Pyroprocessing technology has emerged as a viable alternative for the treatment of metal/oxide used fuel within the nuclear fuel cycle. This innovative approach involves an oxide reduction process wherein spent fuel in oxide form is placed within a cathode basket immersed in a molten LiCl-Li2O salt operating at 923 K. The chemical reduction of these oxide materials into their metallic counterparts occurs through a reaction with Li metal, which is electrochemically deposited onto the cathode. However, during process, the generation of Li2O within the fuel basket is inevitable, and due to the limited reduction efficiency, a significant portion of rare earth oxides (REOx) remains in their oxide state. The presence of these impurities, specifically Li2O and REOx, necessitates their transfer into the electrorefining system, leading to several challenges. Both Li2O and REOx exhibit reactivity with UCl3, the primary electrolyte within the electrorefining system, causing a continuous reduction in UCl3 concentration throughout the process. Furthermore, the formation of fine UO2 powder within the salt system, resulting from chemical reactions, poses a potential long-term operational and safety concern within the electrorefining process.Various techniques have been developed to address the issue of UO2 fine particle removal from the salt, utilizing both chemical and mechanical methods. However, it is crucial that these methods do not interfere with the core pyroprocessing procedure. This study aims to investigate the impact of Li2O and REOx introduced from the electrolytic reduction process on the electrorefining system. Additionally, we propose a method to effectively eliminate the generated UO2 fine powder, thereby enhancing the long-term operational stability of the electrorefining process. The efficiency of this proposed solution in removing oxidized powder has been confirmed through laboratory-scale testing, and we will provide a comprehensive discussion of the detailed results.

The effect of a CAM (Continuous Attrition Mill) treatment on the sinterability of ex-ADU powder was investigated. As the cycles of a CAM increased, the apparent density, specific surface area and O/U of the milled powder increased, but there particle sizes decreased. However the sintered density of the pellet decreased as the cycles of the CAM increased. It is considered that the decrease of the sintered density is due to the formation of , which was produced by a CAM mechanism

실증용 UO pellet 산화로의 실증을 위한 제한된 핫셀 공간 안에서 사용후 핵 연료를 취급하는 산화로는 소형화 하여야 하고, 사용후 핵 연료 분말은 UO pellet 산화로 장치로부터 비산되지 않아야 한다. 본 연구에서는 분말의 최종속도를 구하기 위하여 Stokes식과 밀도비식을 제안하였다. UO 의 최종속도 SiO 의 최종속도를 사용하여 예측하였고, 비산방지를 할 수 있는 최적유량을 결정하였다. SiO 의 이론 최종속도 식을 검증하고, UO 과 관계식을 예측하기 위하여 아크릴 장치를 만들었다. 목업시설 에 설치 된 산화로에서 제안된 이론최종속도식 인 Stokes식 의 20 L/min과 밀도비식의 14.5 L/min을 적용하여 UO 분말의 필터감지에 의해 검증하였다. 그 결과 밀도비식에 의한 14.5 L/min은 UO 이전혀 검출되지 않았고, Stokes식의 20 L/min에서는 평균 7m 의 입도분말이 검출되었다. 따라서 UO pellet 산화로에서 UO이 비산되지 않는 최적유량은 14.5L/min임을 알 수 있었고, 제안된 밀도비식이 바람직함을 알 수 있었다.

농축 우라늄 UF6로 건식법 중의 하나인 DCP법으로 핵연료 UO2+x 분말을 제조하였다. Rotary kiln 내로 수증기를 주입할 때 일어나는 온도 변화에 따른 UO2+x 분말 특성을 우라늄 분석기, 수분 측정기, SEM 등으로 측정하였다. 그 결과 불소의 함유량은 8ppm을 나타냈고, 수분 함량의 경우 최적화되었음을 알 수 있었다.

순수 UO2에 첨가량 변화 및 ball-milling 시간에 따른 (U, Ce)O2 분말의 특성과 각 조건별로 제조된 분말을 압분 및 소결하여 (U, Ce)O2 분말 특성에 따른 소결성을 비교 조사하였다. 실험 결과로 부터 ball-milling시간이 길어짐에 따라 입자들은 미세화되고, CeO2 함량이 증가할수록 압분, 소결밀도는 저하 하였으며, CeO2는 소결성을 저하시키는 산화물임을 확인하였다. 10wt%,CeO2 가 첨가된 (U, Ce)O2 분말의 경우, ball-milling 4시간 수행한 분말의 소결체가 기공의 수도 적고, 구형에 가까왔으며, 소결밀도가 가장 높았다. 이는 4시간 ball-milling한 (U, Ce)O2분말이 비표면적이 크로 그의 packing ratio가 적절하였기 때문이다.