Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT) (방사성폐기물학회지)

Korean Radioactive Waste Society (한국방사성폐기물학회)
권호 표지

Performance Evaluation of Stirrers for Preventing Dendrite Growth on Liquid Cathode

액체음극에서의 금속 수지상 성장 억제를 위한 교반기 성능평가

  • Published : 2009.06.30
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Abstract

An electrolytic system (zinc anode-gallium cathode) was setup to evaluate the performance of several stirrers prepared for this study, where stirrers have been used to prevent uranium from forming dendrite on the cathode in pyrochemical process. In the case of no-stirring condition, zinc dendrites began to grow on the gallium surface in 1 hour and some dendrite grew out of the cathode crucible around 6 hours. When a rectangular stirrer or a tilt stirrer was rotated, at 40${\sim}$150 rpm, to mix the liquid gallium cathode, dendritic growth of zinc metal was prevented irrespective of revolution speed, but some of the deposits overflowed out of the cathode crucible owing to the large centrifugal forces at 150 rpm. The harrow stirrer did not nearly retard the dendrite growth at 40 rpm, but the dendrite growth was retarded at higher than 100 rpm and the zinc deposits also did not overflow at 150 rpm. Pounder could also prevent the dendrite growth to some extent but it had some difficulties in operation compared with other types of stirrers.

건식공정에서 우라늄 수지상의 성장을 억제하는데 사용할 교반기를 개발하기 위하여, 수용액계로 된 모의시험 장치(아연 양극 - 갈륨 음극)에서 자체 제작한 여러 가지 교반기의 성능을 평가하였다. 교반기를 사용하지 않았을 경우에는 전착 후 1 시간 내에 액체음극 표면에서 아연이 수지상으로 성장되기 시작하여 6 시간 정도면 수지상 중의 일부가 도가니 바깥으로 자라게 되었다. 사각형 또는 경사형 교반기로 액체음극을 40${\sim}$150 rpm으로 교반하면 8 시간까지 아연이 수지상으로 성장되는 것을 억제할 수 있었으나, 회전수가 150 rpm으로 증가하면 전착물 중의 일부가 음극 도가니 바깥으로 흘러넘치게 되었다. 해로우형 교반기는 40 rpm에서는 수지상 성장을 억제하지 못하였으나, 100 rpm 이상에서는 수지상으로 전착되는 것을 억제할 수 있었고, 또한 아연 전착물이 150 rpm에서도 도가니 바깥으로 흘러넘치지 않았다. 파운더 교반기는 수지상의 성장을 어느 정도 억제할 수 있었으나 전위가 불규칙하게 변화되고 운전 장치가 복잡한 것이 단점으로 나타났다.

Keywords

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