| 초록 |
이온성 액체를 이용하여 질산 매질로부터 우라늄 금속을 추출하기 위한 연구를 수행하였다. Tri-n-butylphosphate (TBP)를 추출제로 사용하였으며, 사용후핵연료의 재처리공정(PUREX)에서 기존에 사용 중인 n-dodecane을 이온성 액체로 대체하여 질산용액으로부터 우라늄 금속의 추출거동과 특성을 조사하고, 이온성 액체의 대체 물질로서의 활용가능성을 살펴보았다. 이를 위해 알킬 그룹의 탄소사슬 길이가 다른 이미다졸리움 계열의 이온성 액체([Cnmim][NTf2], n=2, 4, 6, 8)를 이용하여 우라늄 추출 시의 분배계수를 질산용액과 TBP 농도의 함수로서 구하였으며, 질산용액의 농도와 이온성 액체의 양이온의 종류 변화에 따른 우라늄 금속 추출 메카니즘을 규명하였다. 기존의 TBP/n-dodecane과 같은 분자성 유기용매계에서와는 달리, 본 연구에서 대상으로 한 TBP/[Cnmim][NTf2]계에서는 질산용액의 농도가 낮은 조건에서는 질산용액의 농도증가에 따라 우라늄의 추출률이 감소하고, 질산용액의 농도가 높은 조건에서는 질산 농도증가에 따라 추출률이 증가하였다. 또한 질산 농도가 낮은 조건에서는 [Cnmim]+양이온의 탄소사슬 길이가 클수록 우라늄의 추출률이 감소하였다. 이같은 우라늄 추출거동은 질산용액의 농도와 [Cnmim][NTf2]의 탄소사슬 길이에 따라 추출 메카니즘이 다르기 때문으로 질산용액의 농도에 따라 양이온교환(cation-exchange) 메카니즘과 이온쌍추출(ion pair extraction) 메카니즘에 의해 추출반응이 일어나는 것을 실험적으로 입증하였다. |
