JPH01189337A

JPH01189337A - 同位体分離装置

Info

Publication number: JPH01189337A
Application number: JP1080288A
Authority: JP
Inventors: Akira Kuwako; 彰桑子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1989-07-28
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2637133B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は複数種類の同位体を含む物質から特定の同位体
のみを分離する装置に係り、特にレーザ光を用いて分離
を行なう同位体分離装置に関する。

（従来の技術）レーザ光を用いた同位体分離装置は、例えば原子炉用燃
料を製造するために天然原料から核分裂を起こす同位体
を濃縮する工程等で使用される。

以下に第６図及び第７図を参照してレーザ光を用いた同
位体分離装置の従来例を説明する。第６図はレーザ光を
用いた同位体分離装置の従来例を模式的に示す縦断面図
、第７図は第６図の■−■矢視断面図である。図中符号
１ｂで示される同位体分離装置は真空容器２の底部に配
置され同位体混合物である金属３を収容した蒸発用るつ
ぼ４と、この金属３を加熱する熱源としての電子ビーム
６を発するリニア電子銃５とを備えている。この蒸発用
るつぼ４の側面上方には金属３から蒸発した蒸気流７の
流れ方向を導くコリメータ８が設けられ、さらにその上
方空間に蒸気流７の流れ方向と鎖交しない方向に立てら
れた陽電極及び陰電極を交互に並置してなる製品回収電
極１０が設けられており、この両電極間には電界が印加
されている。

さらに廃品回収板１１が製品回収電極１０を覆うように
その上方に設けられている。また、第７図に示すように
、特定同位体のみを選択的に励起、電離させる波長に調
整されたレーザ光９を製品回収電極１０の各電極間の空
間に該各電極の長手方向に照射する構成となっている。

蒸発用るつぼ４に収容された金属３にリニア電子銃５か
ら発せられた電子ビーム６を偏向磁場で偏向させて照射
し、金属３を加熱蒸発させてその蒸気流７を発生させる
。蒸気流７はコリメータ８の内側を上昇し、製品回収電
極１０の各電極間の空間に導入される。ここにおいて、
蒸気流７に対し、蒸気流７中の特定同位体のみを励起、
電離させる波長のレーザ光９が照射され、前記特定同位
体のみが励起されてイオンとなる。この同位体イオンは
各電極間に印加された電界によって陰電極に引き寄せら
れ、その表面に付着して製品として回収される。一方、
イオン化されない同位体は中性原子であるから前記電界
の影響を受けることなく製品回収電極１０を通過し、二
次的に配設された廃品回収板１１に付着回収される。

（発明が解決しようとする課題）一般に前記のような構成の同位体分離装置において、分
離効率の向上のためには回収目的物である特定同位体の
みを選択的に効率よくイオン化することが重要である。

前記の同位体分離装置１ｂでは発生した蒸気流７が上昇
する際に電子ビーム６と接触する。この接触による電子
衝撃で蒸気流７中の中性原子の一部がイオン化し熱電離
イオンとなることがある。この接触によるイオン化は、
原子により非選択的に行なわれるため、回収目的物であ
る特定同位体以外の原子もイオン化され、不純物熱電離
イオンとして製品回収電極１０に導入される。この不純
物熱電離イオンもレーザ光９によりイオン化された回収
目的物である特定同位体と共に電界の影響を受け、陰電
極に引き寄せられて回収されてしまい、特定同位体の分
離効率が低下するという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、不純物熱電離イオンの製品回収電極への混入を防
止することにより、回収目的物である特定同位体の分離
効率の高い同位体分離装置を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明に係る同位体分離装置は、真空容器と、この真空
容器内に配置された金属を収容する蒸発用るつぼと、前
記金属の蒸気流を発生させるための熱源と、前記蒸発用
るつぼの上方に前記蒸気流の流れ方向と鎖交しない方向
に交互に並置立設した電圧の印加されている陽電極及び
陰電極とからなる製品回収電極と、この製品回収電極の
上方を覆うように配設された廃品回収板　、六　　からなり、前記製品回収電極の両電極間に前記蒸気流の流れ方向と鎖交するレーザ
光を照射するように構成された同位体分離装置において
、前記製品回収電極の各電極の下方に電圧の印加されて
いる電極を前記蒸気流の流れさ方向と鎖碕するように配置してなる熱電離イオン除去装
置を設けたことを特徴とする。

（作　　用）蒸発用るつぼに収容された同位体混合物である金属は熱
源である電子銃等から発生する電子ビーム等による加熱
で融解し、蒸発して蒸気流となる。

この蒸気流は真空容器内を上昇するときに前記の電子ビ
ーム等との接触によって一部が熱電離イオンとなって熱
電離イオン除去装置に導入される。

熱電離イオン除去装置を構成する電極に印加されている
電圧により、蒸気流中の熱電離イオンは該装置の電極に
引き寄せられ、電極上に付着して蒸気流から除去される
。従って、製品回収電極には回収目的物である特定同位
体以外の不純物としての熱電離イオンを含まない中性原
子のみからなる蒸気流が導入される。

（実　施　例）以下、第１図及び第２図を参照して本発明の第１の実施
例を説明する。第１図は本発明の第１の実施例を模式的
に示す縦断面図、第２図は第１の実施例の要部拡大斜視
図である。なお、既に説明ｒした従来例と同一部分には同一符号を存し、重複する説
明を省略する。

第１図中符号１で示される同位体分離装置は真空容器２
の内底部に蒸発用るつぼ４と、この蒸発用るつぼ４に収
容された金属３を加熱するための電子ビーム６を発する
リニア電子銃５が備えられている。蒸発用るつぼ４の上
方には金属３から発生する蒸気流７の流れ方向を案内す
るコリメータ８が設けられている。さらにその上方空間
に蒸気流７の流れ方向に沿う方向に立てられた陽帯電横
板及び陰電極板を交互に複数個並置してなる製品回収電
極ＩＯが設けられており、この画電極板間には電界が印
加されている。さらにこの画電極板間には、紙面に垂直
な方向に蒸気流７中の特定同位体のみを励起電離させる
波長のレーザ光が照射される。また、製品回収電極１０
の上方全般にわたって廃品回収板１１が設けられている
。熱電離イオン除去装置１２は製品回収電極１０の各電
極板の下方に設けられる。この熱電離イオン除去装置１
２は第２図に示すように、前記蒸気流７の流れ方向と鎖
交する向きに配置した電極板１４を電極板サポート１５
酌によって複数個絶縁骨に並置し固定したもので、電極板
１４にはケーブル１６を介して接続している図示しない
電源装置により電圧が印加されている。

蒸発用るつぼ４に収容された金属３は電子ビーム６の照
射によって加熱され蒸発し、蒸気流７となる。蒸気流７
は上昇する際に電子ビーム６と接触し、その一部が電子
衝撃によりイオン化されて熱電離イオンとなる。この熱
電離イオンには回収目的物の特定同位体のイオン以外の
成分のイオンが不純物として含まれる。熱電離イオンを
含む蒸気流７はコリメータ８の内側を通って熱電離イオ
ン除去装置１２へ導入される。ここで、蒸気流７中の熱
電離イオンは電極板１４に印加された電圧により電極板
１４に引き寄せられて、付着し、蒸気流７から分離除去
される。よって製品回収電極１０へは、熱電離イオンを
含まない中性原子のみからなる蒸気流７が導入され、レ
ーザ光９の照射により回収目的物の特定同位体がイオン
化され製品回収電極１０の陰電極に電界により引き寄せ
られて付着し、回収される。なお熱電離イオン除去装置
１２の電極板１４の枚数及び印加する電圧値やその組み
合わせは、適用する蒸気流岑弁番讐に好適なものを選択
すればよい。電極板１４にマイナスの電圧を印加すれば
蒸気流７中に含まれる電子も除去することができる。ま
た、電極板サポート１５の構造も第２図に示したものに
限らない。

次に第３図と第４図と第５図を参照して本発明の他の実
施例を説明する。

第３図（ａ）は本発明の第２の実施例を模式的に示す縦
断面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）におけるＡ部を拡
大した断面図である。図中符号１ａで示される同位体分
離装置は熱電離イオン除去装置１２ａの電極板１４ａの
幅を製品回収電極１０に近いもの程、広くしたことを特
徴とする。このように電極板１４ａを配置すると、蒸気
流７の製品回収電極１ｏへの付着を防止できるコリメー
ション効果が得られ、製品の分離効率が向上する。

第４図は本発明の第３の実施例の要部拡大斜視図である
。第３の実施例は熱電離イオン除去装置１２ｃを製品回
収電極１０と同方向の対向電極１７にて構成したことを
特徴とする。

第５図は本発明の第４の実施例の要部拡大斜視図である
。第４の実施例は、熱電離イオン除去装置１２ｄを対向
電極１７と電極板１４との組合せにより構成したことを
特徴とする。これら第３および第４の実施例によれば、
さらに効率よく特定同位体を分離回収することができる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、製品回収時以前に不純物イオンを含む
熱電離イオンを除去することにより、回収目的物である
特定同位体の分離効率を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を模式的に示す縦断面図
、第２図は第１の実施例の要部拡大斜視図、第３図（ａ
）は本発明の第２の実施例を示す縦断面図、第３図（ｂ
）は第３図（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図、第４図
及び第５図はそれぞれ本発明の第３及び第４の実施例の
要部拡大斜視図、第６図は従来例を模式的に示す縦断面
図、第７図は第６図の１−１矢視断面図である。１、ｌａ、ｌｂ・・・同位体分離装置、２・・・真空容
器、　　　　　３・・・金属。４・・・蒸発用るつぼ、　　　５・・・リニア電子銃、
６・・・電子ビーム、　　　７・・・蒸気流。８・・・コリメータ、　　　　９・・・レエザ光、１０
・・・製品回収電極、　　１１・・・廃品回収板。１２、１２ａ、　１２ｃ、　１２ｄ−熱電離イオン除去
装置、１４・・・電極板、　　　　　１５・・・電極板
サポート、１６・・・ケーブル、　　　　１７・・・対
向電極。出願人代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　
健第１図第２図第３図（久）　　第３図（ｂ）第４図第５図 ≠ニ −Ｉ第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

真空容器と、この真空容器内に配置された金属を収容す
る蒸発用るつぼと、前記金属の蒸発流を発生させるため
の熱源と、前記蒸発用るつぼの上方に前記蒸気流の流れ
方向と鎖交しない方向に交互に並置立設した電圧の印加
されている陽電極及び陰電極とからなる製品回収電極と
、この製品回収電極の上方を覆うよう配設された廃品回
収板と、前記製品回収電極の両電極間に前記蒸気流の流
れ方向と鎖交するレーザ光を照射するように構成された
同位体分離装置において、前記製品回収電極の各電極の
下方に電圧の印加されている電極を前記蒸気流の流れ方
向と鎖交するように配置してなる熱電離イオン除去装置
を設けたことを特徴とする同位体分離装置。