JPS63243722A

JPS63243722A - るつぼ内の液面監視装置

Info

Publication number: JPS63243722A
Application number: JP7622687A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Tanaka; 信博田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-11

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、例えばレーザ法ウラン濃縮装置の金属蒸発用
るつぼの、液面測定や溶鉱炉等の高温溶解金属の液面測
定等に使用されるるつぼ内の液面監視装置に係わり、特
に苛酷な雰囲気下の溶融金属表面の液位を正確に測定す
るるつぼ内の液面監視装置に関する。

（従来の技術）近年、ウランを高効率で回収する方法として、レーザ光
による原子法レーザウラン濃縮法が考えられている。こ
の方法は、レーザ光による同位体分離ではウラン２３５
とウラン２３８との光の共鳴吸収周波数に差があること
を利用して分離するもので、具体的には真空引きされた
ウラン分離セル内のるつぼに濃縮前のウランを入れた後
、このウランを加熱して得られるウラン蒸気にレーザ光
を照射しウランを分離するものである。

ところで、この原子法レーザウラン濃縮法を用いた場合
、るつぼ内のウランが加熱により蒸気化するために、る
つぼ内のウランの残量を監視する必要がある。

そこで、従来、るつぼ内のウラン液面を監視する手段と
して、ウラン分離セルの外壁に覗き窓を取付け、人為的
にるつぼ内のウランの残量を監視している。

また、他の１つは、秤量装置にるつぼが載置され、その
秤量装置でるつぼの重量を秤量し液面を推定することが
行われていた。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、前者の監視手段は、覗き窓のガラスにウラン蒸
気が付着してウラン分離セルの内部が殆んど見えなくな
り、人為的にウランの液面を監視することが難しい。

また、後者の液面監視手段は、装置全体が複雑化すると
ともに、例えばウラン分離セル等の場合にはその設置ス
ペースを確保することが非常に困難である。

そこで、以上のような観点から人為的または機械的な方
法以外でるつぼ内の金属液面を監視することが考えられ
るが、ウラン分離セルあるいは溶鉱路等では溶融金属の
中心温度が例えば３０００°にと非常に高く環境的に苛
酷な雰囲気にあるので、溶融金属の近くにセンサ等を設
置することが不可能であり、また金属ウランの蒸発面で
は蒸発速度が速く霧状になっているので直接光学的な手
段を用いて液面を監視することが難しい。

その他の技術として、放射線等を用いて測定することが
考えられるが、金属密度（１９，８）が大きいために測
定が難しく、測定結果後の処理に時間がかかる問題があ
る。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、るつぼ内の
苛酷な雰囲気下にある溶融金属の液面を通常のセンサを
用いてリアルタイムに監視でき、例えば空だきやオーバ
ーフローを未然に回避して円滑な運転を確保し得るるつ
ぼ内の液面監視装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段および作用）本発明によ
るるつぼ内の液面監視装置は、るつぼ内に収容する溶融
金属を２つに分割し、その一方のるつぼ内の溶融金属液
面を蒸発面として形成し、他方の溶融金属液面を測定面
として形成し、この測定面に側方から光ビームを照射す
るとともに当該の測定面から反射されてくる反射光を受
光部で受光することにより、前記蒸発面の液面レベルを
リアルタイムに監視するものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例として例えば原子法レーザ濃縮
装置に適用した場合について第１図ないし第３図を参照
して説明する。第１図はかかる装置の一部を断面にして
示す構成図、第２図はウラン金属の分割手段を説明する
図、第３図は金属液面の監視手段を説明する図である。

第１図において１１はウラン分離セルであって、これは
減圧手段によって真空引きされている。

１２はウラン１３を収容するるつぼである。このるつぼ
内のウラン１３は電子銃１４から発射され、かつ、磁界
装［１５で偏向させた電子ビーム１Ｇによって加熱され
、これによりウラン液面からウラン蒸気１７が発生され
る。１８は蒸気封入器、１９は濃縮ウラン回収板、２０
は劣化ウラン回収板、２１はボンドである。

しかして、以上のようなウラン分離セル１１において第
２図に示すようにるつは１２内に仕切り板２２を゛設け
てウラン１３を分割し、その一方のるつぼ内のウラン液
面を蒸発面１３ａとして形成し、他方のるつぼ内のウラ
ン面を測定面１３ｂとして形成する。この仕切り板２２
は、その両側部がるつぼ１２の内面に固着され、かつ、
仕切り板−２２の底面とるつぼ１２の底面との間に所定
の隙間を設け、仕切り板２２の両側に位置するるつぼ内
のウラン１３が相互に流動し得る状態となっている。従
って、仕切り板２２を境として両側のウラン液面は同一
レベルに保持されている。このような状態において電子
銃１４から発射された電子ビーム１６がウラン蒸発面１
３ａに当たるとウラン１３が高温状態となってウラン蒸
発１７を起し、このため蒸発面１３ａは波立ちまたは穴
掘り現象となっている場合が多い。しかし、仕切り板２
２を挟む両側に位置するるつは１２内のウラン１３の連
通部分は仕切り板２２により絞られた形になっているの
で、ウラン１３の移動時にダンピング効果が働き、蒸発
面１３ａ側の電子ビームによる波立ち等の影響を受ける
ことがない。

一方、仕切７つ板２２を境として他方のるつぼ側は同様
に溶融ウランとなっているが、前述したよ・　うに電子
ビーム１６の影響を直接受けることがなく、かつ、ウラ
ン蒸気１７が発生しにくい状態にあり、しかも真空容器
中であるので表面が酸化して化合物（ＵＯ２ンになる可
能性もなく銀灰色をなしているので、光学的に測定しや
すい測定面１３ｂとして形成さへている。

そこで、仕切り板２２によって形成された測定面１３ｂ
側に、前記電子ビーム１６の経路と直交する方向の一側
部側から収束性の高い例えばレーザ光等を測定面１３ｂ
に照射し、かつ、光照射側とは反対側で測定面１３ｂか
ら反射されてくるレーザ光等を受光するような光学系を
設ければ、るつぼ１２内のウラン液面を測定できる。

すなわち、この□光学系は、第３図に示すように濃縮ウ
ラン回収板等１９〜２１に光入射窓２３が設けられ、か
つ、この光入射窓２３からウラン分離セル外側に突出さ
れた光路ガイド部材２４の端部に例えばレーザ発撮器等
の光源２５が設置されている。

一方、光源２５と反対側の濃縮ウラン回収板等１９〜２
１の下部側に同様に先出ｔｉ４窓２６が設けられ、この
光出射窓２６の外側に測定面１３ｂから反射される反射
光を受光する細長い形状の受光器２７が設置されている
。細長い受光器２７を用いたのは測定面１３ｂの液面レ
ベルの変化にしたがって反射位置が異なってもその反射
光を受光可能にし、かつ、スポット状の反射光の受光位
置から直ちに液面レベルを検出するためである。つまり
、ウラン１２の測定面１３ｂの変化にしたがつて反射位
置が変わると、その反射位置に応じて反射光の受光位置
が異なるので、細長い受光８２７を用いてその受光出力
から直ちに測定面１３ｂの液面レベルを検出する。また
、るつぼ内のウラン１３の残量が少なくなって空だき状
態のとき、その測定面１３ｂからの反射光の受光位置に
相当する受光器２７の出力を用いて警報を出力すること
ができる。

従って、以上のような実施例によれば、るつぼ内のウラ
ン１３を仕切り板２２で分割し、その仕切り板２を挟ん
でその一方のるつぼ内のウラン１３を加熱して蒸発可能
な状態を作り出し、他方のるつぼ内のウラン液面は仕切
り板２２の底部で一方のるつぼ内のウランとつながって
いるので同一レベルを保持でき、かつ、ウラン１３の連
通部分が絞られているのでウラン１３の移動時にダンピ
ング効果が働き、蒸発面側の影響を受けることなく安定
な液面状態を形成し、光源２５からの入射光が効率よく
反射させることができる。また、測定面１３ｂの液面レ
ベルの変化に応じて反射される反射光を細長い受光器２
７で受光することにより、その受光器２７の出力から直
ちに液面レベルを検出でき、よって、複雑な処理回路が
不要であり、かつ、短時間に測定結果を得ることができ
る。

なお、上記実施例はウラン分離セル１１の濃縮ウラン回
収板等１９〜２１の下部に光学系を設置したが、ウラン
分離セル１１の大きさや受光感度等を考慮して適宜な位
置に取付けるものである。

また、光入射窓２３および光出射窓２６には耐熱性また
は遮熱性の透明部材例えばガラス等を用いるが、この材
質は特に問わないものである。また、光源２５および受
光器２７には熱遮蔽用のシャッタを設けてもよい。また
、ウラン１３０分割手段として、例えば第４図に示すよ
うに外部から真空容器３１内のるつぼ１２下部に凹状の
連絡管３２を接続し、連絡管３１端部のウラン供給口側
に充填されているウランの液面を測定面として形成し、
第３図と同様な原理に基づいてるつぼ１２内のウラン液
面を測定してもよい。その他、本発明はその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果］以上詳記したように本発明によれば、溶融金１の液面レ
ベルを安定な状態で検出でき、空だきや溶融金属のオー
バーフロー等を未然に防ぐことができ、かつ、新たな金
属の補充タイミングを迅速に知り得るるつぼ内の液面監
視装置を提供でき第１図ないし第３図は本発明に係わる
るつぼ内の液面監視装置の一実施例を説明するために示
したもので、第１図は本発明を適用する原子法レーザ濃
縮装置の一部を断面にして示す構成図、第２図はるつぼ
内のウラン分割手段を説明する模式図、第３図はるつぼ
内の測定面からウランの液面レベルを測定する例を示す
図、第４図は本発明装置の他の例を説明する模式図であ
る。

１１・・・ウラン分離セル、１２・・・るつぼ、１３・
・・ウラン、１３ａ・・・蒸発面、１３ｂ・・・測定面
、１６・・・電子ビーム、１７・・・ウラン蒸発、２２
・・・仕切り板、２５・・・光源、２７・・・受光器、
３１・・・真空容器、３２・・・連絡管。

出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図第２図第３図第　４　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）るつぼ内の金属溶融液面を連続的に監視する液面
監視装置において、前記溶融金属を２つに分割し、その
一方のるつぼ内の溶融金属液面を蒸発面として形成し、
他方の溶融金属液面を測定面として形成し、側方から前
記測定面に光ビームを照射するとともに当該測定面から
の反射光を受光器で受光することにより、前記蒸発面の
液面レベルを監視することを特徴とするるつぼ内の液面
監視装置。
（２）るつぼ内に収容された溶融金属の分割手段は、る
つぼ内に仕切り板を設けて行うものである特許請求の範
囲第１項記載のるつぼ内の液面監視装置。
（３）るつぼ内に収容された溶融金属の分割手段は、る
つぼ内部とるつぼ外部との間に溶融金属供給用連絡管を
介して溶融金属を分割し、るつぼ外部の連絡管端部に充
填される溶融金属液面を測定面とするものである特許請
求の範囲第１項記載のるつぼ内の液面監視装置。