JPH0445828A

JPH0445828A - 同位体分離装置

Info

Publication number: JPH0445828A
Application number: JP15254490A
Authority: JP
Inventors: Takefumi Mikuzu; 武文三葛; Akira Kuwako; 彰桑子
Original assignee: LASER NOUSHIYUKU GIJUTSU KENKYU KUMIAI; Toshiba Corp
Current assignee: LASER NOUSHIYUKU GIJUTSU KENKYU KUMIAI; Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1992-02-14

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）本発明は複数種の同位体を含む物質から特定の同位体の
みをレーザー光を用いて分離を行う同位体分離装置に関
する。

（従来の技術）レーザー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図および第７図を参照してレーザー光を用い
た同位体分離装置の従来例を説明する。

第６図はレーザー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■−Ｉ矢視断
面図である。図中符号１ａ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原
料３を収容した蒸発用るつぼ４と、この金属原料３を加
熱する熱源としての電子ビーム６を発生する電子銃５と
を備えている。この蒸発用るつぼ４の上方には蒸気流７
の流れ方向と鎖交しない方向に立てられた交互に並置し
てなる製品回収電極１０が設けられており、この画電極
１０．　１０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・うようにしてその
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
れたレーザー光９を製品回収電極１０の各電極間の空間
に該各電極の長平方向に照射する構成となっている。

蒸発用るつぼ４に収容された金属原料３に電子銃５から
発生された電子ビーム６を偏向磁場で偏向させて照射し
、金属原料３を加熱蒸発させて、その蒸気流７を発生さ
せる。この蒸気流７は製品回収電極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
ザー光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製品回収電極１０
間に印加された電界によって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）一般に前述した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
。前述した同位体分離装置１ａでは発生した蒸気流７が
上昇する際に電子ビム６と接触する。この際、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。この電子衝撃によるイオン化は非選択的に行
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ー
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
課題があった。　本発明はこのような課題を解決するた
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
とにある。

［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原料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
方向に並置立設した電圧が印加される製品回収電極と、
この製品回収電極の上方を覆うようにして配設された廃
品回収板とからなり、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ー光を照射するよ
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が印加されるメツシュ型電極
を前記蒸気流の流れ方向と鎖交するように配置した熱電
離イオン除去装置を設けてなること特徴とする。

（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
で溶解し、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
ーム等との相互作用で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メツシュ型電極に印加
されている電圧によって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）第１図および第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、既に説明した従来例と同一部分には同一符
号を付し、重複する部分の説明を省略する。

第１図中管号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
容された金属原料３を加熱するための電子ビーム６を発
生するリニア電子銃５が備えられている。蒸発用るつぼ
４の上方には蒸気流７の流れ方向に沿う方向に立てられ
た極板を複数個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１０．１０間には電界が印加され
る。さらにこの両電極１０．１０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
のレーザー光９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メツシュ型電極１４を電極サポー
ト１５によって固定したものである。メツシュ型電極１
４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る。

蒸発用るつぼ４に収容された金属原料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」１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含まれる。熱電離イオンを含む蒸
気流は熱電離イオン除去装置１２へ流入する。ここで、
蒸気流７から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、レーザー光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のメツシュ型電極１４の枚数、
印加する電圧値およびその組み合せは適用する蒸気流に
好適なものを選択すればよい。

また、メツシュ型電極１４にプラスまたはマイナスの電
圧を印加することにより製品回収電極１０゜１０間に流
入する金属蒸気流７中に含まれるプラズマ状となったイ
オンまたは電子を除去することができる。

なお、このイオンあるいは電子の密度が高くなると前記
除去装置１２による除去効果が薄れる場合が生じる。こ
れは電極近傍にイオンあるいは電子のシースができるた
めであるが、これを解消するためにはメツシュの間隔を
小さくすればよい。

第３図は熱電離イオン除去装置１２ａの他の例を示した
ものである。この例ではメツシュ電極１４を交差してグ
リッド状に配列し電極サポート５で固定したものであり
、メツシュの間隔を小さくすれば前記除去装置１２と同
様の除去効果を得ることができる。

第４図に示した熱電離イオン除去装置＋２ｂはメツシュ
型電極１４を複数層に積層し電極サポート１５で固定し
た例を示している。また、第５図に示した熱電離イオン
除去装置１２ｃは交差させたメツシュ型電極１４を複数
層に積層し電極サポート１５で固定した例を示している
。このように金属蒸気の付着等で絶縁の劣化等が懸念さ
れる場合には第２図および第３図で示した熱電離イオン
除去電極１２．１２８を第４図および第５図に示したよ
うに多層化することにより、この問題を回避できるばか
りではなく、除去効果の向上にも寄与できる。

［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って、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図における要部拡大斜視図、第３図から
第５図は本発明において使用される熱電離イオン除去装
置の他の例をそれぞれ示す斜視図、第６図は従来例を模
式的に示す縦断面図、第７図は第６図のニー■矢視断面
図である。１．１ａ・・・同位体分離装置２・・・真空容器３・・・金属原料４・・・蒸発用るつぼ５・・・リニア電子銃６・・・電子ビーム７・・・蒸気流９・・・レーザー光０・・・製品回収電極１・・・廃品回収板２、１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃ４・・・メツシュ型電極５・・・電極サポート６・・・ケーブル・・・熱電離イオン除去装置

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原料を収
容する蒸発用るつぼと、前記金属原料の蒸発流を発生さ
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
圧が印加される陽電極およ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して配設
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ー光を照射するよ
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が印加されるメッシュ型電極
を前記蒸気流の流れ方向と鎖交するように配置した熱電
離イオン除去装置を設けてなることを特徴とする同位体
分離装置。