흑연 전극을 이용한 우라늄 전해정련 특성

Electrorefining Characteristics of Uranium by Using a Graphite Cathode

흑연음극을 이용하여 LiCl-KCl공융염내에서 금속우라늄의 전해정련을 수행하였다. Uraniurn-Graphite Intercalation Compound(U-GIC)의 형성에 의하여 우라늄 전착물의 sell-scraping이 일어나며 전해정련에서 stripping과정을 생략함으로서 전해효율을 높일 수 있다. 우라늄 전착물내의 희토류 원소 오염은 무시할 만 하였으나 약 300ppm정도의 탄소가 오염되어 있는 것으로 관찰되었다. 탄소 오염은 이트륨을 이용한 정제공정 등을 거칠 경우 제거 가능하리라 사료된다. 회수된 우라늄 전착물의 조직 특성을 분석하였으며, 스틸 음극에 의해 회수된 전착물과 비교하였다. 이 결과는 초기 실험결과 이며 보다 심층적 연구를 통하여 사용 후 금속핵연료의 전해정련 개념을 개선시킬 수 있을 것으로 판단된다.

Electrorefining experiments were successfully carried out in LiCl-KCl eutectic molten salt with a graphite cathode. It was found that the formation of Uranium-Graphite intercalation compound(U-GIC) helped the self-scraping mechanism of the uranium dendrite and the efficiency of the electrorefiner increased due to an elimination of the stripping step. The contaminations of the uranium deposit by rare earth elements was negligible while about 300 ppm of carbon was observed. The carbon contamination is believed to be eliminated by further purification by yttrium reaction. The morphology characteristics of the recovered U deposit was compared to that of steel cathode. These are only qualitative preliminary experimental results, but we believe that further research on this type of activity change the direction of the electrorefining research on spent nuclear fuel.