Li-Cd 합금을 이용한 환원추출방식을 LiCl-KCl 기반의 drawdown 공정에 적용하게 되면, LiCl-KCl 공융염의 조성이 파괴되므로 공정온도를 높여야 하며, 전해정련 및 전해제련과 같은 공정에 LiCl-KCl 용융염을 재사용할 수 없게 된다. 따라서, 본 연구에서는 공융염 조성에 적합한 Li-K-Cd 합금을 제조하였으며, 이를 이용하여 U와 Nd가 포함된 LiCl-KCl 염에 투입하여 용 융염 내 UCl3의 제거가 가능한지 평가하였다.

LiCl-KCl 용융염에서 광학적으로 투명한 텅스텐 망으로 제작된 작업전극에 대해 사마륨의 전기화학적 거동을 Cyclic voltammetry와 Potential step chronoabsorptometry의 전기화학적 및 분광전기화학적 방법으로 조사하였다. Cyclic voltammogram 으로 결정된 Sm3+/Sm2+의 산화환원 반응의 가역성을 기반으로 형식전위와 확산계수를 계산하여 각각 –1.99 V vs. Cl2/Cl- 와 2.53×10-6 cm2·s-1를 얻었다. 작업 전극에 –1.5 V vs. Ag/AgCl (wt%)로 전압을 인가하여 측정한 Chronoabsorptometry 를 통해 사마륨 이온의 특성 파장으로 Sm3+에 대해 408.08 nm, Sm2+에 대해 545.62 nm를 확인하였다. Voltammogram에서 얻은 환원 피크 전압과 산화 피크 전압을 이용하여 Potential step chronoabsorptometry를 수행하였다. 545.63 nm의 흡광 피크 값을 분석하여 2.15×10-6 cm2·s-1의 확산계수를 얻었으며 이 값은 동일한 온도에서 Cyclic voltammtry 분석으로 얻은 값과 큰 차이를 보이지 않았다. 실험결과로부터 고온 용융염에서 광학적으로 투명한 작업전극을 이용한 분광전기화학적 방 법이 용융염에 용해된 이온의 종류를 확인하며 전기화학적 거동을 조사하는데 유용한 도구로 활용될 수 있음을 확인하였다.

전해정련을 이용한 폐 피복관 처리의 타당성을 살펴보기 위하여, 500℃의 LiCl-KCl 용융염 내에서 표면이 산화된 10 g 규모의Zircaloy-4 피복관 및 순수한 Zircaloy-4 피복관의 전기화학적 거동을 살펴보았다. 산화된 Zircaloy-4 피복관이 담긴 basket을 작업전극으로하여 전압-전류 관계를 측정한 결과, 산화되지 않은 Zircaloy-4 피복관과 비교해 Zr의 산화 peak는 Ag/AgCl 기준전극 대비, 약 -0.7 V ~ -0.8 V로 유사한 반면, 산화 전류의 크기는 확연하게 감소하는 것으로 나타난다. 이러한 결과는 -0.78V의 일정전위를 가한 전기화학적 용해 실험에서 살펴본 전류-시간 곡선에서도 유사하게 나타나며, 피복관 조각들의 평균 두께 및 무게 변화로부터 확인할 수 있다. Zircaloy-4 피복관이 산화되었을 경우, 표면의 산화막이 피복관의 전도성에 영향을 주어 basket 내 위치에 따라 전기화학적 용해의 균일성 및 속도를 떨어뜨리는 것으로 나타나지만, 표면의 미세한 결함과 Zr 산화물의 상 특성으로 인해 전기화학적 용해가 진행되는 것으로 판단된다.