KR101789741B1 - Equipment and method for eletrolytic refining - Google Patents

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권상운
정재후
이성재
김시형
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안도희
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Abstract

본 발명은 전해제련장치 및 방법에 관한 것으로써, 구체적으로는 파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 효과적인 진공증류를 위해 액체음극과, 액체음극 상부에 형성된 염층 간 분리가 용이한 액체음극도가니를 장착한 전해제련장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 전해제련장치에 있어서, 악티나이드족 금속들이 함유된 용융염이 수용된 전해조; 상기 용융염에 잠긴 양극; 상기 용융염에 잠기고, 상부에 음극절연리드선이 연결된 액체음극도가니; 및 상기 액체음극도가니의 내부에 수용되어 악티나이드족 금속들이 전착되는 액체음극만 상기 액체음극도가니로부터 선택적으로 분리하는 분리유닛;을 포함하고, 상기 분리유닛은 상기 액체음극을 상기 액체음극도가니의 외부로 배출하는 튜브를 포함한다. 또한, 파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 전해제련방법에 있어서, 전해조에 수용된 용융염에 함유된 악티나이드족 금속들을 액체음극도가니에 수용된 액체음극에 전착시키는 단계; 상기 액체음극만 상기 액체음극도가니로부터 선택적으로 분리하는 단계; 및 상기 액체음극이 분리된 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to an electrolytic smelting apparatus and method, and more particularly, to an electrolytic smelting apparatus and method for electrolytically smelting an electrolytic smelting apparatus and an electrolytic smelting apparatus using the electrolytic smelting apparatus and method. And to a smelting apparatus and method. The present invention relates to an electrolytic smelting apparatus for pyroprocessing, comprising: an electrolytic bath containing a molten salt containing actinide metals; A positive electrode immersed in the molten salt; A liquid cathode crucible immersed in the molten salt and having a cathode insulated lead wire connected to the top thereof; And a separating unit for selectively separating only the liquid negative electrode accommodated in the liquid negative crucible and electrodeposited with the actinide group metals from the liquid negative crucible, wherein the separating unit separates the liquid negative electrode from the liquid negative electrode crucible As shown in FIG. In addition, in an electrolytic smelting method of pyroprocessing, electrodepositing actinide group metals contained in a molten salt contained in an electrolytic bath to a liquid negative electrode accommodated in a liquid negative electrode crucible; Selectively separating only the liquid cathode from the liquid cathode crucible; And filling the inside of the liquid cathode crucible from which the liquid cathode is separated.

Description

전해제련장치 및 방법{EQUIPMENT AND METHOD FOR ELETROLYTIC REFINING}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrolytic smelting apparatus,

본 발명은 전해제련장치 및 방법에 관한 것으로써, 구체적으로는 파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 효과적인 진공증류를 위해 액체음극과, 액체음극 상부에 형성된 염층 간 분리가 용이한 액체음극도가니를 장착한 전해제련장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolytic smelting apparatus and method, and more particularly, to an electrolytic smelting apparatus and method for electrolytically smelting an electrolytic smelting apparatus and an electrolytic smelting apparatus using the electrolytic smelting apparatus and method. And to a smelting apparatus and method.

파이로프로세싱의 전해정련공정은 용융염이 수용된 전해조내에서 핵연료를 환원시켜 얻어진 금속을 바스켓에 담아 양극으로 하고, 고체전극을 음극으로 하여 전기화학적으로 우라늄을 회수한다.In the electrolytic refining process of the pyro processing, the metal obtained by reducing the fuel in the electrolytic bath containing the molten salt is electrochemically recovered from uranium by using a metal as a positive electrode and a solid electrode as a negative electrode.

이어서, 전해제련공정에서는 용융염 중에 남아있는 잔여 우라늄과 초우라늄 원소들(악티나이드 족 원소)이 액체음극도가니에 담긴 액체음극에 전착되어 회수된다.Subsequently, in the electrolytic smelting process, the remaining uranium and ultra uranium elements (actinide group elements) remaining in the molten salt are electrodeposited and recovered on a liquid negative electrode contained in the liquid negative electrode crucible.

일반적으로 액체음극도가니에 담긴 카드뮴을 음극으로 하여 용융염 중에 녹아 있는 악티나이드 족 원소들을 회수하며, 회수된 원소들은 대부분 카드뮴과 액체음극을 이루게 된다.In general, cadmium contained in a liquid cathode crucible is used as an anode to recover the actinide group elements dissolved in the molten salt, and most of the recovered elements are composed of cadmium and a liquid cathode.

그리고 액체음극 생성 후, 액체음극이 들어 있는 액체음극도가니를 꺼내어 진공증류장치로 이송하고, 진공증류공정을 통해 카드뮴에서 악티나이드족 금속들을 분리한다.After the liquid cathode is formed, the liquid cathode crucible containing the liquid cathode is taken out and transferred to a vacuum distillation unit, and the actinide group metals are separated from the cadmium by a vacuum distillation process.

카드뮴은 증기압이 매우 커서 진공증류에 의해 쉽게 제거되고 액체음극도가니에는 악티나이드족 금속들이 남게 되며, 이를 회수하여 새로운 핵연료를 만드는데 이용된다.Cadmium has a very high vapor pressure and is easily removed by vacuum distillation, leaving behind actinide metals in the liquid cathode crucible, which are then used to recover new fuel.

여기서, 액체음극도가니의 전착공정 후, 액체음극도가니를 전해조의 외부로 꺼내면 액체음극도가니의 상부에 전해질인 용융염이 굳어 염층을 이루게 되며, 악티나이드족 금속과 카드뮴의 액체음극은 액체음극도가니의 하부, 보다 구체적으로 염층의 하부에 배치된다.When the liquid cathode crucible is taken out to the outside of the electrolytic cell after the electrodeposition process of the liquid cathode crucible, the molten salt as the electrolyte is hardened to form a salt layer on the upper part of the liquid cathode crucible, and the liquid negative electrode of the actinide group metal and the cadmium becomes the liquid cathode crucible And more specifically below the salt layer.

진공증류공정에서 일반적으로 염층과 액체음극을 함께 증류하게 되며, 증기압이 높은 카드뮴과 상대적으로 낮은 염을 한꺼번에 진공증류 시, 두 물질의 특성 차이가 커서 공정조건 결정이 어려운 문제가 있다.In the vacuum distillation process, the salt layer and the liquid cathode are generally distilled together. When the cadmium having a high vapor pressure and the relatively low salt are vacuum distilled at a time, there is a problem in that it is difficult to determine the process conditions because the characteristics of the two materials are large.

또한, 진공증류공정에서 액체음극이 액체음극도가니의 외부로 넘치는 문제가 발생될 수 있다.Further, in the vacuum distillation step, a problem may occur that the liquid cathode overflows to the outside of the liquid cathode crucible.

또한, 액체음극도가니가 진공증류장치의 내부에서 고온으로 증류됨으로써 액체음극도가니가 손상되어 재사용 가능 횟수가 줄어드는 문제점이 있다.Further, the liquid cathode crucible is distilled at a high temperature in the vacuum distillation apparatus, thereby damaging the liquid cathode crucible and reducing the number of reusable times.

일본 공개특허공보 1993-045494호(1993.02.23)Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1993-045494 (Feb. 23, 1993)

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 전해제련공정에서 악티나이드족 원소들이 전착된 액체음극만 액체음극도가니로부터 선택적으로 분리할 수 있는 전해제련장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an electrolytic smelting apparatus and method capable of selectively separating only a liquid negative electrode to which an actinide element is electrodeposited from a liquid cathode crucible in an electrolytic smelting process of pyroprocessing .

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 전해제련장치에 있어서, 악티나이드족 금속들이 함유된 용융염이 수용된 전해조; 상기 용융염에 잠겨 전류가 인가되는 양극; 상기 용융염에 잠기고, 상부에 음극절연리드선이 연결되되, 전류 인가 시 상기 악티나이드족 금속들이 내부에 수용된 액체음극에 전착되어 상기 용융염이 굳은 염층이 상부에 배치되고, 상기 액체음극이 상기 염층의 하부에 배치되는 액체음극도가니; 및 상기 악티나이드족 금속들이 전착되는 상기 액체음극만 상기 액체음극도가니로부터 선택적으로 분리하거나, 상기 액체음극이 분리된 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하는 분리유닛;을 포함하되, 상기 분리유닛은 상기 액체음극을 상기 액체음극도가니로부터 분리시키기 위하여, 상기 전해조의 외부로 상기 액체음극도가니를 운반하여 뒤집거나, 또는 분리된 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하기 위하여 상기 액체음극도가니를 원위치시키는 이송유닛; 상기 액체음극의 녹는점보다 높은 온도로 상기 액체음극도가니를 가열하는 히팅유닛; 및 일측이 상기 액체음극에 잠겨 상기 액체음극이 자체 하중에 의해 상기 액체음극도가니의 외부로 배출되거나, 상기 액체음극이 분리된 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하기 위한 튜브;로 구성된다.
In order to achieve the above object, the present invention provides an electrolytic smelting apparatus for pyroprocessing, comprising: an electrolytic bath containing a molten salt containing actinide metals; A positive electrode to which a current is applied to the molten salt; Wherein the salt layer is immersed in the molten salt and the cathode insulated lead wire is connected to the upper portion and the actinide metals are electrodeposited on the liquid negative electrode accommodated in the inside when the current is applied, A liquid cathode crucible disposed at a lower portion of the crucible; And a separation unit for selectively separating only the liquid cathode from which the actinide group metals are deposited from the liquid cathode crucible or filling the inside of the liquid cathode crucible from which the liquid cathode is separated, A transfer unit for transferring the liquid negative crucible to the outside of the electrolytic bath to invert the liquid negative electrode from the liquid negative crucible or to invert the liquid negative electrode crucible to fill the inside of the separated liquid negative crucible; A heating unit heating the liquid cathode crucible at a temperature higher than a melting point of the liquid cathode; And a tube for filling the inside of the liquid cathode crucible in which the liquid cathode is immersed into the liquid negative electrode and the liquid negative electrode is discharged to the outside of the liquid negative electrode crucible by its own load.

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또한, 파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 전해제련장치를 이용한 전해제련방법에 있어서, 양극과 액체음극도가니에 전류를 인가하여, 전해조에 수용된 용융염에 함유된 악티나이드족 금속들을 상기 액체음극도가니에 수용된 액체음극에 전착시켜 상기 용융염이 굳은 염층이 상기 액체음극도가니의 상부에 배치되고, 상기 액체음극이 상기 액체음극도가니의 하부에 배치되는 단계; 상기 전해조의 외부로 상기 액체음극도가니를 운반하여 뒤집고, 상기 액체음극의 녹는점보다 높은 온도로 상기 액체음극도가니를 가열하여, 일측이 상기 액체음극에 잠긴 튜브를 따라 상기 액체음극이 자체 하중에 의해 상기 액체음극도가니의 외부로 배출되어 상기 액체음극만 상기 액체음극도가니로부터 선택적으로 분리되는 단계; 및 상기 액체음극이 분리된 상기 액체음극도가니를 원위치시키고, 상기 튜브를 따라 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하는 단계;를 포함한다.Further, in an electrolytic smelting method using an electrolytic smelting apparatus of pyroprocessing, an electric current is applied to an anode and a liquid cathode crucible so that the actinide metal contained in the molten salt contained in the electrolytic bath is supplied to the cathode A salt layer formed by electrodeposition on a liquid cathode to form a molten salt is disposed on top of the liquid cathode crucible, and the liquid cathode is disposed under the liquid cathode crucible; The liquid cathode crucible is transported to the outside of the electrolytic cell and is turned over to heat the liquid negative electrode crucible at a temperature higher than the melting point of the liquid negative electrode so that the liquid negative electrode has its own load And discharging the liquid cathode out of the liquid cathode crucible to selectively separate only the liquid cathode from the liquid cathode crucible; And replacing the liquid cathode crucible from which the liquid cathode is separated, and filling the interior of the liquid cathode crucible along the tube.

본 발명에 따른 전해제련장치 및 방법은 분리유닛을 통해 액체음극도가니로부터 액체음극만 선택적으로 분리할 수 있으며, 분리된 액체음극만 진공증류공정을 진행하여 악티나이드족 금속을 회수할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The electrolytic smelting apparatus and method according to the present invention can selectively separate only a liquid cathode from a liquid cathode crucible through a separation unit and can recover an actinide group metal by conducting a vacuum distillation process only for a separated liquid cathode Can be obtained.

상기 효과에 의하여, 액체음극의 진공증류공정이 더 안정적으로 수행될 수 있으며, 진공증류공정에서 응축조의 회수도가니에 염이 존재하지 않아 카드뮴을 재순환 하기 용이해지고, 진공증류에 의한 액체음극도가니의 손상우려가 해소되는 효과를 얻을 수 있다.According to the above effect, the vacuum distillation process of the liquid cathode can be performed more stably. In the vacuum distillation process, the salt is not present in the recovering crucible of the condensing tank, so that the recycling of the cadmium is facilitated and the damage of the liquid cathode crucible The effect of eliminating the problem can be obtained.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전해제련장치 개념도 및 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액체음극도가니(130)의 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 액체음극도가니(130)의 내부에 배치된 액체음극 (135)을 가열하는 상태도이다.
도 4는 도 3에 도시된 액체음극도가니(130)의 내부를 충진하는 상태도이다.
도 5는 도 1에 도시된 전해제련장치(100)로부터 구현되는 전해제련방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 5에 도시된 액체음극(135)만 액체음극도가니(130)로부터 선택적으로 분리하는 단계(S120)를 구체화한 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 액체음극도가니 이동단계(S121)를 구체화한 순서도이다.1 is a conceptual diagram and block diagram of an electrolytic smelting apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an enlarged view of the liquid cathode crucible 130 shown in Fig.
3 is a state diagram of heating the liquid cathode 135 disposed inside the liquid cathode crucible 130 shown in FIG.
FIG. 4 is a state diagram of filling the interior of the liquid cathode crucible 130 shown in FIG.
5 is a flowchart showing an electrolytic smelting method implemented from the electrolytic smelting apparatus 100 shown in FIG.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a step S120 of selectively separating only the liquid cathode 135 shown in FIG. 5 from the liquid cathode crucible 130.
FIG. 7 is a flow chart embodying the liquid cathode crucible shifting step (S121) shown in FIG.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to facilitate the understanding of the technical idea of the present invention, a most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서 후술되는 내용에 표현된 방향에 있어서, “상부”의 상(上)은 도 1에 도시된 양극(120)을 기준하여 양극절연리드선(121) 측으로 향한 방향이며, “하부”의 하(下)는 양극절연리드선(121)을 기준하여 양극(120) 측으로 향한 방향으로 정의한다.The upper portion of the upper portion is directed toward the anode lead 121 side with respect to the anode 120 shown in Fig. 1, and the upper portion of the " upper portion " Lower "is defined as a direction toward the anode 120 with reference to the anode lead wire 121. [

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 전해제련장치에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, an electrolytic smelting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전해제련장치 개념도 및 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 액체음극도가니(130)의 확대도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram and block diagram of an electrolytic smelting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the liquid cathode crucible 130 shown in FIG.

도 1,2를 참조하면, 전해제련장치(100)는 전해조(110), 양극(120), 액체음극도가니(130), 분리유닛(140)을 포함한다.1 and 2, an electrolytic smelting apparatus 100 includes an electrolytic bath 110, an anode 120, a liquid cathode crucible 130, and a separation unit 140.

상기 전해조(110)는 전해질 상태인 용융염(111)이 내부에 수용되어 있으며, 상기 용융염(111)은 악티나이드족 금속이 녹은 상태로 함유되어 있다.The electrolytic bath 110 contains a molten salt 111 in an electrolyte state, and the molten salt 111 is contained in a state where an actinide group metal is dissolved.

상기 양극(120)의 일측, 보다 구체적으로 하부는 상기 용융염(111)에 잠겨 있으며, 상측 단부는 양극절연리드선(121)이 연결되어 있다.One side of the anode 120, more specifically, a lower portion thereof is immersed in the molten salt 111, and an anode insulation lead wire 121 is connected to an upper end thereof.

상기 액체음극도가니(130)는 전체가 상기 용융염(111)에 잠겨 있으며, 상부에 음극절연리드선(131)이 연결되어 있고, 상기 액체음극도가니(130)의 내부에는 액체음극(135)으로써 카드뮴(133)이 수용되어 있다.The liquid cathode crucible 130 is entirely immersed in the molten salt 111 and the cathode insulated lead wire 131 is connected to an upper portion of the cathode crucible 130. A liquid cathode 135 is formed in the liquid cathode crucible 130, (Not shown).

즉, 상기 양극(120)과 상기 액체음극도가니(130)에 전류인가 시, 상기 용융염(111)에 함유된 악티나이드족 금속들이 상기 액체음극도가니(130)의 내부에 수용된 상기 액체음극(135)에 전착된다.That is, when current is applied to the anode 120 and the liquid cathode crucible 130, the actinide metal contained in the molten salt 111 flows into the liquid cathode 135 ).

상기 액체음극(135)의 전착과정이 종료된 후, 상기 용융염(111)이 굳은 염층(134)이 상기 액체음극도가니(130)의 상부에 배치되고, 상기 카드뮴(133)과 상기 악티나이드족 금속들이 포함된 상기 액체음극(135)이 상기 액체음극도가니(130)의 하부에 배치된다.After the electrodeposition process of the liquid cathode 135 is completed, a salt layer 134 in which the molten salt 111 is hardened is disposed on the liquid cathode crucible 130, and the cadmium 133 and the actinide group The liquid cathode 135 containing metals is disposed below the liquid cathode crucible 130.

상기 분리유닛(140)은 상기 액체음극(135)만 상기 액체음극도가니(130)로부터 선택적으로 분리하기 위한 구성이다.The separation unit 140 is configured to selectively separate only the liquid cathode 135 from the liquid cathode crucible 130.

상기 분리유닛(140)은 튜브(143), 이송유닛(141), 히팅유닛(142)을 포함한다.The separation unit 140 includes a tube 143, a transfer unit 141, and a heating unit 142.

도 3은 도 1에 도시된 상기 액체음극도가니(130)가 상기 이송유닛(141)에 의해 뒤집어진 상태로 상기 히팅유닛(142)이 상기 액체음극도가니(130)의 내부에 배치된 상기 액체음극(135)을 가열하는 상태도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid cathode crucible 130 in which the liquid cathode crucible 130 shown in FIG. 1 is inverted by the transfer unit 141 and the heating unit 142 is disposed inside the liquid cathode crucible 130. FIG. (135).

그리고 도 4는 도 3에 도시된 상기 액체음극도가니(130)의 내부를 충진하는 상태도이다.And FIG. 4 is a state diagram for filling the inside of the liquid cathode crucible 130 shown in FIG.

도 3,4를 참조하면, 상기 튜브(143)는 상기 액체음극도가니(130)의 내부에 상기 카드뮴(133)이 충진되거나, 후술되는 바와 같이, 상기 히팅유닛(142)에 의해 액체화된 상기 액체음극(135)이 상기 액체음극도가니(130)의 외부로 배출되는 유로의 구성이다.3 and 4, the tube 143 may be filled with the cadmium 133 in the liquid cathode crucible 130 or may be filled with the liquid liquid 133, which is liquidized by the heating unit 142, And the cathode 135 is discharged to the outside of the liquid cathode crucible 130.

상기 튜브(132)는 세라믹 소재로써, 상기 음극절연리드선(131)이 내부에 배치되어 상기 음극절연리드선(131)을 감싸고 있으며, 상기 튜브(143)의 일측, 보다 구체적으로 하부는 상기 카드뮴(133) 또는 악티나이드족 금속이 전착된 상기 액체음극(135)에 잠겨 있다.The tube 132 is made of a ceramic material and the negative electrode insulating lead wire 131 is disposed inside and surrounds the negative electrode insulating lead wire 131. One side of the tube 143, ) Or the liquid cathode 135 to which the actinide group metal is electrodeposited.

즉, 상기 튜브(143)는 상기 카드뮴(133) 또는 상기 액체음극(135)의 유로의 역할 외에 상기 음극절연리드선(131)을 보호하는 전극 쉴드역할도 겸할 수 있다.That is, the tube 143 may serve as an electrode shield for protecting the negative electrode insulation lead wire 131 in addition to the role of the flow path of the cadmium 133 or the liquid negative electrode 135.

상기 튜브(143)의 양측 단부에는 외측으로 확장된 깔때기부(132a)가 형성되어 있다.At both ends of the tube 143, a funnel portion 132a extending outwardly is formed.

즉, 상기 깔때기부(132a)에 의해 상기 카드뮴(133)의 충진 또는 상기 액체음극(135)의 배출이 보다 용이해질 수 있다.That is, the filling of the cadmium 133 or the discharge of the liquid cathode 135 can be facilitated by the funnel portion 132a.

상기 이송유닛(141)은 상기 전해조(110)의 외부로 상기 액체음극도가니(130)를 이동시키기 위한 구성이다.The transfer unit 141 is configured to move the liquid cathode crucible 130 to the outside of the electrolyzer 110.

상기 이송유닛(141)은 상기 액체음극(135)의 전착과정이 종료된 후, 상기 액체음극도가니(130)를 상기 전해조(110)의 외부로 운반하거나, 상기 액체음극도가니(130)로부터 상기 액체음극(135)을 배출시키기 위하여 상기 액체음극도가니(130)를 뒤집는다.The transfer unit 141 transfers the liquid cathode crucible 130 from the liquid cathode crucible 130 to the outside of the electrolyzer 110 after the electrodeposition process of the liquid cathode 135 is completed, The liquid cathode crucible 130 is turned over to discharge the cathode 135.

상기 히팅유닛(142)은 상기 액체음극(135)의 녹는점보다 높은 온도로 가열하여 상기 액체음극(135)을 액체상태로 유지하기 위한 구성이다.The heating unit 142 is configured to heat the liquid cathode 135 to a temperature higher than the melting point of the liquid cathode 135 to maintain the liquid cathode 135 in a liquid state.

상기 액체음극(135)을 고르게 가열하기 위하여, 상기 히팅유닛(142)은 상기 액체음극도가니(130)의 양측면과 하면에 배치되어 있다.In order to uniformly heat the liquid cathode 135, the heating unit 142 is disposed on both the lower surface and the lower surface of the liquid cathode crucible 130.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 전해제련방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, an electrolytic smelting method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.

도 5는 도 1에 도시된 상기 전해제련장치(100)로부터 구현되는 전해제련방법을 나타내는 순서도이고, 도 6은 도 5에 도시된 상기 액체음극(135)만 상기 액체음극도가니(130)로부터 선택적으로 분리하는 단계(S120)를 구체화한 순서도이다.FIG. 5 is a flow chart showing an electrolytic smelting method implemented from the electrolytic smelting apparatus 100 shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a flow chart showing the electrolytic smelting method, which is selectively performed from the liquid cathode crucible 130, (Step S120).

그리고 도 7은 도 6에 도시된 상기 액체음극도가니(130) 이동단계(S121)를 구체화한 순서도이다.And FIG. 7 is a flowchart illustrating a step S121 of moving the liquid cathode crucible 130 shown in FIG.

도 1 및 도 5를 참조하면, 전해제련방법은 우선, 상기 전해조(110)에 수용된 상기 용융염(111)에 함유된 상기 악티나이드족 금속들을 상기 액체음극도가니(130)에 수용된 상기 액체음극(135)에 전착시킨다.(S110)1 and 5, an electrolytic smelting method includes first supplying the actinide metals contained in the molten salt 111 contained in the electrolytic bath 110 to the liquid cathode (not shown) housed in the liquid cathode crucible 130 135. (S110)

보다 구체적으로, 상기 양극(120)과 상기 액체음극도가니(130)에 전류를 인가함으로써 상기 악티나이드족 금속들이 상기 액체음극(135)에 전착된다.More specifically, the actinide metals are electrodeposited to the liquid cathode 135 by applying a current to the anode 120 and the liquid cathode crucible 130.

전술된 바와 같이, 상기 액체음극(135)의 전착과정이 종료된 후, 상기 용융염(111)이 굳은 상기 염층(134)이 상기 액체음극도가니(130)의 상부에 배치되고, 상기 액체음극(135)이 상기 액체음극도가니(130)의 하부에 배치된다.As described above, after the electrodeposition process of the liquid cathode 135 is completed, the salt layer 134 in which the molten salt 111 is hardened is disposed on the liquid cathode crucible 130, 135 are disposed below the liquid cathode crucible 130.

그 후, 상기 액체음극(135)만 상기 액체음극도가니(130)로부터 선택적으로 분리한다.(S120)(도 5 도시)Then, only the liquid cathode 135 is selectively separated from the liquid cathode crucible 130 (S120) (see FIG. 5)

즉, 도 3 및 도 6,7을 참조하면, 상기 이송유닛(141)을 구동하여 상기 액체음극도가니(130)를 이동시킨다.(S121)3 and 6 and 7, the liquid crystal cathode crucible 130 is moved by driving the transfer unit 141. In operation S121,

보다 구체적으로, 상기 전해조(110)의 외부로 상기 액체음극도가니(130)를 운반하고(S121-1), 상기 액체음극도가니(130)를 가열하기 전에 운반된 상기 액체음극도가니(130)를 뒤집는다.(S121-2)More specifically, the liquid cathode crucible 130 is carried to the outside of the electrolytic bath 110 (S121-1), and the liquid cathode crucible 130 carried before the liquid cathode crucible 130 is heated is turned upside down (S121-2)

그리고 상기 히팅유닛(142)을 구동하여 이동된 상기 액체음극도가니(130)를 가열한다.(S122)Then, the heating unit 142 is driven to heat the liquid cathode crucible 130 moved (S122)

보다 구체적으로, 상기 액체음극(135), 즉 상기 카드뮴(133)의 녹는점 보다 높은 온도로 상기 액체음극도가니(130)를 가열하여 상기 액체음극(135)을 액체상태로 유지시켜준다.More specifically, the liquid cathode 135 is heated to a temperature higher than the melting point of the liquid cathode 135, that is, the cadmium 133, to maintain the liquid cathode 135 in a liquid state.

여기서 상기 염층(134)은 상기 액체음극(135)의 녹는점보다 높으므로 고체상태로 유지된다.Here, the salt layer 134 is higher than the melting point of the liquid cathode 135, and thus is maintained in a solid state.

액체상태인 상기 액체음극(135)은 자체 하중에 의해, 상기 튜브(132)를 따라 상기 액체음극도가니(130)로부터 배출되어 분리된다.The liquid cathode 135 in a liquid state is discharged from the liquid cathode crucible 130 along the tube 132 by its own load and separated.

배출된 상기 액체음극(135)은 진공증류장치를 통해 진공증류공정이 진행되고, 진공증류공정에 의해 상기 카드뮴(133)이 증발되어 최종 생성물인 악티나이드족 금속이 회수된다.The discharged liquid cathode 135 is subjected to a vacuum distillation process through a vacuum distillation apparatus, and the cadmium 133 is evaporated by the vacuum distillation process to recover the final product, the actinide group metal.

그 후, 상기 이송유닛(141)을 구동하여 뒤집어진 상기 액체음극도가니(130)를 원위치시키고, 상기 액체음극(135)이 분리된 상기 액체음극도가니(130)의 내부에 새로운 액체금속 즉, 상기 카드뮴(133)을 충진하여 전술된 공정을 재진행한다.(S130)(도 5 도시)Thereafter, the conveying unit 141 is driven to bring the inverted liquid cathode crucible 130 in place, and a new liquid metal, that is, the liquid metal cathode 135 is introduced into the liquid cathode crucible 130 from which the liquid cathode 135 is separated The cadmium 133 is filled and the above-described process is resumed (S130) (see FIG. 5)

전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전해제련장치 및 방법은 상기 분리유닛(140)을 통해 상기 액체음극도가니(130)로부터 상기 액체음극 (135)만 선택적으로 분리할 수 있으며, 분리된 상기 액체음극(135)만 진공증류공정을 진행하여 악티나이드족 금속을 회수할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the electrolytic smelting apparatus and method according to an embodiment of the present invention can selectively separate only the liquid cathode 135 from the liquid cathode crucible 130 through the separation unit 140, Only the liquid negative electrode 135 is subjected to a vacuum distillation process to recover the actinide group metal.

또한, 상기 효과에 의하여, 상기 액체음극(135)의 진공증류공정이 더 안정적으로 수행될 수 있으며, 진공증류공정에서 응축조의 회수도가니에 염이 존재하지 않아 상기 카드뮴(133)을 재순환 하기 용이해지고, 진공증류에 의한 상기 액체음극도가니(130)의 손상우려가 해소되는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the vacuum distillation process of the liquid cathode 135 can be performed more stably by the above-mentioned effect, and the salt is not present in the recovery crucible of the condensation tank in the vacuum distillation process, so that the cadmium 133 can be easily recycled , Thereby avoiding the risk of damage to the liquid cathode crucible 130 due to vacuum distillation.

상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 전해제련장치 110 : 전해조
120 : 양극 121 : 양극절연리드선
130 : 액체음극도가니 131 : 음극절연리드선
133 : 카드뮴 134 : 염층
135 : 액체음극 140 : 분리유닛
141 : 이송유닛 142 : 히팅유닛
143 : 튜브 143a : 깔때기부100: electrolytic smelting device 110: electrolytic cell
120: anode 121: anode lead wire
130: liquid cathode crucible 131: negative electrode insulated lead wire
133: Cadmium 134: Salt layer
135: liquid cathode 140: separation unit
141: transfer unit 142: heating unit
143: tube 143a: funnel part

Claims (8)

파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 전해제련장치에 있어서,
악티나이드족 금속들이 함유된 용융염이 수용된 전해조;
상기 용융염에 잠겨 전류가 인가되는 양극;
상기 용융염에 잠기고, 상부에 음극절연리드선이 연결되되, 전류 인가 시 상기 악티나이드족 금속들이 내부에 수용된 액체음극에 전착되어 상기 용융염이 굳은 염층이 상부에 배치되고, 상기 액체음극이 상기 염층의 하부에 배치되는 액체음극도가니; 및
상기 악티나이드족 금속들이 전착되는 상기 액체음극만 상기 액체음극도가니로부터 선택적으로 분리하거나, 상기 액체음극이 분리된 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하는 분리유닛;
을 포함하되,
상기 분리유닛은
상기 액체음극을 상기 액체음극도가니로부터 분리시키기 위하여, 상기 전해조의 외부로 상기 액체음극도가니를 운반하여 뒤집거나, 또는 분리된 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하기 위하여 상기 액체음극도가니를 원위치시키는 이송유닛;
상기 액체음극의 녹는점보다 높은 온도로 상기 액체음극도가니를 가열하는 히팅유닛; 및
일측이 상기 액체음극에 잠겨 상기 액체음극이 자체 하중에 의해 상기 액체음극도가니의 외부로 배출되거나, 상기 액체음극이 분리된 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하기 위한 튜브;
로 구성된 것을 특징으로 하는 전해제련장치.
In an electrolytic smelting apparatus of pyroprocessing,
An electrolytic bath containing a molten salt containing actinide metals;
A positive electrode to which a current is applied to the molten salt;
Wherein the salt layer is immersed in the molten salt and the cathode insulated lead wire is connected to the upper portion and the actinide metals are electrodeposited on the liquid negative electrode accommodated in the inside when the current is applied, A liquid cathode crucible disposed at a lower portion of the crucible; And
A separation unit for selectively separating only the liquid cathode from which the actinide group metals are deposited from the liquid cathode crucible or filling the inside of the liquid cathode crucible from which the liquid cathode is separated;
≪ / RTI >
The separation unit
And a transfer unit for transferring the liquid cathode crucible to the outside of the electrolytic bath to invert the liquid cathode from the liquid cathode crucible or to replace the liquid cathode crucible to fill the inside of the separated liquid cathode crucible, ;
A heating unit heating the liquid cathode crucible at a temperature higher than a melting point of the liquid cathode; And
A tube which is immersed in the liquid cathode so that the liquid cathode is discharged to the outside of the liquid cathode crucible by its own load or the inside of the liquid cathode crucible in which the liquid cathode is separated;
≪ / RTI >
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 튜브는
상기 음극절연리드선을 감싸는 것을 특징으로 하는 전해제련장치.
The method according to claim 1,
The tube
And the negative electrode insulated lead wire is wrapped around the negative electrode insulated lead wire.
제 1 항에 있어서,
상기 튜브는
양측 단부에 외측으로 확장된 깔때기부가 형성된 것으로 특징으로 하는 전해제련장치.
The method according to claim 1,
The tube
And a funnel portion extending outward is formed at both ends of the electrolytic smelting device.
제1항,제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 파이로프로세싱(Pyroprocessing)의 전해제련장치를 이용한 전해제련방법에 있어서,
양극과 액체음극도가니에 전류를 인가하여, 전해조에 수용된 용융염에 함유된 악티나이드족 금속들을 상기 액체음극도가니에 수용된 액체음극에 전착시켜 상기 용융염이 굳은 염층이 상기 액체음극도가니의 상부에 배치되고, 상기 액체음극이 상기 액체음극도가니의 하부에 배치되는 단계;
상기 전해조의 외부로 상기 액체음극도가니를 운반하여 뒤집고, 상기 액체음극의 녹는점보다 높은 온도로 상기 액체음극도가니를 가열하여, 일측이 상기 액체음극에 잠긴 튜브를 따라 상기 액체음극이 자체 하중에 의해 상기 액체음극도가니의 외부로 배출되어 상기 액체음극만 상기 액체음극도가니로부터 선택적으로 분리되는 단계; 및
상기 액체음극이 분리된 상기 액체음극도가니를 원위치시키고, 상기 튜브를 따라 상기 액체음극도가니의 내부를 충진하는 단계;
를 포함하는 전해제련방법.
7. An electrolytic smelting method using an electrolytic smelting apparatus of pyroprocessing according to any one of claims 1, 4, and 5,
An electric current is applied to the anode and the liquid cathode crucible to electrostatically deposit the actinide group metal contained in the molten salt contained in the electrolytic bath on the liquid negative electrode accommodated in the liquid negative electrode crucible so that the molten salt hardened salt layer is disposed on the liquid negative electrode crucible Wherein the liquid cathode is disposed under the liquid cathode crucible;
The liquid cathode crucible is transported to the outside of the electrolytic cell and is turned over to heat the liquid negative electrode crucible at a temperature higher than the melting point of the liquid negative electrode so that the liquid negative electrode has its own load And discharging the liquid cathode out of the liquid cathode crucible to selectively separate only the liquid cathode from the liquid cathode crucible; And
Replacing the liquid cathode crucible from which the liquid cathode is separated, and filling the interior of the liquid cathode crucible along the tube;
≪ / RTI >
삭제delete 삭제delete
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