• 공업화학
• /
• 제20권1호
• /
• pp.21-27
• /
• 2009

1％, 2％, 5％ 및 20％의 가교도를 가진 스타이렌(제4류 위험물) 디비닐벤젠 공중합체에 1-aza-15-crown-5 거대고리 리간드를 치환반응으로 결합시켜 수지를 합성하였으며, 이들 수지의 특성은 염소 함량, 원소 분석, 열 중량 분석, 비표면적(BET), 그리고 적외선 분광법으로 확인하였다. 수지 흡착제에 대한 금속 이온의 흡착에 미치는 pH, 시간, 수지의 가교도 그리고 용매의 유전상수에 따른 영향들을 조사한 결과 금속 이온들은 pH 3 이상에서 큰 흡착율을 보였으며, 금속 이온들의 흡착 평형은 2 h 정도였다. 한편, 에탄올 용매에서 수지에 대한 흡착 선택성은 우라늄($UO_2^{2+}$) > 망간 ($Mn^{2+}$) > 프라세듐($Pr^{3+}$) 이온이었고, 금속 이온의 흡착력은 1％, 2％, 5％ 및 20％의 가교도 순이며, 용매의 유전상수 크기에 반비례하였다.

• 대한화학회지
• /
• 제50권2호
• /
• pp.99-106
• /
• 2006

3-(2-thenoyl) 3-(p-NO2-phenylhydrazone) ethyl pyruvate(I), p-Br(II) 및 p-CH3(III)의 에탄올 용액의 전자흡수 스펙트럼을 조사하여 스펙트럼이 전자 전이에 해당하는 4개의 흡수띠로 구성되어 있음을 알았다. 이들 화합물의 pK 값을 분광광도법 및 pH 측정법으로 조사한 결과, 화합물(I)의 변색 범위는 페놀프탈레인과 유사한 8~10으로, 산-염기 지시약으로 사용될 수 있음을 알았다. 몇 가지 전이원소 (Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), Cd(II), UO2(II), La(III) 및 Zr(IV))와 이들 화합물과의 연속안정도상수를 pH 법으로 조사하여 본 결과, 모든 금속과 몰 비 1:1 및 1:2 (M: L)의 화학양론적 착물을 형성하며, 세 가지 유도체의 pK 값과 착물의 안정도 상수(log K)의 순서는 III > II > I 임을 알았다. 또한 전도도법 적정을 수행하여 이 적정이 금속이온과 리간드를 정량하는데 사용할 수 있음을 알았다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제37권4호
• /
• pp.363-374
• /
• 2005

A heterogeneous thorium-based Kyung Hee Thorium Fuel (KTF) assembly design was assessed for application in the APR-1400 to study the feasibility of using thorium fuel in a conventional pressurized water reactor (PWR). Thermal hydraulic safety was examined for the thorium-based APR-1400 core, focusing on the Departure from Nucleate Boiling Ratio (DNBR) and Large Break Loss of Coolant Accident (LBLOCA) analysis. To satisfy the minimum DNBR (MDNBR) safety limit condition, MDNBR>1.3, a new grid design was adopted, that enabled grids in the seed and blanket assemblies to have different loss coefficients to the coolant flow. The fuel radius of the blanket was enlarged to increase the mass flow rate in the seed channel. Under transient conditions, the MDNBR values for the Beginning of Cycle (BOC), Middle of Cycle (MOC), and End of Cycle (EOC) were 1.367, 1.465, and 1.554, respectively, despite the high power tilt across the seed and blanket. Anticipated transient for the DNBR analysis were simulated at conditions of $112\%$ over-power, $95\%$ flow rate, and $2^{\circ}C$ higher inlet temperature. The maximum peak cladding temperature (PCT) was 1,173K for the severe accident condition of the LBLOCA, while the limit condition was 1,477K. The proliferation resistance potential of the thorium-based core was found to be much higher than that of the conventional $UO_2$ fuel core, $25\%$ larger in Bare Critical Mass (BCM), $60\%$ larger in Spontaneous Neutron Source (SNS), and $155\%$ larger in Thermal Generation (TG) rate; however, the radio-toxicity of the spent fuel was higher than that of $UO_2$ fuel, making it more environmentally unfriendly due to its high burnup rate.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제55권7호
• /
• pp.2578-2590
• /
• 2023

In this work, a 24-month two-batch fuel management strategy for the APR1400 using LEU + has been investigated, where enrichments of 5.9 and 5.2 w/o are utilized in lieu of the conventional 4-5 w/o UO₂ fuel. In addition, an Accident Tolerant Fuel (ATF) clad based on the swaging technology is applied to APR1400 fuel assemblies. In this special ATF clad design, both outer and inner SS316 layers protect the conventional zircaloy clad. Erbia (Er₂O₃) is introduced as a burnable absorber with two-fold goals to lower the critical boron concentration in the long-cycle LEU + loaded core as well as to handle the LEU + fuel in the existing front-end fuel facilities without renewing the license. Two types of fuel assemblies with different loading of gadolinia (Gd₂O₃) are considered to control both the reactivity and the core radial power distribution. The erbia burnable absorber is uniformly admixed with UO₂ in all fuel pins except for the gadolinia-bearing ones. In this study, two core designs were devised with different erbia loading, and core performance and safety parameters were evaluated for each case in comparison with a core design without any burnable absorbers. The core analysis was done using the two-step method. First, cross-sections are generated by the SERPENT 2 Monte Carlo code, and the 3-D neutronic analysis is performed with an in-house multi-physics nodal code KANT.

• 분석과학
• /
• 제21권2호
• /
• pp.109-116
• /
• 2008

1%, 2%, 6% 및 12%의 가교도를 가진 스틸렌(제4류 위험물) 디비닐벤젠 공중합체에 1-aza-18-crown-6 거대고리 리간드를 치환반응으로 결합시켜 수지들을 합성하였다. 이들 수지의 합성은 염소 함량, 원소 분석, 열중량 분석, 전자 현미경, 그리고 IR-스펙트럼으로 확인하였다. 수지 흡착제에 의한 우라늄 이온의 흡착에 미치는 pH, 시간, 수지의 가교도 그리고 용매의 유전상수에 따른 영향들을 조사하였다. 우라늄 이온은 pH 3 이상에서 큰 흡착율을 보였으며, 금속 이온들의 흡착 평형은 2 시간 정도였다. 한편, 에탄올 용매에서 수지에 대한 흡착 선택성은 $UO{_2}^{2+}$ > $Zn^{2+}$ > $Lu^{3+}$ 이온이었고, 우라늄 이온의 흡착력은 1%, 2%, 6% 및 12%의 가교도 순 이었으며, 용매의 유전상수 크기에 반비례하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제28권2호
• /
• pp.118-128
• /
• 1996

0$\leq$y$\leq$0.33 범위의 조성을 가진 $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ 고용체의 격자상수를 least-squares method에 의해 구하였다. 고용체의 격자상수는 Er의 첨가량이 증가함에 따라 다음과 같이 직선적으로 감소하였다 : a($\AA$)=5.4695-0.220y, (0$\leq$y$\leq$0.33). $U_{1-y}Er_{y}O_2$고용체에서 Er 함량에 대한 격자상수의 변화계수, y=-0.220은 $Er^{3+}$ 의 첨가에 따른 전기적 중성을 만족하기 위해 고용체내에서 $U^{5+}$ 또는 $U^{6+}$ 이온이 각각 존재한다고 가정하여 계산된 값, y =-0.273, -0.156의 사이에 있다. $U_{1-y}Er_{y}O_2$ 고용체와 $UO_{2+x}$ 의 산소포텐샬을 산소분압 $10^{-14}$ -$10^{-3}$, 온도 1200~$1500^{\circ}C$에서 thermogravimetric method에 의해 측정하였다. $CO_2$/CO 혼합가스로써 TGA내의 산소분압을 조절하였으며, 고온산소센서를 사용하여 $Po_2$ 값을 측정하였다. (equation omitted) 값은 1200~$1500^{\circ}C$ 범위에서 y=0.06인 고용체의 경우 -360부터 -270H1mo1e, 그리고 y=0.20인 고용체에서는 -320부터 -220kJ/mo1e까지 각각 급격하게 변하는 것으로 나타났다. $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ 고용체에서 Er의 함량이 낮은 경우에는 $U^{5+}$ $U^{4+}$ model이 산소포텐샬 데이타에 접근하는 것으로 나타났으나, y=0.06 이 상인 경우에는 평균 우라늄 원자가모델에 의해서 산소 포텐샬의 변화를 설명할 수 없었다.

• 전기화학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.121-129
• /
• 2015

사용후핵연료 재활용을 위한 파이로프로세싱의 전해환원 공정에서는 $Li_2O-LiCl$ 용융염을 전해질로 사용하며 금속산화물 형태의 사용후핵연료를 음극, 백금을 양극으로 사용하여 금속전환체를 제조한다. 따라서, 음극에서는 금속산화물이 금속으로 전환되는 환원반응으로 인해 산소 이온이 생성되고, 양극에서는 그 산소이온이 산소 가스가 되는 산화반응이 발생한다. $650^{\circ}C$의 운전 온도에서 발생하는 양극의 산소 가스로 인한 금속 재질 장치의 부식을 막기 위해 양극을 둘러싸는 슈라우드(shroud)를 사용해 산소 가스를 포집하여 전해질로의 확산을 막는 동시에 장치 외부로 배출되도록 한다. 기존에는 슈라우드 자체의 부식과 산소 가스의 염 내 확산을 방지하기 위하여 세라믹을 사용하였으나 비다공성 재질로 인해 산소 이온의 백금 표면으로의 이동 경로를 제한하여 공정의 속도를 좌우하는 전류 크기를 낮춘다는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 스테인레스 스틸 mesh로 구성된 다공성 슈라우드의 사용이 수 그램 규모 실험을 통해 제안된 바 있다. 본 연구에서는 킬로그램 규모의 우라늄산화물 전해환원 운전을 통해 다공성 슈라우드의 안정성을 확인 하고자 하였다. 음극의 우라늄산화물로는 크기 1~4 mm, 밀도 $10.30{\sim}10.41g/cm^3$의 파쇄 펠렛 1 kg이 사용되었으며, 백금 전극과 다공성 슈라우드가 포함된 양극 모듈을 사용하였다. 전해환원 종료후 음극에서 우라늄 금속이 성공적으로 얻어졌으며, 백금 양극 및 다공성 슈라우드도 손상 없이 안정하게 사용되었다. $650^{\circ}C$에서의 LiCl의 점도와 동일한 물과 에틸렌글리콜의 혼합물에서 산소 가스를 주입하여 확인 결과 산소 버블이 다공성 슈라우드 외부로 유출되는 것은 관찰되지 않았다.

• 분석과학
• /
• 제9권3호
• /
• pp.279-291
• /
• 1996

미량 금속이온을 선택적으로 분리, 농축 및 회수하기 위해 물리적 특성이 서로 다른 XAD-2, 4 및 16 다공성 수지에 2-(2-thiazolylazo)-p-cresol(TAC) alc 4-(2-thiazolylazo)orcinol(TAO)을 화학적으로 결합시켜 킬레이트 수지를 합성하고 뱃치법으로 U(VI) 등 10개 금속이온들의 흡착 특성을 조사 비교하였다. 킬레이트 수지의 합성률은 XAD-16-TAC형 수지는 0.60 mmol/g이었고 XAD-16-TAO형은 0.68mmol/g으로서 수지의 표면적이 큰 XAD-16형 수지가 XAD-2, 4형 수지보다 높은 합성률을 나타내었다. XAD-16-TAC와 XAD-16-TAO 킬레이트 수지는 1~5M 의 $HNO_3$, HCl 및 NaOH 등의 산과 염기성 용액에서 비교적 안정하였다. 그리고 U(VI) 이온을 10회 이상 반복적으로 흡착 및 탈착을 시킨 결과 연속적으로 재사용할 수 있는 안정한 내구성을 가지고 있음을 확인하였다. XAD-16-TAC 및 XAD-16-TAO형 수지에 대한 금속 이온의 최척 흡착조건과 흡착 특성을 조사한 결과는 금속이온이 킬레이트 수지에 흡착될 때 평형에 도달하는 시간은 약 1시간 정도였으며, XAD-16형 수지에서 흡착률이 가장 높았다. 그리고 금속이온들의 흡착률에 미치는 pH의 영향을 보면 U(VI)을 비롯한 대부분의 금속이온들은 pH 5~6 범위에서 최대로 흡착됨으로써 최척 pH 를 5로 정하였다. 또한 U(VI) 이온의 흡착에 미치는 공존이온의 영향을 보면 음이온인 $Cl^-$, $NO{_3}^-$, ${SO_4}^{2-}$, $CH_3COO^-$ 이온 및 $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$ 및 $Ca^{2+}$과 같은 양이온들은 흡착에 거의 영향을 미치지 않았다. 그러나 $CO{_3}^{2-}$는 $UO{_2}^{2+}$와 $[UO_2(CO_3)_3]^{4-}$의 안정한 착물을 형성하므로 U(VI) 이온의 흡착능을 크게 감소시켰다. 선택적인 특정 금속이온의 분리를 위하여 EDTA, CDTA 및 NTA 등과 같은 가리움제를 첨가하여 그 영향을 조사한 결과 NTA에 의한 가리움 효과가 10가지 혼합 금속이온 중 U(VI) 이온에 대하여 가장 큰 것으로 나타났다.

• 분석과학
• /
• 제21권4호
• /
• pp.326-331
• /
• 2008

$Na_2CO_3$ 용액에서 DVB-amidoxime 수지에 대한 우라닐 이온의 분배계수를 측정하였다. 이때 분배계수 값은 수지의 입자크기가 작을수록 증가하였으며 최고 약 70 까지 나타났다. 0.0044 M $Na_2CO_3$ 용액에서 우라늄의 흡착능은 $3.4{\mu}mole$/g-resin 로나타났다. pH 9에서 pH 11 사이의 0.5 M $Na_2CO_3-NaHCO_3$ 용액에서 분배계수를 측정한 결과 pH 가 증가할 수록 분배계수 값이 증가하였으며, 또한 이 값은 순수한 $Na_2CO_3$ 용액에서의 분배계수 값 보다 낮은 값을 보였다. FTIR 흡수분광법을 이용하여 amidoxime 수지의 성능을 확인하였다. UV-Vis 흡수분광법을 이용하여 $UO_2(CO_3)_3^{-4}$ 의 4개의 흡수피크(400~500 nm)를 확인하였다. Amidoxime 수지가 충진된 분리관을 이용하여 핵분열생성물질로 부터 우라늄을 분리하였다. 그러나, 대부분의 우라늄 및 핵분열생성물질이 용출되고 소량만이 흡착되었다. 이것은 amidoxime 수지의 낮은 흡착 능 때문으로 생각된다.

• 통합자연과학논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.225-231
• /
• 2017

Cryptand resins were synthesized by mixing 1-aza-18-crown-6 macrocyclic ligand with styrene divinylbenzene copolymer having 1%, 2%, 5%, and 10% crosslink by a substitution reaction. These synthetic resins were confirmed by chlorine content, elementary analysis, SEM, surface area, and IR-spectrum. As the results of the effects of pH, crosslink of synthetic resin, and dielectric constant of a solvent on uranium ion adsorption for resin adsorbent, the uranium ion showed high adsorption at pH 3 or over. Adsorption selectivity for the resin in methanol solvent was the order of uranium ($UO_2{^{2+}}$) > calcium ($Ca^{2+}$) > neodymium ($Nd^{3+}$) ion, adsorbability of the uranium ion was the crosslink in order of 1%, 2%, 5%, and 10% and it was increased with the lower dielectric constant.