| 시설장비 설명 |
한국원자력연구원 내에 설치되는 PRIDE(PyRoprocess Integrated inactive DEmonstration facility) 공학규모 파이로 일관공정은 크게 전해환원(Electro-Reduction), 전해정련(Electro-Refining), 전해제련(Electro-Winning) 그리고 염폐기물 재생(Recovery)/고화(Waste Form Fabrication) 등의 핵연료물질 회수를 위한 4개의 주요 공정으로 구성되어 있다. 이 중에서 전해제련 시스템은 다시 액체금속음극(LCC) 전해제련공정, Cd 증류공정, RAR공정의 3 단위공정으로 나뉘는데, RAR공정의 RAR 전해장치는 원격으로 운전되며 전해조의 용융염에 존재하는 미량의 악티늄족 원소를 액체 카드뮴 음극(LCC ; liquid cadmium cathode)으로 전해회수 및 산화추출하는 장치이다. RAR 전해장치는 용융염의 온도를 500℃로 유지하기 위한 가열로, 용융염이 장입되어 전착 반응이 진행되는 전해조, 액체 카드뮴에 악티늄족 원소를 전착하는 LCC assembly 등으로 구성되어 있다. PRIDE RAR 전해장치의 용량은 파이로 일관공정 물질수지 자료를 바탕으로 결정되었다. 실험실 규모 장치의 성능실험 결과와 전극 간 배치에 따른 전류분포 해석 등을 바탕으로 전해조의 전극 배치를 결정하였으며, 공학규모 장치의 원격운전 특성을 고려하여 PRIDE RAR 공정장치를 설계하였다. 전해제련 공정을 포함한 PRIDE 일관공정은 연간 모의 사용후핵연료 10톤을 처리할 수 있는 규모이다. 물질수지 자료를 기반으로 전해정련에서 전해제련으로 이송되는 용융염 내에 포함된 U, TRU 및 RE 금속의 양은 각각 약 40, 140, 160 kg이다. 이와 같은 처리량을 기준으로 결정된 공학규모 PRIDE LCC 전해제련 장치의 기본 설계 요건은 다음과 같다. o 1회 HM 회수량: 1 kg HM/batch o 1회 전해제련 운전에 따른 LCC 내 HM회수 목표: 10 wt% HM/Cd o 1회 사용 LCC에 필요한 Cd양 : 10 kg Cd o 전해조의 용량 : 50 kg LiCl-KCl 공융염 (Lab-scale의 약 20배) o 전해조의 직경/높이 : 40/50 cm (공융염 높이는 약 25 cm) o LCC 도가니의 직경/높이 : 15/15 cm (Cd 높이는 약 7 cm) 공학규모 PRIDE LCC 제련장치 설계를 기준으로 PRIDE RAR 장치도 동일한 용량과 규모로 설계하여 LCC 처리 후 공융염에 잔류하는 악티늄족 원소를 회수하는 장치로 활용되도록 하였다. 실제로 PRIDE RAR 장치의 운전 개념은 LCC 제련공정 후 LCC assembly의 교반장치만 교환하여 연속적으로 RAR 공정을 진행하도록 설정하였다. |
