KR20130066190A - Equipment for the removal of adhered salt from uranium deposits with a multialateral porous crucibiles assembly and using method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for removing an adhered salt from uranium and a method using thereof are provided to solve a salt distillation rate generated when removing a salt from uranium electrodeposit in a crucible in a conventional vacuum distillation device, and to improve a salt distillation rate and a salt removal amount in a limited space of a device for removing an adhered salt from uranium. CONSTITUTION: A device(100) for removing an adhered salt from uranium equipped with a multi stage porous crucible assembly comprises a vacuum distillation tower(10) for removing a salt from uranium electrodeposit by using a vapor pressure of a high temperature after accepting uranium electrodeposit to an inside; a vacuum pump(20) maintaining an inside of the vacuum distillation tower to a vacuum; and a porosity crucible assembly(13) for accommodating uranium electrodeposit inside and which is mounted within the vacuum distillation tower. The vacuum distillation tower comprises a cylinder frame(11) equipped with a heater-a coil(heating wire) in an outer surface; an upper flange(12) for maintaining a cylinder frame internal pressure; and a recovery salt crucible(14) formed in a low end part of the cylinder frame inside, and cools a salt vapor evaporated from a multi stage porosity crucible assembly and stores to a solid. [Reference numerals] (20) Vacuum pump

Description

다단 다공성 도가니 어셈블리가 장착된 우라늄전착물 염 제거 장치 및 이를 이용한 염 제거 방법{Equipment for the removal of adhered salt from uranium deposits with a multialateral porous crucibiles assembly and using Method Thereof}Equipment for the removal of adhered salt from uranium deposits with a multialateral porous crucibiles assembly and using Method Thereof}

본 발명은 우라늄전착물 염 제거 장치 및 그 운전 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이로프로세서의 전해정련공정에서 발생하는 우라늄전착물에 함유된 염을 효율적으로 분리하기 위한 다단 다공성 도가니 어셈블리가 장착된 우라늄전착물 염 제거 장치 및 이를 이용한 염 제거 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for removing uranium deposits and a method of operating the same, and more particularly, to a multi-stage porous crucible assembly for efficiently separating salts contained in uranium deposits generated in an electrorefining process of a pyroprocessor. It relates to a uranium electrode salt removal device and a salt removal method using the same.

사용후 핵연료의 장수명핵종을 회수하여 고속로 등의 원자로 핵연료로 재순환하면 폐기물 양을 줄임으로써 고준위 폐기물 처분장의 공간을 절약하고, 관리기간을 수십 년 이상에서 수백 년으로 단축시킬 수 있다. 파이로 프로세서는 프루토늄과 우라늄과 다른 초우란 원소들(Np, Am, Cm)이 함께 회수되어 핵확산 저항성이 크고, 공정이 비교적 간단하다는 장점이 있어서 우리나라를 비롯한 미국, 일본 및 유럽의 여러 나라에서 활발하게 연구, 개발 중에 있다.Recovering long-lived nuclides of spent nuclear fuel and recycling them to nuclear reactor fuels, such as high-speed reactors, can reduce the amount of waste, saving space in high-level waste disposal sites and reducing the management period from more than a few decades to hundreds of years. The Pyro processor has the advantage of high proliferation resistance and relatively simple process due to the recovery of plutonium, uranium and other ultra-uranic elements (Np, Am, Cm) together. Is actively researching and developing.

이와 관련하여, 한국원자력연구원이 개발하고 있는 파이로 프로세서는 LiCl-KCl 공융염을 전해질로하여 고온에서 전기화학적으로 우라늄과 초우란 원소들을 회수하는 공정이다. 파이로 프로세서의 주요공정들은 산화물 상태의 사용후 핵연료를 전해환원공정에 의해 환원시킨 후 얻어진 금속 잉곳 혹은 그래뉼을 전해정련공정의 양극 바스켓에 넣고 고체음극을 이용하여 사용후 핵연료의 90% 이상을 차지하고 있는 우라늄을 전해정련공정에 의해 분리해낸다. 우라늄 제거 작업이 끝나면 공융염중에 녹아 있는 원소들 중에서 잔류 우라늄과 TRU 원소들을 액체음극에 회수한다.In this regard, the Pyro processor developed by the Korea Atomic Energy Research Institute is a process for recovering uranium and ultra-uranium elements electrochemically at high temperature using LiCl-KCl eutectic salt as an electrolyte. The main processes of the Pyro processor are the metal ingots or granules obtained after the reduction of oxide spent fuel by the electrolytic reduction process, and the solid cathode is used to take up more than 90% of the spent fuel by using a solid cathode. Uranium is separated by electrolytic refining process. After the uranium removal operation, the remaining uranium and TRU elements among the elements dissolved in the eutectic salt are recovered in the liquid cathode.

전해정련공정에서는 고체음극에 수지상의 우라늄이 전착되며 이를 용융염중에서 분리해내면 우라늄 전착물에 다량의 염이 함유되어 있다. 이 우라늄 전착물은 추후 고속로 등의 핵연료의 조성을 조정할 때 사용될 수도 있고, 사용후 핵연료와는 달리 방사능이 약하여 천층 처분하기도 한다. 우라늄 전착물은 수지상의 작은 입자이기 때문에 잉곳상태로 만들어 보관하며, 이를 위해 함유된 염을 분리해 내어야 한다. 일반적으로는 진공증류에 의해 염을 분리하지만, 20 wt% 이상을 차지하는 염을 진공증류하려면 고온에서 장시간 조업을 해야 한다.In the electrolytic refining process, dendritic uranium is electrodeposited on the solid cathode, and when it is separated from the molten salt, a large amount of salt is contained in the uranium electrodeposited material. This uranium electrodeposit may be used later to adjust the composition of nuclear fuel, such as high-speed reactors, and, unlike spent nuclear fuel, it may be disposed of at low levels due to its weak radioactivity. Since uranium deposits are small dendritic particles, they are stored in an ingot and the salts contained must be separated for this purpose. In general, salts are separated by vacuum distillation, but salt distillation, which accounts for 20 wt% or more, requires long time operation at high temperature.

미국 INL 연구소에서는 [ B. R. Westphal, K. C. Marsden, J. C. Price, and D. V. Laug, Nuclear Engineering and Technology, 40(3), 163 (2008)] 전해정련과정에서 발생한 우라늄 전착물로부터 공융염을 제거하기 위해 캐소드 프로세서(Cathode Processor)라 불리는 진공증류탑을 공학규모 장치로 개발하여 사용하고 있다. In the US INL lab [BR Westphal, KC Marsden, JC Price, and DV Laug, Nuclear Engineering and Technology, 40 (3), 163 (2008)], a cathode processor is used to remove eutectic salts from uranium deposits during electrorefining. A vacuum distillation column called Cathode Processor is developed and used as an engineering scale device.

이 장치에서는 탑 상부에 우라늄 전착물을 넣고 외부에 설치된 유도가열방식의 히터를 이용하여 가열하며, 공랭식으로 냉각되는 하부 응축부위에 공융염 회수도가니를 두어 증발된 공융염을 응축 회수하게 된다. 이 장치는 회분식으로 운전되며, 함유된 공융염 전량을 진공증류하게 되어 많은 열량이 소모되고, 단위 시간당 처리 속도를 올리기 위해서는 증발 단면적이 커져야 하거나 공융염의 증기압이 높은 고온에서 조업되어야 한다. 그러나 이 방법은 고온에서 운전하게 되어 고온에 견디는 구조재의 재질이 필요로 하여 제작비도 비싸지는 문제점이 있다.In this device, the uranium electrodeposition material is put in the upper part of the tower and heated using an induction heating heater installed outside, and the evaporated eutectic salt is condensed and recovered by placing a eutectic salt recovery crucible on the lower condensation part cooled by air cooling. The unit is operated batchwise, and the entire amount of eutectic salts is vacuum distilled to consume a large amount of heat, and in order to increase the processing speed per unit time, the evaporation cross-section must be large or must be operated at high temperatures where the vapor pressure of the eutectic salts is high. However, this method requires a material of a structural material that withstands high temperatures because it is operated at high temperatures, and there is a problem in that manufacturing costs are also high.

한국원자력연구원에서는 상기 문제점들을 극복하기 위하여 특허출원 제10-2010-0053953에는 증류탑 내에서 진동식 거름망을 이용하여 미리 액체 상태로 우라늄전착물중의 공융염을 분리하고, 미분리된 공융염은 진공증류에 의해 추가로 분리하는 방법을 제안하고 있다.In order to overcome the above problems, the Korea Atomic Energy Research Institute, Patent Application No. 10-2010-0053953, uses a vibrating strainer in a distillation column to separate the eutectic salts in the uranium electrodeposited liquid in advance, and the unseparated eutectic salts are vacuum distilled. It is proposed to further separate by.

이 방법에 의하면 낮은 온도에서 고체-액체 분리에 의해 상당량의 공융염을 제거함으로써 염 제거를 위한 조업시간이 단축될 수 있으며, 진공증류 전 상당량의 염을 고-액 분리하기 때문에 진공증류 공정에서 단위 시간당 염의 증발속도에 대한 부담이 줄어든다. 따라서 진공증류 공정의 조업온도를 낮출 수 있어서 초고온 재료를 사용하지 않아도 되는 이점을 가지고 있다.According to this method, the operation time for salt removal can be shortened by removing a considerable amount of eutectic salts by solid-liquid separation at low temperature, and the unit in the vacuum distillation process is a solid-liquid separation of a considerable amount of salt before vacuum distillation. The burden on salt evaporation rate per hour is reduced. Therefore, it is possible to lower the operating temperature of the vacuum distillation process, which has the advantage of not using ultra-high temperature materials.

한편, 상기 특허출원 제2010-0053953호의 방법을 개선한 것으로서 특허출원 제 10-2010-0067442 호에서는 고-액 분리 컬럼 및 진공증류탑으로 이루어진 우라늄 전착물로부터 염 제거를 하되 액체상태의 염이 거름망을 잘 빠져 나가도록 거름망 진동장치 대신, 상단부에서 불활성 기체의 펄스를 주기적으로 주는 장치와 하단에서 배출밸브에 의해 강제 배출하는 장치를 사용하는 구성을 제안하고 있다.Meanwhile, the patent application No. 2010-0053953 improves the method of patent application No. 10-2010-0067442, in which the salt is removed from the uranium electrodeposition consisting of a solid-liquid separation column and a vacuum distillation column. Instead of a sieve vibrating device, it is proposed to use a device that periodically gives a pulse of inert gas at the upper end and a device which is forced out by the discharge valve at the lower end.

이 방법에 의하면, 컬럼 내부에 기계적 장치가 들어가지 않아 내부구조가 간단하고, 별개의 고-액 분리 컬럼을 도입함으로써 진공증류 장치의 구조를 단순하게 해준다. This method simplifies the structure of the vacuum distillation apparatus by introducing a separate solid-liquid separation column, since the internal structure is simple because no mechanical device is placed inside the column.

또한 고-액 분리와 진공증류를 고-액 분리 컬럼과 진공증류탑을 동시에 가동하여, 서로 다른 조업 배치에서 나온 우라늄 전착물의 진공증류와 염의 고-액 분리를 동시에 수행할 수 있어서 진공증류장치의 가동 활용도를 높여주는 이점이 있다.In addition, the solid-liquid separation and the vacuum distillation can be performed simultaneously by operating the solid-liquid separation column and the vacuum distillation column, so that the vacuum distillation of uranium electrodeposited from the different operation batches and the solid-liquid separation of the salt can be performed simultaneously. It has the advantage of increasing utilization.

하지만, 상기의 고액분리-진공증류의 염분리 시스템은 우라늄전착물에 잔류하는 염의 함유량이 많을 때 유용하며, 함유량이 적을 때는 고-액 분리가 많이 이루어지지 않으며, 진공증류를 단독으로 수행하는 경우보다 효율이 크게 높아지지 않는다는 문제점을 가지고 있다.However, the salt-liquid separation system of the solid-liquid separation-vacuum distillation is useful when the salt content in the uranium electrodeposit is high, and when the content is low, the solid-liquid separation does not occur much, and vacuum distillation alone is performed. There is a problem that the efficiency is not much higher.

또한, 종래의 진공증류 장치에서는, 단일 도가니에 우라늄전착물을 높이 충진하고 염을 증발시키며, 내부에서 발생한 염 증기가 우라늄전착물 층을 빠져나갈 때의 저항으로 인해 물질전달 속도가 늦어져, 염증류 공정이 염의 증발, 증발 생성된 염증기 이동 그리고 염증기 응축의 3 단계로 이루어진 총괄 염증류 속도가 느려지는 문제점이 있다. In addition, in the conventional vacuum distillation apparatus, a single crucible is filled with uranium electrodeposits high and evaporates the salts, and the material transfer rate is slowed due to resistance when salt vapors generated from the uranium electrodeposit layer pass, causing inflammation. There is a problem that the flow process slows down the overall inflammatory flow rate consisting of three steps of evaporation of salt, evaporative inflammatory migration and inflammatory condensation.

또한 이 경우, 증발단면적을 크게하면 염 증류속도에 유리하지만, 이를 위해 더 큰 도가니를 사용하여야 하기 때문에 증류탑 내경이 커지며, 이로 인해 외부의 히터 전력 소모가 더 커지는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다.
Also, in this case, increasing the evaporation area is advantageous for the salt distillation rate, but for this purpose, a larger crucible has to be used, which increases the inner diameter of the distillation column, which is not preferable because of the problem of greater external power consumption.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 진공증류 장치에서 우라늄전착물 내의 염을 단일 도가니에서 제거시에 발생된 염증류 속도를 해결할 수 있는 우라늄전착물 염 제거 장치 및 이를 이용한 염 제거 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a uranium electrode salt removal device and a salt removal method using the same to solve the inflammatory flow rate generated when the salt in the uranium electrodeposition in the conventional vacuum distillation apparatus in a single crucible will be.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 우라늄전착물 염 제거장치의 제한된 공간 내에서도 염 증류속도 및 염 제거량을 향상시킬 수 있는 우라늄 전착물 염 제거 장치 및 이를 이용한 염 제거 방법을 제공하는 것이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a uranium electrodeposited salt removing device and a salt removing method using the same, which can improve the salt distillation rate and the amount of salt removal even within a limited space of the uranium electrodeposited salt removing device.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거 장치는 내부에 우라늄전착물을 수용한 후, 고온의 증기압을 이용하여 상기 우라늄전착물로부터 염을 제거하기 위한 진공증류탑; 및 상기 진공증류탑 내부를 진공으로 유지시키는 진공펌프; 상기 진공증류탑 내에 탑재되며, 내부에 우라늄전작물을 수용하는 다공성 도가니 어셈블리를 포함하며, 상기 진공증류탑은, 외부 표면에 히터-코일(열선)이 구비된 원통형 프레임; 상기 원통형 프레임 내 압력을 유지하기 위한 상부플랜지; 및 상기 원통형 프레임 안쪽 하단부에 형성되며, 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리로부터 증발된 염증기를 냉각시켜 고체로 저장하는 회수염 도가니를 포함한다.
Uranium electrodeposited salt removing device equipped with a multi-stage porous crucible assembly according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, after receiving the uranium electrodeposited therein, using a high temperature vapor pressure to the salt from the uranium electrodeposited Vacuum distillation column for removal; And a vacuum pump for maintaining the inside of the vacuum distillation column in a vacuum. It is mounted in the vacuum distillation tower, and includes a porous crucible assembly for receiving the uranium crop therein, the vacuum distillation tower, the outer surface is provided with a heater-coil (heating wire) cylindrical frame; An upper flange for maintaining pressure in the cylindrical frame; And a recovery salt crucible formed at an inner lower end of the cylindrical frame and cooling the inflammator evaporated from the multi-stage porous crucible assembly and storing it as a solid.

상기 다단 다공성 어셈블리는 상기 상부플랜지 하단에 형성된 다단 다공성 어셈블리 장착대와 걸이 방식으로 체결되는 것을 특징으로 한다.
The multistage porous assembly is fastened in a hook manner with a multistage porous assembly mount formed on the bottom of the upper flange.

상기 염 제거 장치는 상기 상부플랜지를 관통하여 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리 회전시키도록 회전축을 구비한 회전모터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The salt removing device further comprises a rotating motor having a rotating shaft to rotate the multi-stage porous crucible assembly through the upper flange.

상기 다단 다공성 도가니 어셈블리는 원통형으로 형성되며, 내부에 다공성 도가니가 거치되도록 걸림 턱이 구비된 다공성 도가니 틀 및 내부에 우라늄 전착물을 수용하되, 고온의 증기압으로 인해 상기 우라늄 전착물로부터 추출되는 증기 염이 배출되도록 표면이 망으로 형성된 다공성 도가니를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The multi-stage porous crucible assembly is formed in a cylindrical shape, the porous crucible frame is provided with a locking jaw so that the porous crucible is mounted therein and the uranium deposits therein, but the steam salt extracted from the uranium deposits due to the high temperature vapor pressure It characterized in that it comprises a porous crucible formed of a net so that the discharge.

상기 다단 다공성 도가니 어셈블리는 적어도 2개 이상의 다공성 도가니들이 동일한 간격의 높이 방향으로 배열되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
The multi-stage porous crucible assembly is characterized in that at least two or more porous crucibles are formed to be arranged in the height direction of the same interval.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거 장치를 이용한 염 제거방법은 우라늄전착물이 수용된 다단 다공성 도가니 어셈블리를 진공증류탑의 상부 플랜지에 고정하도록 장착하는 단계; 상기 진공증류탑 표면에 구비된 히터-코일을 이용하여 상기 진공증류탑 내의 온도를 증가시켜 상기 우라늄 전착물로부터 염을 증발시키고 증발된 염증기를 회수염 도가니에 냉각시켜 회수하는 단계; 및 상기 진공증류탑을 냉각시킨 후, 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리를 프레임과 분리하여 각 도가니의 우라늄전착물을 회수하는 단계를 포함한다.
The salt removal method using the uranium electrodeposited salt removing device provided with the multistage porous crucible assembly according to the embodiment of the present invention for solving the above problems is to fix the multistage porous crucible assembly containing the uranium deposit to the upper flange of the vacuum distillation tower. Mounting; Increasing the temperature in the vacuum distillation column using a heater-coil provided on the surface of the vacuum distillation tower to evaporate the salt from the uranium electrodeposit and recover the evaporated inflammatory phase by cooling the recovered salt crucible; And after cooling the vacuum distillation column, separating the multi-stage porous crucible assembly from the frame to recover uranium deposits of the crucibles.

상기 진공증류 과정의 온도는 700 ~ 1000℃ 범위 내의 온도인 것을 특징으로 한다.
The temperature of the vacuum distillation process is characterized in that the temperature in the range 700 ~ 1000 ℃.

본 발명의 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거장치 및 이를 이용한 염 제거방법에 따르면, 단일 도가니를 사용하는 진공증류 조업온도 보다 우라늄전착물을 낮게 충진하고, 도가니가 다공성이기 때문에 증발된 염 증기가 도가니 상부뿐만 아니라 도가니의 망틈으로도 빠져나갈 수 있게 된다.According to the uranium electrodeposited salt removing device equipped with the multi-stage porous crucible assembly of the present invention and the salt removing method using the same, the uranium electrodeposited material is filled lower than the vacuum distillation operation temperature using a single crucible, and the crucible is evaporated because it is porous. Salt vapors can escape not only to the top of the crucible but also to the cracks in the crucible.

따라서, 우라늄전착물 내에서 발생한 염증기의 도가니를 빠져나가는 평균 이동 거리가 짧아져 물질전달이 잘 이루어지고, 증발속도가 빨라지며, 이에 의해 우라늄전착물로부터 염을 분리하는 과정이 효율적으로 이루어지는 효과가 있다.
Therefore, the average distance traveled out of the inflammatory crucible in the uranium electrodeposition is shortened, so that the material is delivered well and the evaporation rate is increased, thereby effectively separating the salt from the uranium electrodeposition. have.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거장치의 단면도를 나타낸 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다단 다공성 도가니 어셈블리를 확대한 예시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 염 제거장치를 이용한 염 제거 방법을 나타낸 플로우 차트이다.1 is an exemplary view showing a cross-sectional view of the uranium electrode salt removal device equipped with a multi-stage porous crucible assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view illustrating the multi-stage porous crucible assembly shown in FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a salt removing method using the salt removing device shown in FIG. 1.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the drawings to describe the present invention in more detail.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거장치를 나타낸 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 다단 다공성 도가니 어셈블리를 확대한 예시도이다.1 is a cross-sectional view showing an apparatus for removing uranium deposit salt having a multistage porous crucible assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view illustrating the multistage porous crucible assembly shown in FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 우라늄전착물 염 제거장치(100)는 진공증류탑(10), 다단 다공성 도가니 어셈블리(13) 및 진공펌프(20)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the uranium electrodeposition salt removing device 100 of the present invention includes a vacuum distillation tower 10, a multi-stage porous crucible assembly 13, and a vacuum pump 20.

상기 진공증류탑(10)은 내부에 우라늄전착물을 수용하며, 염의 높은 증기압을 통해 상기 우라늄전착물로부터 염을 제거하는 기능을 수행한다.The vacuum distillation column 10 accommodates uranium deposits therein, and performs a function of removing salts from the uranium deposits through high vapor pressure of salts.

상기 진공펌프(20)는 상기 진공증류탑(10) 내부를 진공으로 유지시키는 기능을 수행한다.The vacuum pump 20 performs a function of maintaining the inside of the vacuum distillation tower 10 in a vacuum.

상기 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)는 상기 진공증류탑(10) 내에 탑재되며, 내부에 우라늄전작물을 수용한다.
The multi-stage porous crucible assembly 13 is mounted in the vacuum distillation tower 10 and accommodates uranium crops therein.

보다 구체적으로, 상기 진공증류탑(10)은 원통형 프레임(11), 상부 플랜지(12), 회수염 도가니(14) 및 회전 모터(17)를 포함한다.More specifically, the vacuum distillation column 10 includes a cylindrical frame 11, an upper flange 12, a recovered salt crucible 14 and a rotary motor 17.

상기 원통형 프레임(11)은 외부 표면에 고온의 열을 발생시켜 상기 원통형 프레임(11) 내에 고온의 압력이 발생시키는 열선 코일(15)이 감겨지도록 형성된다.The cylindrical frame 11 is formed so that the hot wire coil 15 is wound around the outer surface to generate a high temperature heat to generate a high pressure in the cylindrical frame (11).

상기 상부플랜지(12)는 상기 원통형 프레임(11) 내 고온의 압력이 장시간 유지되도록 상기 원통형 프레임(11)과 볼트로 체결되도록 형성된다.The upper flange 12 is formed to be fastened to the cylindrical frame 11 and bolted to maintain a high pressure in the cylindrical frame 11 for a long time.

도 2를 참조하면, 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)는 상기 상부플랜지(12) 하단에 형성된 다당 다공성 도가니 어셈블리 장착대(12a)와 걸이방식으로 체결되며, 상기 내부에 우라늄전작물을 수용하는 다공성 도가니(13b)를 적어도 2개 이상을 포함하도록 형성된다. Referring to FIG. 2, the multi-stage porous crucible assembly 13 is fastened to the polysaccharide porous crucible assembly mount 12a formed at the bottom of the upper flange 12 in a hooked manner, and a porous crucible for accommodating uranium crops therein. It is formed to include at least two or more (13b).

상기 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)는 다공성 도가니 틀(13a) 및 복수 개의 다공성 도가니(13b)를 포함한다.The multi-stage porous crucible assembly 13 includes a porous crucible frame 13a and a plurality of porous crucibles 13b.

상기 다공성 도가니 틀(13a)은 원통형으로 형성되며, 내부에 다공성 도가니(13b)가 거치되도록 걸림 턱(A)이 구비된다.The porous crucible frame 13a is formed in a cylindrical shape, and a locking jaw A is provided to allow the porous crucible 13b to be mounted therein.

상기 다공성 도가니(13b)는 내부에 우라늄전착물을 수용하되, 표면이 망형태의 다공성 표면을 가져야 한다. 이는 높은 증기압으로 인해 상기 우라늄전착물로부터 증발된 염증기를 외부로 배출시키기 위함이다.The porous crucible 13b accommodates uranium deposits therein, but the surface of the porous crucible 13b must have a porous surface in the form of a network. This is to discharge the inflammatory vapor evaporated from the uranium electrodeposition to the outside due to the high vapor pressure.

여기서, 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)는 적어도 2개 이상의 다공성 도가니(13b)가 상하 방향으로 동일 간격만큼 이격되어 배치되며, 상기 걸림 턱(A)은 상기 다공성 도가니의 개수만큼 형성될 수 있다.Here, the multi-stage porous crucible assembly 13 is at least two or more porous crucibles 13b are arranged spaced apart by the same interval in the vertical direction, the locking jaw (A) may be formed by the number of the porous crucibles.

상기 회수염 도가니(14)는 상기 원통형 프레임(11) 안쪽 하단부에 형성되며, 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)로부터 증발된 염증기를 냉각시켜 고체로 저장한다. The recovered salt crucible 14 is formed at the inner bottom of the cylindrical frame 11, and is cooled and stored as a solid by the evaporator evaporated from the multi-stage porous crucible assembly 13.

상기 회전모터(17)는 상기 상부플랜지(12) 중앙을 관통하여 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)를 회전시키도록 체결되는 회전축(17a)을 구비한 모터일 수 있다.
The rotary motor 17 may be a motor having a rotating shaft 17a which is fastened to rotate the multi-stage porous crucible assembly 13 through the center of the upper flange 12.

도 3은 도 1에 도시된 장치를 이용한 우라늄전착물 염 제거방법을 설명한 플로우 차트이다.FIG. 3 is a flow chart illustrating a method for removing uranium deposit salt using the apparatus shown in FIG. 1.

도 3에 도시된 바와 같이, 우라늄전착물 염 제거방법(100S)은 우라늄전착물이 수용된 다단 다공성 도가니 어셈블리를 진공증류탑의 상부 플랜지에 고정하도록 장착하는 제1단계(S110), 상기 진공증류탑(10) 표면에 구비된 히터-코일을 이용하여 상기 진공증류탑(10) 내의 온도를 증가시켜 상기 우라늄 전착물로부터 염을 증발시키고, 증발된 염증기를 회수염 도가니에 냉각시켜 회수하는 제2단계(S120) 및 상기 진공증류탑(10)을 냉각시킨 후, 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리를 프레임과 분리하여 각 도가니의 우라늄전착물을 회수하는 제3단계(S130)를 포함한다.
As shown in Figure 3, the uranium electrodeposition salt removal method (100S) is a first step (S110), the vacuum distillation tower (10) for mounting a multi-stage porous crucible assembly containing uranium electrodeposition is fixed to the upper flange of the vacuum distillation tower (10) The second step (S120) of increasing the temperature in the vacuum distillation tower 10 using a heater-coil provided on the surface to evaporate the salt from the uranium electrodeposit and cooling the evaporated inflammatory phase to a recovery salt crucible (S120). And after cooling the vacuum distillation tower (10), by separating the multi-stage porous crucible assembly with the frame and recovering the uranium deposits of each crucible (S130).

보다 구체적으로, 상기 제1단계(S110)는 상기 우라늄전착물 염 제거 장치의 다공성 도가니(13b)에 공융염이 함유된 우라늄전착물을 놓고 도가니들을 도가니 어셈블리 틀(13a)에 결합한 뒤 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)를 우라늄전착물 염 제거장치 내부의 다단 다공성 도가니 어셈블리 장착대(12a)에 거치시키는 단계이다.More specifically, the first step (S110) is to place the uranium electrodeposition containing the eutectic salt in the porous crucible (13b) of the uranium electrodeposition salt removal device and combine the crucibles with the crucible assembly frame (13a) and the multi-stage porous The crucible assembly 13 is mounted on the multi-stage porous crucible assembly mount 12a inside the uranium deposit salt removing device.

상기 제2단계(S120)는 히터-코일(15)를 이용하여 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)를 고온의 온도로 가열시켜 상기 우라늄전착물로부터 염을 증발시킨 후, 증발된 염증기를 회수염 도가니에 냉각시켜 회수하는 단계로, 이때, 가열 온도는 공융염의 녹는점 보다 높은 온도이며, 보다 상세하게는 진공증류 조업 조건인 약 900-1000℃ 까지 상승된 온도일 수 있다.In the second step S120, the multi-stage porous crucible assembly 13 is heated to a high temperature using a heater-coil 15 to evaporate the salt from the uranium electrodeposit, and then the evaporated inflammatory phase is a recovered salt crucible. In the cooling step, the heating temperature is a temperature higher than the melting point of the eutectic salt, and more specifically, the temperature may be raised to about 900-1000 ° C., which is a vacuum distillation operation condition.

상기 제3단계(S130)는 우라늄전착물로부터 공융염의 증발이 충분히 이루어지도록 일정한 시간을 유지한 후 자연 냉각에 의해 우라늄전착물 염 제거장치(100) 내부를 식힌 후, 다단 다공성 도가니 어셈블리(13)를 원통형 프레임(11)과 분리하여 각 도가니의 우라늄전착물을 회수는 단계이다.The third step (S130) is a multi-stage porous crucible assembly (13) after cooling the inside of the uranium electrodeposition salt removal device 100 by natural cooling after maintaining a predetermined time to sufficiently evaporate the eutectic salt from the uranium electrodeposition Is separated from the cylindrical frame 11 to recover the uranium electrodeposition of each crucible.

이때, 필요에 따라 우라늄전착물 염제거장치 상부의 회전 모터(17)의 회전축(17a)를 회전시켜 도가니 어셈블리를 회전시키면 다공성의 도가니 망(B)틈으로 녹아있는 공융염이 액체 상태 또는 기체 상태로 빠져나올 수 있어 염제거 속도가 촉진된다.
At this time, if the crucible assembly is rotated by rotating the rotary shaft 17a of the rotary motor 17 above the uranium electrode salt removing device as necessary, the eutectic salt dissolved in the gap of the porous crucible network B is in the liquid state or the gas state. Can be escaped to promote the salt removal rate.

이처럼, 본 발명의 우라늄전착물 염 제거장치는 기존의 단일 도가니 대신 여러 개의 도가니가 상하로 놓인 도가니 어셈블리를 사용하며, 도가니 어셈블리에는 각 도가니를 장착할 수 있는 거치대가 달리도록 설계된다. 또한, 사용하는 도가니는 다공성이어서 발생된 염증기가 도가니 상부의 공간뿐만 아니라 도가니의 망틈으로도 배출이 가능하다.As such, the uranium electrodeposition salt removing device of the present invention uses a crucible assembly in which several crucibles are placed up and down instead of a single single crucible, and the crucible assembly is designed to have a cradle for mounting each crucible. In addition, the crucible to be used is porous, so that the inflammatory device generated can be discharged into the gap of the crucible as well as the space above the crucible.

또한, 다공성 도가니 어셈블리의 구조는 도가니의 장착 및 탈착이 용이하여 우라늄전착물을 충전하고, 염이 제거된 전착물을 회수하기 편리하다는 이점이 있다. In addition, the structure of the porous crucible assembly has the advantage that it is easy to install and detach the crucible to fill the uranium electrodeposits, and to recover the electrodeposits from which the salt is removed.

추가로, 진공증류가 끝나면 진공증류탑을 상온으로 냉각한 후 상부 플랜지를 열어 도가니 어셈블리를 탈착하여 각 도가니로부터 공융염이 제거된 우라늄전착물을 회수한다. 또 하부 플랜지를 열어 응축 영역의 회수염 도가니를 꺼내어 회수된 염 블록을 꺼내어 보관하거나 전해정련조로 재순환 시킬 수 있다.
In addition, after the vacuum distillation is completed, the vacuum distillation tower is cooled to room temperature, and then the upper flange is opened to remove the crucible assembly to recover the uranium electrodeposits from which the eutectic salts are removed from each crucible. In addition, the lower flange can be opened to remove the recovered salt crucible in the condensation zone, and the recovered salt block can be taken out and stored or recycled to the electrorefining tank.

따라서 본 발명은 단일 도가니를 사용하는 진공증류 조업온도 보다 우라늄전착물을 낮게 충진하고, 도가니가 다공성이기 때문에 증발된 염 증기가 도가니 상부 뿐만 아니라 도가니의 망틈으로도 빠져나갈 수 있어서, 우라늄전착물 내에서 발생한 염증기의 도가니 내부의 전착물 층을 빠져나가는 평균 이동 거리가 짧아져 물질전달이 잘 이루어 지고, 증발속도가 빨라지며, 이로 인해, 우라늄전착물로부터 염을 분리하는 과정이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.
Therefore, the present invention fills the uranium electrodeposits lower than the vacuum distillation operation temperature using a single crucible, and since the crucible is porous, the evaporated salt vapor can escape not only into the top of the crucible but also into the cracks of the crucible, and thus, in the uranium electrodeposition The average moving distance from the electrodeposition layer inside the crucible of the inflammatory vessel is shortened and the evaporation rate is improved, which makes the process of separating salt from the uranium electrodeposition efficiently. Can be.

이상과 같이 본 발명에 따른 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거 장치 및 이를 이용한 염 제거 방법을 예시한 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
As described above with reference to the drawings illustrating a uranium electrodeposited salt removing device equipped with a multi-stage porous crucible assembly according to the present invention and a salt removing method using the same, the present invention is limited by the embodiments and drawings disclosed herein Of course, various modifications can be made by those skilled in the art within the technical scope of the present invention.

10: 진공증류탑 11: 원통형 프레임
12: 상부플랜지 12a: 다단 다공성 도가니 어셈블리 장착대
13: 다단 다공성 도가니 어셈블리 13a: 다공성 도가니 틀
13b: 다공성 도가니 14: 회수염 도가니
15: 히터-코일 16: 증기 배출관
17: 회전모터 17a: 회전축
20: 진공펌프 100: 우라늄전착물 염 제거장치
A: 걸림 턱 B: 망10: vacuum distillation column 11: cylindrical frame
12: upper flange 12a: multi-stage porous crucible assembly mount
13: Multistage Porous Crucible Assembly 13a: Porous Crucible Frame
13b: porous crucible 14: recovered salt crucible
15: heater-coil 16: steam discharge line
17: rotating motor 17a: rotating shaft
20: vacuum pump 100: uranium electrode salt removal device
A: Hang Jaw B: Mens

Claims (7)

내부에 우라늄전착물을 수용한 후, 고온의 증기압을 이용하여 상기 우라늄전착물로부터 염을 제거하기 위한 진공증류탑; 및
상기 진공증류탑 내부를 진공으로 유지시키는 진공펌프;
상기 진공증류탑 내에 탑재되며, 내부에 우라늄전작물을 수용하는 다공성 도가니 어셈블리를 포함하며,
상기 진공증류탑은,
외부 표면에 히터-코일(열선)이 구비된 원통형 프레임;
상기 원통형 프레임 내 압력을 유지하기 위한 상부플랜지; 및
상기 원통형 프레임 안쪽 하단부에 형성되며, 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리로부터 증발된 염증기를 냉각시켜 고체로 저장하는 회수염 도가니;
를 포함하는 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거장치.
After receiving the uranium electrodeposits therein, a vacuum distillation column for removing salt from the uranium electrodeposits using a high temperature vapor pressure; And
A vacuum pump for maintaining the inside of the vacuum distillation column in a vacuum;
It is mounted in the vacuum distillation column, and includes a porous crucible assembly for receiving the uranium crops therein,
The vacuum distillation column,
A cylindrical frame having a heater-coil (heating wire) on an outer surface thereof;
An upper flange for maintaining pressure in the cylindrical frame; And
A recovery salt crucible formed at an inner lower end of the cylindrical frame and cooling the inflammator evaporated from the multi-stage porous crucible assembly and storing it as a solid;
Uranium electrodeposition salt removal device having a multi-stage porous crucible assembly comprising a.
제1항에 있어서,
상기 다단 다공성 어셈블리는,
상기 상부플랜지 하단에 형성된 다단 다공성 어셈블리 장착대와 걸이 방식으로 체결되는 것을 특징으로 하는 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거장치.
The method of claim 1,
The multi-stage porous assembly,
Uranium electrodeposition salt removal device having a multi-stage porous crucible assembly, characterized in that the hook is fastened to the multi-stage porous assembly mount formed on the bottom of the upper flange.
제2항에 있어서,
상기 염 제거 장치는,
상기 상부플랜지를 관통하여 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리 회전시키도록 회전축을 구비한 회전모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거장치.
The method of claim 2,
The salt removal device,
The uranium electrodeposited salt removing device having a multi-stage porous crucible assembly further comprising a rotating motor having a rotating shaft to rotate the multi-stage porous crucible assembly through the upper flange.
제1항에 있어서,
상기 다단 다공성 도가니 어셈블리는,
원통형으로 형성되며, 내부에 다공성 도가니가 거치되도록 걸림 턱이 구비된 다공성 도가니 틀; 및
내부에 우라늄 전착물을 수용하되, 고온의 증기압으로 인해 상기 우라늄 전착물로부터 추출되는 증기 염이 배출되도록 표면이 망으로 형성된 다공성 도가니를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거장치.
The method of claim 1,
The multi-stage porous crucible assembly,
It is formed in a cylindrical shape, the porous crucible frame having a locking jaw so that the porous crucible is mounted therein; And
A uranium electrodeposited product having a multi-stage porous crucible assembly comprising a porous crucible formed on a surface thereof so as to accommodate uranium electrodeposited therein, and the vapor salt extracted from the uranium electrodeposited material is discharged due to the high temperature vapor pressure. Salt removal device.
제4항에 있어서,
상기 다단 다공성 도가니 어셈블리는,
적어도 2개 이상의 다공성 도가니들이 동일한 간격의 높이 방향으로 배열되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 다공성 도가니 어셈블리가 구비된 우라늄전착물 염 제거장치.
5. The method of claim 4,
The multi-stage porous crucible assembly,
Uranium electrodeposited salt removal device having a multi-stage porous crucible assembly, characterized in that at least two or more porous crucibles are arranged in the same height direction.
우라늄전착물이 수용된 다단 다공성 도가니 어셈블리를 진공증류탑의 상부 플랜지에 고정하도록 장착하는 단계;
상기 진공증류탑 표면에 구비된 히터-코일을 이용하여 상기 진공증류탑 내의 온도를 증가시켜 상기 우라늄 전착물로부터 염을 증발시키고 동시에 증발된 염증기를 회수염 도가니에 냉각시켜 회수하는 단계; 및
상기 진공증류탑을 냉각시킨 후, 상기 다단 다공성 도가니 어셈블리를 프레임과 분리하여 각 도가니의 우라늄전착물을 회수하는 단계를 포함하는 다단 다공성 도가니 어셈블리가 장착된 우라늄전착물 염 제거 장치를 이용한 염 제거방법.
Mounting a multi-stage porous crucible assembly containing uranium deposit to secure the upper flange of the vacuum distillation column;
Increasing the temperature in the vacuum distillation column by using a heater-coil provided on the surface of the vacuum distillation tower to evaporate the salt from the uranium electrodeposition and simultaneously recover the vaporized inflammatory phase in a recovery salt crucible; And
After cooling the vacuum distillation tower, separating the multi-stage porous crucible assembly from the frame to recover the uranium deposits of each crucible, salt removal method using a uranium electrodeposition salt removal device equipped with a multi-stage porous crucible assembly.
제6항에 있어서,
상기 온도는,
700 ~ 1000℃ 범위 내의 온도인 것을 특징으로 하는 다단 다공성 도가니 어셈블리가 장착된 우라늄전착물 염 제거 장치를 이용한 염 제거방법.The method according to claim 6,
The temperature is
Salt removal method using a uranium electrodeposition salt removal device equipped with a multi-stage porous crucible assembly, characterized in that the temperature in the range 700 ~ 1000 ℃.
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