JPH0435725A - 同位体分離装置 - Google Patents
同位体分離装置Info
- Publication number
- JPH0435725A JPH0435725A JP13975190A JP13975190A JPH0435725A JP H0435725 A JPH0435725 A JP H0435725A JP 13975190 A JP13975190 A JP 13975190A JP 13975190 A JP13975190 A JP 13975190A JP H0435725 A JPH0435725 A JP H0435725A
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- Japan
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- isotope
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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。
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金属原料中の５定の同
位体のみをレーザー光によって選択的に励起し、イオン
化した同位体を電気的に分離捕集する同位体分離装置に
関する。
位体のみをレーザー光によって選択的に励起し、イオン
化した同位体を電気的に分離捕集する同位体分離装置に
関する。
（従来の技術）
レーザー光を使用する金属原子の同位体分離装置は、例
えば原子炉用燃料を製造するウラン濃縮工程等において
使用される。第４図は従来のレーザー法による同位体分
離装置を概念的に示す構成図である。同位体分離装置１
は本体を略真空状態で気密に収容する真空容器２と、本
体を構成する各種機器とからなり、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。
えば原子炉用燃料を製造するウラン濃縮工程等において
使用される。第４図は従来のレーザー法による同位体分
離装置を概念的に示す構成図である。同位体分離装置１
は本体を略真空状態で気密に収容する真空容器２と、本
体を構成する各種機器とからなり、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。
一方、電子銃５から発射された電子ビーム６が偏向磁場
により円弧軌道を描いて蒸発用るつぼ４に収容した金属
原料３に照射される。電子ビーム６の照射を受けた金属
原料３は例えばウランの場合、約３１１００ ’Ｋまで
加熱されて蒸発し、同位体を含む金属の蒸気流７を形成
する。蒸気流７はコリメータ８によって所定の方向へ流
れるように案内される。
により円弧軌道を描いて蒸発用るつぼ４に収容した金属
原料３に照射される。電子ビーム６の照射を受けた金属
原料３は例えばウランの場合、約３１１００ ’Ｋまで
加熱されて蒸発し、同位体を含む金属の蒸気流７を形成
する。蒸気流７はコリメータ８によって所定の方向へ流
れるように案内される。
蒸気流７中には分離回収の目標となる特定の同位体と、
その他の回収を目標としない同位体原子とが混在する。
その他の回収を目標としない同位体原子とが混在する。
次に、この蒸気流７に対して特定の同位体のみを選択的
に励起するレーザー光９を照射する。ここで、レーザー
光９は特定の同位体の共鳴励起エネルギーに等しい波長
を有するレーザー光が採用される。励起された特定の同
位体はさらに段階的にレーザー光を受け、原子の外殻の
電子が放遂されて正電荷を有するイオン化同位体となる
。
に励起するレーザー光９を照射する。ここで、レーザー
光９は特定の同位体の共鳴励起エネルギーに等しい波長
を有するレーザー光が採用される。励起された特定の同
位体はさらに段階的にレーザー光を受け、原子の外殻の
電子が放遂されて正電荷を有するイオン化同位体となる
。
また、蒸気流７の通路には陽電極と陰電極とを交互に配
設して形成した製品回収電極１０が設けられ、イオン化
同位体を含む蒸気流７が、製品回収電極１０間に形成さ
れた電界空間を通過する時に、正電荷を有する所定のイ
オン化同位体のみが陰電極の表面に引き寄せられ、製品
として回収される。
設して形成した製品回収電極１０が設けられ、イオン化
同位体を含む蒸気流７が、製品回収電極１０間に形成さ
れた電界空間を通過する時に、正電荷を有する所定のイ
オン化同位体のみが陰電極の表面に引き寄せられ、製品
として回収される。
一方、イオン化していない同位体、すなわち中性金属原
子を含む蒸気流は電界による影響を受けずに製品回収電
極１０間を通過し、二次側に配設された廃品回収電極１
１に付■回収されるように構成されている。
子を含む蒸気流は電界による影響を受けずに製品回収電
極１０間を通過し、二次側に配設された廃品回収電極１
１に付■回収されるように構成されている。
（発明が解決しようとする課題）
上記構成の同位体分離装置において、所定の濃度の蒸気
流を安定して得るためには金属原料の蒸発面のレベルを
一定に保ち、かつ電子銃を所定の出力に保持することが
重要である。
流を安定して得るためには金属原料の蒸発面のレベルを
一定に保ち、かつ電子銃を所定の出力に保持することが
重要である。
したがって、蒸発することによって低下しようとする溶
融液面を一定に保つためには液面レベルを精度よ（監視
し、蒸発量と同量の金属原料を絶えず供給することが必
要である。
融液面を一定に保つためには液面レベルを精度よ（監視
し、蒸発量と同量の金属原料を絶えず供給することが必
要である。
例えばウラン濃縮工程に使用する蒸発用るつぼでは光と
蒸気との反応部で所定の蒸気濃度を保持するため、蒸発
面と反応部との距離を一定に保つ、すなわち蒸発面のレ
ベルを不変にし、かつ蒸発面温度を所定の値に保ってい
る。
蒸気との反応部で所定の蒸気濃度を保持するため、蒸発
面と反応部との距離を一定に保つ、すなわち蒸発面のレ
ベルを不変にし、かつ蒸発面温度を所定の値に保ってい
る。
しかしながら、蒸発面の濃度は通常的３０００°にの高
温であるため、直接的に液面レベルを計測することは困
難である。このため、従来の技術では真空容器の外部か
ら観測窓を通して目視によって液面レベルを推定するか
、あるいは蒸気濃度を測定することによって蒸発量を算
出し、液面レベルを推定するにすぎず、精度が得られな
い課題があった。
温であるため、直接的に液面レベルを計測することは困
難である。このため、従来の技術では真空容器の外部か
ら観測窓を通して目視によって液面レベルを推定するか
、あるいは蒸気濃度を測定することによって蒸発量を算
出し、液面レベルを推定するにすぎず、精度が得られな
い課題があった。
さらに、高温の蒸発状態で原料を供給すると、原料中に
内蔵されているガス成分等が急激に放出されるため、溶
融プールに突沸状態が生じ、溶融原料が飛散して周辺機
器を損傷する。
内蔵されているガス成分等が急激に放出されるため、溶
融プールに突沸状態が生じ、溶融原料が飛散して周辺機
器を損傷する。
これを避けるため、止むを得ず溶融プールの温度を十分
に下げて原料を供給する。すなわち、断続的に濃縮工程
を中断させるという課題があった。
に下げて原料を供給する。すなわち、断続的に濃縮工程
を中断させるという課題があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、蒸
発用るつぼと導通路を有する低温かつ大容量の補助るつ
ぼを設け、この補助るつぼにおいて高精度で液面レベル
を計測し、かつ、原料供給を行うことによって安定な運
転条件を保ち、連続して濃縮工程が維持できる同位体分
離装置を提供することにある。
発用るつぼと導通路を有する低温かつ大容量の補助るつ
ぼを設け、この補助るつぼにおいて高精度で液面レベル
を計測し、かつ、原料供給を行うことによって安定な運
転条件を保ち、連続して濃縮工程が維持できる同位体分
離装置を提供することにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は複数種類の同位体を含む金属原料を蒸発せしめ
て蒸気流を生成し、この蒸気流に所定波長を有するレー
ザー光を照射して蒸気流中の特定の同位体を選択的に励
起し、さらに電離過程を経てイオン化し、このイオン化
した同位体を電界によって分離する同位体分離装置にお
いて蒸発用るつぼと導通路を有し、液面レベルを測定す
る手段を有し、かつ原料供給装置を有する補助るつぼを
設けてなることを特徴とする。
て蒸気流を生成し、この蒸気流に所定波長を有するレー
ザー光を照射して蒸気流中の特定の同位体を選択的に励
起し、さらに電離過程を経てイオン化し、このイオン化
した同位体を電界によって分離する同位体分離装置にお
いて蒸発用るつぼと導通路を有し、液面レベルを測定す
る手段を有し、かつ原料供給装置を有する補助るつぼを
設けてなることを特徴とする。
（作 用）
上記構成の同位体分離装置において蒸発用るつぼは所定
の濃度の蒸気流が得られるように電子ビームによって加
熱される。
の濃度の蒸気流が得られるように電子ビームによって加
熱される。
蒸発が進むにつれて低下する蒸発用るつぼの液面は、導
通路を有する補助るつぼの液面低下となって現われ、補
助るつぼに設けた直接的液面測定器、例えば触針式液位
針、誘導式液位針等によって検知される。液面レベルが
所定位置より低下した場合、原料供給装置を作動させ補
助るつぼに必要量の原料を供給する。この時、蒸発用る
つぼを加熱している電子ビームの出力を低下又は停止さ
せる必要はなく、定常運転状態を維持することができる
。この方法で蒸発用液面レベルを一定に保つことができ
るうえ、加熱状態を変える必要がないため、連続して安
定な蒸気流を得ることが可能である。
通路を有する補助るつぼの液面低下となって現われ、補
助るつぼに設けた直接的液面測定器、例えば触針式液位
針、誘導式液位針等によって検知される。液面レベルが
所定位置より低下した場合、原料供給装置を作動させ補
助るつぼに必要量の原料を供給する。この時、蒸発用る
つぼを加熱している電子ビームの出力を低下又は停止さ
せる必要はなく、定常運転状態を維持することができる
。この方法で蒸発用液面レベルを一定に保つことができ
るうえ、加熱状態を変える必要がないため、連続して安
定な蒸気流を得ることが可能である。
（実施例）
本発明に係る同位体分離装置の第１から第３の実施例を
添付図面を参照して説明する。
添付図面を参照して説明する。
第１図は第１の実施例で、第２図および第３図はそれぞ
れ第２および第３の実施例を示している。
れ第２および第３の実施例を示している。
これらの実施例に係る同位体分離装置は蒸発用るつぼと
導通路を有する補助るつぼを設けた点に特徴を有し、他
の部分は従来例として第４図で示した部分と同様なので
、同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は
省略する。
導通路を有する補助るつぼを設けた点に特徴を有し、他
の部分は従来例として第４図で示した部分と同様なので
、同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は
省略する。
すなわち、第１図における第１の実施例では複数の同位
体を含む金属原料を加熱蒸発させる蒸発用るつぼ４と、
これを導通路１３を有する補助るつぼ１２が配設されて
いる。蒸発用主るつぼ４内の原料は電子ビーム６によう
て加熱蒸発し蒸気流７を形成する。
体を含む金属原料を加熱蒸発させる蒸発用るつぼ４と、
これを導通路１３を有する補助るつぼ１２が配設されて
いる。蒸発用主るつぼ４内の原料は電子ビーム６によう
て加熱蒸発し蒸気流７を形成する。
蒸発によって低下する蒸発用主るつぼ４の液位は開きよ
又は暗きょで作られた導通路１３を通して補助るつぼ１
２からの原料の自動的な供給によって維持される。これ
によって低下する補助るつぼ１２の液位は液位計１４に
よって観測されており、規定位より液位が低下した場合
には、原料が供給される。
又は暗きょで作られた導通路１３を通して補助るつぼ１
２からの原料の自動的な供給によって維持される。これ
によって低下する補助るつぼ１２の液位は液位計１４に
よって観測されており、規定位より液位が低下した場合
には、原料が供給される。
第２図に示した第２の実施例では蒸発用るつぼ４に対し
て補助るつぼ１２を対称位置に配設したことにあり、他
の部分は第１の実施例と同様であるので、その説明を省
略する。この第２の実施例では蒸発用るつぼ４の両側か
ら金属原料が送り込まれるためより安定状態を維持でき
る。
て補助るつぼ１２を対称位置に配設したことにあり、他
の部分は第１の実施例と同様であるので、その説明を省
略する。この第２の実施例では蒸発用るつぼ４の両側か
ら金属原料が送り込まれるためより安定状態を維持でき
る。
次に第３の実施例を第３図に従って説明する。
補助るつぼ１２は原料４が溶融状態を維持する程度に、
蒸発用るつぼ４より低温に保たれる。蒸発用るつぼ４か
らの伝熱による過度な温度上昇を防ぎ、適正な温度を保
つために、補助るつぼＩ２には蒸発用るつぼ４と独立し
た冷却装置１６か設けられている。原料温度計１５によ
って検出される温度によって温度制御装置１７を介して
冷却装置を調節することによって補助るつぼ１２の原料
は比較的低温に保たれる。
蒸発用るつぼ４より低温に保たれる。蒸発用るつぼ４か
らの伝熱による過度な温度上昇を防ぎ、適正な温度を保
つために、補助るつぼＩ２には蒸発用るつぼ４と独立し
た冷却装置１６か設けられている。原料温度計１５によ
って検出される温度によって温度制御装置１７を介して
冷却装置を調節することによって補助るつぼ１２の原料
は比較的低温に保たれる。
一方、液位計１４によって検出された液位低の信号は原
料供給制御装置１８を介して原料供給装置１９を作動さ
せ、適正量の原料を供給する。
料供給制御装置１８を介して原料供給装置１９を作動さ
せ、適正量の原料を供給する。
［発明の効果コ
本発明によれば、原料の蒸発面の液位が一定に保たれる
ことによって安定した蒸発状態を維持することができか
つ、光反応部の蒸気密度を一定に保つことができる。
ことによって安定した蒸発状態を維持することができか
つ、光反応部の蒸気密度を一定に保つことができる。
また、原料を供給する補助るつぼは比較的低温に保たれ
ているため、原料の供給によって生ずる突沸を防止する
ことができ、かつ万一原料が飛散した場合でも、飛沫に
よって電子銃に損傷を与える恐れはない。
ているため、原料の供給によって生ずる突沸を防止する
ことができ、かつ万一原料が飛散した場合でも、飛沫に
よって電子銃に損傷を与える恐れはない。
第１図および第２図は本発明に係わる同位体分離装置の
第１および第２の実施例を模式的に示す横断面、第３図
は本発明の第３の実施例を一部ブロックで示す縦断面図
、第４図は従来の同位体分離装置の構成を模式的に示す
横断面である。 １・・・同位体分離装置。 ３・・・金属原料。 ５・・・電子銃。 ７・・・蒸気流。 ９・・・レーザー光。 １・・・廃品回収電極。 ３・・・通路。 ５・・・温度計。 ７・・・温度制御装置。 ９・・・原料供給装置。 ２・・・真空容器。 ４・・・蒸発用るつぼ ６・・・電子ビーム ８・・・コリメータ。 ０・・・製品回収電極。 ２・・・補助るつぼ ４・・・液位計。 ６・・・冷却装置。 訃・・原料供給制御装置。 （８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか
１名） ｌ２ 第 図
第１および第２の実施例を模式的に示す横断面、第３図
は本発明の第３の実施例を一部ブロックで示す縦断面図
、第４図は従来の同位体分離装置の構成を模式的に示す
横断面である。 １・・・同位体分離装置。 ３・・・金属原料。 ５・・・電子銃。 ７・・・蒸気流。 ９・・・レーザー光。 １・・・廃品回収電極。 ３・・・通路。 ５・・・温度計。 ７・・・温度制御装置。 ９・・・原料供給装置。 ２・・・真空容器。 ４・・・蒸発用るつぼ ６・・・電子ビーム ８・・・コリメータ。 ０・・・製品回収電極。 ２・・・補助るつぼ ４・・・液位計。 ６・・・冷却装置。 訃・・原料供給制御装置。 （８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか
１名） ｌ２ 第 図
Claims (1)
- 複数種類の同位体を含む金属原料を加熱蒸発せしめて蒸
気流を生成し、この蒸気流に所定波長を有するレーザ光
を照射して蒸気流中の特定の同位体を選択的に励起し、
さらに電離過程を経てイオン化し、このイオン化した同
位体を電界または磁界によって分離する同位体分離装置
において、前記金属原料を蒸発せしめる主容器と、この
主容器に連通した導通路を有する補助容器を設けてなり
、前記補助容器は前記主容器の容積より数倍以上の容積
を有し、かつ前記主容器より低温で前記金属原料の溶融
状態を維持し、しかも液位測定装置を有することをと特
徴とする同位体分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13975190A JPH0435725A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 同位体分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13975190A JPH0435725A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 同位体分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0435725A true JPH0435725A (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=15252544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13975190A Pending JPH0435725A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 同位体分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0435725A (ja) |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP13975190A patent/JPH0435725A/ja active Pending
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