추가의정서

5.6. 화학교환 또는 이온교환 농축공장에서 사용하기 위하여 특별히 설계 또는 준 비된 시스템․장비 및 부품

[예비 주]

우라늄 동위원소간의 작은 질량차이는 화학반응의 평형에 경미한 변화를 가져오 는데 이를 동위원소분리에 사용할 수 있다. 두개의 공정이 성공적으로 개발되었 다. : 액체-액체 화학교환, 고체-액체 이온교환

액체-액체 화학교환공정에서는 서로 섞이지 아니하는 액상(물 및 유기물)이 수천 개의 분리단계에 케스캐이딩 효과를 주기 위하여 반대방향으로 흐르면서 접하고 있다. 수용액상은 염산용액에 염화우라늄을 함유하고 있고 유기상은 유기용매에 염화우라늄을 포함한 용질제거제를 함유하고 있다. 분리 케스캐이드에서는 액체 -액체 교환탑(체판이 있는 맥동탑)이나 액상 원심분리기가 접촉기로 사용된다. 분리 케스캐이드의 양단에 환류를 주기 위하여 화학변환(산화․환원)이 요구된 다. 설계상 가장 중요하게 고려할 점은 공정의 흐름이 특정 금속이온에 의하여 오염되지 아니하도록 하는 것이다. 따라서 플라스틱(불화탄소고분자폴리머 등) 또는 유리로 제조되거나 덧입혀진 탑이나 파이프가 사용된다.

고체-액체 이온교환공정에서는 매우 신속하게 작용하는 특수한 이온교환수지나 흡착제에 우라늄이 흡착/탈착하여 농축이 일어난다. 염산이나 다른 화학약품에 있는 우라늄 용액은 흡착제의 충전층이 있는 원통형의 농축탑을 통과한다. 연속 적인 처리공정을 위하여 생산물이나 잔재물을 수집할 수 있도록 흡착제로부터 우 라늄을 다시 액체의 흐름으로 이송할 수 있는 환류 시스템이 필요하다. 이것은 분리된 외부 순환공정에서 완전히 재생되며 동위원소 분리탑 자체안에서 부분적 으로 재생산될 수도 있는 적절한 환원/산화 화공약품의 사용에 의하여 수행된다. 처리과정에는 농축된 염산용액이 있으므로 부식에 강한 특수재질에 의하여 제조 되거나 보호되는 장비를 필요로 한다.

5.6.1. 액체-액체 교환탑(화학교환)

기계적 동력을 갖춘 상호역류 액체-액체 교환탑(체판을 갖는 맥동탑, 왕복판탑, 내부터빈혼합기를 갖는 탑 등)으로서 우라늄 농축용 화학교환공정을 위하여 특별 히 설계되거나 준비된 것. 진한 염산용액에 의한 부식억제를 위하여 이들 탑과 내장재는 적합한 플라스틱 물질(불화탄소폴리머 등) 또는 유리로 제조되거나 보 호되어야 한다. 이들 탑에서의 단계체류시간은 30초이하로 설계된다.

5.6.2. 액체-액체 원심접촉기(화학교환)

화학교환공정을 이용한 우라늄 농축을 위하여 특별히 설계되고 준비된 액체-액체 원심접촉기. 이들 접촉기는 회전을 이용하여 유기상 및 수용액상의 흐름이 분산 되도록, 원심력을 이용하여 상을 분리한다. 진한 염산용액에 의한 부식을 억제하 기 위하여 이들 탑과 내장재는 적합한 플라스틱 물질(불화탄소폴리머 등)로 제조 되거나 덧입혀지며 또는 유리로 덧입혀진다. 이들 원심분리기에서의 단계체류시 간은 30초이하로 설계된다.

[해설 주]

급송가스는 관의 주위에 있는 다수의 접선방향 위치나 소용돌이 날개를 통하거나 관의 한쪽끝의 접선방향으로 관에 주입된다.

5.6.3. 우라늄 환원 시스템 및 장비(화학교환)

(a) 화학교환공정을 이용한 우라늄 농축을 위하여 우라늄을 한 원자가 상태에서 다른 원자가 상태로 환원시키는 데 사용되는 특별히 설계되고 준비된 전기화 학적 환원셀. 처리용액과 접촉하는 셀의 재료는 진한 염산용액에 대하여 내식 성을 가져야 한다.

[해설 주]

셀의 음극 격리판은 더 높은 원자가 상태로 우라늄이 재산화되는 것을 막도록 설 계된다. 우라늄을 음극의 격리판안에 두기 위하여 셀은 특수 양이온 교환물질로 만들어진 불침투성 격리막을 갖는다. 음극 격리판은 흑연과 같은 적절한 고체도 체로 만들어진다.

(b) 케스캐이드의 생산말단에서 유기물의 흐름으로부터 U +4를 회수하고 산도를 조절하여 전기화학적 환원셀로 이송되도록 특별히 설계 또는 준비된 시스템

[해설 주]

이들 시스템은 용매추출장비(U +4를 유기흐름으로부터 수용액상으로 추출하기 위 하여), 증발 그리고/또는 다른 장비(용액 pH 조절 및 제어를 달성하기 위하여), 그리고 펌프 및 다른 이송장비(전기화학적 환원셀로 이송하기 위하여)로 구성된 다. 중요한 설계고려사항은 수용액 흐름이 특정 금속이온에 의하여 오염되는 것 을 방지하는 것이다. 결과적으로 공정흐름과 접촉하는 부분에 대해서 이 시스템 은 적합한 재료(유리, 불화탄소폴리머, 폴리페닐황산염, 폴리에테르 설폰 및 수지 -함유 흑연)로 제조되거나 보호되는 장비로 구성된다.

5.6.4. 급송 준비시스템(화학교환)

화학적 교환 우라늄동위원소 분리공장에서 고순도 염화 우라늄 급송용액을 생산 하기 위하여 특별히 설계되고 준비된 시스템

[해설 주]

이들 시스템은 정제 및 전해셀(U +6 또는 U +4를 U +3으로 환원하는 것)을 위한 용해장비․용매추출장비․이온교환장비로 구성된다. 이들 시스템은 단지 수 ppm 의 불순물(크롬․철․바나듐․몰리브덴․기타 2가 이상의 양이온 등)을 포함한 염화우라늄용액을 생산한다. 고순도 U +3를 처리하는 시스템의 부분을 제작하는 데 사용되는 재료에는 유리, 불화탄소폴리머, 폴리페닐황산염, 플라스틱으로 덧입 혀진 폴리에테르설폰 및 수지가 함유된 흑연 등이 있다.

5.6.5. 우라늄 산화시스템(화학교환)

화학적 교환 우라늄동위원소 분리공정에서 우라늄 동위원소 분리 케스캐이드로 되돌려 보내기 위하여 U +3를 U +4로 산화시키기 위한 특별히 설계되고 준비된 시스템

[해설 주]

이들 시스템은 다음과 같은 장비를 장착한다.

(a) 동위원소 분리장비에서 나오는 수용액 유출물을 염소 및 산소에 접촉시 키고 케스캐이드의 생산물 말단부로부터 되돌아오는 스트리핑된 유기용 매 흐름속에 함유된 U +4를 추출하는 장비
(b) 물과 진한 염산이 적절한 위치에서 공정에 재투입될 수 있도록 하기 위 하여 염산으로부터 물을 분리하는 장비

5.6.6. 고속반응 이온교환 수지/흡착제(이온교환)

이온교환 공정을 사용하여 우라늄을 농축하기 위하여 특별히 설계되고 준비된 고 속반응 이온교환 수지 또는 흡착제로서 다공성 거시그물망 수지, 그리고/또는 활 성 화학교환군이 비활성 다공성 지지구조물 표면의 코팅에 제한된 박막 구조체, 그리고 입자 또는 섬유를 포함한 적절한 형태의 기타 합성 구조물 등을 포함한 다. 이러한 이온교환수지/흡착제의 직경은 0.2 mm 이하이고 교환탑안에서 품질 이 떨어지지 아니하도록 충분히 강하여야 하며 반드시 진한 염산용액에 견딜 수 있어야 한다. 수지/흡착제는 우라늄 동위원소 고속교환반응도(10초미만의 exchange rate half-time)를 가지며 100 oC 내지 200 oC에서 운전될 수 있 도록 특별히 설계된 것이다

[해설 주]

수평이나 수직으로 설치하기 위하여 설계되고 직경이 300 mm이상이고 길이가 900 mm이상인 원통형 용기이거나 비슷한 크기의 직사각형 용기

5.6.7. 이온교환 탑(이온교환)

이온교환 수지/흡착제의 충전층을 담고 지지할 수 있도록 직경이 1000㎜이상의 실린더형으로 이온교환 공정을 사용하여 우라늄을 농축할 수 있도록 특별히 설계 되고 준비된 탑. 이러한 탑은 진한 염산용액에 의한 부식을 방지하기 위한 재료 (티타늄․불화탄소 등)로 제조되거나 보호되어야 하며, 100 oC 내지 200 oC의 온도와 0.7 MPa(102 psia)이상의 압력에서 작동될 수 있어야 한다.

5.6.8. 이온교환 환류 시스템(이온교환)

(a) 이온교환 우라늄 농축 케스캐이드에서 사용되는 화학적 환원제의 재생 을 위하여 특별히 설계되고 준비된 화학적 또는 전기화학적 환원 시스템
(b) 이온교환 우라늄 농축 케스캐이드에서 사용되는 화학적 산화제의 재생 을 위하여 특별히 설계되고 준비된 화학적 또는 전기화학적 환원 시스템

[해설 주]

이온교환농축공정에서는 환원 양이온으로 Ti+3를 사용할 수 있으며, 이 때에는 환원 시스템이 Ti+4를 환원해서 Ti+3를 재생할 수 있다.

공정은 산화제로 3가 이온 Fe+3를 사용할 수 있으며, 이 때에는 산화 시스템이 Fe+2를 산화하여 Fe+3를 재생할 수 있다.