The Effects of Cross-Section Openings on the Chlorination Reaction Rate of ZIRLO Cladding Hulls

• 영문명: 단면 개방이 ZIRLO 피복관의 염소화 반응 속도에 미치는 영향
• 발행기관: 한국방사성폐기물학회
• 저자명: 전민구 최용택 이창화 강덕윤 허진목 안도희
• 간행물 정보: 『Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology (JNFCWT)』Vol.13 No.3, 211~218쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2015.10.31

국문 초록

The reaction rates of ZIRLO cladding hulls with cross-section openings were investigated using a thermo-gravimetric analysis system in order to identify whether selective recovery of Zr from oxidized cladding hulls is possible. The experimental results showed that an oxidized ZIRLO cladding hull was not reactive with chlorine gas at 400℃. However, providing fresh cross-sections on one or both ends of the ZIRLO hulls enabled a chlorination reaction. This reaction was completed after 8 hours; a 14% increase on the 7 hours seen with a bare ZIRLO cladding hull. The Sharp-Hancock plot analysis results revealed that the contracting volume model is the best for describing the reaction between the cross-section opened ZIRLO hulls and chlorine gas under the condition of this work. It was concluded that the chlorination process can be employed for oxidized ZIRLO cladding hulls by providing cross-section openings.

영문 초록

본 연구에서는 산화된 피복관으로부터 염소화 공정을 통해 Zr을 선택적으로 회수하기 위한 연구의 일환으로, 단면이 개방된 ZIRLO 피복관의 염소화 반응 속도식을 열중량분석기를 이용하여 분석하였다. 실험을 통해 산화된 ZIRLO 피복관은 400 도 염소화 조건에서 염소 기체와 반응하지 않는 것으로 확인되었다. 하지만 피복관 한쪽 혹은 양쪽 끝의 새로운 단면이 개방될 경우 ZIRLO의 염소화 반응이 가능함을 확인하였고 반응을 완료하기까지 8 시간이 소요되었다. 이는 반응 완료까지 7 시간이 소요된 산화되지 않은 피복관에 비하여 반응시간이 14% 증가한 것이다. Sharp-Hancock 식을 이용하여 단면이 개방된ZIRLO 피복관과 염소 기체의 반응을 모사하기 위한 구조함수를 도출하였으며, 부피축소 모델이 본 연구 조건에서 가장 적합한 구조 함수로 확인되었다. 또한, 본 연구를 통해 ZIRLO 피복관의 표면이 산화되어 있는 조건에서도 단면노출을 통해 염소화 공정에 적용이 가능함을 확인하였다.

키워드

ZIRLO Chlorination Reaction rate model Thermo-gravimetric analysis Cladding hull waste ZIRLO 염소화 반응속도모델 열중량분석기 피복관 폐기물