A Study on the Separation of Long-lived Radionuclides and Rare Earth Elements by a Reductive Extraction Process

환원추출에 의한 장수명핵종과 희토류 원소의 분리 연구

The reductive extraction process is an important step to refine the TRU product from the electrorefining process for the preparation of transmutation reactor fuel. In this study, it was studied on the reductive extraction between the eutectic salt and Bi metal phases. The solutes were zirconium and the rare earth elements, where zirconium was used as a surrogate for the transuranic(TRU) elements. All the experiments were performed in a glove box filled with a argon gas. Li-Bi alloy was used as a reducing agent to reduce the high chemical activity of Li. The reductive extraction characteristics were examined using ICP, XRD and EPMA analysis. The reduction reaction was equilibrated within 3 hours after the Li addition. Three eutectic salt systems were compared and Zr was successfully separated from the rare earth elements in all the three salt systems.

환원추출 공정은 소멸처리로의 연료를 제조하는 과정에서 전해분리된 TRU 성분을 추가로 정제하기 위해 이용된다. 본 연구에서는 용융염과 Bi 금속사이의 환원추출되는 과정에 대하여 조사하였다. TRU의 대체연구물인 지르코늄과 희토류 원소들이 용질로 이용되었으며, 환원제인 Li은 Bi와 미리 합금을 만들어 사용하였다. 모든 실험은 아르곤 가스가 채워진 글로브박스내에서 수행되었으며, 분석을 위해 ICP, XRD 및 EPMA 등이 이용되었다 Li 투입 후 3시간 이내에 환원추출 반응이 평형에 도달하였다. 세가지 용융염 시스템의 비교실험에서 3가지 용융염 시스템 모두에서 지르코늄이 희토류 원소들로부터 잘 분리되었다.