JPH0368420A

JPH0368420A - レーザー同位体分離装置

Info

Publication number: JPH0368420A
Application number: JP1202653A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Sasao; 笹尾　信之; Hiromi Yamaguchi; 山口　大美
Original assignee: Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Current assignee: Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1991-03-25
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: US5110562A; JPH0716584B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、質量数の異なる同位体の分離装置に関し、特
にレーザー同位体分離装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、天然のパラジウムには質量数１０２（１％）、
１０４（１１％）、１０５　（２２，２％）、１０６　
（２７，３％）、１０８　（２６，７％）、１１０　（
１１，８％）の同位体が含まれている。また、使用済核
燃料を再処理した時の不溶解残渣に含まれているパラジ
ウムには上記の質量数の同位体に加えて、１０７のもの
が例えば１８％含まれている。このような白金族元素の
同位体を選択的に分離する有効な方法が望まれている（
例えば、質量数１０７のパラジウムのみが放射性であり
、これを選択的に取り除ければ、使用済核燃料の再処理
不溶解残渣に含まれているパラジウムを資源として有効
に使用できる）。ところで、同位体を分離する方法とし
て、レーザー同位体分離法が知られている。この方法は
、同位体を含む物質をガス化して直線偏光レーザー光を
当て、同位体シフトを用いて注目している同位体だけを
選択的に励起し、選択励起された原子にさらにレーザー
光を当てて電離し、電離した原子を電場、磁場を印加し
た電極により中性の他の同位体から分離する方法である
。

ウランを例にとって、従来のレーザー同位体分離法の原
理を説明する。第８図に示す概念図において、基底準位
にあるウラン２３５と２３８にλ１　（〜５９１ｎｍ）
の直線偏光レーザー光を当てると、同位体シフト（２８
０ミリｃ１１）のためにウラン２３５のみが光を吸収し
て第１の中間励起準位へ励起され、ウラン２３８は光を
吸収せず励起されない。ウラン２３５にはさらにλ、（
〜５６３ｎｍ）の直線偏光レーザー光が当てられ、この
中間準位から第２の中間励起準位へ励起され、さらに第
３の光（λ、二〜６２５　ｎｍ）によりイオン化ポテン
シャル（１，Ｐ、　）以上に励起されて電離する。他方
、ウラン２３８は何ら励起されないままであるから、イ
オン化されたウラン２３５と中性のウラン２３８が混じ
っているガスを電場、磁場を印加した電極により、一方
を他方から分離することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、同位体シフトは、第５図のグラフに示すよう
に、元素の質量数に依存していることが知られている。

質量数１００前後を底にして、質量数が大きくなれば原
子の体積効果により同位体シフトは増大し、また、質量
数が小さくなれば原子の質量効果により同位体シフトは
増大する。このグラフから明らかなように、例えば質量
数１０２ないし１１０のパラジウム近辺にあっては、同
位体シフトは極めて小さく、具体的には、８ミリｃｎ＋
　−’程度しかない。これに対して、レーザー光の線幅
は３０　ミ’Ｊａｍ−’程度であるので、上記した第８
図の方法を質量数１００前後の元素に適用すると、同位
体シフトがレーザー光の線幅より小さいので、遺択的に
同位体を励起することができない。

したがって、本発明の目的は、上記した従来のレーザー
同位体分離法の欠点を解決した新規なレーザー同位体分
離装置であって、特に同位体シフトがレーザー光の線幅
程度かそれよりも小さい同位体のためのレーザー同位体
分離装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のレーザー同位体分離装置は、同位体シフトがレ
ーザー光の発振線幅程度かそれよりも小さい同位体のた
めのレーザー同位体分離装置であって、同位体を含む物
質をガス化して第１の波長のレーザー光を照射して特定
の質量数の同位体のみ又は全ての同位体を第１の励起準
位へ励起し、さらに第２の波長のレーザー光を照射して
第１の波長のレーザー光によって励起された同位体の全
て又は特定の質量数の同位体のみを第２の励起準位ｌ＼
励起し、さらに、第３の波長のレーザー光を照射して第
２励起準位にある同位体を電離し、電離した同位体を電
場、磁場を印加した電極により中性の他の同位体から分
離するレーザー同位体分離装置において、同一ポンピン
グ光源からの光により異なる２以上のレーザーをポンピ
ングするように構成し、各レーザーの中の少なくとも１
つからのレーザー光を非線形光学効果によって波長を変
換するように構成し、得られた２以上の波長の光のうち
前記第１の波長のレーザー光を円偏光変換器により右又
は左廻り円偏光に変換するように構成し、前記第２の波
長のレーザー光を円偏光変換器により右又は左廻り円偏
光に変換するように構成し、両者の光路長を光遅延回路
により一致させるように＊ａし、さらに、前記第１の円
偏光レーザー光と前記第２の円偏光レーザー光とを反対
方向からガス化した同位体を含む物質に照射するように
構成したことを特徴とするものである。

この装置は、第３の波長のレーザー光を同一ポンピング
光源からの光によってポンピングされた第１及び第２の
レーザーとは別の第３のレーザーによって発生させるよ
うに構成することが、望ましい。

また、分離される同位体中の異なる質量数の同位体をさ
らに相互に分離する場合には、発振線幅がこれらの同位
体間の同位体シフトより狭いリング色素レーザーからの
レーザー光を前記２辺上のレーザーの中の１つによって
増幅し、この光を非線形光学効果によって波長を変換す
るか又はしないで前記第１又は第２の波長のレーザー光
とするように構成することが望ましい。

この装置は、同位体を含む物質としてパラジウムに適用
でき、その場合、第２の波長のレーザー光が第３の波長
のレーザー光を兼ねているようにすることができ、さら
に具体的には、同一ポンピング光源が波長１１０６４ｎ
の光を発するパルス動作ＹＡＧレーザーであり、非線形
光学素子により１／２の波長の５３２ｎｍに変換して第
１のレーザーをポンピングし、第１のレーザーから波長
５５２、Ｓｎｍの光を発振させて、この光を非線形光学
効果によって１７２の波長の２７６．３ｎｍの光に変換
して第１の波長のレーザー光とし、前記パルス動作ＹＡ
Ｇレーザーからのレーザー光を非線形光学素子により１
／３の波長の３５５０ｍに変換して第２のレーザーをポ
ンピングし、第２のレーザーから波長５２１　ｎｍの光
を発振させて第２及び第３の波長のレーザー光とするよ
うに構成することができる。

また、本発明のレーザー同位体分離装置は、同位体を含
む物質がＭｇ５Ｃａ、　Ｚｎ、　Ｓｒ、ＣｄｌＢａ％Ｈ
ｇ。

Ｙｂ、　Ｃ５Ｓｉ、　Ｇｅ、　Ｓｎ、　Ｓｍ、　Ｐｂ、
　Ｐｕのいずれかである場合にも適用できる。

〔作用〕

本発明のレーザー同位体分離装置は、同位体を第１又は
２の励起準位へ遺択的に励起するのに円偏光を利用して
いる。同位体シフトがレーザー光の線幅程度かそれより
も小さい同位体であっても、同位体の質量数（又は、核
スピンがゼロでないものとゼロのもの）により、量子力
学の角運動量選択則によって円偏光を吸収して励起され
るものとされないものが存在するので、選択的に電離で
き、分離できる。このような角運動量選択則に基づく選
択励起及び電離を３段階の励起により行い、３つの励起
波長を同一ポンピング光源からの光によりポンピングさ
れる２以上のレーザーから発生させ、かつ、それらの光
路長を光遅延回路により一致させるように構成したので
、レーザー光源がパルス動作するものであっても、選択
励起、電離を行わせることができる。また、第１の円偏
光レーザー光と第２の円偏光レーザー光とを反対方向か
らガス化した同位体を含む物質に照射するように構成し
たので、動いている原子のドツプラー効果がベクトル的
に相殺する方向に作用し、分離効率が向上するとともに
、両方の光を前もって光学的に重ね合わせておく必要が
なく、効率的に円偏光した光を利用できる。

〔実施例〕

本発明の詳細な説明する前に、本発明のレーザー同位体
分離装置の同位体分離原理を説明する。

本発明において利用する原理は、角運動量選択則を利用
したレーザー同位体分離法であり、円偏光させた光の吸
収に対する原子の角運動量選択則を利用したものである
。例えばパラジウムを例にとって説明すると、そのエネ
ルギー準位に付与される角運動量量子数の状態を模式的
に示す第２図において、偶数質量数のパラジウム１０２
．１０４．１０６．１０８．１１０は、核スピン■がゼ
ロであるため、エネルギー準位に超微細構造がなく、第
１の中間励起準位における全角運動量量子数Ｍは１であ
り、第２の中間励起準位における全角運動量量子数Ｍも
１である。このような準位間では、円偏光が入射したと
きに遷移は起こらない。すなわち、左廻り円偏光が入射
する場合全角運動量量子数の変化ΔＭが＋１、右廻り円
偏光が入射する場合全角運動量量子数の変化ΔＭが−１
であるようなエネルギー準位間でのみ遷移が起こるとい
うことが量子力学の角運動量量子数から導かれる。

ところが、Ｍ＝１とＭ＝１の準位間では全角運動量量子
数の変化はないから、円偏光を吸収して励起が起こるこ
とはない。他方、奇数質量数のパラジウム１０５．１０
７は、核スピンＩが５／２であってゼロでないため、核
スピンが原子のエネルギー状態に影響を与え、エネルギ
ー準位に図示のような複雑な超微細構造が生じる。そし
て、左廻り円偏光を入射させたとき、図示の矢印の準位
間でΔＭ＝＋１の全角運動量量子数の変化が起こり、遷
移が起きて励起される。したがって、パラジウム１０２
．１０４．１０５．１０６．１０７．１０８．１１０が
混じっているガスに適当な左廻り円偏光を照射すること
により、パラジウム１０５．１０７を選択的にイオン化
することができ、イオン化したものを電場、磁場を印加
した電極により分離できる。

以上の原理に従ったパラジウムのレーザー同位体分離法
は、第３図の概念図のようになる。すなわち、基底準位
にある奇数質量数のパラジウム１０５．１０７グループ
、及び、偶数質量数のパラジウム１０２．１０４．１０
６．１０８．１１０グループに波長λ１　（〜２７６ｎ
ｍ）の左廻り円偏光の第１選択励起用レーザー光を当て
ると、両グループの原子何れも第１の中間励起準位へ励
起される。励起された両グループの原子に波長λ２（〜
５２１ｎｍ）の左廻り円偏光の第２選択励起用レーザー
光を当てると、第２図に示した原理に従って奇数質量数
のグループのみが光を吸収して第２の中間励起準位へ励
起され、偶数質量数のグループのパラジウムは光を吸収
せず第２の中間励起準位へ励起されない。奇数質量数の
グループのパラジウムにはさらにλ、（〜５２１ｎｍ）
の左廻り円偏光の電離用レーザー光が当てられ（この光
は必ずしも円偏光である必要はない。）、イオン化ポテ
ンシャル（１，Ｐ、　）以上に励起されて電離する。他
方、偶数質量数のグループのパラジウムは何ら励起され
ないままであるから、イオン化されたパラジウム１０５
．１０７が中性のパラジウム１０２．１０４．１０６．
１０８．１１０に混じっているガスを電場、磁場を印加
した電極により、一方を他方から分離することができる
。

第１図に、第３図のレーザーパラジウム同位体分離法を
実現するための本発明によるレーザー同位体分離装置の
１実施例の光路図を示しである。

この装置は、主として真空チャンバー１１坩堝２、排気
装置３、入射窓４、ＹＡＧレーザ−５、色素レーザー６
、第二高調波発生結晶７、円偏光発生器９、色素レーｆ
−１０、円偏光発生器１１、オプティカルデイレ−１２
から戊っており、真空チャンバー１内の坩堝２に天然パ
ラジウム試料又は使用済核燃料の再処理不溶解残渣より
回収されたパラジウム試料を入れて、排気装置３により
真空チャンバー１内を真空にする。図示しない電子ビー
ム発生装置により斜め上方より試料に電子ビームを当て
、真空チャンバー１内にパラジウムの蒸気を発生させる
。真空チャンバー１には対抗する側面に入射窓４．４′
が設けられ、レーザー光が入射するようになっている。

後記するように、入射窓４．４′を通して円偏光を導入
するので、円偏光を効率よく、また円偏光を損なうこと
なく真空チャンバー１内に導くために、入射窓４．４′
は、レーザー光の入射方向に対して８０°の角度をなす
ように配置しである。ところで、レーザー光は、ポンピ
ング用のパルス動作ＹＡＧレーザ−５によって色素レー
ザー６及び１０をポンピングすることにより、第１選択
励起用レーザー光及び第２遺択励起用レーザー光を同期
して発生させる。

まず、第３図の波長λＩのレーザー光を発生させるため
に、ＹＡＧレーザ−５から出る波長１．０６４ｎｍの光
を、図示していない非線形光学素子により１／２の波長
の５３２ｎｍにしく振動数を２倍にする。）、この光で
色素レーｆ−６をポンピングしてこれから波長５５２．
６ｎｍの光を発射させる。この光をさらに第二高調波発
生結晶７に入射して１／２の波長の２７６．３ｎｍ（λ
１）の光を出す。分光プリズム８にて不要な波長の光を
取り除き、１／４波長板からなる円偏光発生器９にて左
廻り円偏光にし、入射窓４を経て試料の蒸気に第１選択
励起用レーザー光として照射し、第１中間励起準位へ励
起する。また、第３図の波長λ２のレーザー光を発生さ
せるために、ＹＡＧレーザ−５から出る波長１１０６４
ｎの光を図示していない非線形光学素子により１／３の
波長の３５５ｎｍにしく振動数を３倍にする。〉、この
光で色素レーザーｌＯをポンピングしてこれから波長５
２１ｎｍの光を発射させる。この光を１／４波長板から
なる円偏光発生器１１にて左廻り円偏光にし、反射鏡Ｍ
　１４〜Ｍ１．からなりＭ　１５、Ｍ　＋　ｓの位置が
図の矢符方向へ調節可能なオプティカルデイレ−１２を
経て、第１選択励起用レーザー光（λｌ）とほぼ同時に
（励起状態にある間にその上の励起状態に持って行く必
要がある。）試料を照射するように光路長を合わせて、
入射窓４′を経て試料の蒸気に第２選択励起用レーザー
光として照射し、奇数質量数のパラジウム１０５．１０
７のみを選択的に第２中間励起準位へ励起する。

この波長λ２のレーザー光は第３図の波長λ、の電離用
レーザー光も兼ねており、第２中間励起準位へ励起され
た奇数質量数のパラジウムはこの励起に引き続いて同時
に電離される。イオン化された質量数１０５．１０７の
パラジウムは、イオン化されていない偶数質量数のパラ
ジウムから図示していない電場、磁場を印加した電極に
より分離される。

なお、挿脱可能な反射鏡Ｍ、　、Ｍ、を介する波長λ、
の光路は、第２選択励起用レーザー光を波長λ１の第１
選択励起用レーザー光と同じ方向から入射させるための
実験的な光路であり、必ずしも必要なものではない。こ
のような光路を選択して、第１選択励起用レーザー光と
第２選択励起用レーザー光とを同じ方向から入射させる
と、動いている原子のドツプラー効果がベクトル的に重
畳して作用し、分離効率が低下するが、本発明のように
、第１選択励起用レーザー光と第２選択励起用レーザー
光とを完全に反対の方向から入射させると、動いている
原子のドツプラー効果がベクトル的に相殺する方向に作
用し、分離効率が向上する。また、本発明のように、円
偏光した第１選択励起用レーザー光と第２選択励起用レ
ーザー光とを反対の方向から入射させるようにすると、
両方の光を光学的に前もって重ね合わせておく必要がな
く極めて有利である。円偏光した２つの光を口スなく効
率的にかつ偏光状態に影響を与えないで重ね合わせるこ
とは、実際上不可能であるが、本発明のような配置を採
ると、この問題も解決できる。この点は本発明の１つの
特徴である。第１選択励起用レーザー光と第２選択励起
用レーザー光とは、交差角が完全に０°、すなわち全く
同軸に反対方向から入射させることが望ましいが、少な
くとも交差角がｌ°以下になるように調整する必要があ
る。

また、第１図中、半透鏡Ｍｌ。、固定反射鏡Ｍ　＋　＋
、Ｍｌ３、半透鏡Ｍ　１２を経るバイパス光路１５は、
電離用レーザー光（λ、）を円偏光させないで照射する
場合に用いるものであり、必ずしも必要なものではない
。さらに、アルゴンイオンレーザ−１６、リングダイレ
ーザー１７、挿脱可能な反射鏡Ｍ４、Ｍ５、固定反射鏡
Ｍｉ　、Ｍ−からなる光路は、第２図の励起準位の超微
細構造を調べる実験目的のもので、必ずしも必要なもの
ではない。なお、図中Ｍｌ　、Ｍ、　、Ｍ、　、Ｍ、、
は固定ないし挿脱可能反射鏡であり、符号１３で示した
ものは各レーザーの制御装置である。

このようなレーザー同位体分離装置によって天然パラジ
ウム同位体を分離した結果を第４図に示す。分離のため
の条件は次の通りである。

パラジウムの坩堝容積は３　ｃｃ、加熱電子銃のエミッ
ション電流は１００ｍＡ、パラジウムの蒸発面温度は１
８５０°にであり、５ｍｍＸ２０ｍｍのコリメーター孔
を通してその蒸気を平行にした。そのレーザー光照射部
における原子数密度は６．３×１０’個／　ｃｒｌであ
った。　さらに、波長λ１のレーザー光は、波長２７６
．３ｎｍ、パルス幅ｌ０ｎｓｅｃ、＠り返し数１０Ｈｚ
、ビーム径３ｍｍφ、出力密度６４Ｗ／ｃｊであり、波
長λ２のレーザー光は、波長５２１ｎｍ、パルス幅１０
ｎｓｅｃ。

繰り返し数１０Ｈｚ、ビーム径３ｍｍφ、出力密度３７
５　ｋＷ／ｃａｔであった。

第４図から明らかなように、パラジウム１０５（天然に
はパラジウム１０７は存在しない。）の濃度は著しく向
上する。この分離模作を繰り返すことにより、パラジウ
ム１０５の濃度はさらに向上できる。

第１図の装置によって、例えば使用済核燃料の再処理不
溶解残渣により回収されたパラジウムに含まれているパ
ラジウム１０５と１０７とを相互に分離する必要が生じ
る。これらの間の同位体シフトは８ミ！Ｊｃａ＋−’程
度であり、一方、例えばアルゴンイオンレーザ−励起の
リング色素レーザーの発振線幅は１ミＩＪｃｍ−’程度
であり、上記同位体シフトより狭いので、核スピンがゼ
ロでナイパラジウム１０５．１０７のうちの、１０７の
みを選択的に励起できる。したがって、この場合、第６
図に示すように、第１図のものにアルゴンイオンレーザ
−励起のリング色素レーザー１８を追加し、このリング
色素レーザー１８からの光をシード光として色素レーザ
ー６に入射すると、リング色素レーザー１８からの光は
増幅されるとともに、ＹＡＧレーザ−５がパルス的に発
振して色素レーザー６をポンピングしているため、色素
レーザー６で増幅された光はパルス化しており、この光
はその後に円偏光発生器９にて左湿り円偏光に変換され
、この光にて励起すると、パラジウム１０７を選択的に
励起するこができ、パラジウム１０５と１０７とを効率
的に分離することができる。

ところで、第１図の装置の場合は、第２の波長のレーザ
ー光が電離用のレーザー光を兼ねている２波長３段階方
式を実施するものであったが、このような２波長３段階
方式によっては電離の効率が悪くなるものがある。この
ような場合には、第７図に示すように、電離用の第３の
レーザー１９を付加して、ポンピング用のパルス動作レ
ーザー５によってこの第３のレーザー１９をポンピング
することにより、電離用のレーザー光を第２の波長のレ
ーザー光とは波長及び強度において独立にかつ同期して
発生させるようにすればよい。この場合、電離用のレー
ザー光は円偏光である必要はないので、第２の波長のレ
ーザー光と電離用のレーザー光が円偏光発生器１１に入
る前に、偏光ビーム結合器２０を用いて、両者の直線偏
光を相互に偏光面が９０°異なるようにして結合させ、
その後に円偏光発生器１１を通して、第２の波長のレー
ザー光のみを円偏光に変換するようにすればよい（円偏
光発生器１１を構成する１／４波長板は、２つの波長が
十分に離れていれば、一方のみを円偏光に変換するよう
にすることができる）。

なお、図中Ｍ１５は固定半透鏡、Ｍ２゜、Ｍ２１は固定
反射鏡である。

以上、本発明のレーザー同位体分離装置は、主としてパ
ラジウムの核スピンがゼロでない同位体を他の同位体か
ら分離する場合の例について説明してきたが、パラジウ
ムに限らず、ｕｇ、　Ｃａ５Ｚｎ。

Ｓｒ、　Ｃｄ５Ｂａ、　Ｈｇ、　Ｙｂ、　Ｃ，Ｓｉ、Ｇ
ｅ、　Ｓｎ、　Ｓｍ、　Ｐｂ。

Ｐｕ等の核スピンがゼロでない同位体を他の同位体から
分離するために適用できる。

〔発明の効果〕

本発明のレーザー同位体分離装置は、同位体を第１又は
２の励起準位へ選択的に励起するのに円偏光を利用して
いる。同位体の質量数（又は、核スピンがゼロでないも
のとゼロのもの）により、量子力学の角運動量選択列に
よって円偏光を吸収して励起されるものとされないもの
が存在するので１、本発明により、従来困難であった同
位体シフトがレーザー光の線幅程度かそれよりも小さい
同位体の選択的電離ができ、分離することができる。こ
のような角運動量選択列に基づく選択励起及び電離を３
段階の励起により行い、３つの励起波長を同一ポンピン
グ光源からの光によりポンピングされる２以上のレーザ
ニから発生させ、かつ、それらの光路長を光遅延回路に
より一致させるように構成したので、レーザー光源がパ
ルス動作するものであっても、選択励起、電離を行わせ
ることができる。また、第１の円偏光レーザー光と第２
の円偏光レーザー光とを反対方向からガス化した同位体
を含む物質に照射するように構成したので、動いている
原子のドツプラー効果がベクトル的に相殺する方向に作
用し、分離効率が向上するとともに、両方の光を前もっ
て光学的に重ね合わせておく必要がなく、効率的に円偏
光したレーザー光を利用できる。

本発明は、特にパラジウムの分離、精製用に適用して効
果のあるものであり、具体的には、使用済核燃料を再処
理した時の不溶解残渣に含まれるパラジウムから唯一放
射性である質量数１０７の同位体を分離して、従来は不
要な物として廃棄物扱いを受けていた偶数質量数の非放
射性パラジウムを、貴金属として取り出すことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザー同位体分離装置の１実施
例の光路図、第２図はパラジウム同位体の励起準位とそ
の角運動量選択列を説明するための図面、第３図は本発
明の詳細な説明するためのパラジウムのレーザー同位体
分離法の概念図、第４図は第１図のレーザー同位体分離
装置によって天然パラジウム同位体を分離した結果を説
明するための図面、第５図は元素の同位体シフトの質量
数に対する依存関係を示す図面、第６図、第７図は第１
図の装置の変形例の光路図、第８図は従来のウランのレ
ーザー同位体分離法の概念図である。素レーザー、７：第二高調波発生結晶、８：分光プリズ
ム、９：円偏光発生器、ｌＯ：色素レーザ、１１：円偏
光発生器、１２ニオブティカルデイレ−１１３：各レー
ザーの制御装置、１４．１５：バイパス光路、１６：ア
ルゴンイオンレーザ、１７：リング色素レーザー、１８
：アルゴンイオンレーザ−励起のリング色素レーザー、
■９：電離用の第３のレーザー、Ｍ１〜Ｍ、二反射鏡

Claims

【特許請求の範囲】

（１）同位体シフトがレーザー光の発振線幅程度かそれ
よりも小さい同位体のためのレーザー同位体分離装置で
あって、同位体を含む物質をガス化して第１の波長のレ
ーザー光を照射して特定の質量数の同位体のみ又は全て
の同位体を第１の励起準位へ励起し、さらに第２の波長
のレーザー光を照射して第１の波長のレーザー光によっ
て励起された同位体の全て又は特定の質量数の同位体の
みを第２の励起準位へ励起し、さらに、第３の波長のレ
ーザー光を照射して第２励起準位にある同位体を電離し
、電離した同位体を電場、磁場を印加した回収電極によ
り中性の他の同位体から分離するレーザー同位体分離装
置において、同一ポンピング光源からの光により異なる
２以上のレーザーをポンピングするように構成し、各レ
ーザーの中の少なくとも１つからのレーザー光を非線形
光学効果によって波長を変換するように構成し、得られ
た２以上の波長の光のうち前記第１の波長のレーザー光
を円偏光変換器により右又は左廻り円偏光に変換するよ
うに構成し、前記第２の波長のレーザー光を円偏光変換
器により右又は左廻り円偏光に変換するように構成し、
両者の光路長を光遅延回路により一致させるように構成
し、さらに、前記第１の円偏光レーザー光と前記第２の
円偏光レーザー光とを反対方向からガス化した同位体を
含む物質に照射するように構成したことを特徴とするレ
ーザー同位体分離装置。
（２）第３の波長のレーザー光を同一ポンピング光源か
らの光によってポンピングされた第１及び第２のレーザ
ーとは別の第３のレーザーによって発生させるように構
成したことを特徴とする請求項１記載のレーザー同位体
分離装置。
（３）分離される同位体中の異なる質量数の同位体をさ
らに相互に分離するために、発振線幅がこれらの同位体
間の同位体シフトより狭いリング色素レーザーからのレ
ーザー光を前記２以上のレーザーの中の１つによって増
幅し、この光を非線形光学効果によって波長を変換する
か又はしないで前記第１又は第２の波長のレーザー光と
するように構成したことを特徴とする請求項１又は２記
載のレーザー同位体分離装置。
（４）同位体を含む物質がパラジウムであり、第２の波
長のレーザー光が第３の波長のレーザー光を兼ねている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレ
ーザー同位体分離装置。
（５）同一ポンピング光源が波長１０６４ｎｍの光を発
するパルス動作ＹＡＧレーザーであり、非線形光学素子
により１／２の波長の５３２ｎｍにし変換して第１のレ
ーザーをポンピングし、第１のレーザーから波長５５２
．６ｎｍの光を発振させて、この光を非線形光学効果に
よって１／２の波長の２７６．３ｎｍの光に変換して第
１の波長のレーザー光とし、前記パルス動作ＹＡＧレー
ザーからのレーザー光を非線形光学素子により１／３の
波長の３５５ｎｍに変換して第２のレーザーをポンピン
グし、第２のレーザーから波長５２１ｎｍの光を発振さ
せて第２及び第３の波長のレーザー光とするように構成
したことを特徴とする請求項４記載のレーザー同位体分
離装置。
（６）同位体を含む物質がＭｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｃ
ｄ、Ｂａ、Ｈｇ、Ｙｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｍ、
Ｐｂ、Ｐｕのいずれかであることを特徴とする請求項１
から３のいずれかに記載のレーザー同位体分離装置。