• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2호
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• pp.207-215
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• 2020

희토류(Rare Earth) 함량이 높은 TRU 생성물 중의 RE 원소를 감소시키기 위하여 RE 원소와 UCl₃의 산화반응을 이용한 RE 제거 공정의 타당성을 HSC Chemistry 코드를 이용하여 검토하였다. 사용후핵연료에 포함된 TRU 원소 및 RE 원소의 조성 및 열역학적 자료를 검토하였으며, UCl₃와의 산화 반응에 따른 평형 자료를 계산하여 공정 가능성을 검토하였다. 실제 파이로 프로세싱 처리를 가정한 물질수지로부터 TRU 생성물의 RE 함량이 다른 두 가지 경우에 대하여 RE 원소 제거율과 TRU 회수율을 평가하였다. TRU 생성물을 산화제인 UCl₃와 반응시켰을 때 각 원소의 Gibbs free energy의 차이에 의한 선택적 산화 반응이 일어났다. 투입된 UCl₃ 양을 조절하여 TRU 회수율을 최대로 유지하면서도 RE 원소를 제거하여 최종생성물의 TRU/RE 비를 증가시킬 수 있는 가능성을 계산 결과로 확인하였다. 본 연구의 결과들은 열역학적 평형 자료에 기반한 결과이므로 실제 공정에 적용하기에는 많은 차이점이 존재한다. 그러나 TRU 물질을 취급하기 어려운 환경에서 파이로프로세싱의 TRU 생성물을 고속로의 핵연료로 공급하기 위한 공정 설계에 중요한 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권3호
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• pp.1013-1021
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• 2024

A series of experiments were performed to produce a fuel source for a molten salt reactor (MSR) through pyroprocessing technology. A simulated LiCl-KCl-UCl₃-NdCl₃ salt system was prepared, and the U element was fully recovered using a liquid cadmium cathode (LCC) by applying a constant current. As a result, the salt was purified with an UCl₃ concentration lower than 100 ppm. Subsequently, the U/RE ingot was prepared by melting U and RE metals in Y₂O₃ crucible at 1473 K as a surrogate for RE-rich ingot product from pyroprocessing. The produced ingot was sliced and used as a working electrode in LiCl-KCl-LaCl₃ salt. Only RE elements were then anodically dissolved by applying potential at - 1.7 V versus Ag/AgCl reference electrode. The RE-removed ingot product was used to produce UCl₃ via the reaction with NH4Cl in a sealed reactor.