• 대한금속재료학회지
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• 제47권3호
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• pp.182-187
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• 2009

The molten salt electrolysis is applied to reduce titanium dioxide to titanium metal using calcium chloride as an electrolyte and the reaction mechanism of the reduction process is examined by analyzing the reaction products. The process conditions to obtain titanium metal for $900^{\circ}C$ correspond to 2.9~3.2 V and 24 hours. The reaction products for 2.9 V at $900^{\circ}C$ include irregular-shaped titanium oxides such as $Ti_4O_7$, $Ti_3O_5$ and $Ti_2O_3$ and polyhedral $CaTiO_3$. Using these microstructure analysis, the sequential reaction mechanism for the electrochemical reduction of titanium dioxide to titanium is proposed.

• 자원리싸이클링
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• 제31권3호
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• pp.81-87
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• 2022

용융염 전해 채취 공정에서 가장 중요한 경제 지표 중 하나는 에너지 원단위(kwh/kg of metal)이다. 이는 외부로 손실되는 에너지와 전류 효율에 관련된다. 전류 효율은 전해온도에 의해 크게 좌우된다. 한편 염욕의 온도는 전해 초기에 염욕의 열수지 차이로 인해 급격히 상승하여 처음에 목표했던 전해온도와 상이해질 수 있다. 염욕의 의도치 않은 온도 변화는 전류 효율에 악 영향을 미친다. 따라서 전해 초기를 대상으로 열수지 검토를 통해 염욕의 온도 변화에 대한 계산치와 실측치를 비교해 보고 외부로 손실되는 에너지를 평가하는 것은 에너지 원단위를 줄이는 데 도움이 될 것이다. 본 논문에서는 저자들의 실험 데이터를 이용하여 용융염 전해 채취 중의 열수지에 대해 검토하였으며 이를 통해 외부로의 열 손실과 염욕의 온도 상승을 정량적으로 평가할 수 있었다. 이와 같은 방법을 통하면 열 손실을 줄일 수 있는 방안을 도출하고 전해온도를 제어하여 전류 효율을 제고시킴으로써 에너지 원단위를 줄일 수 있다.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.138-144
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• 2013

Electrochemical reductions of $UO_2$ at various anode-to-cathode distances (1.3, 2.3, 3.2, 3.7 and 5.8 cm) were carried out to investigate the effect of the anode-to-cathode distance on the electrochemical reduction rate. The geometry of the electrolysis cell in this study, apart from the anode-to-cathode distance, was identical for all of the electrolysis runs. Porous $UO_2$ pellets were electrolyzed by controlling a constant cell voltage in molten $Li_2O-LiCl$ at $650^{\circ}C$. A steel basket containing the porous $UO_2$ pellets and a platinum plate were used as the cathode and anode, respectively. The metallic products were characterized by means of a thermogravimetric analyzer, an X-ray diffractometer and a scanning electron microscope. The electrolysis runs conducted during this study revealed that a short anode-to-cathode distance is advantageous to achieve a high current density and accelerate the electrochemical reduction process.

• 방사성폐기물학회지
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• 제21권1호
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• pp.9-22
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• 2023

Spin-off pyroprocessing technology and inert anode materials to replace the conventional carbon-based smelting process for critical materials were introduced. Efforts to select inert anode materials through numerical analysis and selected experimental results were devised for the high-throughput reduction of oxide feedstocks. The electrochemical properties of the inert anode material were evaluated, and stable electrolysis behavior and CaCu generation were observed during molten salt recycling. Thereafter, CuTi was prepared by reacting rutile (TiO₂) with CaCu in a Ti crucible. The formation of CuTi was confirmed when the concentration of CaO in the molten salt was controlled at 7.5mol%. A laboratory-scale electrorefining study was conducted using CuTi(Zr, Hf) alloys as the anodes, with a Ti electrodeposit conforming to the ASTM B299 standard recovered using a pilot-scale electrorefining device.

• 방사성폐기물학회지
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• 제2권3호
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• pp.211-217
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• 2004

한국원자력 연구소에서 추진하고 있는 사용후핵연료 관리 이용 기술개발의 경제성과 환경친화성을 증진시키기 위해서 리튬회수 기술을 개발하고 관련 검증실험을 수행하였다. 본 기술은 1) 환원전극과 결합된 비전도성 다공성 마그네시아 용기를 이용한 용융염상에서의 산화리튬 전해, 2) 마그네시아 용기를 용융염 액위 이상으로 상승시켜, 용기 내에 회수된 리튬의 용융염으로부터의 분리, 3) 회수된 리튬의 진공 사이펀을 사용한 별도 저장조로의 이송이라는 3단계의 결합으로 특징지어 진다. 개발된 기술에 의하여 염화리튬-산화리튬 용융염으로부터 95% 이상의 수율로 리튬을 반연속적으로 회수할 수 있었다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2017년도 춘계학술논문요약집
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• pp.227-228
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• 2017

In this paper, electrolytic behavior of Cerium and Ce-Bi ion system was studied. The electrochemical behavior of Ce was studied in $LiCl-KCl-CeCl_3$ molten salts using electrochemical techniques Cyclic Voltammetry on tungsten electrodes at 773K. During the process of CV electrolysis, intermetallic compound were observed of Ce, Cex-Biy. Further study, in order to determine clarity of diffusion coefficient in this experiment, we will compare result of electrochemistry method and we also need to quantitative research.

• 방사성폐기물학회지
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• 제20권4호
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• pp.383-398
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• 2022

The electrochemical behavior was investigated during the electrolysis of nickel oxide in LiCl-Li₂O salt mixture at 650℃ by changing several components. The focus of this work is to improve anode design and shroud design to increase current densities. The tested components were ceramic anode shroud porosity, porosity size, anode geometry, anode material, and metallic porous anode shroud. The goal of these experiments was to optimize and improve the reduction process. The highest contributors to higher current densities were anode shroud porosity and anode geometry.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권2호
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• pp.97-104
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• 2012

본 연구에서는 $850^{\circ}C$의 $CaCl_2$ 용융염계에서 전해환원공정을 통해 $TiO_2$로부터 금속티타늄을 제조하였다. Ni-$TiO_2$ 조합전극을 환원전극으로 그라파이트를 산화전극으로 사용하였으며, 셀전위를 제어하면서 $TiO_2$의 전해환원 특성을 관찰하였다. XRD 분석을 통해 $TiO_2$가 $CaTiO_3$, $Ti_2O$, $Ti_6O$와 같은 다양한 반응 중간생성물을 거쳐 Ti 스폰지로 환원되는 것이 밝혀졌다. 또한 SEM 분석을 통해 $TiO_2$ 전해환원 반응동안 펠렛의 바깥표면부터 환원반응이 시작되어 펠렛중심으로 진행이 되는 것이 확인되었다. 전해환원 반응도중 환원된 티타늄금속은 초기에는 다공성 스폰지 구조를 보이나 고온에서 반응이 진행됨에 따라 점차 소결에 의해 수축되어 다공성 구조가 사라지는 현상을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.379-384
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• 2017

LiCl 용융염에서 희토류 산화물의환원율을 높이기 위해 NiO와 혼합하여 전해환원을실시하였다. Cyclic voltammetry (CV) 실험을 통해 LiCl 용융염 내에서 혼합산화물의 전기화학적 환원거동을 조사하였다. 혼합산화물로 제작된 환원전극과 그라파이트 산화전극 사이에 일정한 작동전압을 인가하여 이론전하량 대비 다양한 전하량을 공급한 후 중간생성물의 결정구조를 XRD를 이용하여 분석하였다. NiO 산화물을 첨가함으로써 전기전도성이 좋은 Ni 금속 주위로 희토류 산화물이 환원되어 RE-Ni 합금형태의 금속으로 완전히 전환되었으며, 합금을 형성하는 반응 메커니즘을 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권2호
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• pp.183-192
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• 2010

An electrochemical reduction of a mixture of metal oxides was conducted in a LiCl molten salt containing 3 wt% $Li_2O$ at $650^{\circ}C$. The oxide reduction was carried out by applying a current to an electrolysis cell, and the $Li_2O$ concentration was analyzed during each run. The concentration of $Li_2O$ in the electrolyte bulk phase gradually decreases according to Faraday's law due to a slow diffusion of the $O^{2-}$ ions. A hindrance effect of the unreduced metal oxides was observed for the reduction of the uranium oxide. Cs, Sr, and Ba of high heat-load fission products were diffused into and accumulated in the salt phase as predicted with thermodynamic consideration.