JPH0546245B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は熱変形が少なくかつ冷却加工が容易な
同位体分離装置用るつぼに関する。

（従来の技術） レーザビームを使用した金属原子の同位体分離
装置は従来のガス拡散法または遠心分離法による
同位体分離装置と比較して分離効率が非常に高
い。したがつて、特定の同位体を所定の濃度レベ
ルに達するまで同一の分離工程を多段にカスケー
ド方式によつて繰返し処理する必要性が少なく、
また同位体分離装置全体が小形で経済的である。

第４図は、従来のレーザ法による金属原子の同
位体分離装置を概念的に示した構成図である。

第４図において、同位体分離装置１は本体を気
密に収容する分離セル２と本体を構成する各機器
とから成つている。

複数種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内に収容される。前
記るつぼ４内は冷却用の通水孔７が埋設される。

リニア電子銃５のフイラメント５ａから発射さ
れた電子ビーム６は偏向磁場８により偏向され
て、るつぼ４内の金属原料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は高温度に加
熱され、溶融状態を経て蒸発し、蒸気流９を形成
する。

この蒸気流９中には回収を目的とする特定の同
位体１０とその他の同位体１１とが混在する。こ
の蒸気流９に対して回収を目的とする特定の同位
体１０のみを選択的に励起する励起用レーザビー
ム１２を照射する。励起用レーザビーム１２とし
ては、特定の同位体１０の吸収線に相当する波長
を有するレーザ光が採用される。励起された特定
の同位体はさらに電離用レーザビーム１３が照射
され、このとき電子が放逐されて特定の同位体１
０は正電荷を有するイオン化同位体１４となる。

このイオン化同位体１４を含む蒸気流９が、接
地電極１５と陰電極１６との間に電圧を印加する
ことによつて形成された電界空間を通過するとき
に、イオン化同位体１４のみが陰電極１６表面に
引き寄せられて、吸着回収される。

一方、電離していない同位体等の中性原子１７
は電界によつて影響を受けずに電極間を直進し、
電極の二次側に配設した中性原子捕集板１８に吸
引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問題点） これらの同位体分離装置において、大型化を図
る場合には、るつぼを長尺化し、この長尺化るつ
ぼによつて金属原料を蒸発させることが必要であ
る。長尺化るつぼの長手方向に沿うようにレーザ
ビームを照射することにより、多量の蒸気流に照
射可能となり、同位体分離を効率よく行なうこと
ができることになる。

一方、現在用いられているるつぼにはこの概念
がなく、単なる水冷銅製るつぼ等が用いられてい
るにすぎない。しかるに、るつぼに数ｍという長
尺化を実現させるためには、熱変形を小さくする
水冷孔の加工が不可欠で、冷却媒体をるつぼ外に
漏らさない信頼性があることが必要不可欠であ
る。また、リニア電子銃５のビーム入力を良くす
るためには、熱効率の良い、すなわち断熱性が優
れたるつぼを開発する必要がある。

本発明は上記要望を満たし問題点を解消するた
めになされたものであり、長尺化でかつ熱効率が
優れ、しかも分離効率に寄与できる同位体分離装
置用るつぼを提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、複数種の同位体を含む金属原料をる
つぼ内に収納し、その金属原料を加熱蒸発させて
蒸気流を生成し、この蒸気流にレーザビームを照
射して蒸気流中の特定の同位体を選択的にイオン
化し、そのイオン化した同位体を電界によつて分
離する同位体分離装置用るつぼにおいて、前記る
つぼの本体は外周囲に長手方向に沿つて複数個に
分割された金属製外層体が設けられ、この外層体
には冷却機構が設けられていることを特徴とす
る。

前記複数個に分割された金属製外層体には冷却
機構用パイプにより連結されている。

前記るつぼの本体と外層体との間には内層体が
設けられている。

（作用） るつぼ本体は一体形成物からなり、耐熱、耐食
性の外層体によつて強制冷却され、かつ長手方向
に分割した外層体の複合構成にすることにより、
外層体のユニツトは通水孔の機械加工が可能とな
り、運転時の熱変形は小さくなる。一方、通水孔
に冷却パイプを設けることにより外層体の連結も
可能である。内層るつぼと外層体の間にさらに内
層体を複数層設け、外層体の輻射伝熱量の低減と
信頼性を増加させるものである。

（実施例） 第１図および第２図を参照しながら本発明に係
る同位体分離装置用るつぼの第１の実施例を説明
する。なお第２図は第１図のＡ−Ａ矢視縦断面図
である。

第１図および第２図において、符号２０は長尺
のるつぼの本体を示しており、この本体２０の外
周囲に長手方向に沿つて細長い複数個に分割され
た金属製外層体２１が支持体２２を介して設けら
れている。外層体２１には通水孔２４を有する冷
却パイプ２３が挿入されている。

本体２０は、金属原料３を収容するもので、リ
ニア電子銃により金属原料を溶融させ蒸発させ
る。そのため、かなりの高温度（〓）まで加熱さ
れる故、耐熱、耐食材料からなる。

この本体２０の外周に設けた外層体２１は１〜
２ｍもの長さになるので、複数に分割させてあ
る。また、外層体２１には通水孔２４を設けるた
め、機械加工によつて穴加工を行ない、冷却パイ
プ２３が挿入されるとともに、この冷却パイプ２
３によつて複数に分割された外層体２１の連結も
行なう。

第３図は本発明の第２の実施例を示した縦断面
である。すなわち、この実施例はるつぼの本体２
０と外層体２１との間に第１の内層体２５と第２
の内層体２６を設けたことにある、また、内層体
は２個設け、それぞれに支持体２７，２８が介在
されている。

第１図の実施例では複数個の外層体２１を冷却
パイプ２３によつて連結させた例を示してある
が、この実施例では個々のユニツト毎に冷却パイ
プの出入れを行なつてもよい。

しかして、第１図のように外層体２１を複数個
に分割することにより次の効果がある。これらの
外層体を一体物で作つた場合にはるつぼの本体２
０側が当然のことながら温度が高くなるため、外
層体に反り（弓形）の変形が生じる。これを分割
することにより変形を少なくすることができる。

また、分割することにより個々のユニツトは通
水孔の穴加工等が可能になり、冷却パイプを埋設
することができる。外層体は銅などの熱伝導性の
良い材料が使われるのが普通である。銅などの熱
伝導性の良い材料は一般に溶接性も劣り、したが
つて、溶接性の優れたステンレス鋼などの冷却パ
イプを用いることも可能であり、冷却水洩れなど
のリスクを低減しており、信頼性が高い。

また、第３図に示したようにるつぼの本体と外
層体の間に内層体を用いることにより、その本体
が万一割れを生じた場合の保護を図ることができ
るとともに、外層体への輻射熱を少なくすること
にも役立つ。このことは、電子銃による入力が効
率良く、金属原料を蒸発させるのに役立つ。

〔発明の効果〕 本発明に係る同位体分離装置用るつぼは、金属
原料を収容するるつぼの本体と、その外側に本体
の支持と冷却する外層体とからなり、外層体を長
手方向に分割することにより冷却孔の機械加工を
容易とし、運転時の熱変形を小さくするものであ
る。

また、本体と外層体の間に内層体を複数層挿入
して外層体への輻射伝熱量を減らすことにより、
熱効率の優れたるつぼを提供できる。また、内層
体はるつぼ本体の割れなどが生じた場合、溶融金
属の洩れ防止の役割も兼ねるので、安全性、信頼
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る同位体分離装置用るつぼ
の第１の実施例を一部切欠して示す斜視図、第２
図は第１図のＡ−Ａ矢視断面図、第３図は本発明
に係る同位体分離装置用るつぼの第２の実施例を
示す縦断面図、第４図は従来のレーザ法による同
位体分離装置を概念的に示した構成図である。 ３……金属原料、４……るつぼ、７……通水
孔、２０……るつぼの本体、２１……外層体、２
２……支持体、２３……冷却パイプ、２４……通
水孔、２５……第１の内層体、２６……第２の内
層体、２７，２８……支持体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数種の同位体を含む金属原料をるつぼ内に
   収納し、その金属原料を加熱蒸発させて蒸気流を
   生成し、この蒸気流にレーザビームを照射して蒸
   気流中の特定の同位体を選択的にイオン化し、そ
   のイオン化した同位体を電界によつて分離する同
   位体分離装置用るつぼにおいて、前記るつぼの本
   体は外周囲に長手方向に沿つて複数個に分割され
   た金属製外層体が設けられ、この外層体には冷却
   機構が設けられていることを特徴とする同位体分
   離装置用るつぼ。 ２ 前記複数個に分割された金属製外層体は冷却
   機構用パイプにより連結されている特許請求の範
   囲第１項に記載の同位体分離装置用るつぼ。 ３ 前記るつぼの本体と外層体との間には内層体
   が設けられている特許請求の範囲第１項に記載の
   同位体分離装置用るつぼ。