-10-29 | 경상국립대학교산학협력단 | 흡착 또는 탈착 특성 측정 시스템 및 흡착 또는 탈착 특성 측정 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102242394B1 (ko) * | 2019-06-26 | 2021-04-20 | 한국원자력연구원 | 방사성 폐기물 처리 공정 결정 방법, 방사성 폐기물 처리 공정 이력 관리 방법 및 그 방사성 폐기물 관리 시스템 |
-
2021
- 2021-11-11 KR KR1020210154988A patent/KR102572163B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014219367A (ja) | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 放射性物質の吸着量の推定方法 |
| KR102025555B1 (ko) | 2018-04-19 | 2019-09-26 | 포항공과대학교 산학협력단 | 방사성폐기물 고화체 균질도 검사방법 및 이의 장치 |
| KR102319682B1 (ko) | 2020-05-14 | 2021-10-29 | 경상국립대학교산학협력단 | 흡착 또는 탈착 특성 측정 시스템 및 흡착 또는 탈착 특성 측정 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230068819A (ko) | 2023-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Knappe et al. | Atrazine removal by preloaded GAC | |
| Saltelli et al. | Americium filtration in glauconitic sand columns | |
| JP6029099B2 (ja) | 排水中の放射性セシウムの濃度を実質上連続的に測定する方法および装置 | |
| Osmanlioglu | Natural diatomite process for removal of radioactivity from liquid waste | |
| Chambre et al. | Analytical performance models for geologic repositories | |
| Dyer et al. | The use of columns of the zeolite clinoptilolite in the remediation of aqueous nuclear waste streams | |
| JP5595110B2 (ja) | ヨウ素フィルタのリーク試験方法、リーク試験装置及びフッ素含有試薬 | |
| Magomedbekov et al. | A method for properties evaluation of activated charcoal sorbents in iodine capture under dynamic conditions | |
| Torok et al. | The separation of radionuclide migration by solution and particle transport in soil | |
| KR102572163B1 (ko) | 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법 | |
| Hong et al. | Long-term column testing of zeolite-amended backfills. II: Solute transport properties | |
| JP2011174812A (ja) | 吸着剤中の吸着ラドン量検出方法、ラドン崩壊生成物蓄積量の予測・評価方法、および吸着剤交換時期の選定方法 | |
| Obruchikov et al. | Removal of radioactive methyliodide from the gas stream with a composite sorbent based on polyurethane foam | |
| JP2019527125A (ja) | 水性毒性廃棄物捕捉の性能を制御するシステム及び方法 | |
| Sims et al. | Uranium migration through intact sandstone: effect of pollutant concentration and the reversibility of uptake | |
| Bruffey et al. | Iodine Retention of Long-chain Organic Iodides on Silver-based Sorbents under DOG and VOG Conditions | |
| Saiers et al. | Evaluation of continuous distribution models for rate‐limited solute adsorption to geologic media | |
| Pistorino | SIMULATION OF URANIUM (VI) SPECIATION, SORPTION, AND | |
| Levenets et al. | Determination of the coefficient of iodine absorption by materials of carbon absorbers of ventilation systems of npp using stable isotopes of iodine | |
| Magomedbekov et al. | Comparison of Adsorption Coefficients of Argon, Krypton, and Xenon on Various Activated Charcoal Grades in Static Conditions | |
| Blue et al. | Steady-state response of a charcoal bed to radon in flowing air with water vapor | |
| Nikashina et al. | Mathematical modelling of the sorption dynamics of radionuclides by natural clinoptilolite in permeable reactive barriers | |
| Samper et al. | Testing Kd models of Cs+ in the near field of a HLW repository in granite with a reactive transport model | |
| Rabideau et al. | Sorbing vertical barriers | |
| Coleman | Use of Activated Charcoal for Rn-220 Adsorption for Operations Associated with the Uranium Deposit in the Auxiliary Charcoal Bed at the Molten Salt Reactor Experiment Facility |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |