[논문]TiN 양극을 이용한 파이로프로세싱 UO2 전해환원

김성욱; 최은영; 박우신; 임현숙; 허진목

doi:10.7733/jnfcwt.2015.13.3.229

초록
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파이로프로세싱 전해환원 공정에서 현재 사용 중인 Pt 양극을 대체하기 위한 소재 개발은 매우 중요하다. 이 연구에서는 전기화학 반응시 산소를 발생시키는 전도성 세라믹 양극으로서 TiN의 전기화학적 거동을 알아보았다. UO₂의 전해환원이 일어나는 동안 TiN 양극의 적합성과 안정성에 대한 평가를 진행하였다. LiCl-Li₂O 용융염에서 TiN 양극을 이용하여 UO₂를 전기화학적으로 금속 U로 변환시킬 수 있었다. 반응 도중 TiN의 산화 반응은 관찰되지 않았다. 하지만 TiN 내부에서 공공이 생기는 것을 확인하였으며, 이에 따라 소재 수명에 제한이 있을 것으로 판단된다.

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Developing novel anode materials to replace the Pt anode currently used in electrolytic reduction is an important issue on pyroprocessing. In this study, the electrochemical behavior of TiN was investigated as the conductive ceramic anode which evolves O2 gas during the reaction. The feasibility and...

Developing novel anode materials to replace the Pt anode currently used in electrolytic reduction is an important issue on pyroprocessing. In this study, the electrochemical behavior of TiN was investigated as the conductive ceramic anode which evolves O2 gas during the reaction. The feasibility and stability of the TiN anode was examined during the electrolytic reduction of UO2. The TiN anode could electrochemically convert UO2 to metallic U in a LiCl–Li2O molten salt electrolyte. No oxidation of TiN was observed during the reaction; however, the formation of voids in the bulk section appeared to limit the lifetime of the TiN anode.

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In this study, we studied the feasibility of a conductive nitride, TiN, as the anode material. TiN thin films have been widely investigated as an electrode material in semiconductors because of their thermal stability in an oxidizing atmosphere [11-12].

대상 데이터

The crystallinity was determined by X-ray diffraction (XRD; D8 Advance, Bruker, Germany). Thermogravimtery (TG; TGA/DSC1 Mettler Toledo, Switzerland) was used to evaluate the conversion rate of UO2 to metallic U, based on the re-oxidation of U (or un-reduced UO2) to U3O8 in O2 atmosphere (3U + 4O2(g) = U3O8 or 3UO2 + O2(g) = U3O8). Prior to the TG measurement, the reaction product was rinsed with distilled water to remove residual LiCl-Li2O.

성능/효과

The suitability of the conductive nitride TiN as anode material for the electrolytic reduction in pyroprocessing was investigated. The TiN anode was shown to electrochemically reduce UO2 to metallic U in a molten salt electrolyte. While no noticeable oxidation of the TiN anode was observed, the dissolution of TiN gradually occurred during the reaction.
The suitability of the conductive nitride TiN as anode material for the electrolytic reduction in pyroprocessing was investigated. The TiN anode was shown to electrochemically reduce UO2 to metallic U in a molten salt electrolyte.
58% by TG analysis at different locations of the reduced UO2 sample. These results obviously confirm that the TiN anode was capable of electrochemically reducing metal oxides to their metallic forms.
The TiN anode was shown to electrochemically reduce UO2 to metallic U in a molten salt electrolyte. While no noticeable oxidation of the TiN anode was observed, the dissolution of TiN gradually occurred during the reaction. Hence, it is apparent that TiN has a limited lifetime as the anode material in the electrolytic reduction and its use should be limited in small-scale or short-term experiments.

후속연구

While no noticeable oxidation of the TiN anode was observed, the dissolution of TiN gradually occurred during the reaction. Hence, it is apparent that TiN has a limited lifetime as the anode material in the electrolytic reduction and its use should be limited in small-scale or short-term experiments.

참고문헌 (14)

H. Lee, G. I. Park, K. H. Kang, J. M. Hur, J. G. Kim, D. H. Ahn, Y. Z. Cho, and E. H. Kim, “Pyroprocessing Technology Development at KAERI”, Nucl. Eng. Techol. 43(4), 317-328 (2011).

원문보기 상세보기
H. Ohta, T. Inoue, Y. Sakamura, and K. Kinoshita, “Pyroprocessing of Light Water Reactor Spent Fuels Based on an Electrochemical Reduction Technology”, Nucl. Technol., 150(2), 153-161 (2005).

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T. Inoue and L. Koch, “Development of Pyroprocessing and Its Future Direction”, Nucl. Eng. Technol., 40(3), 183-190 (2008).

원문보기 상세보기
J. M. Hur, S. M. Jeong, and H. Lee, “Underpotential Deposition of Li in a Molten LiCl-Li 2 O Electrolyte for the Electrochemical Reduction of U from Uranium Oxides”, Electrochem. Commun., 12(5), 706-709 (2010).

상세보기
S. M. Jeong, H. S. Shin, S. H. Cho, J. M. Hur, and H. S. Lee, “Electrochemical Behavior of a Platinum Anode for Reduction of Uranium Oxide in a LiCl Molten Salt”, Electrochim. Acta, 54(26), 6335-6340 (2009).

상세보기
S. M. Jeong, H. S. Shin, S. S. Hong, J. M. Hur, J. B. Do, and H. S. Lee, “Electrochemical Reduction Behavior of U 3 O 8 Powder in a LiCl Molten Salt”, Electrochim. Acta, 55(5), 1749-1755 (2010).

상세보기
E. Y. Choi, I. K. Choi, J. M. Hur, D. S. Kang, H. S. Shin, and S. M. Jeong, “In Situ Electrochemical Measurement of O 2− Concentration in Molten Li 2 O/LiCl during Uranium Oxide Reduction Process”, Electrochem. Solid-State Lett., 15(3), E11-E13 (2012).

상세보기
J. M. Hur, J. S. Cha, and E. Y. Choi, “Can Carbon Be an Anode for Electrochemical Reduction in a LiCl-Li 2 O Molten Salt?”, ECS Electrochem. Lett., 3(10), E5-E7 (2014).

상세보기
S. W. Kim, W. Park, H. S. Im, J. M. Hur, S. S. Hong, S. C. Oh, and E. Y. Choi, “Electrochemical Behavior of Liquid Sb Anode System for Electrolytic Reduction of UO 2 ”, J. Radioanal. Nucl. Chem., 303(1), 1041-1046 (2015).

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W. Park, J. K. Kim, J. M. Hur, E. Y. Choi, H. S. Im, and S. S. Hong, “Application of a Boron Doped Diamond (BDD) Electrode as an Anode for the Electrolytic Reduction of UO 2 in Li 2 O-LiCl-KCl Molten Salt”, J. Nucl. Mater., 432(1-3), 175-181 (2013).

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J. Westlinder, T. Schram, E. Cartier, A. Kerber, G. S. Lujan, J. Olsson, and G. Groeseneken, “On the Thermal Stability of Atomic Layer Deposited TiN as Gate Electrode in MOS Devices”, IEEE Electron Device Lett. 24(9), 550-552 (2003).

상세보기
M. Wittmer and H. Melchior, "Applications of TiN Thin Films in Silicon Device Technology", 93(3-4), 397-405 (1982).

상세보기
H. G. Tompkins, “Oxidation of Titanium Nitride in Room Air and in Dry O 2 ”, J. Appl. Phys., 70(7), 3876-3880 (1991).

상세보기
M. Wittmer, J. Noser, and H. Melchior, “Oxidation Kinetics of TiN Thin Films”, J. Appl. Phys. 52(11), 6659-6664 (1981).

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