JPH0368423A - 同位体分離装置 - Google Patents

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） 本発明は同位体分離装備に係り、特に加熱用の電子ビー
ムと蒸気流中の不純物原子との衝突によって発生するバ
ックグランドイオンの発生星を低減し、同位体の分離効
率を大幅に向上させた同位体分離装置に関する。

（従来の技術〉 同位体相互の化学的特性の相違または質層の差異を利用
してガス拡故法、ノズル法またＧ、ｔ　遠心分離法によ
る同位体弁１１１１Ｂ直が従来より運転されている。し
かし、従来装置はいずれも単位当りの分離効率が低いた
め、特定の同位体を所定濃度レベルに濃縮するには、同
一の分離工程を多段にカスケード方式によって繰り返す
ことが必要であった。

しかし、レーザ光を使用して特定の同位体を選択的にイ
オン化し、イオン化した同位体を電気的に分離するレー
ザ法による同位体弁１１装置は単位当りの分離効率が非
常に高いため、従来のようにカスケードを組む必要が少
なく、装置全体が小型で経済性の点で有利である。

第４図は従来のレーザ法よる同位体分離ｖｉ置の構造を
示す断面図である。図において、同位体分子Ｉｉ装置１
は、本体を気密に収容する真空容器２と本体を構成する
各機器とから成る。

複数種類の同位体を含む金属原料３は、熱化学的耐性を
有する蒸発用るつぼ４に収容される。蒸発用るつぼ４に
は原料の温度を調節するための冷Ｍ管５が埋設される。

ｉ充用るつぼ４内に収容された金属原料３に対して電子
銃６のフィラメント６ａから発側された電子ビーム７が
連続的に照射される。電子ビーム７は電子銃６内部に設
けた偏向磁場ｖｔｒ１８により偏向され金属原料の溶融
液面９に照射される。

電子ビーム７の照射を受けた金属原料３は加熱され溶融
状態を経て蒸発し、同位体の蒸気流１０を連続的に生成
する。生成した蒸気流１０は、蒸発用るつぼ４の上部空
間を囲むように形成された封入容器１１内に封入され、
さらに上方に案内される。

一方、上部に達した蒸気流１０に対して、回収を特徴と
する特定の同位体のみを選択的に励起するレーザ光１２
が照射される。このレーザ光１２としては特定の同位体
の共鳴吸収線に相当する周波数を有する単色レーザ光が
採用される。レーザ光１２の照射を受けた特定の同位体
は電子が放逐されて正電荷を有するイオン化同位体１３
となる。

このイオン化同位体１３は、陽電極１４と陰型Ｆｉ１５
とを交互に配設した電極間に形成された電界空間を通過
する際に、イオン化同位体１３のみが陰電極１５表面に
偏向され、吸着回収される。

一方、イオン化されない同位体等の中性原子は電界の影
響を受けずに電極間を直進し、電極の上部側に配設した
蒸気流捕集板１６により回収される。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の同位体分離装置においては、蒸発用る
つぼ内に収容した金属原料に強力な電子ビームを照射し
、その保有エネルギによって金属原料を加熱溶融し、さ
らに蒸発せしめて蒸気流を形成している。

しかし電子ビームの照０１経路において電子ビームの熱
電子と蒸気流中の不純物原子とが衝突してＴＬ離現象を
起こし、回収を目的としない不純物原子がイオン化され
て多量のバックグランドイオン１７が発生してしまう欠
点がある。このバックグランドイオン１７の発生層は電
子銃の出力、すなわち電子ビームの強度に比例して急激
に増加する傾向がある。

このバックグランドイオン１７は、レーザ光によって選
択的に励起された、回収を目的とするイオン化同位体１
３とともに陰電極１５表面に＠着回収される。その結果
、回収製品中に不純物原子が多量に混入し、製品の純度
を低下させ、特定の同位体の分離効率を大幅に悪化させ
る問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、電子ビームを照射することによって発生するバッ
クグランドイオンの発生層を抑ＩＱすることにより、回
収を目的とする同位体の分離効率を大幅に改善すること
ができる同位体分離装置を提供することを目的とする。

（Ｒ明の構成〕 （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る同位体分離装置
は、複数種類の同位体を含む金属原料を収容する蒸発用
るつぼと、収容された金属原料に電子ビームを照射して
金属原料を加熱蒸発せしめて蒸気流を形成する電子銃と
を備え、蒸気流に含まれる特定の同位体を選択的にイオ
ン化し、イオン化した同位体を電場勾配によって分離回
収する同位体分離装置において、上記金属原料を加熱す
る補助加熱装置を蒸発用るつぼに併設し、金属原料の加
熱源としての上記電子銃と補助加熱装置とを併用したこ
とを特徴とする。

（作用） 上記構成に係る同位体弁１１１１装置によれば、金属原
料を加熱する補助加熱装置を蒸発用るつぼに併設し、金
属原料の加熱源としての電子銃と補助加熱装置とを併用
することによって、金属原料を加熱蒸発させるために必
要な総発熱量に対する電子銃への依存割合を従来装置と
比較して相対的に低減することができる。

すなわち電子銃の出力割合を抑制したことによる総発熱
量の不足分を補助加熱装置からの熱エネルギにより補充
することによって、金属原料を加熱蒸発させるために必
要な総発熱量を確保している。

このように電子銃からの電子ビームの出力を低減するこ
とができるため、蒸気流中の不純物金属原子と電子ビー
ムとの衝突によって生じるバックグランドイオンの発生
量を低減することができる。

したがって回収を目的とする同位体の純度および演縮度
が高まり、同位体の分離回収効率を大幅に向上させるこ
とができる。

（実施例〉 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第１図は本発明に係る同位体分離装置の一実施例
の要部を示す断面図である。なえ第４図に示す従来例と
同一構成要素には同一符号を付してその重複する説明は
省略する。

すなわち本実施例に係る同位体分離装２ｔ１ａは、？！
数種類の同位体を含む金属原料３を収容する蒸発用るつ
ぼ４と、収容された金属原料３に電子ビーム７を照射し
て金Ｒ原料３を加熱蒸発せしめて蒸気流１０を形成する
電子銃６とを備え、蒸気流１０に含まれる特定の同位体
を選択的にイオン化し、イオン化した同位体をｆｆ１Ｗ
勾配によって分離回収する同位体分離装置において、上
記金属原料３を加熱する補助加熱装置１８を蒸発用るつ
ぼ４に併設し、金属原料３の加熱源としての上記電子銃
６と補助加熱装置１８とを併用して構成される。

また補助加熱装置１８は高周波加熱装置によって蒸発用
るつぼ４を加熱する高周波加熱装置１９と、抵抗線に通
電することによって発生する抵抗発熱を利用して蒸発用
るつぼ４を加熱する抵抗加熱装置２０とから成る。

また金属原料３を収容した蒸発用るつぼ４の上部空間を
囲うように蒸気封入容器１１が設けられ、Ｍ気封入容Ｍ
１１はＮ５Ａ用るつぼ４とともに真空容器２内に収容さ
れる。また第２図に示すように、電子ビーム７を供給す
る電子銃６が蒸発用るつぼ４の長手方向に沿って配設さ
れる。

一方、第２図および第３図に示すように電子銃６から発
射された電子ビーム７を偏向し、蒸発用るつぼ４内の所
定位置に照射させる電子ビーム偏向装置２１が装着され
る。この電子ビーム偏向装置２１は、例えば真空容器２
の外壁に環状に固着した一対の電磁コイル２２で構成さ
れる。

電子銃６から発射された電子ビーム７は、第３図に示す
ように同軸上に配設された一対の電磁コイル２２の間に
形成された磁界αによって蒸発用るつぼ４の溶融液面９
方向に偏向される。溶融液面９に照射された電子ビーム
７は保有するエネルギによって金属原料３を加熱する。

一方、金属原料３の加熱源としては上記電子銃６の他に
高周波加熱装置１９および抵抗加熱装置２０が並行して
運転される。すなわち電子銃６の出力強度は、従来装置
と比較して相対的に抑制されており、その不足する熱量
相当分が高周波加熱装置１９および抵抗加熱装ｆｆ２０
にて補充されるように運転される。

こうして電子銃６からの電子ビーム７の出力を低減する
ことができるため、蒸気流１０中の不純物量ｊＩ原子と
電子ビーム７との衝突によって生じるバックグランドイ
オン１７の発生量を低減することができる。その結果、
回収を目的とする同位体の純度および濃縮度が改善され
、同位体の分離回収効率を大幅に向上させることができ
る。

（発明の効果〕 以上説明の通り本発明に係る同位体分離装置によれば、
金属原料を加熱する補助加熱装置を蒸発用るつぼに併設
し、金属原料の加熱源としての電子銃と補助加熱装置と
を併用することによって、金属原料を加熱蒸発させるた
めに必要な総発熱量に対する電子銃への依存割合を従来
装置と比較して相対的に低減することができる。

すなわち電子銃の出力割合を抑ａｉｌＪ　したことによ
る総発熱量の不足分を補助加熱装置からの熱エネルギに
より補充することによって、金属原料を加熱蒸発させる
ために必要な総発熱量を確保している。

このように電子銃からの電子ビームの出力を低減するこ
とができるため、蒸気流中の不純物金属原子と電子ビー
ムとの衝突によって生じるバックグランドイオンの発生
圏を低減することができる。

したがって回収を目的とする同位体の純度および濃縮度
が高まり、同位体の分離回収効率を大幅に向上さじるこ
とができる。

７・・・バックグランドイオン、１８・・・補助側Ｊ！
装は、１９・・・高周波加熱装置、２０・・・抵抗加熱
装置、２１・・・電子ビーム偏向装置、２２・・・電磁
コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数種類の同位体を含む金属原料を収容する蒸発用るつ
   ぼと、収容された金属原料に電子ビームを照射して金属
   原料を加熱蒸発せしめて蒸気流を形成する電子銃とを備
   え、蒸気流に含まれる特定の同位体を選択的にイオン化
   し、イオン化した同位体を電場勾配によつて分離回収す
   る同位体分離装置において、上記金属原料を加熱する補
   助加熱装置を蒸発用るつぼに併設し、金属原料の加熱源
   としての上記電子銃と補助加熱装置とを併用したことを
   特徴とする同位体分離装置。