Effect of Rare Earth Elements on Uranium Electrodeposition in LiCl-KCl Eutectic Salt

LiCl-KCl 공융염에서 우라늄 전착거동에 대한 희토류 원소들의 영향

It is necessary to investigate the electrodeposition behavior of uranium and other elements on the cathode in the electrorefining process to recover the uranium selectively from the reduced metals of the electrolytic reduction process since transuranic elements and rare earth elements is dissolved in the LiCl-KCl eutectic salt. Study on separation factors of U, Ce, Y and Nd based on U and Ce was performed to investigate the deposition behavior of the cathode with respect to the concentration of rare earth elements in LiCl-KCl eutectic salt. After electrorefining with constant current mode by using Ce metal as a sacrifice anode, the contents of U, Ce, Y and Nd in the salt phase and the deposit phase of the cathode were analyzed, and separation factors of the elements were obtained from the analyses. Securing conditions of pure uranium recovery in the elctrorefining process was investigated by considering the separation factors with respect to $UCl_3$ and $CeCl_3/UCl_3$ ratio.

산화물 사용후핵연료에 대한 전해환원의 금속전환체를 양극으로 한 전해정련공정에는 LiCl-KCl 공융염에 우라늄 원소뿐 아니라 초우란 원소 및 희토류 원소들이 용해되므로 우라늄을 선택적으로 회수하기 위해서는 우라늄과 다른 원소들이 음극에 전착되는 거동에 대한 연구가 필요하다. LiCl-KCl 공융염 내 희토류 원소의 농도에 따른 음극에서의 전착거동을 고찰하기 위해 U 및 Ce를 기준으로 한 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소들의 분리계수에 대한 연구를 수행하였다. Ce 금속을 희생 양극으로 이용하여 정전류 정련반응을 통해 용융염 상과 전착물 상의 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소의 농도를 분석하여 이로부터 분리계수를 얻었으며 $UCl_3$ 농도와 $CeCl_3/UCl_3$ 농도비에 따른 분리계수로부터 우라늄을 선택적으로 회수할 수 있는 조건들을 고찰하였다.