KR20210018344A - 융용 염 리액터 내의 전기 화학 분리 매커니즘 - Google Patents

융용 염 리액터 내의 전기 화학 분리 매커니즘 Download PDF

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Abstract

일부 실시예들은, 융용 염이 핵분열 생성물을 포함할 수 있을 경우에, 융용 염 리액터를 위한 화학적 분리 매커니즘을 포함합니다. 일부 실시예들에서, 상기 화학적 분리 매커니즘은 내부에 융용 염이 배치된 융용 염 소켓, 내부에 용매가 배치된 용매 소켓; 전극; 및 전극 매커니즘을 포함합니다. 일부 실시예들에서, 상기 전극 매커니즘은 상기 전극 및 상기 융용 염 내의 하나 이상의 상기 핵분열 생성물 사이에서 화학적 반응이 발생하도록 상기 전극이 상기 융용 염 소켓 내로 잠기도록 구성될 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 핵분열 생성물들이 상기 용매 내로 침전되도록 하는 화학적 반응이 발생하도록 상기 전극 매커니즘은 상기 전극을 상기 용매 소켓 내로 잠기도록할 수 있습니다.

Description

융용 염 리액터 내의 전기 화학 분리 매커니즘
융용 염 리액터는 리액터 냉각수 또는 연료가 융용 염 혼합물인 핵분열 리액터의 종류입니다. 주로 융용 염 리액터는 물 냉각 리액터들 보다는 더 높은 온도에서 운용되며, 따라서, 더 낮은 증기압을 유지하면서 더 높은 열역학적 효율을 생성할 수 있습니다. 추가적으로, 융용 염 리액터는 흥미롭고 유용한 핵분열 부산물 제품을 생산할 수 있습니다.
본 발명의 일부 실시예들은 융용 염 리액터를 위한 화학적 분리 매커니즘을 포함하며, 상기 리액터 내의 상기 융용 염은 몇몇 핵분열 생성물들을 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 화학적 분리 매커니즘은 내부에 융용 염이 배치되는 융용 염 소켓, 내부에 용매를 가지는 용매 소켓; 전극; 및 전극 매커니즘을 포함합니다. 일부 실시예들에서, 상기 전극 매커니즘은 화학적 반응이 상기 전극 및 상기 융용 염 내의 하나 이상의 핵분열 생성물 사이에서 발생하도록 상기 전극이 상기 융용 염 소켓 내로 잠기도록 구성될 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 상기 전극 매커니즘은 하나 이상의 상기 핵분열 생성물이 상기 용매 내부로 침전되도록하는 화학전 반응이 발생하도록 상기 전극을 상기 용매 소켓 내로 잠기게할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 상기 전극 매커니즘은 레이즈(raise) 및 회전(swivel) 갠트리(gantry)를 포함합니다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극 매커니즘은 레이즈 및 슬라이드(slide) 전극 매커니즘을 포함합니다.
일부 실시예들에서, 상기 화학적 분리 매커니즘은 상기 전극(들)에 전위를 두도록 구성된 전원을 포함할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 융용 염은 액티니드 함유 염을 포함하며, 상기 전극은 상기 액티니드 함유 염 내의 상기 액티니드들과 반응하지 않습니다. 일부 실시예들에서, 상기 융용 염은 액티니드 함유 염을 포함합니다. 일부 실시예들에서, 상기 융용 염은 불화 또는 염화 염을 포함합니다. 일부 실시예들에서, 상기 전극이 상기 융용 염 소켓 내에 위치될 때 상기 핵분할 생성물들이 상기 전극 상에 도금될 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 상기 전극은 우라늄을 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서는 상기 전극이 액티니드를 포함할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 상기 화학적 분리 매커니즘은 융용 염 소켓 내의 융용 염 내에 또는 접촉하여 배치되는 제2 전극을 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 전극은 상기 용매 소켓 내의 상기 용매 내에 또는 접촉하여 배치될 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 화학적 분리 챔버는 챔버는 비활성 기체를 가둡니다.
본 출원의 일부 실시예들은 화학적 반응이 상기 전극 및 융용 염 내의 하나 이상의 상기 핵분열 부산물 사이에서 발생하도록 전극을 핵분할 부산물을 포함하는 융용염에 노출시키는 단계; 융용 염에서 전극을 제거하는 단계; 및 하나 이상의 핵분열 부산물이 용매로 침전되도록 하는 화학적 반응이 발생하도록 상기 전극을 용매에 노출시키는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수 있습니다. 상기 방법은 또한 상기 전극을 상기 용매에서 제거하는 단계를 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 전극이 상기 융용 염에 노출되는 동안 상기 전극에 전위를 제공하는 단계를 포함할 수 있습니다. 몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 전극이 상기 용매에 노출되는 동안 전위를 상기 전극에 제공하는 단계를 포함할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 상기 전극을 상기 융용 염에 노출시키는 단계는 레이즈 및 회전 갠트리를 작동시키는 단계를 포함합니다. 일부 실시예들에서, 상기 전극을 융용 염에 노출시키는 단계는 레이즈 및 슬라이드 전극 매커니즘을 작동시키는 단계를 포함합니다.
일부 실시예들에서, 상기 융용 염은 액티니드 함유 염을 포함하며, 상기 전극은 상기 액티니드 함유 염 내의 액티니드들과 반으하지 않습니다. 일부 실시예들에서, 상기 융용 염은 액티니드 함유 염을 포함합니다.
일부 실시예들에서는 상기 전극이 우라늄을 포함할 수 있습니다.
본 출원에 대한 이하의 또는 다른 특징들, 특성들, 그리고 장점들은 이하의 고안을 실시하기 위한 구체적인 내용이 도면을 참조하여 읽혀진다면 더욱 잘 이해될 수 있을 것입니다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 융용 염 리액터 시스템의 도면입니다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 화학적 분리 하위 시스템의 도면입니다.
도 3은 일부 실시예들에 따라 상기 화학적 분리 챔버 내에서 전극이 레이즈된 위치에 있는 화학적 분리 하위 시스템의 도면입니다.
도 4는 일부 실시예들에 따라 낮은 위치에 있으며 또한 용매 풀(pool) 내에 배치되는 화학적 분리 하위 시스템의 도면입니다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 화학적 분리 하위 시스템의 도면입니다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 화학적 분리 하위 시스템의 또 다른 도면입니다.
도 7은 일부 실시예들에 따라 전극을 이용하여 융용 염 리액터에서 핵분열 생성물들을 제거하는 절차를 나타내는 플로우 차트입니다.
본 출원의 일부 실시예들은 융용 염 소켓 및 용매 소켓을 포함하는 화학적 분리 매커니즘을 포함합니다. 상기 융용 염 소켓은 핵분욜 생성물을 가지는 융용 염을 가지거나 포함할 수 있습니다. 상기 용매 소켓은 용매를 가지거나 포함할 수 있습니다. 상기 화학적 분리 매커니즘은 전극을 및 상기 전극을 융용 염 소켓에 잔기도록하고 상기 전극을 용매 소켓 내에 잠기게 하도록 구성되는 전극 매커니즘을 포함합니다. 상기 전극 매커니즘은 상기 전극을 여러 위치에서부터 움직일 수 있는 임의의 종류의 전기-기게 전극 매커니즘 또는 전자기기를 포함할 수 있습니다. 상기 전극은 상기 융용 염 소켓 내의 상기 융용 염 내의 일부 핵분열 생성물과 반응 또는 결합할 수 있습니다. 상기 전극은, 상기 전극과 결합된 핵분열 생성물들이 상기 용매 내로 침전되거나 릴리즈(release)될 수 있도록, 상기 전극 용매 소켓 내의 상기 용매와 반응하거나 결합할 수 있습니다.
화학적 분리 매커니즘은 열 스펙트럼 리액터, 고속 스펙트럼 리액터, 상열 스펙트럼 리액터, 융용 염 테스트 루프, 융용 염 타겟, 융용염 중성자 소스, 등을 포함하고, 이에 국한되지 않는 임의의 융용 염 시스템 또는 장치에서 이용될 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 상기 용매는 에틸렌 글리콜(ethelene glycol)을 포함합니다. 일부 실시예들에서는, 상기 용매가 콜린 클로라이드(choline chloride)를 포함합니다.
일부 실시예들에서, 상기 화학적 분리 매커니즘은 상기 전극을 한 위치에서 다른 위치로 이동시키기 위해서 레이즈(raise) 및 회전(swivel) 갠트리(gantry) 또는 레이즈 및 슬라이드 전극 매커니즘을 포함할 수 있습니다. 여러 다른 로봇 또는 전자-기계 장치들이 사용될 수 있습니다.
시스템들 및 방법들이 융용 염 챔버 내에서의 전기 화학적(electro chemical) 분리를 위해 개시되었습니다. 융용 염 리액터는 1차 핵 리액터 냉각제 또는 연료 그자체가 융용 염 혼합물인 핵분열 리액터일 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 융용 염 리액터들은 더 높은 열역학적 효율을 위해 물 냉각 리액터들 보다는 더 높은 온도에서 운용되며, 동시에 더 낮은 증기압을 유지할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 융용 염 리액터 내의 상기 연료는 분열된 불화 우라늄(U-235 또는 U-233)(UF4)과 불화 염들의 융용 혼합물(예들 들어, 불화 리튬 및 불화 베릴륨(FLiBe))을 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서 상기 우라늄은 저농축 우라늄, 비농축 우라늄, 또는 농축 우라늄일 수 있습니다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 융용 염 리액터 시스템(100)의 도면입니다. 상기 융용 염 리액터 시스템(100)은 리액터(102), 화학적 분리 하위 시스템 (예를 들어, 화학적 분리 챔버(120)을 포함하는), 안전 시스템들 (예를 들어, 하나 이상의 비상 덤프 탱크(165)를 포함하는), 및 터빈들(145)을 포함할 수 있습니다.
상기 리액터(102)는 리액터를 실제로 포함하는지 여부와 관계 없이 어떠한 종류의 융용 염 핵분열 장치 또는 시스템도 포함할 수 있습니다. 상기 리액터(102)는 액체 염 초고온 리액터(liquid-salt very-high-temperature reactor), 액체 불화 토륨(liquid fluoride thorium) 리액터, 액체 염화 토륨 리액터, 액체 염 증식로, 액체 염 유동분체 연료로(liquid salt solid fuel reactor), 고 또는 저농축 우라늄 염 타겟 등과 함께 고 플럭스 워터 리액터(high flux water reactor)를 포함할 수 있습니다.
상기 융용 염 리액터 시스템(100)은, 예를 들어, 핵분열 성 물질과 함께 하나 이상의 용융 염을 사용할 수 있습니다. 상기 융용 염은, 예를 들어, 불소, 염소, 리튬, 나트륨, 칼륨, 베릴륨, 지르코늄, 루비듐, 등 및 그 혼합물을 포함하는 어떠한 염도 포함할 수 있습니다. 융용 염의 일부 예시들은 LiF, LiF-BeF2, 2LiF-BeF2, LiF-BeF2-ZrF4, NaF-BeF2, LiF-NaF-BeF2, LiF-ZrF4, LiF-NaF-ZrF4, KF-ZrF4, RbF-ZrF4, LiF-KF, LiF-RbF, LiF-NaF-KF, LiF-NaF-RbF, BeF2-NaF, NaF-BeF2, LiF-NaF-KF, 등을 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 상기 융용 염은 불화 나트륨, 불화 칼륨, 불화 알루미늄, 불화 지르코늄, 불화 리튬, 불화 베릴륨, 불화 루비듐, 불화 마그네슘 및/또는 불화 칼슘을 포함할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 상기 융용 염은 이하의 염 공정(eutectics)들을 포함할 수 있습니다. 여러 다른 공정들 역시 가능합니다. 이하의 리스트는 예시 공정들의 분자비 및 융점을 포함합니다. 분자비는 예시일 뿐입니다. 여러 다른 공정들이 사용될 수 있습니다.
· LiF-NaF (60-40 mol%) 652 °C
· LiF-KF (50-50 mol%) 492 °C
· LiF-NaF-KF (46.5-11.5-42 mol%) 454 °C
· LiF-NaF-CaF2 (53-36-11 mol%) 616 °C
· LiF-NaF-MgF2-CaF2 (~50-~30-~10-~10 mol%) ~600 °C
· LiF-MgF2-CaF2 (~65-~12-~23 mol%) 650-725 °C
· LiF-BeF2 (66.5-33.5 mol%) 454 °C
· NaF-BeF2 (69-31 mol%) 570 °C
· LiF-NaF-BeF2 (15-58-27) 480 °C
· LiF-NaF-ZrF4 (37-52-11) 604 °C
· LiF-ThF4 (71-29) 565 °C
· NaF-ThF4 (77.5-22.5) 618 °C
· NaF-ThF4 (63-37) 690 °C
· NaF-ThF4 (59-41) 705 °C
· LiF-UF4 (73-27) 490 °C
· NaF-UF4 (78.5-21.5) 618 °C
· LiF-NaF-UF4 (24.3-43.5-32.2) 445 °C
상기 리액터(102)는 리액터 코어(110)을 감싸는 리액터 블랭킷(reactor blanket)(105)를 포함할 수 있습니다. 복수의 막대들(115)인 상기 리액터 코어(110)내에 배치될 수 있습니다. 상기 리액터 코어(110)는, 예를 들어, UF4-FLiBe와 같은 우라늄이 풍부한 융용 염을 포함할 수 있습니다. 상기 리액터 블랭킷(105)는 상기 리액터 코어(110)을 위한 우라늄을 생산 할 수 있는 브리딩 연료(breeding fuel)를 포함할 수 있습니다.상기 리액터 블랭킷(105)은 토륨이 풍부한 염화 염을 포함할 수 있습니다. 예를 들어, 상기 리액터 블랭킷(105)은 중성자 조사를 통해 토륨-233이 되는 토륨-232를 포함할 수 있습니다. 토륨-233은 반감기가 22분이며 베타 붕괴를 통해 프로트 악티늄-233이 됩니다. 2차 베타 붕괴를 통해 26.97일의 반감기를 갖는 프로트 악티늄-233은 리액터 코어(110)의 추가 연료인 우라늄-233이됩니다.
상기 막대(115)들은 흑연, ZrHx, 경수, 중수, 베릴륨, 리튬-7 등의 중성자 에너지 모더레이터로서 작용할 수 있는 어떠한 물질도 포함할 수 있습니다. 상기 중성자 에너지 모더레이터는 상기 리액터 코어(110)내에서의 열, 상열 또는 빠른 스펙트럼 중성자에 대한 요구에 따라서 선택되거나 사용되지 않을 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 상기 융용 염 리액터 시스템(100)은 화학적 분리 하위 시스템을 포함할 수 있습니다.상기 화학적 분리 하위 시스템은, 예를 들어, 화학적 분리 챔버(120) 및/또는 화학적 분리 루프(125)를 포함할 수 있습니다. 상기 화학적 분리 하위 시스템은, 예를 들어, 융용 염으로 부터 핵분열 생성물들 (예를 들어, 몰리브덴, 루테늄)을 추출하고 상기 핵분열 생성물들을 정화하기 위해 사용될 수 잇습니다. 핵분열 생성물들의 리스트는, 예를 들어, https://www-nds.iaea.org/wimsd/fpyield.htm#T1 및/또는 https://www-nds.iaea.org/wimsd/fpyield.htm#T2에서 찾을 수 있습니다. 다른 핵분열 생성물들도 포함될 수 있습니다. 화학적 분리 하위 시스템은. 예를 들어, 액티니드들(예 : 우라늄-233, 우라늄-235와 같은 우라늄 동위 원소, 또는 플루토늄-239와 같은 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 등)을 제거하지 않고 상기 리액터 코어에서 핵분열 생성물들을 제거할 수 있습니다. 도 2, 3, 및 4는 화학적 분리 하위 시스템의 예시들을 나타내고 있습니다.
상기 안전 하위 시스템은 비상 덤프 도관(170), 동결 플러그(160), 또는 하나 이상의 비상 덤프 탱크(165)들을 포함할 수 있습니다. 상기 비상 덤프 탱크(165)들은 비상 덤프 도관(170)을 통해 리액터 코어(110)와 연결되어 있습니다. 상기 동결 플러그(160)는 긴급 상황이 발생하지 않는 한 핵분열 생성물을 리액터 코어(110) 내로 유지 시키는 작동 요소일 수 있습니다. 동결 플로그(160)가, 예를 들어, 동력을 잃거나 또는 트리거되면, 덤프 도관이 개방되고 또한 리액터 코어(110) 내의 물질이 비상 덤프 탱크(165)내로 덤핑됩니다. 상기 긴급 덤프 탱크(165)는 에너지 조절 물질(energy moderation material)과 같은 물질을 포함할 수 있습니다. 긴급 덤프 탱크들(165)은 반응을 조절할 수 있는 위치에 위치될 수 있습니다. 긴급 덤프 탱크들(165)는 예를 들어 지속적인 반응의 확률을 제거할 수 있도록 크기가 정해질 수 있습니다.
도 2는 일부 실시예에 따른 융용 염 리액터의 화학적 분리 하위 시스템(200)의 도면입니다.상기 화학적 분리 하위 시스템(200)은 융용 염 챔버(예를 들어, 리액터 코어(110))에서 부터 융용 염을 전도할 수 있는 융용 염 화학적 분리 채널(205)를 포함합니다. 상기 융용 염 화학적 분리 채널(205)은 융용 염을 융용 염 챔버로 부터 융용 염 화학적 분리 채널(205)로 채널링할 수 있는 융용 염 루프 도관(220)과 연결될 수 있습니다. 융용 염 화학적 분리 채널(205)은 융용 염을 융용 염 저장소(210, 215)로 넣을 수 있습니다. 융용 염 저장소(210, 215)융용 염 화학적 분리 채널(205)을 통해 융용 염으로 채워지거나 일부 채워질 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 비스무트 또는 다른 화학물은 화학적으로 추가적인 핵분열 생성물을 제거하기 위하여, 막 또는 매쉬에 의해서 융용염 저장소 내로 제한, 위치, 배치될 수 있습니다. 융용염은 융용 염 저장소(210, 215)를 통해 흐르고 또한 융용 염 반환 도관(245)을 통해 융용 염 챔버로 반환될 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 융용 염 화학적 분리 채널(205) 내의 융용 염 표면(225)은 융용 염 화학적 분리 채널(205) 및 화학적 분리 챔버(260)를 분리할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 화학적 분리 챔버(260)는 융용 염 표면(225)이 의도되지 않은 반응 또는 산화에 노출되지 않도록 불활성 가스로 채워지거나 진공상태일 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 전극(230)은 융용 염 화학적 분리 채널(205) 내의 융용 염에 담궈질 수 있습니다. 상기 전극(230)은 우라늄과 같은 애티니드를 포함할 수 있습니다. 상기 전극은 레이즈 및 회전 갠트리(235)와 결합될 수 있습니다. 레이즈 및 회전 갠트리(235)는 용매 소켓(240) 내의 용매(241) 내로 상기 전극(230)을 들어 올리고(도 3 참조), 상기 전극(230)을 회전시키고, 또한 상기 전극(230)을 하강시키(도 4 참조)는 기계적 전극 매커니즘일 수 있습니다. 용매 소켓(240)은 용매(241)를 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 상기 용매는 에틸렌 글리콜(ethelene glycol)을 포함하는 어떠한 용매도 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 용매는 대략 실온에서 보관될 수 있습니다. 레이즈 및 회전 갠트리(235)는 전극(230)의 움직임을 활성화할 수 있는 하나 이상의 모터들, 작용기, 기어, 플리(pulley), 솔레노이드, 케이블들, 등을 포함할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 전극이 상기 융용 염(예를 들어, 액티니드 함유 염)과 전하는 동안 전위가 전극(230)에 가해집니다. 일부 실시예들에서, 전위가 요구되지 않을 수 있으며, 또한 상기 전극이 상기 융용 염과 접할 때 상기 전극(230) 단지 전도체일 것입니다. 일부 실시예들에서, 전위는 직류 또는 교류 전위일 수 있습니다. 제2 전극은 회로를 완성하기 위해(또는 접지) 융용 염과 결합할 수 있습니다. 제2 전극 화학적 분리 하위 시스템(200)의 일부분과 결합된 전극 또는 화학적 분리 하위 시스템(200)의 베셀 벽의 일부일 수 있습니다. 예를 들어, 제2 전극은 융용 염 화학적 분리 채널(205)의 베셀 벽의 일부 및/또는 융용 염 루프 도관(220)의 베셀 벽일 수 있습니다. 전극(230) 및 제2 전극 사이의 전위는 융용 염 내의 핵분열 생성물 및 전극(230) 사이의 전기 화학적 반을을 생성 또는 강화할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 전기 화학적 반은은 핵분열 생성물이 전극(230) 상에 도금되도록 할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 상기 전극들 사이의 전위는 최저 0볼트에서 최고 6볼트 까지 다를 수 있습니다. 전위는 상기 전극(230) 상에 도금될 예상 물질을 선택하기 위해 달라질 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 전위의 크기, 상기 전위에 가해진 전류의 크기, 융용 염의 구성, 상기 염에 용해된 핵분열 생성물의 종류 및 구성, 및/또는 전극(230)을 포함하는 물질은 상기 전극(230)과 반응하는 반응물을 결정할 수 있습니다.추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 교류 전위의 주파수, 전위에 가해지는 교류 전류의 주파수, 융용 염의 구성, 및/또는 상기 전극(230)을 구성하는 물질은 상기 전극(230)과 반응하는 반응물을 결정할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 레이즈 및 회전 갠트리(235)는 화학적 분리 챔버(260) 내에 일부 위치될 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 모터, 액추에이터, 기어들, 풀리, 솔레노이드, 케이블, 등이 레이즈 및 회전 갠트리(235) 또는 그 일부와 결합될 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 상기 하나 이상의 모터, 액추에이터, 기어, 풀리, 솔레노이드, 케이블, 등은 상기 레이즈 및 회전 갠트리(235)가 상기 전극(230)을 들어올리거나 그리고/또는 회전시킬 수 있도록회학적 분리 챔버(260)의 외부에 배치될 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 화학적 분리 챔버(260)는 게터 플로그를 포함할 수 있는 게터(250)을 포함할 수 있습니다. 상기 게터는 화학적 분리 챔버(260) 내의 가스를 제거하기 위해 사용될 수 있습니다. 상기 게터(250)은 예를 들어, 탄산 마그네슘, 감손 우라늄, 은 또는 구리 등이 포함됩니다. 일부 실시예들에서, 상기 게터는 여러 화학물질들, 특히, 삼중 수소, 수소, 중수소, 요오드, 크립톤, 크세논, 지르코늄, 몰리브덴, 헬륨 등과 같은 가스들을 수집할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 게터(250)는 공압 또는 기계 시스템을 화학적 분리 챔버(260)에서 화학물을 뽑아내기위해서 게터(잠재적으로 포화인)를 제거 또는 대체하기 위해 사용할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 화학적 분리 챔버(260)는 기체 방출 포트(255)를 포함할 수 있습니다. 상기 기체 방출 포트(255)는, 예를 들어, 크립톤, 크세논, 요오드, 헬륨, 몰리브덴, 지르코늄 등과 같은 기체 생성물을 화학적 분리 챔버(260)에서 부터 수집할 수 있습니다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 화학적 분리 챔버(260) 내에서 상기 전극이 레이즈 위치에 있는 융용 염 리액터의 화학적 분리 하위 시스템(200)의 도면입니다. 본 도면에서, 상기 전극이 융용 염에 잠기지 않고 용매 소켓(240) 내의 용매에 잠기지 않도록 하나 이상의 모터들, 액추에이터, 기어들, 풀리들, 솔레노이드들, 캐이블들 등이 사용되어 상기 레이즈 회전 갠트리(235)를 들어올려집니다.
도 4는 일부 실시예들에 따라서 전극(230)이 아래 위치에 위치되고 상기 용매 소켓 내의 상기 용매(241) 내에 배치된 융용 염 리액터의 화학적 분리 하위 시스템(200)의 도면입니다. 일부 실시예들에서, 전극(230)이 아래 위치에 위치되고, 용매 소켓(240) 내의 용매(241)로 배치, 위치, 또는 삽입되면, 전극(230) 및 제2 전극 사이의 전위는 반전되고 전극 상의 상기 핵분할 생성물 및 용매 소켓(240) 내의 용매(241) 사이의 전기 화학적 반응을 생성할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 전극이 아래 위치에 위치되고, 용매 소켓(240) 내에 배치되면, 상기 전극(230) 및 제2 전극 사이의 주파수 및 강도는 상기 전극 상의 상기 핵분열 생성물 및 용매 소켓(240) 내의 용매(241) 사이의 전기 화학적 작용을 생성하기 위하여 변경됩니다. 일부 실시예들에서, 상기 핵분열 생성물은 상기 용매 내로 방출, 용해, 침전될 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 제1 전극 또는 제2 전극 중 하나는, 어노드를 포함하고 다른 하나는 캐소드를 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 제3 전극은 기준 캐소드인 것을 포함할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 제3 전극은 추가적인 어노드 또는 추가적인 캐소드인 것을 포함할 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 용매 소켓(240)은 용매(241)가 용매 소켓(240)에서 용매 처리 하위 시스템으로 흐르도록하는, 예를 들어, 튜브 및/또는 솔레노이드를 통해 용매 처리 하위 시스템과 결합될 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 핵분열 생성물은 용매에서 부터 분리 및/또는 추가적으로 처리될 수 있습니다.
도 5는 일부 실시예들에 따라 융용 염 리액터(270)(예를 들어, 리액터(102))와 결합된 화학적 분리 하위 시스템(200)의 도면입니다. 도 6은 일부 실시예들에 다라서 융용 염 리액터(270)와 결합된 화학적 분리 하위 시스템(200)의 또 다른 도면입니다. 일부 실시예들에서, 화학적 분리 하위 시스템(200)은 융용 염 반환 도관(245) 및/또는 융용 염 루프 도관(220)을 통해 융용 염 리액터(270)와 결합될 수 있습니다.
도 7은 일부 실시예들에 따라서 융용 염 리액터에서 핵분열 생성물을 제거하기 위해 전극을 사용하는 절차를 나타내는 플로우 차트입니다. 705 블록에서 전극은 융용 염에 노출될 수 있습니다. 상기 전극은, 예를 들어, 전극(230)을 포함할 수 있습니다. 융용 염은 본 명세서에 기재된 어떠한 융용 염도 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않습니다.
710 블록에서는 전극에 전위가 제공됩니다. 상기 전위는, 예를 들어, 융용 염의 종류, 융용 염의 혼합물, 그리고/또는 융용 염에서 추출하고자 하는 핵분열 생성물의 종류에 따라서 전압 및/또는 주파수가 달라집니다. 상기 전위는, 예를 들어, 전극 및 융용 염 내의 다른 위치에 배치된 제2 전극 사이의 전위 일 수 있습니다. 상기 전극 및 상기 제2 전극 사이의 전위는 상기 융용 염 내의 핵분열 생성물 및 상기 전극 사이의 전기 화학적 반을을 생성할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 상기 전기 화학적 반응은 핵분열 생성물들이 상기 전극 상에 도금되도록 할 수 있습니다.
715 블록에서 전극은 융용 염에서 제거될 수 있습니다. 이는 여러 방법들에 의해서 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 레이즈 및 회전 갠트리를 이용하여 전극이 제거될 수 있습니다. 또 다른 예시로서, 전극은 하나 이상의 모터들, 액추에이터들, 기어들, 풀리들, 솔레노이드들, 등을 이용하여 제거될 수 있습니다. 또 다른 실시예로, 융용 염을 제거하여 전극이 융용 염에서 제거될 수 있습니다.
720 블록에서, 전극은 용매에 노출될 수 있습니다. 예를 들어, 전극은 용매 소켓으로 이동될 수 있습니다. 다른 예시로서, 전극이 배치된 챔버는 융용 염이 제거된 이후에 용매로 채워질 수 있습니다.
725 블록에서, 전극은 전위에 노출될 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 전극이 용매에 배치되는 동안에 제공된 전위는 710 블록에서 제공된 전위에 대해서 역전될 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 전위는, 예를 들어, 용매의 구성 및/또는 핵분열 생성물의 종류에 따라서 전압 및 주파수가 달라질 수 있습니다. 전위는, 예를 들어, 전극 및 용매의 다른 위치에 배치된 제3 전극 사이의 전위일 수 있습니다. 전극 및 제3 전극 사이의 전위는 핵분열 생성물이 용매에 용해되도록 전극 상에 도금된 핵분열 생성물들 사이에 전기 화학적 반응을 생성할 수 있습니다.
730 블록에서 전극은 용매에서 제거될 수 있습니다.
절차(700)은 여러번 반복될 수 있습니다. 절차(700)은 추가적인 블록 또는 단계를 포함할 수 있습니다. 추가적으로 또는 대안적으로, 절차(700)의 임의의 수의 블록들은 제거 또는 삭제될 수 있습니다.
일부 실시예들에서, 전극은 화학적 분리 하위 시스템 내에서 변화 없이 유지될 수 있습니다. 융용 염 및 용매는 전극 상의 전위가 융용 염 및 용매 내의 핵분열 물질로 부터 핵분열 생성물을 수집하기 위해 대응하여 반전됨에 따라서 번갈아서 화학적 분리 하위 시스템 내로 흐릅니다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 전극이 사용될 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 전극(들)에 전위를 두기 위해 구성된 전원이 포함될 수 있습니다. 전위는 전극 및 융용 염 또는 전극 및 용매 내의 핵분열 생성물 사이의 전기 화학적 반응을 생성할 수 있습니다. 일부 실시예들에서, 전극이 융용 염 소켓 내에 위치 또는 잠기게 될 때 핵분열 생성물은 전극 상에 도금됩니다.
일부 실시예들에서, 융용 염은 액티니드 함유 염을 포함하고, 전극은 상기 액티니드 함유 염 내의 액티니드들과 반응하지 않은 물질을 포함합니다. 일부 실시예들에서, 융용 염은 염화 염 또는 불화염을 포함합니다. 일부 실시예들에서, 전극은 액티니드를 포함합니다.
일부 실시예들에서, 화학적 분리 매커니즘 역시 화학적 분리 챔버를 포함할 수 있으며, 전극 매커니즘의 적어도 일부는 화학적 분리 챔버 내에 배치됩니다.
일부 실시예들에서, 화학적 분리 챔버는 불활성 기체를 포함합니다.
일부 실시예들에서, 용매 소켓 내의 침전 입자들을 수집하기 위하여 메쉬(mesh)가 사용됩니다.
일부 실시예들에서, 염들의 화학적 세정을 수행하기 우해서 2차 챔버가 사용될 수 있습니다.
따로 명시된 경우를 제외하고는, "실질적으로"는 5% 내지 10%의 참조 값 또는 제조 공차 이내를 의미합니다. 따로 명시된 경우를 제외하고, "약"은 5% 내지 10%의 참조 값 또는 제조 공차 이내를 의미합니다.
출원 대상물에 대한 상세한 이해를 위하여 다수의 특정 설명들이 이상에서 제시되었습니다. 하지만, 당업자는 본 출원의 대상물은 이러한 설명들 없이도 실현될 수 있다는 것을 인지할 것입니다. 다른 경우에, 본 출원 대상물을 모호하지 않게 하기 위하여, 당업자에게 알려진 방법, 장치. 또는 시스템들은 기재되지 않았습니다.
이상에서 언급된 시스템 또는 시스템들은 특정 하드웨어 아키텍처 또는 구성에 의해서 제한되지 않습니다.
"에 적용" 또는 "하도록 구성"의 사용은 추가 작업 또는 단계를 수행할 수 있도록 조정되거나 구성된 장치를 제외하지 않기 위해서 열린 그리고 포괄적인 용어로서 의도되었습니다. 추가적으로, "기반한"은 열린 그리고 포괄적인 뜻을 갖도록 의도되었으며, 그에 따라서, 절차, 단계, 계산, 또는 다른 행위가 하나 이상의 요건 또는 값들에 "기반한" 경우, 실제로는 나열된 요건 또는 값들을 넘어, 추가적인 요건 또는 값들에 기반할 수 있습니다. 제목, 목록, 및 번호들은 발명을 용이하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 제한하기 위한 것은 아닙니다.
본 출원의 대상이 특정 실시예들을 통해서 상세하게 설명되었으나, 본 출원이 속하는 업계에서 일반적인 지식을 가지는 당업자는, 앞서 기재한 내용에 대한 이해를 바탕으로, 제시된 실시예들에 대해 변형, 변경물, 및 동등물을 생성할 수 있을 것입니다. 따라서, 본 출원은 발명의 예시로서 제시되었으나, 제한하기 위해 제시된 것은 아니며, 당업자에게는 위의 변형, 변경물, 및 동등물을 본 출원의 대상물로 편입시키는 것은 당연하게 받아들여질 것이며, 그러한 변형, 변경물, 및 동등물을 편입이 제한되지 않을 것입니다.

Claims (22)

  1. 화학적 분리 매커니즘으로서,
    융용 염 소켓 내에 배치되는 융용 염을 가지는 상기 융용 염 소켓을 포함하며, 상기 융용 염은,
    핵분열 생성물;
    용매 소켓 내에 배치되는 용매를 가지는 상기 용매 소켓;
    전극; 및
    상기 융용 염 내의 상기 전극 및 하나 이상의 상기 핵분열 생성물 사이의 화학적 반응이 발생하도록 상기 전극이 상기 융용 염 소켓 내로 잠기고 또한 상기 핵분열 생성물이 상기 용매 내로 침전되도록하는 화학적 작용이 발생하도록 상기 전극이 상기 용매 소켓 내로 잠기도록 구성되는 전극 매커니즘을 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 매커니즘은 레이즈(raise) 및 회전(swivel) 갠트리(gantry)를 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 매커니즘은 레이즈 및 슬라이드 전극 매커니즘을 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극에 전위를 두도록 구성된 전원을 더 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 융용 염은 액티니드(actinide) 함유 염을 포함하고,
    상기 전극은 상기 액티니드 함유 염 내의 상기 액티니드들과는 반응하지 않는,
    화학적 분리 매커니즘.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 융용 염은 액티니드 함유 염을 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 우라늄을 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 액티니드를 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극이 상기 융용 염 소켓 내에 위치될 때 상기 핵분열 생성물은 상기 전극 위에 도금되는,
    화학적 분리 매커니즘.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 융용 염은 불화(fluoride) 또는 염화(chloride) 염을 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 융용 염 소켓 내의 상기 융용 염의 내부에 또는 접촉하여 배치되는 제2 전극을 더 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 용매 소켓 내의 상기 용매의 내부에 또는 접촉하여 배치되는 제3 전극을 더 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 화학적 분리 챔버는 비활성 기체를 가두는,
    화학적 분리 매커니즘.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 융용 염 소켓과 결합된 화학적 분리 챔버를 더 포함하며,
    상기 화학적 분리 챔버는 하나 이상의 가스들을 수집하도록 구성된 게터(getter)를 포함하는,
    화학적 분리 매커니즘.
  15. 방법으로서,
    전극과 융용 염 내의 하나 이상의 핵분열 생성물 사이에서 화학적 반응이 일어나도록 상기 전극을 상기 핵분열 생성물을 포함하는 상기 융용 염에 노출시키는 단계;
    상기 융용 염에서 상기 전극을 제거하는 단계; 및
    용매 내로 침전되는 하나 이상의 상기 핵분열 생성물이 생성되는 화학적 반응이 일어나도록 상기 전극을 용매에 노출시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 용매로 부터 상기 전극을 제거하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 전극을 상기 융용 염에 노출시키는 단계는 레이즈(raise) 및 회전(swivel) 갠트리(gantry) 또는 레이즈 및 슬라이드 전극 매커니즘을 작동시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 전극이 상기 융용 염에 노출되었을 때 상기 핵분열 생성물이 상기 전극 상에 도금되는,
    방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 융용 염은 액티니드 함유 염을 포함하고, 또한
    상기 전극은 상기 액티니드 함유 염 내의 상기 액티니드들과는 반응하지 않는,
    방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 전극은 우라늄을 포함하는,
    방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 융용 염은 액티니드 함유 염을 포함하는,
    방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 전극이 상기 융용 염에 노출되는 동안 또는 상기 전극이 상기 용매에 노출되는 동안 전위를 상기 전극에 제공하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
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