KR20230068819A - 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법 - Google Patents

바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법 Download PDF

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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

바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법{A adsorption performance evaluation method of radioactive material adsorbent based on biomaterial}
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]
Figure pat00001
수식 1에서,
Figure pat00002
=
Figure pat00003
로서, 방사성물질 핵종 이동을 저지시키는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 다공 매질의 성능이며,
Figure pat00004
=전용적밀도(
Figure pat00005
)이며,
Figure pat00006
=공극률이며,
Figure pat00007
= 방사성물질 핵종의 흡착계수(
Figure pat00008
)이며,
Figure pat00009
= 시간 t, 위치 z에서의 상기 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이며,
Figure pat00010
= 평균 선형 유속(m/s)이며,
Figure pat00011
= 방사성물질 핵종의 수리분산계수(
Figure pat00012
)이며,
Figure pat00013
= 방사성물질 핵종의 감쇠계수(/s)이며,
[수식 2]
Figure pat00014
수식 2에서,
Figure pat00015
= 시간 t, 위치 z에 따른 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재 질량 당 흡착된 방사성물질 핵종의 질량이며,
Figure pat00016
= 흡착률 상수(/s)이며,
Figure pat00017
= 탈착률 상수(/s)이며,
Figure pat00018
= 최대흡착량이며,
Figure pat00019
= 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
Figure pat00020
는 하기 수식 4에 의해 연산된 값이며,
상기 (f) 단계에서 상기 수식 2에 의해 연산되는 방사성물질 핵종농도의 분포에서, 상기
Figure pat00021
는 하기 수식 5에 의해 연산된 값이고, 상기
Figure pat00022
는 하기 수식 6에 의해 연산된 값인 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법:
[수식 3]
DR =
Figure pat00023
수식 3에서, DR은 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이며,
Figure pat00024
는 상기 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수이며,
Figure pat00025
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]
Figure pat00026
=
Figure pat00027
* DR
수식 4에서,
Figure pat00028
는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수(
Figure pat00029
)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따르며,
[수식 5]
Figure pat00030
=
Figure pat00031
* DR
수식 5에서,
Figure pat00032
는 초기 흡착률 상수(/s)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따르며,
[수식 6]
Figure pat00033
=
Figure pat00034
/ DR
수식 6에서
Figure pat00035
는 초기 탈착률 상수(/s)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따른다.
바람직하게는, 상기
Figure pat00036
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.
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]
Figure pat00037
수식 1에서,
Figure pat00038
=
Figure pat00039
로서, 방사성물질 핵종 이동을 저지시키는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 다공 매질의 성능이며,
Figure pat00040
=전용적밀도(
Figure pat00041
)이며,
Figure pat00042
=공극률이며,
Figure pat00043
= 방사성물질 핵종의 흡착계수(
Figure pat00044
)이며,
Figure pat00045
= 시간 t, 위치 z에서의 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이며,
Figure pat00046
= 평균 선형 유속(m/s)이며,
Figure pat00047
= 방사성물질 핵종의 수리분산계수(
Figure pat00048
)이며,
Figure pat00049
= 방사성물질 핵종의 감쇠계수(/s)이다.
바이오소재가 아닌 일반 방사성물질 흡착재의 경우 흡착재의 흡착성능이 방사선에 의해 영향을 받지 않기에
Figure pat00050
가 상수값으로 취급되나, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능은 방사선에 의해 영향을 받기에
Figure pat00051
가 변수값으로 취급된다.
즉,
Figure pat00052
는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수에 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 흡착성능 저하율이 반영되어 연산된 값으로, 누적되는 흡착성능의 저하에 따른 흡착성능 저하율에 따라 변하는 값이다.
Figure pat00053
는 수식 4에 의해 연산된다.
[수식 4]
Figure pat00054
=
Figure pat00055
* DR
수식 4에서,
Figure pat00056
는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수(
Figure pat00057
)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]
Figure pat00058
수식 2에서,
Figure pat00059
= 시간 t, 위치 z에 따른 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재 질량 당 흡착된 방사성물질 핵종의 질량이며,
Figure pat00060
= 흡착률 상수(/s)이며,
Figure pat00061
= 탈착률 상수(/s)이며,
Figure pat00062
= 최대흡착량이며,
Figure pat00063
= 시간 t, 위치 z에서의 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이다.
바이오소재가 아닌 일반 방사성물질 흡착재의 경우 흡착재의 흡착성능이 방사선에 의해 영향을 받지 않기에
Figure pat00064
및
Figure pat00065
가 상수값으로 취급되나, 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능은 방사선에 의해 영향을 받기에
Figure pat00066
및
Figure pat00067
가 변수값으로 취급된다.
즉,
Figure pat00068
및
Figure pat00069
는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수에 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 누적된 흡착성능 저하율이 반영되어 연산된 값으로, 누적되는 흡착성능의 저하에 따른 흡착성능 저하율에 따라 변하는 값이다.
Figure pat00070
및
Figure pat00071
는 각각 수식 5 및 수식 6에 의해 연산된다.
[수식 5]
Figure pat00072
=
Figure pat00073
* DR
수식 5에서,
Figure pat00074
는 초기 흡착률 상수(/s)이며, DR은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이다.
[수식 6]
Figure pat00075
=
Figure pat00076
/ DR
수식 6에서
Figure pat00077
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 =
Figure pat00078
수식 3에서, DR은 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이며,
Figure pat00079
는 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수이며,
Figure pat00080
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,
Figure pat00081
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)

  1. (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 포함하는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재는 앱타머(aptamer)인 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법.
  3. 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]
    Figure pat00082

    수식 1에서,
    Figure pat00083
    =
    Figure pat00084
    로서, 방사성물질 핵종 이동을 저지시키는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 다공 매질의 성능이며,
    Figure pat00085
    =전용적밀도(
    Figure pat00086
    )이며,
    Figure pat00087
    =공극률이며,
    Figure pat00088
    = 방사성물질 핵종의 흡착계수(
    Figure pat00089
    )이며,
    Figure pat00090
    = 시간 t, 위치 z에서의 상기 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이며,
    Figure pat00091
    = 평균 선형 유속(m/s)이며,
    Figure pat00092
    = 방사성물질 핵종의 수리분산계수(
    Figure pat00093
    )이며,
    Figure pat00094
    = 방사성물질 핵종의 감쇠계수(/s)이며,

    [수식 2]
    Figure pat00095

    수식 2에서,
    Figure pat00096
    = 시간 t, 위치 z에 따른 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재 질량 당 흡착된 방사성물질 핵종의 질량이며,
    Figure pat00097
    = 흡착률 상수(/s)이며,
    Figure pat00098
    = 탈착률 상수(/s)이며,
    Figure pat00099
    = 최대흡착량이며,
    Figure pat00100
    = 시간 t, 위치 z에서의 상기 방사성폐액 내의 방사성물질 핵종농도이다.
  4. 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
    Figure pat00101
    는 하기 수식 4에 의해 연산된 값이며,
    상기 (f) 단계에서 상기 수식 2에 의해 연산되는 방사성물질 핵종농도의 분포에서, 상기
    Figure pat00102
    는 하기 수식 5에 의해 연산된 값이고, 상기
    Figure pat00103
    는 하기 수식 6에 의해 연산된 값인 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법:

    [수식 3]
    DR =
    Figure pat00104

    수식 3에서, DR은 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 저하율이며,
    Figure pat00105
    는 상기 흡착반응조의 특정 위치에 존재하는 상기 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 개수이며,
    Figure pat00106
    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]
    Figure pat00107
    =
    Figure pat00108
    * DR
    수식 4에서,
    Figure pat00109
    는 초기 방사성물질 핵종의 흡착계수(
    Figure pat00110
    )이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따르며,

    [수식 5]
    Figure pat00111
    =
    Figure pat00112
    * DR
    수식 5에서,
    Figure pat00113
    는 초기 흡착률 상수(/s)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따르며,

    [수식 6]
    Figure pat00114
    =
    Figure pat00115
    / DR
    수식 6에서
    Figure pat00116
    는 초기 탈착률 상수(/s)이며, DR은 상기 수식 3의 설명에 따른다.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기
    Figure pat00117
    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 포함하는 바이오소재 기반의 방사성물질 흡착재의 흡착성능 평가방법.
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