사용후핵연료 차세대 관리공정의 주된 단위 공정인 전기 환원에 의한 금속 전환 공정에서의 핵종 거동 및 분포에 관한 기초 연구의 일환으로 고방열성 핵종인 알카리, 알카리토 금속 산화물들의 고온 용융염에서의 전기 화학적 특성을 측정 분석함으로서 전기 환원 공정에서의 거동을 예상하였다. LiCl-$Li_2O$ 용융염계에서 Cs, Sr 및 Ba은 Li 보다 높은 진위에서 환원되며 환원 전위는 서로 근접해 있는 것으로 측정되었다. 이에 따라 사용후핵연료의 전기 환원 과정에 Li 환원을 매개로 한 반응 메카니즘에 저해를 일으키지 않을 것으로 예측되었다. 알카리, 알카리토 금속의 환원조건에서 공정이 운전될 경우 자유에너지 변화의 계산을 통해 알자리, 알카리토 금속이 용융염으로 재순환됨을 확인 하였으며 전류 범위에 따른 금속 원소의 농도 변화를 측정하여 알카리, 알카리토 금속의 물질 전달에 대한 전류의 영향을 평가하였다.
Kim, Sung-Wook;Han, Seung Youb;Jang, Junhyuk;Jeon, Min Ku;Choi, Eun-Young
방사성폐기물학회지
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제19권2호
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pp.255-266
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2021
Solid-state mechanochemical reduction combined with subsequent melting consolidation was suggested as a technical option for the oxide reduction in pyroprocessing. Ni ingot was produced from NiO as a starting material through this technique while Li metal was used as a reducing agent. To determine the technical feasibility of this approach for pyroprocessing, which handles spent nuclear fuels, thermodynamic calculations of the phase stabilities of various metal oxides of U and other fission elements were made when several alkaline and alkali-earth metals were used as reducing agents. This technique is expected to be beneficial, not only for oxide reduction but also for other unit processes involved in pyroprocessing.
Kim, Dong Lim;Jeong, Woong Hee;Kim, Gun Hee;Kim, Hyun Jae
Journal of Information Display
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제13권3호
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pp.113-118
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2012
Metal oxide semiconductors were considered promising materials as backplanes of future displays. Moreover, the adoption of carrier-suppressing metal into indium-zinc oxide (IZO) has become one of the most important themes in the metal oxide research field. In this paper, efforts to realize and optimize IZO with diverse types of carrier suppressors are summarized. Properties such as the band gap of metal in the oxidized form and its electronegativity were examined to confirm their relationship with the metal's carrier-suppressing ability. It was concluded that those two properties could be used as indicators of the carrier-suppressing ability of a material. As predicted by the properties, the alkali earth metals and early transition metals used in the research effectively suppressed the carrier and optimized the electrical properties of the metal oxide semiconductors. With the carrier-suppressing metals, IZO-based thin-film transistors with high (above $1cm^2/V{\cdot}s$) mobility, a lower than 0.6V/dec sub-threshold gate swing, and an over $3{\times}10^6$ on-to-off current ratio could be achieved.
잔사회와 준설토를 효과적으로 자원화하기 위하여 8~10 mm 크기의 구형 인공 골재를 성형하였다. 출발원료는 입도 및 조성을 변화시켰으며 $1050{\sim}1250^{\circ}C$ 범위에서 소결하였다. 제조된 골제는 KS에 의거하여 골재의 밀도와 흡수율 시험을 진행하였다. 잔사회와 준설토는 고온에서 철 함유 물질과 알칼리/알칼리토 산화물에 의한 발포 기구가 적용됨을 예측할 수 있었다.
진화최적방법을 이용하여 alkali earth borosilicate 계열(Eu, Mg, Ca, Sr, Ba)$_{x}$$B_{y}$S $i_{z}$$O_{d}$에 E $u^{3+}$ 를 도핑 하여 고효율 적색 형광체를 합성하였다. 본 연구는 삼원색 백색 LED로의 적용을 목적으로 한다. 진화최적방법은 유전알고리즘과 조합화학을 연계하여, LED형광체 개발을 위해 개발하였다. 유전알고리즘을 조합화학에 접목함으로써 시간과 자원의 낭비 없이 매우 효율적인 형광체 탐색을 꾀할 수 있었다. 실질적인 실험에 앞서 다양한 목적함수를 이용하여 시뮬레이션을 실시하여 본 연구의 타당성을 증명하고 실제 합성한 결과 삼원색 백색 LED용 적색형광체(E $u_{0.14}$M $g_{0.18}$C $a_{0.07}$B $a_{0.12}$$B_{0.17}$S $i_{0.32}$$O_{{\delta}}$)를 얻었다.얻었다.다.얻었다.얻었다.다.
우라늄 산화물의 금속전환을 위해 고온 용융염 중에서 전기화학적 환원공정에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 공정은 우라늄 산화물뿐만 아니라 다른 악틴족 원소 산화물 및 일부 희토류원소 산화물 역시 금속으로 환원되는 장점을 가지고 있다. 이러한 금속산화물들은 독창적으로 고안된 일체형 음극 및 불활성 양극을 이용하여 금속으로 환원되며, 음극에서 발생된 산소 이온은 양극으로 전달되어 산화됨으로서 산소기체를 발생시킨다. 용융염 중에서 알칼리 및 알칼리토류 산화물에 대한 전기화학적 거동은 아직 완전히 밝혀지지 않았으며, 후행핵연료주기의 단위공정으로서 개발중에 있다. 사용후핵연료의 열 부하는 주로 세슘 및 스트론슘에 의한 것으로, LiC1 용융염 중에서 세슘, 스트론슘 및 바륨 산화물에 대한 용해 속도 및 환원전위를 고찰하였다.
대나무를 원료로 탄화 및 활성화온도 $900^{\circ}C$에서 대나무 활성탄을 만들고, 이 대나무 활성탄에 알칼리 금속(Na, K)과 알칼리토금속(Ca, Mg)을 담지 시켜 알칼리 담지 대나무활성탄을 제조하였다. 제조된 알칼리 담지 활성탄의 비표면적 및 세공분포 등의 물리적 특성을 분석하였다. 또한 폐 대나무활성탄의 재활용을 위하여 알칼리 담지 대나무활성탄과 NO 기체의 반응 특성 실험을 열중량분석기를 사용하여 비등온반응(반응온도 $20{\sim}850^{\circ}C$, NO 농도 0.1 kPa)과 등온반응(반응온도 600, 650, 700, 750, 800, $850^{\circ}C$, NO 농도 0.1~1.8 kPa) 조건에서 하였다. 실험 결과, 대나무 활성탄 특성 분석에서 알칼리 담지 대나무 활성탄에서는 알칼리 담지량이 증가할수록 세공 부피와 표면적이 감소하였다. 비등온과 등온 NO 반응에서는 전체적으로 Ca금속담지 대나무활성탄[BA(Ca)]과 Na금속담지 대나무활성탄[BA(Na)], K금속담지 대나무활성탄[BA(K)], Mg금속담지 대나무활성탄[BA(Mg)]이 대나무활성탄[BA]에 비하여 반응속도가 향상되는 것을 볼 수 있다. BA(Ca)> BA(Na)> BA(K)> BA(Mg)> BA 순으로 촉매 활성이 유효하였다. NO 반응에서의 활성화에너지는 82.87 kJ/mol[BA], 37.85 kJ/mol[BA(Na)], 69.98 kJ/mol[BA(K)], 33.43 kJ/mol[BA(Ca)], 88.90 kJ/mol[BA(Mg)]로 나타났고, NO 분압에 대한 반응차수는 0.76[BA], 0.63[BA(Na)], 0.77[BA(K)], 0.42[BA(Ca)], 0.30[BA(Mg)]이었다.
The aminomethylation of phenols with para-substituents by the Mannich reaction has successfully been accomplished to produce the Mannich bases 2-6. The compounds 7-8 have also been synthesized in order to identify the effect of the side arms and t he macrocycle in the complex formation. Protonation constants and stability constants of the double armed diaza-18-crown-6 ethers 2-7 with metal ions have been determined by potentiometric method at 25 $^{\circ}C$ in 95 % methanol solution. Under a basic condition (pH > 8.0), the double-armed crown ethers 2-6 revealed stronger interaction with divalent metal ions than the simple diazacrown ether 1. The stability constants with these metal ions were Co 2+ < Ni2+ < Cu2+ > Zn 2+ in increasing order, which are in accordance with the order of the Williams-Irving series. The stability constants with alkali earth metal ions were Ca 2+ < Sr 2+ < Ba 2+ in increasing order, which may be explained by the concept of size effect. It is noteworthy that the hosts 2-6, which have phenolic side arms and a macrocycle, bind stronger with metal ions than the hosts 1 and 7. On the other hand, the host 8, which has phenolic side arms with a pyperazine ring,provided comparable stability constants to those with the host 3. These facts demonstrate that phenolic side arms play a more important role than the azacrown ether ring in the process of making a complex with metal ions especially in a basic condition. In particular, the log KML values for complexation of divalent metal ions with the hosts 2-6 had the sequence, i.e., 2 (R=OCH3) < 3 (R=CH3) < 4 (R=H) < 5 (R=Cl) < 6 (R=CF3). The stability constants of the hosts 5 and 6 containing an electron-withdrawing group are larger than those of the hosts 2 and 3 containing an electron-donating group. This substituent effect is attributed to the solvent effect in which the aryl oxide with an electron-donating group has a tendency to be tied strongly with protic solvents.
충남 예산군 및 청양군 일대에 분포하는 시대미상의 초염기성암의 기원을 규명하기 위하여 주성분, 미량성분 및 희토류원소(REE)의 전암분석의 결과를 이용하여 연구하였다. 전암분석결과에 의하면 주성분원소 중 $K_{2}O$와 $Na_{2}O$를 제외한 대부분의 원소들은 후기변질작용에 관계없이 일정한 상관관계를 보여주며, primitive 맨틀의 화학조성과 비교할 때 매우 낮은 $Al_{2}O_{3}$ (<1.5%), CaO (<1%), $TiO_{2}$의 값을 나타내며, 비슷한 Ni의 함량을 가진다. 이점으로 미루어 본역의 암석은 상당한 양의 부분용융 (large degree of partial melting)을 받은 맨틀의 잔여물(residues)로 사료된다. REE의 chondrite normalize value는 (La/Yb)c= 1.1-5.2, (Sm/Eu)c=0.6-1.5 및 (Sm/Yb)c= 1.2-1.6 (dunites=0.53-0.77)의 값을 나타낸다. 대부분의 초염기성암이 LREE가 빈화(depleted)된 $(LREE/HREE)_{c}$ < 1) 특징을 보이는데 반해 이 지역의 초염기성암들은 LREE가 약간 부화(enriched)된 ($(LREE/HREE)_{c}$ <1) REE pattern을 나타낸다. 또한, La-Sm-Yb의 ternary diagram을 살펴보면 이들은 chondrite 의 값과 유사한 primitive한 맨틀의 부분용융 후의 잔여물보다 상당히 La가 부화된 양상을 보이며, alkali basalt의 source가 되는 부화된 맨틀의 부분용융 후의 잔여물과 비슷한 화학조성을 나타내고 있다. 이와같은 현상은 사문암화와 같은 후기변질작용 (late stage alteration), pre-melting composition 이 LREE가 부화된 경우, 혹은 빈화된 mantle의 잔여물과 LREE가 부화되어 있는 어떤 component의 mixing에 의한 부화의 가능성 등을 생각해 보았다. 그 결과, 1) 본역의 암석들은 가장 덜 변질받은 암석들만 분석하였고, MgO와 FeO를 다른 oxides로 나눈값을 도시해본 결과 대부분의 oxide들이 매우 좋은 trend를 보여주므로 후기 변질작용에 의한 LREE의 부화가능성은 희박하다고 생각되며, 2) 본역의 암석을 alkali basalt의 source와 같은 LREE가 부화된 deep mantle source에서 부분용융 후의 잔여맨틀로 생각하기에는 이들이 지표 위로 나타날 수 있는 emplacement mechamism을 설명하기가 불가능하다. 따라서 이러한 점으로 마루어볼 때, 이 지역의 초염기성암의 LREE 부화는 두 가지 component의 mixing에 의한 가능성이 가장 높은것으로 사료된다. 상당한량의 부분용융을 받은, 즉 빈화된 맨틀과 LREE가 부화된 component의 mixing에 의하여 이와같이 LREE가 부화된 특성을 보여주고 있다고 사료된다. Component의 성분으로서는 고압에서 LREE를 많이 함유하는 $H_{2}O$나 $CO_{2}$-rich fluid, 혹은 부화된 맨틀의 low degree of partial melting에 의하여 LREE가 부화된 partial melt일 가능성이 높으며 이들이 올라오면서 빈화된 잔여맨틀과 mixing되면서 본역의 암석과 같이 LREE를 부화시켰다고 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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