Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

Precipitation of Rare Earth Chlorides in a LiC-KCl Eutectic Molten Salt

LiCl-KCl 공융염 내에서 희토류염화물들의 침전

  • Cho, Yung-Zun (Advaced Fuel Cycle Development, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Yang, Hee-Chul (Advaced Fuel Cycle Development, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Eun, Hee-Chul (Advaced Fuel Cycle Development, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Kim, Eung-Ho (Advaced Fuel Cycle Development, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Kim, In-Tae (Advaced Fuel Cycle Development, Korea Atomic Energy Research Institute)
  • 조용준 (한국원자력연구원 선진핵연료주기개발단) ;
  • 양희철 (한국원자력연구원 선진핵연료주기개발단) ;
  • 은희철 (한국원자력연구원 선진핵연료주기개발단) ;
  • 김응호 (한국원자력연구원 선진핵연료주기개발단) ;
  • 김인태 (한국원자력연구원 선진핵연료주기개발단)
  • Received : 2007.05.22
  • Accepted : 2007.06.25
  • Published : 2007.08.10
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Abstract

The precipitation reaction of some rare earth chlorides ($Ce/Nd/GdCl_3$) in a LiCl-KCl molten salt has been carried out by reaction with oxygen. Identification of rare earth precipitates by reaction with oxygen and effects of oxygen sparging time (max. 420 min) and molten salt temperature ($450{\sim}750^{\circ}C$) on conversion were investigated. In this study, regardless of the oxygen sparging time and the molten salt temperature, oxychlorides (REOCl) for $NdCl_3$ and $GdCl_3$, and an oxide ($REO_2$) for $CeCl_3$ are formed as a precipitate, which are identical with the estimation results of Gibbs free energy of reaction (${\Delta}G_r$). The conversion of rare-earth chlorides into insoluble precipitates was described by using a conversion ratio. The conversion ratio increased exponentially with the oxygen sparging time and finally showed asymptotic value, over 0.999 at $750^{\circ}C$ of the molten salt temperature and over 300 min of sparging time conditions. The conversion ratios were increased with the molten salt temperature. In case of $CeCl_3$, when the sparging time exceed 60 min, the values of the conversion ratio were nearly constant over 0.999 in all experimental temperature conditions.

LiCl-KCl 공융염 내 존재하는 몇가지 희토류염화물($Ce/Nd/GdCl_3$)들의 산소와의 반응으로 인한 침전반응에 대한 연구를 수행하였다. 산소와의 반응으로 형성되는 희토류침전물의 형태와 산소분산 시간(최대 420 min) 및 공융염($450{\sim}750^{\circ}C$) 온도가 침전물로의 전환율에 미치는 영향을 규명하였다. 본 연구결과 산소분산 시간 및 공융염의 온도와 무관하게 $NdCl_3$ 및 $GdCl_3$는 옥시염화물(REOCl), $CeCl_3$는 산화물($REO_2$)형태로 침전되었으며 이러한 실험결과는 반응 Gibbs free energy (${\Delta}G_r$) 를 이용한 예측 결과와도 일치하였다. 희토류염화물의 침전물로의 전환특성은 전환율 개념을 도입하여 파악하였다. 전환율은 산소분산 시간이 증가함에 따라서 지수적으로 증가하였으며 $750^{\circ}C$의 공융염 온도 및 300 min 이상의 분산시간 조건에서 0.999 이상의 전환율을 나타내었다. 공융염 온도가 증가함에 따라서 전환율이 증가하였다. Ce의 경우에는 60 min 이상의 산소분산 조건에서 전 실험온도 범위에서 0.999 이상의 일정한 전환율을 나타내었다

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 과학기술부

References

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