Analysis of a Two-Phases System of Mass Transfer and Electro-Reduction of Uranium(VI) in Nitric Acid-Hydrazine Media

질산-하이드라이진 매질에서 우라늄(VI)의 물질전달과 전기적 환원을 갖는 이 상계의 해석

Simulation for a dynamic analysis of the electrolytic preparation of U(IV) in two-phases system, which consisted of mass transfer of U(VI) from TBP phase into HNO$_3$ solution and electrolytic re-duction of U(VI) to U(IV) at a cathode in aqueous phase, was carried out in order to establish the most suitable operating condition and best electrode area as basic design data for the system. It was found that maintaining an appropriate mass transfer rate was more significant rather than enlarging the surface area of the cathode for more effective production yield of U(IV). The electrode area and the operation time affected deeply the production composition of U(IV) in the resulting aqueous phase. And optimal electrode areas ore evaluated to meet production criteria of U(IV) of resulting solution in several system conditions. Though about 0.37M HNO$_3$ was preferable to prepare the solution of U(IV), nitric acid concentration should be higher than 0.5M to prevent a hydrolysis of U(IV) in the aqueous phase.

TBP 유기상으로 부터 질산용액으로 U(VI)의 물질 이동과 그 질산용액에서 U(VI)의 U(IV)으로 전해 환원과정을 갖는 두 상으로 구성된 계에서 U(IV)을 전해적인 방법으로 생산하기 위해 필요한 기본설계 자료로서의 운전조건 및 전극면적 계산을 위한 계의 수치해석이 수행되었다. 효과적인 U(IV)의 생산수율을 위해서는 적절한 물질전달 면적을 유지시키는 것이 전극면적을 증가시키는 것보다 중요하였으며, 전극면적과 운전시 간은 최종 수용액의 U(IV) 조성에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었다 또한 여러 계의 조건에서 최종 용액의 U(IV) 생산 조건을 만족시키기 위한 최적 전극면적이 계산되었다. 수용상의 최적 질산 농도는 U(IV) 생산만을 위해서는 약 0.37M이나, 용액중의 U(IV)의 가수분해를 방지하기 위해 최소한 0.5M을 유지해야 함을 알 수 있었다.