Li2O-LiCl 용융염을 이용한 전해환원기술은 사용후핵연료로부터 우라늄 금속을 회수하기 위해 연구되고 있다. 이 전해환원기술에서는 Li2O가 촉매로 이용되기 때문에 그 농도를 유지하는 것은 매우 중요한 운전인자이다. ZrO2는 피복관의 주성분이 Zr이기 때문에 사용후핵연료에 불가피하게 함유되며, 본 연구에서는 Li2O를 촉매로 이용하는 전해환원공정에서 ZrO2의 거동을 살펴보았다. Li2O와 ZrO2의 화학반응과 전해환원공정 중에서의 생성물을 분석한 결과, Li2ZrO3와 Li4ZrO4가 주요하게 관찰되었고, 이는 Li2O의 손실을 가져오는 원인이 된다. 즉, ZrO2는 Li2O를 소모하는 역할을 하며, 반응생성물은 전기화학적으로 안정하기 때문에 Li2O의 손실이 불가피하게 된다.

A molten salt technology using Li2O-LiCl has been extensively investigated to recover uranium metal from spent fuels in the field of nuclear energy. In the reduction process, it is an important point to maintain the concentration of Li2O. ZrO2 is inevitably contained in the spent fuels because Zr is one of the main components of fuel rod hulls. Therefore, the fate of ZrO2 in Li2O-LiCl molten salt has been investigated. It was found that Li2ZrO3 and Li4ZrO4 were formed chemically and electrochemically and they were not reduced to Zr. The recycling of Li2O is the key mechanism ruling the total reaction in the electrolytic reduction process. However, ZrO2 will have a role as a Li2O sink.

초록   1. 서론   2. 재료와 방법    2.1. ZrO2/Zr과 Li2O의 화학반응 검증    2.2. Li2O-LiCl 용융염을 이용한 ZrO2의 전해환원   3. 결과 및 논의    3.1. ZrO2/Zr과 Li2O/Li에 기인한 반응의 열역학적 해석 및 화학반응 검증    3.2. Li2O-LiCl 용융염을 이용한 ZrO2의 전해환원   4. 결론   감사의 글   REFERENCES

• Wooshin Park(Korea Atomic Energy Research Institute) | 박우신 Corresponding Author
• Jin-Mok Hur(Korea Atomic Energy Research Institute) | 허진목
• Eun-Young Choi(Korea Atomic Energy Research Institute) | 최은영
• Jong-Kook Kim(Korea Atomic Energy Research Institute) | 김종국