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원자력발전소 증설에 따라 핵연료 피복관의 생산량이 증가 할 것으로 예상되며, 튜브 제조 시 발생되는 지르코늄(Zr) 스크랩 역시 증가 할 것으로 판단된다. 지르코늄(Zr) 정련기 대용량화와 회수율 향상을 위한 사전 연구로서 LiF-KF-ZrF₄ 불화물의 염에서 다전극을 이용하여 전해정련실험을 실시하였다. LiF-KF-ZrF₄염에서는 -0.8 V(vs.Ni)에서 환원전위가 관찰되었으며, 분극 거동 관찰 결과 전극의 개수가 증가할수록 셀의 저항이 낮아져 인가전류량이 증가하였다. 6개의 다 전극을 이용하여 정련 실험을 한 결과 가장 낮은 전류밀도인 25.64 ㎃/cm²조건에서 98%의 회수율로 가장 높은 회수율은 보였다. XRD 및 TG 분석 결과 순수한 Zr이 회수되었으며, ICP 분석결과 양극재의 기본 불순물 함량을 포함한 순도 97.8% 보다 낮은 불순물의 함량을 포함한 순도 99.92%의 Zr을 나타내었다. 폭 20 mm 높이 65 mm의 전극 6개를 사용시 전력소모율은 7.15 kWh/Kg으로 크롤 공정대비 39.7% 전력을 소모하게 된다. 다 전극 사용 시 단일 전극 사용에 비해 인가전류와 셀 효율 및 회수율 증대로 대용량화를 위한 효율적인 기술로 판단된다.

The production of nuclear fuel cladding tube is expected to increase with the nuclear power plant expansion. Zirconium(Zr) scrap that is generated during manufacturing is also expected to increase. Zr electrorefining experiment was carried out in the fluoride salt of LiF-KF-ZrF₄ using multiple electrode for scale up and improving throughput Zr electrorefiner development. The Zr reduction peak observed at -0.8 V(vs.Ni). Polarization behavior showed that the amount of applied current increases because of decreasing cell resistance as the number of cathode increases. Experimental results showed the highest recovery rate about 98% at lowest current density of 25.64 mA/cm² using 6 electrodes. XRD and TG analysis result show that pure Zr was recovered 99.92% and ICP analysis shows that lower impurity content than conventional impurity content of the Anode(97.8%). Electrorefining consumes energy about 7.15 kWh/kg less than 39.7% compared to the Kroll process using 6 electrode width of 20 mm and height of 65 mm. Because of increasing cell efficiency and recovery rate, using multiple cathode is determined as an efficient technique for scale up electrorefining Zr scrap.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
신 분류기준을 적용하기 위한 원전 해체폐기물량 및 처분 비용 산정에 대한 사전 연구 송종순, 김영국, 이상헌 pp.45-53
심지층 처분시스템의 안전성평가를 위한 국내 우물침입 발생 특성 평가 김정우, 조동건, 고낙열, 정종태 pp.1-10
불화물계 용융염을 이용한 지르코늄 스크랩의 다중전극 전해정련 거동 박동재, 김승현, 박경태, 문종한, 이혁희, 이종현 pp.11-19
우라늄으로 오염된 자갈의 제염 박욱량, 김계남, 김승수, 문제권 pp.35-43
IRIS형 방사선검출기 콜리메이터 제작 및 MCNP 코드를 이용한 성능평가 지영용, 정근호, 이완로, 최상도, 김창종, 강문자, 박상태 pp.55-61
보조지표를 활용한 중·저준위 처분시설 성능평가 : 방사성 핵종 플럭스 사례연구 정강일, 정미선, 박진백 pp.73-86
중·저준위 방사성폐기물 처분시설의 우물 이용 시나리오를 적용한 안전평가 연구에 대한 고찰 정미선, 정재열, 박진백 pp.63-72
월성 1호기 MCNP/ORIGEN-2 모델 검증 및 예비 선원항 계산 노경호, 하창주 pp.21-34

참고문헌 (13건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

참고문헌 목록에 대한 테이블로 번호, 참고문헌, 국회도서관 소장유무로 구성되어 있습니다.
번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 Decontamination of Zircaloy cladding hulls from spent nuclear fuel 네이버 미소장
2 Recycling of Zircaloy Machining Chips by VAR Remelting and Powder Metallurgy Techniques 네이버 미소장
3 A. Mitchell and R. Brown, “Electron beam remelting of Zircaloys”, in: D.G. Franklin, R.B. Adamson, Eds., Zirconium in the Nuclear Industry (6th Conference), 57-72, ASTM Publications, Philadelphia (1984) 미소장
4 W.J. Kroll, A.W. Schlechten, and L.A. Yerkes, “Ductile Zirconium from Zircon Sand”, J. Electrochem. Soc., 89(1), 263-276 (1946). 미소장
5 Electrorefining in molten salts — an effective method of high purity tantalum, hafnium and scandium metal production 네이버 미소장
6 Electrorefining of Zirconium Metal in Alkali Chloride and Alkali Fluoride Fused Electrolytes 네이버 미소장
7 Zirconium Behavior in Molten LiCl-KCl Eutectic 네이버 미소장
8 Electrorefining of Zirconium from Zircaloy-4 Cladding Hulls in LiCl-KCl Molten Salts 네이버 미소장
9 Cyclic Voltammetry on Zirconium Redox Reactions in LiCl-KCl-ZrCl 4 at 500°C for Electrorefining Contaminated Zircaloy-4 Cladding 네이버 미소장
10 Electrodeposition of refractory metals (Ti, Zr, Nb, Ta) from molten salt electrolytes 네이버 미소장
11 K.T. Park, T.H. Lee, N.C. Jo, H.H. Nersisyan, B.S. Chun, H.H. Lee, and J.H. Lee, “Purification of nuclear grade Zr scrap as he high purity dense Zr deposits from Zirlo scrap by electrorefining in LiF-KF-ZrF4 Molten fluorides”, J. Nucl. Mater, 436(1-3), 130-138 (2013). 미소장
12 Chintamani, N. Saratchandran, P. Pande, A.K. Taneja, and J.C. Sehra, “ Recycling Off-grade Zircaloy Scrap Using a Molten Salt Electro-Refining Process”, Zirconium in the Nuclear Industry: Seventh International Symposium, ASTM STP 939, R. B. Adamson and L. F. P. Van Swam, Eds., 136-145, American Society for Testing and Materials, Philadelphia (1987). 미소장
13 Uranium Transport in a High-Throughput Electrorefiner for EBR-II Blanket Fuel 네이버 미소장

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