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Study of the Electrolytic Reduction of Uranium Oxide in LiCl-Li$_{2}$O Molten Salts with an Integrated Cathode Assembly

박성빈    (한국원자력연구소   ); 서중석    (한국원자력연구소   ); 강대승    (한국원자력연구소   ); 권선길    (한국원자력연구소   ); 박성원    (한국원자력연구소  );
  • 초록

    650 $^{\circ}C$ 의 LiCl-Li $_{2}$ O 용융염계에서 10 g U $_{3}$ O $_{8}$ /batch 규모의 장치를 이용해서 우라늄산화물의 전해환원 특성에 대한 평가를 수행하였다. 일체형 음극은 고체전극, 우라늄산화물과 우라늄산화물을 담아주는 다공성 용기(멤브레인)로 구성된다. 멤브레인 재료로는 325-mesh 스테인레스강막과 다공성 마그네시아 도가니를 사용하였다. 일체형 음극의 재질에 따른 LiCl-3 wt $\%$ Li $_{2}$ O계와 U $_{3}$ O $_{8}$ -LiCl-3 wt $\%$ Li $_{2}$ O계의 순환 전압측정법 결과로부터 전해환원 반웅 메커니즘을 규명하였다. 일체형 음극의 재질에 따른 우라늄산화물의 직접 및 간접 전해환원에 대한 실험을 수행하였다. 그 결과, 325-mesh스테인레스강막을 사용하여 직접 및 간접 전해환원으로 금속전환을 수행하였을 때 낮은 전류효율로 인해 우라늄산화물을 금속우라늄으로 환원시키지 못했으며, 마그네시아 다공성 도가니를 사용하여 간접 전해환원으로 금속전환을 수행하였을 때는 높은 전류효율로 인해 우라늄산화물을 금속우라늄으로 환원시킬 수 있었다


    The electrolytic reduction of uranium oxide in a LiCl-Li $_{2}$ O molten salt system has been studied in a 10 g U $_{3}$ O $_{8}$ /batch-scale experimental apparatus with an integrated cathode assembly at 650 $^{\circ}C$ . The integrated cathode assembly consists of an electric conductor, the uranium oxide to be reduced and the membrane for loading the uranium oxide. From the cyclic voltammograms for the LiCl-3 wt $\%$ Li $_{2}$ O system and the U $_{3}$ O $_{8}$ -LiCl-3 wt $\%$ Li $_{2}$ O system according to the materials of the membrane in the cathode assembly, the mechanisms of the predominant reduction reactions in the electrolytic reactor cell were to be understood; direct and indirect electrolytic reduction of uranium oxide. Direct and indirect electrolytic reductions have been performed with the integrated cathode assembly. Using the 325-mesh stainless steel screen the uranium oxide failed to be reduced to uranium metal by a direct and indirect electrolytic reduction because of a low current efficiency and with the porous magnesia membrane the uranium oxide was reduced successfully to uranium metal by an indirect electrolytic reduction because of a high current efficiency.


  • 주제어

    일체형 음극전극 .   전해환원 .   순환 전압측정법 .   우라늄산화물 .   용응염.  

  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Yoon, Jong-Ho ; Kim, Si-Hyung ; Kim, Gha-Young ; Kim, Tack-Jin ; Ahn, Do-Hee ; Paek, Seungwoo 2013. "A study on the electrodeposition of uranium using a liquid cadmium cathode at 440℃ and 500℃" Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지, 11(3): 199~206     

 저자의 다른 논문

  • 박성빈 (3)

    1. 2014 "다상유동 전산모사를 통한 공학 규모의 cathode processor의 성능평가" Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지 12 (1): 7~17    
    2. 2014 "한국원자력연구원의 파이로 기술 및 관련 시설 개발 현황" 원자력산업 = Nuclear industry 34 (3): 39~43    
    3. 2017 "고효율 우라늄 전해정련장치 모델링 및 전극 구성에 대한 검증" Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지 15 (4): 321~332    
  • 서중석 (12)

  • 강대승 (2)

  • 권선길 (15)

  • 박성원 (16)

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