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방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society v.5 no.4, 2007년, pp.283 - 295   피인용횟수: 6
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고온전해분리 기술의 개요 및 기존 핵연료주기 대체 기술로서의 적합성 검토
Investigation of Pyroprocessing Concept and Its Applicability as an Alternative Technology for Conventional Fuel Cycle

유재형   (한국원자력연구원CC0186830  ); 이병직   (한국원자력연구원CC0186830  ); 이한수   (한국원자력연구원CC0186830  ); 김응호   (한국원자력연구원CC0186830  );
  • 초록

    본 연구에서는 경수로 사용후핵연료로부터 다시 핵연료 물질로 재사용할 수 있는 우라늄과 초우라늄원소군을 분리/회수하기 위한 고온전해분리 공정(Pyroprocessing)의 기술적 타당성을 조사하였으며, 나아가서 핵비확산 측면에서 기존 핵연료주기기술의 대체기술로서 적합성이 있는지를 검토하였다. 먼저 고온전해분리 공정에 편입될 각종 단위공정을 조합하여 전체 공정을 구성하였다. 그리고 사용후핵연료에 들어 있는 여러 가지 물질들의 분리 과정에서, 본 연구에서 확보한 실험결과와 관련 문헌에 발표된 각종 분리도 자료를 바탕으로 문제의 원소군들 즉, 우라늄, 초우라늄원소군, 희토류, 귀금속류, 그리고 열발생원소군들이 공정흐름도에서 어떤 경로를 따라 흘러가는지 그 향방을 추적하여 보았다. 결과적으로 전체 공정의 물질수지 산출 결과에 의하면 우라늄과 초우라늄원소군(TRU)은 각각 98.0wt%, 97.0wt%가 제품으로 회수될 수 있으며 나머지 원소군들은 대부분 제거되어 방사성폐기물로 분리될 수 있음을 파악하였다. 게다가 초우라늄원소군 제품이 상당한 ${\gamma}$ -방사선과 중성자선을 방출하고 있어 핵비확산에 유리하게 작용하고 있음을 알 수 있었다.


    The technical feasibility of a pyroprocessing of PWR spent fuels to recover nuclear fuel materials, uranium and transuranic elements group(TRU), was examined in this study. Also its applicability as a new fuel cycle technology in terms of non-proliferation was investigated. First, various unit processes were combined to a pyroprocess. Then the flow aspects of such materials of issue as uranium, transuraniums, rare earth, noble metals and heat generating elements were examined on the flowsheet, which was obtained by the assumptions on the basis of various experimental results in this work or separation data collected from literatures. Consequently, the calculated results of the material balance for the whole process showed that uranium and TRU could be recovered as products by 98.0 % and 97.0 %, respectively, from a PWR spent fuel while removing the other elemental groups into radioactive wastes. On the one hand, the TRU product was found to emit a considerable amount of ${\gamma}$ -ray as well as neutrons favorably contributing to the strategy of proliferation resistance.


  • 주제어

    사용후핵연료 고온전해분리 .   핵연료주기 .   우라늄 및 초우라늄원소군의 분리 .   핵비확산.  

  • 이 논문을 인용한 문헌 (6)

    1. Min, Seul-Ki ; Bae, Sang-Eun ; Park, Yong-Joon ; Song, Kyu-Seok 2009. "Electrochemical Behavior of UCl3 and GdCl3 in LiCl-KCl Molten Salt" 전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, 12(3): 276~281     
    2. Eun, Hee-Chul ; Yang, Hee-Chul ; Kim, In-Tae ; Lee, Han-Soo ; Cho, Yung-Zun 2010. "Recovery of Residual LiCl-KCl Eutectic Salts in Radioactive Rare Earth Precipitates" 방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society, 8(4): 303~309     
    3. Kim, Kwang-Rag ; Jung, Young-Joo ; Paek, Seung-Woo ; Kim, Ji-Yong ; Kwon, Sang-Woon ; Yoon, Dal-Seong ; Kim, Si-Hyung ; Shim, Jun-Bo ; Kim, Jung-Gug ; Ahn, Do-Hee ; Lee, Han-Soo 2010. "Computational Analysis for a Molten-salt Electrowinner with Liquid Cadmium Cathode" 방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society, 8(1): 1~7     
    4. Yang, Hee-Chul ; Eun, Hee-Chul ; Kim, In-Tae 2010. "Fundamental Study on a Distillation Separation of a LiCl-KCl Eutectic Salt from Rare Earth Precipitates" 방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society, 8(1): 65~70     
    5. Kim, Jeong-Guk ; Park, Sung-Bin ; Hwang, Sung-Chan ; Kang, Young-Ho ; Lee, Sung-Jai ; Lee, Han-Soo 2010. "The Development of U-recovery by Continuous Electrorefining" 방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society, 8(1): 71~76     
    6. 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

  • Yoo, Jae-Hyung (53)

    1. 1993 "각종 제올라이트계에서의 Cs 및 Sr 분리특성" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 4 (4): 731~738    
    2. 1993 "회분식 제올라이트계에서 Cs 및 Sr의 이온교환속도 연구" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 4 (4): 739~745    
    3. 1996 "과산화수소가 함유된 저산도 질산용액에서 DEHPA 추출제에 의한 Np의 추출거동" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 7 (4): 707~714    
    4. 1996 "고밀집 섬유 집합체에 의해 유도된 모세관 현상을 이용한 정적 액-액 접촉장치의 개발과 그 특성 연구" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 7 (4): 743~749    
    5. 1996 "수직형 순환식 수은 모세관 다발체 전극 전해계의 개발과 그 특성 연구" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 7 (2): 228~236    
    6. 1996 "DEHPA 추출제에 의한 악티늄족원소와 란탄족원소의 상호분리연구(II)" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 7 (1): 153~161    
    7. 1997 "Zr을 함유한 di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid에 의한 Am과 Eu의 상호분리(III)" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 8 (6): 1006~1013    
    8. 1997 "고밀집 섬유 집합체를 이용한 정적 액-액 추출 장치의 이론적 해석" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 8 (3): 416~424    
    9. 1997 "질산매질에서 UV 조사에 의한 옥살산 분해" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 8 (1): 108~113    
    10. 1997 "모의 방사성폐액에서의 개미산 탈질속도 연구" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 8 (1): 132~139    
  • 이병직 (1)

  • Lee, Han-Soo (45)

  • 김응호 (20)

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