[보고서]용융염내 악티나이드 화학연구

박태홍

용융염내 악티나이드 화학연구
Research on the Actinide Chemistry in Molten Salt 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국원자력연구원 Korea Atomic Energy Research Institute
연구책임자	박태홍
참여연구자	연제원 , 조영환 , 김종윤 , 배상은 , 김지혜 , 송규석 , 최광순 , 강병만 , 박용준 , 서경원 , 지광용 , 이창헌 , 정의창 , 하영경 , 차완식 , 이치규 , 안홍주 , 임상호 , 김태형 , 김원호 , 송병철 , 최계천 , 김대현 , 이진홍 , 이나리 , 최수희 , 이상헌 , 오승용 , 김택진
보고서유형	2단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2017-03
과제시작연도	2016
주관부처	미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning
등록번호	TRKO201800005926
과제고유번호	1711036158
사업명	원자력기술개발사업
DB 구축일자	2018-05-12
키워드	핵연료주기.사용후핵연료.용융염.악티나이드.란타나이드.전기화학.분광학.물성.화학분석.nuclear fuel cycle.spent nuclear fuel.molten salt.actinide.lanthanide.electrochemistry.spectroscopy.physical property.chemical analysis.
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201800005926

초록 ▼

파이로공정과 이의 안전조치 기술개발을 위해서는 고온 용융염 내 악티나이드와 란타나이드 이온의 화학거동과 이들간의 화학적 상호작용, 고온 용융염 물성에 대한 이해와 공정에서 발생하는 핵물질에 대한 화학분석 기술 확보가 필수적이다. 본 연구에서는 전기화학/분광 일체형 측정장치를 이용하여 고온 용융염 내 U, Np, 란타나이드 이온의 산화상태에 따른 화학거동 및 이들 이온간의 화학적 상호작용과 산소이온과의 화학반응을 연구했다. 세계 최초로 고온 용융염 매질에서 사용할 수 있는 회전디스크 전극 측정 시스템을 구축하여 악티나이드 및 란타나이드 원소의 다양한 열역학적 및 전기화학적 변수를 측정했다. 용융염 내 고농도 우라늄 및 금속이온의 실시간 농도측정이 가능한 전기화학적 및 흡수분광 측정법을 개발하여 파이로공정 온라인 모니터링 기반기술을 확보했다. 고온 환경에서 전기전도도, 점도, 밀도, 녹는점 등의 물성을 측정할 수 있는 장치 및 기술을 개발하고 성능을 향상하여 673-873 K 온도범위에서 LiCl-KCl 공융혼합물 내에 1성분, 2성분, 3성분계에 대해서 최대 30 wt%까지의 농도범위에서 다양한 조성변화와 온도에 따른 물성 측정 자료를 확보하였다. 특히 개발된 전기전도도, 점도, 밀도 측정은 고온의 환경에서 측정오차가 매우 낮아 신뢰도 높은 자료 생산이 가능했고, single bubbler를 사용하는 용융염 액체 레벨 측정 시스템을 추가로 개발하였다. 또한 용융염 물성 및 화학자료의 체계적 관리를 위해 데이터베이스 프로그램인 데이터초아(DataChoa)를 자체적으로 개발하였고, 용융염 물성과 전기화학 일부 자료를 입력하였다. 파이로공정 기술개발에서 발생하는 다양한 공정시료의 화학분석을 수행하기 위해 시료에 적합한 전처리, 화학분리 및 기기분석 기술을 개발하고 파이로공정 기술개발을 위한 화학분석을 지원했다. 특히 전해환원 공정에서 생산된 모의핵연료 금속전환율 측정을 위한 브로민법 기술을 확립하고 PRIDE 전해환원 공정시료 화학분석과 결과해석을 수행하였다. 또한 고방사성 공정물질 화학분석을 수행하기 위해 차폐 ICP-AES 측정시스템을 구축하여 고방사성 파이로공정시료 화학분석 지원 인프라를 확보하였다.

(출처 : 서지정보양식 712p)

Abstract ▼

Development of pryroprocess technology and its safeguards technology requires understanding the chemical behaviors of actinides and lanthanides in molten salt at high temperatures and developing chemical analysis methods for nuclear materials of the process. We studied the chemical behaviors of U, Np, and lanthanide ions and their chemical interactions in the molten salt using spectroscopic and electrochemical methods. We constructed a rotating disk electrode system for a high temperature molten salt media and obtained various thermodynamic and electrochemical parameters of actinides and lanthanides. We developed electrochemical and spectroscopic methods to estimate concentrations of uranium and metal ions (up to ~9 wt%) in the molten salt for real-time monitoring technology development. We made new systems and technologies to determine molten salt physical properties such as electric conductivity, viscosity, density, and melting point at high temperatures. We enable the electric conductivity measurements of multi-component LiCl-KCl systems containing up to 30 wt% of ions at various temperatures. In particular, our systems had very good reproducibility, which allowed for the production of reliable physical property data, and the modification of a single bubbler afforded a liquid level measurement system at high-temperature environments. In addition, we built a database program (DataChoa) to systematically manage the physical and chemical properties for the molten salt chemistry, and have inputted some of data obtained in this study. We developed chemical analysis methods for various samples produced in the pyroprocess technology development activities. In particular, we validated the bromine-ethyl acetate method and determined the metal/oxide composition of electrochemically reduced SIMFuel at PRIDE. We also set up a shielded ICP-AES system for the analyses of high-level pyroprocess products and salts.

(출처 : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 713p)

목차 Contents

표지 ... 1
제출문 ... 3
보고서 요약서 ... 5
요약문 ... 8
SUMMARY ... 26
CONTENTS ... 45
목차 ... 46
표목차 ... 47
그림목차 ... 50
제1장 연구개발과제의 개요 ... 67
제2장 국내외 기술개발 현황 ... 72
제1절 국외 기술개발 현황 ... 74
제2절 국내 기술개발 현황 및 수준 분석 ... 78
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 82
제1절 용융염내 An 및 Ln의 UV-VIs-NIR 흡수분광학적 특성 연구 ... 84
제2절 고온 용융염 화학 반응 측정 및 자료 생산 ... 158
제3절 고온 용융염 물성 측정기술 개발 및 자료 생산 ... 374
제4절 파이로공정물질 화학분석 기술개발 ... 465
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 582
제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 588
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 596
제7장 연구개발성과의 보안등급 ... 602
제8장 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 606
제9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 613
제1절 연구 개발 과제 수행에 따른 위험 요소 및 대처방안 ... 615
제2절 실험실 관리 및 위험성 평가 실행 ... 616
제10장 참고문헌 ... 622
제11장 부록 ... 628
부록1. 유도결합플라스마 발광분석기 운영절차서 ... 630
부록2. 브로민법에 의한 전해환원공정 모의사용후핵연료 금속전환체 환원율 측정 ... 642
부록3. 금속전환체 및 염물질에 대한 방사선량 평가 결과보고서 ... 650
부록4. 다성분계(LiCl-KCl-UCl₃) 용융염의 계산화학적 컴퓨터시뮬레이션 및 소프트웨어 개발 보고서 ... 670
서지정보양식 ... 712
BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 713
끝페이지 ... 714

표/그림 (300)

표 Molar absorptivity of CeCl3 (a) and NdCl3 (b) in LiCl-KCl at 450℃
표 Electronic absorption spectra of LaCl3 (a), CeCl3 (b), NdCl3 (c), and a representative molar absorptivity calculation of NdCl3 at 588 nm in LiCl-KCl at 450℃
표 Absorption spectra of multi-component systems obtained from the addition of subsequent addition of UCl3, LaCl3, CeCl3 and NdCl3 in LiCl-KCl at 450℃.
표 Absorption spectrum of NpCl4 in LiCl-KCl at 450 ℃
표 Absorption spectrum of NpCl4 in LiCl-KCl at 450 ℃ with subsequent addition of LaCl3, CeCl3, and NdCl3 before (a) and after (b) purification of lanthanide chlorides.
표 Schematic description of an electrochemical spectroscopic cell
표 Cyclic voltamogram of a multi-component LiCl-KCl eutectic system including UCl3, LaCl3, CeCl3, and NdCl3 at 450 ℃
표 Chronological electronic absorption spectra of a multi-component LiCl-KCl eutectic system at 450 ℃ including UCl3, LaCl3, CeCl3, and NdCl3 under a constant potential of 0 V (a) and subsequently under a constant potential of -0.7 V (b).
표 Chronological electronic absorption spectra of a multi-component LiCl-KCl eutectic system at 450 ℃ including UCl3, LaCl3, CeCl3, and NdCl3 under constant potentials of -1.5∼-1.7 V (a) and then -2.1 V (b).
표 Chronological electronic spectra of the electrochemical reaction of Np3+ to Np4+ in LiCl-KCl melt at 450 ℃. Constant potentials were subsequently applied at 0.6 V (a) and 1.1 V (b).
표 Overview of electronic spectral change of Np ion in LiCl-KCl melt at 450 ℃ with a variation of applied potential. Solid lines are obtained under oxidizing conditions and dotted lines are obtained under reducing conditions.
표 Chronological electronic spectrum of a multi-component LiCl-KCl eutectic system at 450 ℃ including NpCl4, LaCl3, CeCl3, and NdCl3 under constant potentials of 0.3 and then 0.1 V.
표 Chronological electronic spectrum of a multi-component LiCl-KCl eutectic system at 450 ℃ including NpCl3, LaCl3, CeCl3, and NdCl3. Constant potentials were subsequently applied at -1.0 V (a), -1.5 V (b), -1.7 V (c), -2.1 V (d), and -2.2 V (e).
표 Cyclic voltammogram of NpCl4 in LiCl-KCl eutectic measured at 450 ℃ (concentration: 6.4 mM).
표 Absorption spectra recorded during the oxidation of Np3+ to Np4+ at 0.8V vs. Ag|Ag+.
표 (a) Absorption spectra of NpCl3 (~0.1 mM) in LiCl–KCl eutectic recorded as a function of increasing potential. The applied potentials from top to bottom are 0.1, 0.3, 0.35, 0.375, 0.4, 0.425, 0.45, 0.475, 0.5, and 0.9 V vs. Ag|Ag+. (b) Plot of the applied potential (E) vs. ln([Np4+]/[Np3+]) at 383 nm.
표 Schematic diagram of experimental setup.
표 Electronic absorption spectra of SmCl3 (a), YbCl3 (b), EuCl2 (c) in LiCl-KCl at 450℃
표 Absorption spectra of multi-component systems obtained from the subsequent addition of UCl3, SmCl3, YbCl3 and EuCl3 in LiCl-KCl at 450℃.
표 Absorption spectra of multi-component systems obtained from the subsequent addition of NpCl4, SmCl3, YbCl3 and EuCl3 in LiCl-KCl at 450℃.
표 Absorption spectra change with the addition of Li2O to LiCl-KCl eutectic including NpCl4 at 450℃.
표 Absorption spectra change with the addition of Li2O to LiCl-KCl eutectic including NpCl4 at 450℃.
표 Absorption spectra of multi-component systems obtained from the subsequent addition of UCl3, SmCl3, YbCl3 and EuCl3 in LiCl-KCl at 45 0℃.
표 Electronic absorption spectra after applying potentials to a multi-component LiCl-KCl eutectic system at 450 ℃ including UCl3, SmCl3, YbCl3, and EuCl3. Working electrode
표 Electronic absorption spectra after applying potentials to a multi-component LiCl-KCl eutectic system at 450 ℃ including NpCl4, SmCl3, YbCl3, and EuCl3. Working electrode
표 Electronic absorption spectra after applying potentials to a multi-component LiCl-KCl eutectic system at 450 ℃ including NpCl4, SmCl3, YbCl3, and EuCl3. Working electrode
표 Photo of the tungsten electrode in molten LiCl-KCl after electrodeposition of Np
표 Electronic absorption spectra of (a) a mixture of U and Np and (b-c) a mixture of U, La, Ce, Nd and Np in LiCl-KCl melt at 450 ℃. Fig. (a) was obtained by adding NpCl4 to UCl3 solution, Fig (b) was obtained by adding NpCl4 to a mixture of UCl3, LaCl3, CeCl3 and NdCl3, and Fig. (c) was obtaining after applying potentials to the 5-component mixture solution. Working electrode
표 (a) NIR absorption spectra of SmCl3 in LiCl-KCl at 450 ℃. (b) Estimation of molar absortivity of the absorption band of at 1242 nm.
표 (a) and (b) absorption spectra of NdCl3 in LiCl-KCl at 450 ℃. (c) Estimation of molar absorptivity of the absorption band of at 587 nm. (d) Photograph of NdCl3 in LiCl-KCl melt.
표 (a) and (b) absorption spectra of PrCl3 in LiCl-KCl at 450 ℃.
표 Molar absorptivity of PrCl3 in LiCl-KCl at 450 ℃.
표 (a) and (b) absorption spectra of PrCl3 in LiCl-KCl at 450 ℃
표 (a) and (b) absorption spectra of DyCl3 in LiCl-KCl at 450 ℃. Estimation of molar absorptivity of the absorption band of at (c) 1290 and (d) 911 nm.
표 UV-Vis-NIR electronic transition spectra of lanthanides and uranium chloride in LiCl-KCl molten salts at 450 ℃.
표 (a) and (b) Electronic absorption spectra of U3+ (black) and U4+ (red) in LiCl-KCl at 500 ℃. (a) was obtained with QEPro spectrometer and (b) with NIRQuest512 spectrometer.
표 Photographs of optical cells containing LiCl-KCl melts of (a) U3+ and (b) U4+
표 Photographs of optical cells containing LiCl-KCl melts of (a) Np3+ and (b) Np4+
표 Cyclic voltammograms of lanthanide elements in 500 ℃ LiCl-KCl molten salt.
표 (a) CVs obtained from W electrode in LiCl-KCl containing UCl3-NdCl3 at 500 ℃. (b) Total charge passed during the CVs.
표 UV-Vis absorption spectrum of U(III) in LiCl-KCl with addition of LaCl3, CeCl3, and NdCl3.
표 UV-Vis absorption spectrum of Np(IV) in LiCl-KCl with addition of LaCl3, CeCl3, and NdCl3.
표 (a) UV-Vis absorption spectra of U(III) in LiCl-KCl with addition of EuCl3. (b) The picture of UV-Vis cell taken after addition of EuCl3.
표 Cyclic voltammograms obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing various concentration of UCl3.
표 Peak currents of the electrodeposition and its dissolution as a function of concentration in Fig. 2-1-1.
표 Repeating chronoamperometry results obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing various concentration of UCl3.
표 Schematic of repeating chronoamperometry for Pyrochemical process.
표 Steady state currents of repeating chronoamperometry as a function of concentration in Fig. 2-1-3.
표 Charge passed during the repeating chronoamperometry as a function of concentration in Fig. 2-1-3.
표 Repeating chronoamperometry results obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing various concentration of UCl3.
표 Steady state currents of repeating chronoamperometry as a function of concentration in Fig. 2-1-7.
표 Charge passed during the repeating chronoamperometry as a function of concentration in Fig. 2-1-7.
표 Schematic of repeating multi-step voltammetry for Pyrochemical process.
표 Repeating multi-step voltammetry results obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing CeCl3 and various concentrations of UCl3 and LaCl3.
표 Steady state currents (a) and passed charge (b) of repeating multi-step voltammetry as a function of concentration in Fig. 2-1-14
표 Linear sweep voltammograms and (a) and passed charge (b) obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing CeCl3 and various concentrations of UCl3 and LaCl3.
표 Cyclic voltammograms obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing UCl3, CeCl3, LaCl3, and NdCl3.
표 Cyclic voltammograms obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing CdCl2, UCl3, CeCl3, LaCl3, and NdCl3.
표 Cyclic voltammogram obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing BiCl3, and UCl3.
표 Cyclic voltammograms obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing BiCl3, UCl3, CeCl3, LaCl3, and NdCl3
표 Cyclic voltammograms obtained from W wire (a) and W plate (b) in LiCl-KCl melt containing various concentration of CeCl3.
표 Analytical results for the concentration of elements in LiCl-KCl melt determined by ICP-AES.
표 The color changes of the phenolphthalein solutions containing H2O2 as the time goes by.
표 The color changes of various indicator in aqueous solution before and after acid-base titration.
표 Time dependence of the various indicators in aqueous solutions with and without H2O2.
표 Pictures of solutions containing various indicators before and after gamma ray irradation.
표 Pictures of the gamma ray irradiated solutions containing various indicators before and after the acid-base titration.
표 Enthalpy and entropy changes of formation in LiCl-KCl molten salt.
표 Electronic absorption spectra of UCl3 in LiCl-KCl at 450℃.
표 Electronic absorption spectra of concentrated UCl3 in LiCl-KCl at 450℃.
표 Electronic absorption spectra of concentrated UCl3 in LiCl-KCl at 450℃ with a 2 mm path length cell (a) and absorbance change with UCl3 concentration at 750 nm and 900 nm.
표 Molar absorptivity of lanthanides and actinides in LiCl-KCl at 450 ℃
표 (a) Absorption spectra of UCl3 in LiCl-KCl eutectic at 450 ℃ using a cell with 1 cm light path length. Concentration: 0.2-0.7 wt%. (b) Photo of the cell containing 0.7 wt% of UCl3.
표 NIR molar absorptivity of UCl3 in LiCl-KCl at 450 ℃
표 (a) Absorption spectra of UCl3 in LiCl-KCl eutectic at 450 ℃ using a cell with 1 mm light path length. Concentration:2.0-13.3 wt%. (b)Photo of the cell containing 13.3 wt% of UCl3.
표 Concentration dependent absorbance changes of the NIR f-d transitions of UCl3 in LiCl-KCl eutectic at 450 ℃ using a 1 mm light path cell.
표 Cyclic voltammogram obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing 2 wt.% UCl3 and CeCl3.
표 Potentials applied during RCA measurement in LiCl-KCl melt containing 2 wt.% UCl3 and CeCl3.
표 RCA results obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing 3 wt.% CeCl3 and various concentration of UCl3.
표 RCA results obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing 3 wt.% UCl3 and various concentration of CeCl3.
표 Cyclic voltammogram obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing 1 wt.% UCl3, MgCl2, and LaCl3. Scan rate = 200mV/s.
표 CA results obtained from W wirein LiCl-KCl melt containing 2 wt.% MgCl2, LaCl3 and various concentration of UCl3.
표 CA results obtained from W wirein LiCl-KCl melt containing 2 wt.% UCl3, LaCl3 and various concentrations of MgCl2.
표 CA results obtained from W wire in LiCl-KCl melt containing 2 wt.% UCl3, MgCl2 and various concentrations of LaCl3.
표 Design of electrode system for electrochemical on-line monitoring in LiCl-KCl.
표 Pictures of electrode system for electrochemical on-line monitoring in LiCl-KCl. (a) side view and (b) bottom view.
표 Schematics of testing system for electrochemical on-line monitoring in LiCl-KCl.
표 RCA results obtained from W wire before and after U electrodeposition into Bi pool.
표 RCA results obtained from W wire before and after U dissolution from Bi pool.
표 RCA results obtained from W wire after U electrodeposition into Bi pool.
표 Current-overpotential curves for electrochemical reaction system.
표 Tafel plots for anodic and cathodic branches of the current-overpotential curve
표 Schematics of rotating disk electrode.
표 Schematics of rotating disk electrode system for high temperature molten salts.
표 Picture of rotating disk electrode system manufactured by Pine Instrument.
표 Stand for height control of RDE.
표 Glove box design for RDE system in molten salts.
표 Furnace design for RDE system in molten salts.
표 (a) RDE measurement system in high temperature molten salt. (b) Chronoamperometry result obtained during making a meniscus for RDE measurement in molten salts.
표 MgO insulated RDE.
표 Rotating disk electrodes.
표 (a) Cycle voltammograms and (b) scan rate dependence of peak currents obtained from W RDE in LiCl-KCl containing 1.5 wt.% SmCl3, YbCl3, and EuCl3.
표 Arrhenius plots for the diffusion (a) and the reduction reactions (b) of Sm3+ in LiCl-KCl melts. The inset in (b) shows the electron transfer coefficients at various temperatures.
표 (a) Linear sweep voltammograms at various rotation rates and (b) Levich plot obtained from W RDE in LiCl-KCl containing 1.5 wt.% EuCl2. Scan rate: 4 mV/s.
표 (a) Linear sweep voltammograms at various rotation rates and (b) Levich plot obtained from W RDE in LiCl-KCl containing 1.5 wt.% SmCl3. Scan rate: 4 mV/s.
표 Tafel plot obtained from W RDE in LiCl-KCl containing 1.5 wt.% SmCl3.
표 (a) Linear sweep voltammograms at various rotation rates and (b) Levich plot obtained from W RDE in LiCl-KCl containing 1.5 wt.% EuCl3. Scan rate: 4 mV/s.
표 Tafel plot obtained from W RDE in LiCl-KCl containing 1.5 wt.% EuCl3.
표 Diffusion coefficients of lanthanide ions in LiCl-KCl melt obtained with RDE measurements.
표 Electron transfer resistances and exchange current densities of lanthanide ions in LiCl-KCl melt obtained with RDE measurements.
표 (a) Linear sweep voltammograms at various rotation rates and (b) Levich plot obtained from W RDE in LiCl-KCl containing 1.83 wt.% UCl3. Scan rate: 4 mV/s.
표 Tafel plot obtained from W RDE in LiCl-KCl containing 1.83 wt.% UCl3. (a)U(III/IV) and (b) U(0/III) redox reactions.
표 Diffusion coefficients of uranium ions in LiCl-KCl melt obtained with RDE measurements.
표 Electron transfer coefficients and exchange current densities of uraium ions in LiCl-KCl melt obtained with RDE measurements.
표 Current variation with rotating rate at an RDE for an electrode reaction with slow kinetics.
표 Scan rate dependence of CV on RDE obtained from LiCl-KCl melt containing UCl3 at 500 ℃.
표 Electrochemical parameters of lanthanide elements in LiCl-KCl molten salt.
표 RDE results of lanthanide ions in LiCl-KCl melt.
표 Tafel plots of lanthanide elements in 500 ℃ LiCl-KCl molten salt.
표 Thermodynamic and electrochemical data of 1.0 wt.% lanthanide elements in 500 ℃ LiCl-KCl molten salt using tungsten rod as working and counter electrode and 1.0 wt.% Ag|AgCl electrode as reference electrode
표 Dissolution of uraium in LiCl-KCl containing 1.83 wt.% UCl3.
표 Dissolution of uraium in LiCl-KCl containing 1.83 wt.% UCl3.
표 Dissolution rate of urainum metal in LiCl-KCl melt at various temperatures.
표 Ln(III)/Ln(0) 반응을 갖는 란탄족 원소의 순환전압전류 그래프
표 Ln(III)/Ln(II) 반응을 갖는 란탄족 원소들과 Nd의 순환전압전류 그래프
표 Ln(III)/Ln(0) 반응을 갖는 란탄족 원소(La, Ce, Pr, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Lu)의 Tafel 그래프
표 NdCl3의 용융염내 전체 범위 및 각 산화환원 평형전위에서의 Tafel 그래프
표 농도에 따른 CeCl3의 교환전류밀도 변화
표 란탄족 원소들의 온도에 따른 교환전류밀도
표 반응활성화에너지와 교환전류밀도(a) 및 원자화 에너지(b)의 상관관계
표 La와 이후에 Ce을 첨가한 La-Ce의 순환전압전류 그래프
표 Ce과 이후에 La을 첨가한 La-Ce의 순환전압전류 그래프
표 La-Ce 이성분계 시스템의 용융염 내 Tafel 그래프
표 LiCl-KCl-ZrCl4 (1 wt.%) 시스템에서 텅스텐 작업전극을 이용해 측정한 순환전압전류 그래프
표 (a) LiCl-KCl-ZrCl4 (0.49 wt.%) 시스템의 흡수 스펙트럼(할로겐 램프 (350 ~ 1022nm)와 중수소 램프(250 ~ 600nm)의 측정 결과를 더하여 표시) (b) LiCl-KCl-ZrCl4 (1 wt.%) 시스템에서 Zr 금속 투입 시 흡수 스펙트럼의 변화 (광원: 할로겐 램프(350 ~ 1022nm)).
표 산화수 미상의 Zr 이온을 가진 갈색의 LiCl-KCl-ZrCl4-Zr 염을 굳힌 모습(위). 해 당 염을 깨끗한 LiCl-KCl에 넣으면, 무색으로 변하며 Zr 금속으로 추정되는 작은 입자가 형성됨 (아래).
표 LiCl-KCl-ZrCl4-Zr (1 wt.%) 시스템에서 텅스텐 작업전극을 이용해 측 정한 순환전압전류 그래프
표 LiCl-KCl-ZrCl4 (ZrCl4 = 1 wt.%) 샘플에서 측정한 XPS 스펙트럼.
표 LiCl-KCl-ZrCl4 (ZrCl4 = 1 wt.%) 샘플에서 측정한 XPS 스펙트럼의 deconvolution 결과
표 LiCl-KCl-ZrCl4-Zr (ZrCl4 = 1 wt.%) 샘플에서 측정한 XPS 스펙트럼
표 LiCl-KCl-ZrCl4-Zr (ZrCl4 = 1 wt.%) 샘플에서 측정한 XPS 스펙트 럼의 deconvolution 결과
표 Square wave voltammetry를 측정할 때 전극에 가해지는 전압을 시간의 함 수로 나타낸 그래프.
표 LiCl-KCl-ZrCl4-Zr (ZrCl4 = 1 wt.%) 시스템에서 텅스텐 작업전극을 사용해 측정한 square wave voltammogram.
표 Square wave voltammogram의 R1 에 대한 peak deconvolution 수행 결과 (ΔVA=20mV, f=20Hz, ΔVs=1mV). FWHM =2Ep-Ep/2
표 식 (11)을 통해 구한 환원반응 피크 R1에서의 반응 에 참여하는 금속 이온 하나당 관여하는 전자의 개수.
표 (a) 파이로 프로세싱의 모식도, (b)파이로 프로세싱의 염 처리 순서도
표 55 mA/cm2 의 전류밀도를 0.35 초 동안인가하는 경우 (a) 액체금 속 내에서 Nd, Pr, Y 의 초기농도가 다른 경우일 때 농도 구배 및 (b) 초기농도 가 다른 경우일 때 Nd, Pr, Y의 농도구배.
표 액체 금속 전극 내 악티나이드 원소의 다단계, 선택적 분리를 위한 실제 반응 조의 예. 첫 번째 격벽이 개방된 경우
표 계산을 위해 설정한 단순화된 액체 전극의 구조,
표 액체 카드뮴 전극에서의 각 원소의 초기 농도값 및 확산계수
표 전기화학적 회수를 진행하지 않는 상황에서, 액체 카드뮴 전극 내 에서의 시간에 따른 각 원소의 농도 구배.
표 첫 회수과정 후, 회수된 각 원소의 양 및 불순물 함량
표 목표 순도를 99%로 하여 5번의 회수 공정을 거친 경우의 회수량
표 회수 차수에 따른 (a) 악티나 이드 원소와 (b) 희토류 원소의 회수량.
표 수지상 전해도금층 형성의 개략도
표 0.2 M H2SO4 용액내에서 150초 동안 (a) 10, (b) 50, (c) 100, and (d) 500 mAcm-2의 전류밀도를 인가하여 형성된 구리 전해 도금층의 표면 사진
표 0.57M NiSO4 and 0.24M H3BO3용액내에서 형성된 니켈 전해도금층.
표 0.43M NiSO4, 0.14M NiCl2, and 0.24M H3BO3 용액내에서 형 성한 니켈 전해도금층의 SEM 이미지
표 0.57M NiSO4, 0.24M H3BO3, and 0.28M NH4Cl 용액내에서 형 성된 니켈 전해도금층의 SEM 이미지.
표 시뮬레이션 도메인의 개략도.
표 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 예측된 1M CuSO4 의 전해액 내에서 -0.32 V 의 과전압을 가하였을 경우 구리 전해도금층의 성장양상.
표 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 예측된 1M CuSO4 의 전해액 내 에서 -0.35 V 의 과전압을 가하였을 경우 구리 전해도금층의 성장양상.
표 Si 전해도금층의 EDS 분석결과.
표 이온성 액체의 순환전위곡 선 (검은색 선).6시간동안 baking 한 이온성 액체 (회색 선) 및 12시간 baking 한 이온성 액체 (점선)
표 (a)12시간 baking한 이온성 액체(검은색 선) 및 SiCl4 첨가된 이온성 액체(점선)의 순환전위곡선. (b) 12시간 baking 한 이온성 액체에 SiCl4 첨가 하여 35분동안 -2.7 Vvs.Pt Q.R.E. 의 전압을 인가한 경우에 형성 된 전착층의 표면사진.
표 Si 전해도금층의 EDS 분석결과.
표 (a) 이온성 액체(BMP-TFSI)의 순환전위 곡선. (b) 이온성 액체에 0.06 M La(NO3)3∙4H2O를 첨가하여 측정한 순환전위곡선.
표 이온성 액체 내에서 각각의 조건으로 형성한 La 전착층의 SEM 이미지
표 이온성 액체 내에서 형성된 La 전착 층의 EDS 분석 결과
표 자체 설계, 제작한 테프론 셀의 구성도
표 테프론 셀을 이용하여 측정한 순환전위곡선, 0.06 M La(NO3)3∙4H2O.
표 테프론 셀을 이용하여 3 시간 동안 형성된 La 전착층의 SEM 이미지
표 테프론 셀을 이용하여 3시간 동안 형성된 La 전착 층의 EDS 분석 결과
표 70℃에서 측정한 순환전위곡선, 0.06 M La(NO3)3∙4H2O.
표 구리를 기재로 하여 측정한 순환전위곡선.
표 구리 기재위에 각각의 전위로 3시간 동안 인가하여 형성된 La 도금층
표 구리 기재위에 각각의 전위로 3시간 동안 인가하여 형성된 La 도금층의 EDS 분석 결과.
표 NiSO4·6H2O 0.02M, Na2MoO4·2H2O 0.4M KC6H5O7·2H2O 0.25M 전해액에서 형성된 Mo-Ni 전해도금층.
표 NiSO4·6H2O 0.02M, Na2MoO4·2H2O 0.8M KC6H5O7·2H2O 0.25M 전해액에서 형성된 Mo-Ni 전해도금층.
표 Electrical conductivity measurement system using a AC impedance analysis method.
표 Various types of the glass capillary electrodes combined with platinum wires.
표 Various equivalent circuits of the electrochemical cells, and the Nyquist plots for the equivalent circuits.
표 Nyquist plot of the conductivity standards (0.001M KCl).
표 Nyquist plot of the conductivity standards.
표 Cell constants of the glass capillary cells with the KCl concentrations.
표 Current vs. time curve in chronoamperometry.
표 The effect of electrical conductivity on the peak currents in chronoamperometry.
표 Current vs. time curve in chronoamperometry with the multiple-potential steps.
표 Effect of the time interval in the multiple-potential step chronoamperometry on the polarizaiton of the electrochemicla cell.
표 Effect of the open circuit potential on the current-voltage curve.
표 Effect of applied voltages on the cell constants.
표 Electrical conductivity measurement system where x = the cell distance from the bottom of the vessel, and y = the immersion depth of the cell.
표 The effect of the cell distance from the bottom of the vessel, and the immersion depth of the cell on the cell constants of the glass capillary cells.
표 Viscosity measurement system using a double-walled falling cylinder method.
표 Determination of the time of fall in a double-walled falling cylinder method.
표 Effect of the height of fall on the time of fall.
표 Calibration curve obtained by using the viscosity standards.
표 Viscosity measurement system equipped with the Brookfield viscometer and the control program for the high-temperature application.
표 Various tools and accessaries in the viscosity measurement system.
표 Specially-designed viscometer and the electric furnace.
표 Driving unit for the precise alignment of viscometer and the sample vessel.
표 Temperature correction using KNO3 as the reference molten salts.
표 SINTERFACE BPA-1SX tensiometer and the high-temperature maximum bubble pressure measurement system.
표 Determination of the density by using maximum bubble pressure method.
표 Determination of the liquid level based on the pressure method.
표 Circuit diagram of the liquid level measurement system based on the pressure method.
표 Bubble pressure measurements for water using LDS-GENII.
표 Liquid density test results for water using LDS-GENII.
표 Liquid level test results for water using LDS-GENII.
표 Liquid density and level test results for KNO3 molten salts at 600℃ (setting temperatue) using LDS-GENII.
표 Bubble pressure measurements for KNO3 molten salts at 600 ℃ (setting temperature) using LDS-GENII with (a) Po=100 Pa, (b) Po=150 Pa, (C) Po=200 Pa, and (d) Po=400 Pa.
표 Bubble pressure measurements for KNO3 molten salts at 800℃ (setting temperature) using LDS-GENII with (a) Po=100 Pa, (b) Po=150 Pa, (C) Po=200 Pa, and (d) Po=400 Pa.
표 Bubble pressure measurements for KNO3 molten salts at 850℃ (setting temperature) and Po=70 Pa using Pyro-GENII.
표 Special equipment for the measurement of the differential scanning calorimetry.
표 Special equipment for the measurement of the differential scanning calorimetry.
표 Electrical conductivity of pure LiCl(44wt%)-KCl(56wt%) molten salts measured by using the AC impedance method.
표 Conductivity of pure LiCl-KCl eutectic using a short time interval multiple-potential step chronoamperometry.
표 Viscosities of pure LiCl-KCl molten salts.
표 Effect of temperature on the viscosities of pure KNO3 molten salts.
표 Kinematic viscosities of pure LiCl-KCl molten salts at various temperature.
표 Viscosity of the LiCl-KCl eutectic molten salts with temperatures measured by using rotational viscometer.
표 Variation in the bubble pressures with time depending on the immersion depth.
표 Densities of pure KNO3 molten salts at various temperatures.
표 Dynamic surface tension of pure KNO3 molten salts at various temperatures.
표 Static surface tension of pure KNO3 molten salts at various temperatures.
표 Result of the distance measurements using the tube pressure method.
표 Result of the LiCl-KCl eutectic using the differential scanning calorimetry.
표 Determination of the melting point of the LiCl-KCl eutectic using the electrical conductivity method.
표 Effect of the temperature on the viscosity of eutectic LiCl-KCl molten salt comprising 30 wt% of LaCl3 : CeCl3 : NdCl3 = 1 : 1 : 1.
표 Viscosity data for 1-component system
표 Viscosity data for 2-component system
표 3-component phase diagram obtained using FactSage 6.3.
표 Phase diagram of the 3-component LiCl-KCl-LaCl3 system at 873K.
표 Calculated results of the phase behavior of CeCl3 in LiCl-KCl molten salts using FactSage 6.3.
표 Conductivities of NdCl3-LiCl-KCl molten salts measured by using Short-time Interval Multiple-potential Step Chronoamperometry in order to determine the liquidus and solidus temperatures.
표 Concentration of CeCl3.
표 Concentration of LaCl3.
표 Conductivity of 6.7 wt% UCl3 in LiCl-KCl eutectic melts.
표 Conductivities of 5 wt% CeCl3 + 6.7 wt% UCl3 in LiCl-KCl melts.
표 DataChoa ver. 1.0.
표 Selection of appropriate solution for selective dissolution of metallic uranium
표 Chemical stripping of lanthanides from organic phase (upper) into aquesous (lower) phase.
표 metallic (dissolved by Br2-ethylacetate) portion (a) and oxide (insoluble) portion (b).
표 Evaporation of solvent and drying for Nd sample.
표 Examples of pretreatment failure (side reaction, particle formation by aging).
표 Pretreatment by adding oxidat (H2O2) in case of fine particle formation.
표 Block flow diagram for selective dissolution analysis of lanthanide metals from their oxide mixtures.
표 Schematic presentation of bromine-dissolution and sample pretreatment for analysis.
표 Measurement of metallic contents in the carefully selected lanthanide metal samples by bromine method.
표 Corrosion properties of Nd metal.
표 Measurement of metallic contents (blue) in the samples and recovery (red) by bromine method.
표 Dissolution of Ln2O3 by bromine method.
표 Enthalpy of formation for LnBr3, LnCl3 and Ln2O3
표 Thermodynamical basis of bromine method.
표 Results of measurements of metal contents in Nd metal chips.
표 Metal composition of SIMFuel of PWR spent nuclear fuel (burn up condition) and ICP-AES analysis results of the UTEVA column chromatography with simulated solutions of U ingot containing LiCl (∼20 wt%).
표 Separation of fission products using a UTEVA column in 3 M HNO3.
표 Scheme of the determination of the metal conversion yield (left) and the quantitative analysis (right) of electrolytically reduced SIMFuel in the Oxide Reduction process.
표 Flow sheet of separation of U, Am/Cm, and Pu using UTEVA and TRU column chromatography.
표 Extraction chromatography where a flow rate is controlled by gravity (left) and reduced pressure (right).
표 Flow sheet of recovery of Np from LiCl-KCl eutectic waste.
표 Photos of anion exchange chromatography of Np (left) and recovered Np (right).
표 ICP-AES result of 4 M NH4SCN-0.1 M formic acid solution eluted from TEVA resin.
표 Recovery and FWHM of 243Am determined by alpha spectrometry.
표 Flow sheet of separation of Am and rare earth elements using TEVA column chromatography.
표 Photos of coupled-column chromatography system for the separation of U, Pu and lanthanides.
표 (a) Structure of sodium eicosyl sulfate and (b) hydrophobic interaction between C18 functionalized silica surface and sodium eicosyl sulfate.
표 Schematic of coupled-column chromatography system for the separation of U, Pu and lanthanides.
표 Structures of Arsenanzo III (a) and α-hydroxyisobutyric acid.
표 Separation of lanthanides from uranium matrix using C18 reversed phase column (15× 0.46 cm, 5 μm particle size) and sodium eicosyl sulfate coated column.
표 Scheme of SI system. D: detector.
표 SI-networks assembled using extraction or anion exchange chromatography.
표 Photos of the SI-system assembly.
표 Shielded ICP-AES layout design.
표 Front view of shielded ICP-AES system.
표 Exhaust system for shielded ICP-AES.
표 Installed shielded ICP-AES system.
표 Smart analyzer Vision 소프트웨어 실행창 및 Flush 버튼.
표 Smart analyzer Vision 소프트웨어 Device Config.
표 ppm V(바나듐)의 spectrum.
표 1 ppm S(황)의 spectrum.
표 1 ppm P(인)의 spectrum.
표 2 ppm Cu (구리)의 spectrum.
표 3 ppm Al(알루미늄)의 spectrum.
표 3 ppm Ce(세륨)의 spectrum.
표 35 ppm Mo(몰리브덴)의 spectrum.
표 Analytical processes for the determination of radionuclides in irradiated TRISO fuel.
표 Analytical results of an irradiated TRISO fuel sample by Shielded ICP-AES.
표 Design of molular type 3-part centrifuge for use in hotcell conditions.
표 Home built modular type centrifuge (before assemble → after assemble → and in operation).
표 Radioactivity distribution in the operation salt of electrolytic reduction process.
표 Radioactivity distribution of fission product ions in ACPF metal ingot and operation salt.
표 Chemical Composition of SIMFUEL sample.
표 Reduction yields of electrolytically reduced SIMFuel.
표 Comparison of quantitative results of the selective method and the total dissolution method.
표 EDS result of insoluble solid collected after dissolving the electrolytically reduced SIMFuel in a HNO3-HCl solution.
표 Dependence of U metal conversion yield of reduced SIMFUEL on bromination time.
표 Comparison of U metal conversion yield before and after CP process.
표 Variation of dissolved Ba, Sr and Rh in various operation salt samples.
표 Information of samples for chemical analysis.

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