Analysis of AM and AEM Oxides Behavior in a SF Electrolytic Reduction Process

사용후핵연료 전기환원 공정에서의 알카리, 알카리토 금속 산화물들의 거동 분석

process (ACP), electrochemical properties of high heat-generating alkali and alkali earth oxides in molten salt were measured and the behavior of those elements were analyzed. The reduction potentials of Cs, Sr, and Ba in a molten LiCl-$Li_2O$ system were more cathodic than that of Li and closely located one another. Thus, it is expected that the alkali and alkali earth would not hinder the reaction mechanism which is via lithium reduction. Alkali and alkali earth metals are likely to recycle into molten salt when the process is operated beyond metal reduction potentials and the effect of electric current on the mass transport is also determined by measuring the metal concentrations in the molten salt phase at different current conditions.

사용후핵연료 차세대 관리공정의 주된 단위 공정인 전기 환원에 의한 금속 전환 공정에서의 핵종 거동 및 분포에 관한 기초 연구의 일환으로 고방열성 핵종인 알카리, 알카리토 금속 산화물들의 고온 용융염에서의 전기 화학적 특성을 측정 분석함으로서 전기 환원 공정에서의 거동을 예상하였다. LiCl-$Li_2O$ 용융염계에서 Cs, Sr 및 Ba은 Li 보다 높은 진위에서 환원되며 환원 전위는 서로 근접해 있는 것으로 측정되었다. 이에 따라 사용후핵연료의 전기 환원 과정에 Li 환원을 매개로 한 반응 메카니즘에 저해를 일으키지 않을 것으로 예측되었다. 알카리, 알카리토 금속의 환원조건에서 공정이 운전될 경우 자유에너지 변화의 계산을 통해 알자리, 알카리토 금속이 용융염으로 재순환됨을 확인 하였으며 전류 범위에 따른 금속 원소의 농도 변화를 측정하여 알카리, 알카리토 금속의 물질 전달에 대한 전류의 영향을 평가하였다.