• Analytical Science and Technology
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• v.13 no.6
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• pp.712-721
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• 2000

$LiF-BeF_2-ZrF_4$(63-30-7 mol%) molten salt was dissolved up to 0.02g in 1ml of distilled water at room temperature. $ZrO_2$ oxide made from $ZrF_4$ through pyrohydrolysis was recovered by leaching in distilled water with $LiF-BeF_2-ZrF_4$molten salt including it at room temperature. The crystalline sharpness of recovered $ZrO_2$ oxide was not damaged.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2009.06a
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• pp.296-296
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• 2009

산화물 사용후핵연료를 대상으로 하는 파이로 공정은 고온 용융염 매질에서 산화물을 금속으로 전환시키는 전해환원 공정으로부터 시작된다. 이후, 전해정련 공정이 도입되어 전해환원 공정에서 금속으로 환원된 생성물을 처리하게 된다. 전기화학적 공정인 이 두 공정에는 전류전달 매질인 전해질로 용융염이 사용된다. 그러나 전해환원 공정은 LiCl 염을 기반으로 하는 반면 전해정련은 LiCl-KCl 공융염 조건에서 운전하여 두 공정의 연계성 향상 및 공정 안정성 확보를 위해서는 전해환원 공정에서 생성되는 금속전환체에 존재하는 잔류염을 제거하는 공정의 도입이 두 공정사이에 고려되고 있다. 전해환원 공정에서 산화물이 금속으로 환원되는 동안 고체입자의 외형이 유지되며 따라서 제거된 산소에 의해 금속전환체에는 공극이 발생하게 된다. 또한, 전해환원에 도입되는 산화물의 물리적 형태가 분말 또는 펠렛 등 다양한 형태로 도입 가능하여 단위 입자들 사이에 많은 공극이 발생하게 된다. 이렇게 기존재하거나 또는 공정 운전에 의해 새롭게 생성된 공극에는 전해환원 매질인 LiCl 염이 침투하여 금속전환체는 염에 의해 젖게 되며 공정 종료시 고화되어 금속전환체에 포함된다. LiCl을 제거하기 위해서는 가열에 의한 증류가 연구되고 있다. 그러나 LiCl의 낮은 증기압에 의해 비교적 낮은 온도에서 증발시키기 위해서는 감압조건이 필수적으로 고려되어야 한다. 한국원자력연구원에서는 다공성 모의 금속전환체를 사용하여 LiCl에 의한 Wetting 후 적절한 증발 조건 결정을 목적으로 온도 및 압력 조건 설정을 위한 기초실험에 결과를 수행하였다. 본 연구의 기초 실험 결과 $700^{\circ}C$온도 조건과 감압조건이 잔류염 제거를 위한 공정조건임을 밝혔다. 또한 모의 금속전환체를 담고 있는 미세 다공성 Basket은 고온조건에서 공극의 변형에 의해 증발에 대한 저항으로 작용하여 증발 효율을 저하시키는 것으로 나타났다. 따라서 잔류염 제거를 위해서는 전해환원 Basket이 비교적 큰 공극을 지녀야 할 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.69-69
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• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.116-116
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• 2013

(Ni-22Cr-10Al-1Y)와 ($ZrO_2-25CeO_2-2.5Y_2O_3$)로 구성되는 금속/세라믹 복합코팅을 대기용사(ASP; air plasma spay)으로 철 기판위에 1:3, 2:2, 3:1의 무게비로 혼합하여 제조하였다. 용사된 코팅은 금속이영지역과 세라믹잉여지역으로 구별되고, 용사중에 NiCrAlY중의 Al이 선택적으로 산화되어 Al2O3가 계면에 존재하였다. 복합코팅은 $NaCl-Na_2SO_4$ 용융염에서 $800{\sim}900^{\circ}C$, 50시간 동안 부식실험을 실시하였다. 부식생성물은 NiO, $Cr_2O_3$, ${\alpha}-Al_2O_3$가 생성되는데, 부식이 진행되면서 용해되었다. 용융염 부식이 진행되는 동안에 Cr, Al이 외방확산하였고, Na, Cl, S는 내부로 확산되었다. 시간 및 온도뿐만 아니라 금속의 양이 증가할수록 코팅의 내식성은 저하되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.55 no.3
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• pp.379-384
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• 2017

An electrochemical reduction of a mixture of NiO and rare earth oxides has been conducted to increase the reduction degree of rare earth oxides. Cyclic voltammetry (CV) measurement was carried out to determine the electrochemical reduction behavior of the mixed oxide in molten LiCl medium. Constant voltage electrolysis was performed with various supplied charges to understand the mechanism of electrochemical reduction of the mixed oxide as a working electrode. After completion of the electrochemical reduction, crystal structure of the reaction intermediates was characterized by using an X-ray diffraction method. The results clearly demonstrate that the rare earth oxide was converted to RE-Ni intermetallics via co-reduction with NiO.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.421-425
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• 2003

The reductive extraction process is an important step to refine the TRU product from the electrorefining process for the preparation of transmutation reactor fuel. In this study, it was studied on the reductive extraction between the eutectic salt and Bi metal phases. The solutes were zirconium and the rare earth elements, where zirconium was used as a surrogate for the transuranic(TRU) elements. All the experiments were performed in a glove box filled with a argon gas. Li-Bi alloy was used as a reducing agent to reduce the high chemical activity of Li. The reductive extraction characteristics were examined using ICP, XRD and EPMA analysis. The reduction reaction was equilibrated within 3 hours after the Li addition. Three eutectic salt systems were compared and Zr was successfully separated from the rare earth elements in all the three salt systems.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.15 no.3
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• pp.99-103
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• 2005

Lead scandium tantalate powders were prepared by a molten salt synthesis method using NaCl-KCl as a flux. Variations in phase formation and particle morphology were investigated for the temperature range from $700^{\circ}C\;to\;800^{\circ}C$. $Pb(Sc_{1/2}Ta_{1/2})O_3$, with pure perovskite phase was formed at $750^{\circ}C$ fur 2 hrs and the prepared powder had the cubic-like morphology and the average particle size below $0.5{\mu}m$. The results were discussed with respect to DTA, X-ray diffraction, and microstructural characterization data.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.05a
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• pp.243-251
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• 1998

내부개질형 용융탄산염 연료전지는 일반적인 연료전지가 갖는 고효율, 저공해, 모듈화 가능성 등의 장점 이외에도, 스택의 반응열을 열교환 없이 직접 개질반응에 이용하는 내부개질 특성 때문에 발전 설비의 단순화에 따른 추가 열효율의 상승이라는 장점을 갖는다. 또한 외부개질 용융탄산염 연료전지가 중앙집중식 대형 발전에 적합한 것과는 달리 내부개질형은 수십 MW 이하의 분산배치형 혹은 현장설치형에 더욱 적합하다는 특징이 있다. (중략)

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.29 no.6
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• pp.60-64
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• 1997

핵연료의 가공공정에서 발생하는 스러지를 건식처리공정으로 회수 정제할 수 있는 건식처리 방법에 대하여 논의하고자 하였다. 건식처리방법은 수용액을 전혀 사용하지 알기 때문에 폐기물의 발생량이 습식처리방법에 비해 훨씬 줄어든다. 산화우라늄은 고온의 용융염중에서 염소개스에 의해 염소화반응을 통하여 우라늄염화물을 생성되게 되어 이들은 전기적으로 이동이 가능한 형태로 바뀌므로 전극에 선택적으로 전착될 수 있기 때문에 다른 금속이온과 분리할 수 있다. 본 보고서에서는 산화우라늄의 염소화공정, 전착공정에 대하여 기술하였고 전착된 산화물의 물리적 특성에 대하여 요약하였다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.15 no.4
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• pp.313-320
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• 2017

A spectroelectrochemical method has been applied to investigate the electrochemical behaviors and identify the kinds of samarium ions dissolved in high temperature molten LiCl-KCl eutectic. An optically transparent electrode (OTE) fabricated with a tungsten gauze as a working electrode has been used to conduct cyclic voltammetry and potential step chronoabsorptometry. Based on the reversibility of the redox reaction of $Sm^{3+}/Sm^{2+}$, which was determined from the cyclic voltammograms, the formal potential and the diffusion coefficient were calculated to be -1.99 V vs. $Cl_2/Cl^-$ and $2.53{\times}10^{-6}cm^2{\cdot}s^{-1}$, respectively. From the chronoabsorptometry results at the applied potential of -1.5 V vs. Ag/AgCl (1wt%), the characteristic peaks of absorption for samarium ions were determined to be 408.08 nm for $Sm^{3+}$ and 545.62 nm for $Sm^{2+}$. Potential step chronoabsorptometry was conducted using the anodic and the cathodic peak potentials from the voltammograms. Absorbance analysis at 545.63 nm shows that the diffusion coefficient of $Sm^{3+}$ is $2.15{\times}10^{-6}cm^2{\cdot}s^{-1}$, which is comparable to the value determined by cyclic voltammetry at the same temperature.