초록 ▼

사용후핵연료에 대한 파이로프로세싱 시스템의 주요 설계변수인 용융염의 열역학 및 동역학물성을 획득하는 멀티스케일 전산모델을 구축하고, 이를 통한 database 구축 및 실험적 기법으로 측정한 값을 검증하는 것이 본 연구의 목적임.

구체적으로, 열역학변수인 활성도 및 그 계수 (Activity coefficient), 사용후 핵연료의 용융염속한계용해도 (solubility limit)을 구하고, 깁스프리에너지 다이어그램을 계산하여 상평형도를 계산 함. 또한, 클러스트 익스펜젼이라는 통계역학적 방법을 적용하여, 사용후 핵연

사용후핵연료에 대한 파이로프로세싱 시스템의 주요 설계변수인 용융염의 열역학 및 동역학물성을 획득하는 멀티스케일 전산모델을 구축하고, 이를 통한 database 구축 및 실험적 기법으로 측정한 값을 검증하는 것이 본 연구의 목적임.

구체적으로, 열역학변수인 활성도 및 그 계수 (Activity coefficient), 사용후 핵연료의 용융염속한계용해도 (solubility limit)을 구하고, 깁스프리에너지 다이어그램을 계산하여 상평형도를 계산 함. 또한, 클러스트 익스펜젼이라는 통계역학적 방법을 적용하여, 사용후 핵연료 원소 및 용융염 원소간 상호작용을 정밀하게 정량화하고, 이를 몬테카를로 전산모사에 사용하여 Cathode 전극위에 전착되는 구조를 발견 함, 한편 동역학 변수로는 사용후 핵연료 원소의 용융염내 확산 계수를 계산하게 됨. 이는 제일원리 분자동역학을 적용하여, 용융염속에 존재하는 액티나이드 계 이온의 확산거동 및 전해정련과정젓 이들 원소를 추출하는 시간을 예측할 수 있게 함.

본 연구의 궁극적 목적은 열역학/동역학적 물성을 정확하고 신속하게 파악한 후 최적의 소재(전극, 용융염)를 발굴, 사용후 핵연료 재 사용을 위한 고성능 파이로 시스템을 설계하는 것임,수용액이 아닌 용융염을 이용한 사용후 핵연료의 물성을 순수 양자 및 멀티스케일 전산을 모델을 통해 데이터베이스를 계산해낸 것은 세계적으로 유례를 찾기 어려우며, 개발된 모델은 비수계에서 일어나는 여타 전기화학반응 시스템 설계에도 적용가능한 일반적인 특성을 가짐

( 출처 : 요약서 3p )

Abstract ▼

Ⅳ. PROJECT RESULTS
We developed multi-scale computational procedures to predict thermodynamic/kinetic materials properties of molten slat in pyroprocess for spent nuclear fuels. We verified that experimentally measured chemical activity(coefficients) are well agreed with our calculations. Thermod

Ⅳ. PROJECT RESULTS
We developed multi-scale computational procedures to predict thermodynamic/kinetic materials properties of molten slat in pyroprocess for spent nuclear fuels. We verified that experimentally measured chemical activity(coefficients) are well agreed with our calculations. Thermodynamically plausible mechanisms of electrorefining process of U, Pu on W(110) surface were identified.

Our results propose that understanding the micro-level structures of double-layer interfaces is of importance in the process. It turned out that Cl ions in the double layer stabilize adsorbed nuclear fuel elements, but the growth occur in a manner of a localized multi-layer topology instead of uniform electroplated surface.

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1 절 연구개발 목적 ... 10
• 제 2 절 연구개발 필요성 ... 10
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 제 1 절 국외 기술개발 현황 ... 11
• 제 2 절 국내 기술개발 현황 ... 11
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 12
• 제 1 절 Ab-initio 및 Multi-scale 전산을 이용한 용융염 물성예측 및 예비 검증 모델 수립 ... 12
• 1. 용융염 내 우라늄의 Data Base ... 12
• 2. 용융염 내 플루토늄의 Activity coefficient ... 18
• 3. 용융염을 이용한 우라늄 전해정련에 대한 멀티스케일 전산모델 ... 20
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 25
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 26
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 28
• 제7장 참고문헌 ... 29
• 끝페이지 ... 30