인산화/증류/고화의 일련공정을 이용한 LiCl-KCl 공융염폐기물 내 희토류 핵종 분리 및 고화

Abstract

사용후핵연료 파이로프로세싱에서 발생하는 LiCl-KCl 공융염폐기물의 부피를 최소화하고 최종적으로 잔류하는 폐기물을 비교적 낮은 온도에서 안정한 형태로 고화하고자 희토류 핵종 염화물을 함유한 LiCl-KCl 공융염을 이용하여 인산화/증류 및 세라믹 고화의 일련공정을 수행하였다. LiCl-KCl 공융염 내 희토류 염화물은 혼합인산화제(<TEX>$Li_3PO_4-K_3PO_4$</TEX>)를 이용한 인산화 및 공융염 감압증류공정을 통하여 99% 이상을 인산화물 형태로 전환/분리할 수 있었고, 분리한 희토류 인산화물은 고화매질로서 LIP(Lead Iron Phosphate)를 이용하여 <TEX>$1,050^{\circ}C$</TEX>에서 균질하고 치밀한 형태의 고화체로 제조할 수 있었으며, 최종적으로 발생하는 방사성 폐기물 부피를 10% 이하로 감용할 수 있음을 확인하였다. Pyroporcessing of spent nuclear fuel generates a considerable amount of LiCl-KCl eutectic waste salt containing radioactive rare earth (RE) chlorides. In this study, a series of processes, which consist of a phosphorylation/distillation process and a solidification process, were performed to minimize volume of the LiCl-KCl eutectic waste salt and solidify a residual waste into a stable form at a relatively low temperature. Over 99wt% of RE chlorides in LiCl-KCl eutectic salt was converted and separated into <TEX>$REPO_4$</TEX> in the phosphorylation/distillation process using a mixture of <TEX>$Li_3PO_4-K_3PO_4$</TEX>. The separated <TEX>$REPO_4$</TEX> was solidified into a homogeneous and fine-grained form at <TEX>$1,050^{\circ}C$</TEX> using LIP(Lead Iron Phosphate) as a solidification agent. The final waste volume was reduced below about 10% through the series of the processes.