JP2597571B2 - Isotope separation device - Google Patents

Isotope separation device

Info

Publication number
JP2597571B2
JP2597571B2 JP6782787A JP6782787A JP2597571B2 JP 2597571 B2 JP2597571 B2 JP 2597571B2 JP 6782787 A JP6782787 A JP 6782787A JP 6782787 A JP6782787 A JP 6782787A JP 2597571 B2 JP2597571 B2 JP 2597571B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser light
half mirror
laser beam
optical path
circulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP6782787A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63236523A (en
Inventor
憲正 吉田
素久 阿部
勇 小畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6782787A priority Critical patent/JP2597571B2/en
Publication of JPS63236523A publication Critical patent/JPS63236523A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2597571B2 publication Critical patent/JP2597571B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はレーザ法による同位体分離装置に係り、特
に、レーザ光を多重反射させるレーザ光多重反射機構を
改良して、製品としての同位体の回収効率の向上を図っ
た同位体分離装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to an isotope separation apparatus by a laser method, and in particular, by improving a laser light multiple reflection mechanism for multiple reflection of laser light, The present invention relates to an isotope separation device that improves the recovery efficiency of isotopes as products.

(従来の技術) 一般に、レーザ法の原子法による同位体分離装置は複
数種類の同位体を含む金属原料、例えばウラン金属原料
を加熱溶融して蒸発させ、この金属蒸気流にレーザ光を
照射し、蒸気流中の特定の同位体、例えばU−235を選
択的に陽イオン化し、陽イオン化した同位体に電界を与
えて分離し、回収するように構成されている。
(Prior Art) In general, an isotope separation apparatus using an atomic method of a laser method heats and melts and evaporates a metal material containing a plurality of types of isotopes, for example, a uranium metal material, and irradiates the metal vapor stream with laser light. , A specific isotope, eg, U-235, in the vapor stream is selectively cationized, and an electric field is applied to the cationized isotope to separate and recover the isotope.

従来、この種の同位体分離装置は第2図に示すように
構成され、真空引きされた真空容器1内底部上には蒸発
用るつぼ2が設置されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of isotope separation apparatus is configured as shown in FIG. 2, and an evaporating crucible 2 is installed on the bottom of an evacuated vacuum vessel 1.

蒸発用るつぼ2は熱化学的耐性に優れており、その内
部には複数種類の同位体を含むウラン金属原料等の金属
原料3が収容されている。
The evaporating crucible 2 has excellent thermochemical resistance, and contains therein a metal material 3 such as a uranium metal material containing a plurality of types of isotopes.

この金属原料3には電子銃4から発射されて偏向磁場
により曲げられた電子ビーム5が照射され、加熱溶融し
て蒸発し、蒸気流6が生成する。
The metal material 3 is irradiated with an electron beam 5 emitted from an electron gun 4 and bent by a deflecting magnetic field, heated and melted to evaporate, thereby generating a vapor flow 6.

この蒸気流6は上方に向けて拡径する扇形状の蒸気封
入容器7内に封入されており、蒸気封入容器7内上部の
蒸気流6の流路には製品回収電極8が配設させている。
The vapor flow 6 is sealed in a fan-shaped vapor enclosure 7 whose diameter increases upward, and a product recovery electrode 8 is disposed in the flow path of the vapor flow 6 in the upper part of the vapor enclosure 7. I have.

製品回収電極8は正電位が印加される複数の陽電極8a
と、負電位が印加される複数の陰電極8bとを蒸気流6の
垂直方向に対向させて所要のピッチで交互に並設してい
る。
The product collection electrode 8 has a plurality of positive electrodes 8a to which a positive potential is applied.
And a plurality of negative electrodes 8b to which a negative potential is applied are alternately arranged at a required pitch so as to oppose each other in the vertical direction of the vapor flow 6.

各陽電極8aと各陰電極8bとの間には電界がそれぞれ形
成され、各電界空間には蒸気流6と垂直方向(第2図で
は紙面に垂直方向)にレーザ光9がそれぞれ照射され、
蒸気流6中の特定の同位体、例えばU−235のみが励起
されて電離し、陽イオン化された特定の同位体が陰電極
8bにより吸引され、その外表面に付着される。
An electric field is formed between each positive electrode 8a and each negative electrode 8b, and each electric field space is irradiated with a laser beam 9 in a direction perpendicular to the vapor flow 6 (in FIG. 2, perpendicular to the plane of the drawing).
Only specific isotopes in the vapor stream 6, eg, U-235, are excited and ionized, and the specific cationized isotope is converted to a negative electrode.
Suctioned by 8b and attached to its outer surface.

陰電極8bの外面に付着した金属蒸気はその外面に沿っ
て滴下し、各陰電極8bの下方で開口する樋状の製品回収
トレイ10によりそれぞれ受けられ、貯蔵される。
The metal vapor attached to the outer surface of the negative electrode 8b drops along the outer surface, and is received and stored by a gutter-shaped product collection tray 10 opened below each negative electrode 8b.

一方、レーザ光9の照射によりイオン化しなかった同
位体、例えばU−238や中性金属原子等を含む蒸気流11
は製品回収電極8の電界により影響を受けずに直進して
通過し、上方に凸の円弧板状の廃品回収板12の下面に衝
突する。
On the other hand, a vapor stream 11 containing isotopes, for example, U-238 and neutral metal atoms, which are not ionized by the irradiation of the laser light 9.
, Passes straight through without being affected by the electric field of the product collection electrode 8, and collides with the lower surface of the upwardly convex arc-shaped waste collection plate 12.

一般的に蒸気流6を光反応等により選択的に励起電離
を行なう場合には、蒸気流6が分子流の領域であるため
に金属蒸気間の衝突は無視してもよく、廃品回収板12に
衝突する蒸気流11の金属蒸気はこの廃品回収板12の下面
(内面)に付着し、または反射する。
Generally, when the vapor stream 6 is selectively excited and ionized by a photoreaction or the like, the collision between the metal vapors may be ignored because the vapor stream 6 is in the region of the molecular flow, and the waste collection plate 12 The metal vapor of the steam flow 11 colliding with the waste product adheres to the lower surface (inner surface) of the waste product recovery plate 12 or is reflected.

そして、廃品回収板12の内面に付着した金属蒸気は液
体金属13に液化し、円弧状湾曲内面に案内されて湾曲端
(第2図では左右端)へ流下し、軒樋状の廃品回収トレ
イ14により受けられ、廃品として回収される。
Then, the metal vapor attached to the inner surface of the waste collection plate 12 is liquefied into liquid metal 13 and guided by the inner surface of the arc-shaped curve to flow down to the curved end (the left and right ends in FIG. 2). Received by 14 and collected as waste.

第3図は従来のレーザ光多重反射機構15に示してお
り、これは図示しないレーザ光源からの入射レーザ光9i
nを多重反射させて、陽電極8aと陰電極8bとの対向間隙
である蒸気流6の流路に、レーザ光を陽、陰極電極8a,8
bの軸方向に沿って繰り返し照射し、蒸気流6にレーザ
光9を繰り返し照射するものである。
FIG. 3 shows a conventional laser beam multiple reflection mechanism 15, which is an incident laser beam 9i from a laser light source (not shown).
n is reflected multiple times, and a laser beam is positively and negatively applied to the flow path of the vapor flow 6 which is a gap between the positive electrode 8a and the negative electrode 8b.
The laser beam 9 is repeatedly irradiated onto the vapor flow 6 by repeatedly irradiating along the axial direction of b.

すなわち、レーザ光多重反射機構15は各陽、陰電極8
a,8b間の各蒸気流路の垂直方向前後(第3図では左右)
にて前部反射板15aと後部反射板15bとをそれぞれ対向配
置している。これら前、後部反射板15a,15bはその各対
向面にレーザ光9をほぼ90゜屈曲させて反射させるプリ
ズム型の反射素子15cの複数個を固着しており、これら
の反射素子15cによりレーザ光9を順次反射してほぼ90
゜ずつ屈曲させ、前、後部反射板15a,15b間をジグザグ
状に往復させることができる。
That is, the laser beam multiple reflection mechanism 15 is connected to each of the positive and negative electrodes 8.
Vertical front and rear of each steam flow path between a and 8b (left and right in Fig. 3)
, The front reflector 15a and the rear reflector 15b are arranged to face each other. Each of the front and rear reflectors 15a and 15b has a plurality of prism-type reflecting elements 15c for reflecting and bending the laser beam 9 by approximately 90 ° on its opposing surfaces. Approximately 90 by sequentially reflecting 9
It can be bent by ゜, and can be reciprocated zigzag between the front and rear reflectors 15a and 15b.

したがって、図示しないレーザ光源からの入射レーザ
光9inが後部反射板15bの下端部の反射素子15c1に照射さ
れると、レーザ光9はほぼ90゜屈曲されて反射素子15c2
へ反射され、さらに、この反射素子15c2により図中左方
へ向けて90゜屈曲されて前部反射板15aの最下端の反射
素子15c3へ反射される。
Therefore, when the incident laser light 9in from a laser light source (not shown) is irradiated on the reflecting element 15c 1 at the lower end of the rear reflecting plate 15b, the reflected laser beam 9 is bent approximately 90 degrees element 15c 2
Is reflected to the further drawing is 90 ° bends leftwards is reflected to the reflective elements 15c 3 of the lowermost end of the front reflector 15a by the reflecting element 15c 2.

これ以後、レーザ光9は前、後部反射板15a,15b間で
反射をジグザグ状に繰り返しながら次第に蒸気流6の下
流側(第3図では上方)へ移動して行き、後部反射板15
bの上端から出射レーザ光9outが外部へ出射される。
Thereafter, the laser light 9 gradually moves downstream (upward in FIG. 3) of the steam flow 6 while repeating the reflection between the front and rear reflectors 15a and 15b in a zigzag manner, and the rear reflector 15
The emitted laser light 9out is emitted from the upper end of b.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来のレーザ光多重反射機
構15では第4図に示すようにレーザ光9のビーム径9aが
蒸気流6の下流へ行くに従って次第に拡径するので、単
位断面積当りのレーザ光強度が蒸気流6の下流へ行くに
従って低下し、蒸気流6に対するレーザ光9の励起電離
能力が低下して、製品回収効率が低下するという問題が
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional laser light multiple reflection mechanism 15, the beam diameter 9a of the laser light 9 gradually increases as it goes downstream of the steam flow 6, as shown in FIG. Therefore, there is a problem that the intensity of laser light per unit cross-sectional area decreases as it goes downstream of the vapor flow 6, and the ability to excite and excite the laser light 9 with respect to the vapor flow 6 decreases, thereby lowering the product recovery efficiency.

また、レーザ光9の励起電離能力を高めるために、蒸
気流6へ照射されるレーザ光9の照射路(反射路)を増
加させる場合には、前、後部反射板15a,15bの大形化を
招くという問題がある。
When the irradiation path (reflection path) of the laser beam 9 irradiated to the vapor flow 6 is increased in order to increase the excitation ionization ability of the laser beam 9, the front and rear reflection plates 15a and 15b need to be enlarged. There is a problem of inviting.

さらに、前、後部反射板15a,15bおよび拡反射素子15c
はそれぞれの取付部材に固定されているので、レーザ光
9の光軸調整が殆ど不可能であり、レーザ光多重反射機
構15の組付が極めて難しいという問題がある。
Further, the front and rear reflectors 15a and 15b and the expanding reflector 15c
Are fixed to the respective mounting members, so that the adjustment of the optical axis of the laser beam 9 is almost impossible, and there is a problem that the assembly of the laser beam multiple reflection mechanism 15 is extremely difficult.

そこで、本発明の目的は、レーザ光多重反射機構を簡
単化して製品回収効率の向上を図ることができる同位体
分離装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an isotope separation apparatus that can simplify a laser beam multiple reflection mechanism and improve product recovery efficiency.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明は、蒸気流6へ照射されるレーザ光9を循環光
路により循環させることにより、蒸気流6へのレーザ光
9の照射路を増大させ、しかも、レーザ光9のビーム径
9aをコリメートレンズにより縮径してビーム径9aに拡径
の防止を図ったものであり、次のように構成される。
(Means for Solving the Problems) The present invention increases the irradiation path of the laser beam 9 to the vapor stream 6 by circulating the laser beam 9 applied to the vapor stream 6 through a circulation optical path. Beam diameter of laser light 9
The diameter of the beam 9a is reduced by a collimating lens to prevent the beam diameter 9a from being increased, and is configured as follows.

すなわち本発明は、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、この蒸気流にレー
ザ光をレーザ光多重反射機構を介して照射し、蒸気流中
の特定の同位体を選択的に陽イオン化すると共に、製品
回収電極の陽電極と陰電極とにより電界を与えて陽イオ
ン化した同位体を製品として陰電極により回収する一
方、上記電界を通過した蒸気流を廃品回収板に衝突させ
て液化した液体金属を廃品回収トレイにより受けて廃品
として回収する同位体分離装置において、上記レーザ光
多重反射機構はハーフミラーの背面より入射されたレー
ザ光を複数枚の全反射ミラーにより反射させて再び上記
ハーフミラーの反射面に戻して循環させる循環光路と、
この循環光路の途中に介在されて、循環するレーザ光の
ビーム径を上記ハーフミラーに入射された入射レーザ光
のビーム径に縮径するコリメートレンズとを有し、この
循環光路を通るレーザ光を上記蒸気流に照射するように
構成されたことを特徴とする。
That is, the present invention heats and evaporates a metal material containing a plurality of types of isotopes to generate a vapor stream, and irradiates the vapor stream with a laser beam through a laser beam multiple reflection mechanism to thereby specify a specific isotope in the vapor stream. In addition to selectively cationizing the isotope, an electric field is applied between the positive electrode and the negative electrode of the product collection electrode, and the cationized isotope is collected as a product by the negative electrode, while the vapor stream passing through the electric field is collected as a waste product. In the isotope separation apparatus which receives the liquid metal liquefied by collision with the plate by a waste collection tray and collects the waste as waste, the laser beam multiple reflection mechanism uses a plurality of total reflection mirrors for the laser light incident from the back of the half mirror. A circulating optical path that is reflected by and returned to the reflecting surface of the half mirror again to circulate;
A collimating lens interposed in the middle of the circulating optical path to reduce the beam diameter of the circulating laser light to the beam diameter of the incident laser light incident on the half mirror; It is characterized in that it is configured to irradiate the vapor stream.

(作用) 図示しないレーザ光源から出射されたレーザ光はレー
ザ光多重反射機構のハーフミラーの背面を通して循環光
路へ入射され、この入射レーザ光はハーフミラーおよび
複数枚の全反射ミラーにより反射されて循環光路を循環
する。
(Operation) Laser light emitted from a laser light source (not shown) enters the circulation optical path through the back surface of the half mirror of the laser light multiple reflection mechanism, and this incident laser light is reflected and circulated by the half mirror and a plurality of total reflection mirrors. Circulates in the light path.

この循環光路を通るレーザ光が複数種類の同位体を含
む金属原料の蒸気流に照射される。
The laser light passing through the circulating light path is applied to a vapor flow of a metal raw material containing a plurality of types of isotopes.

このレーザ光は循環光路を循環するので、蒸気流には
レーザ光が繰り返し照射され、その照射路は増大され
る。
Since the laser light circulates in the circulation optical path, the vapor flow is repeatedly irradiated with the laser light, and the irradiation path is increased.

しかも、循環光路を循環するレーザ光は循環中にコリ
メートレンズにより入射時の入射レーザ光のビーム径に
縮径されるので、レーザ光のビーム径の拡径を防止する
ことができ、このビーム径拡径に起因する単位断面積当
りのレーザ光の強度低下、すなわち、レーザ光の励起電
離能力の低下を防止することができる。
In addition, since the laser light circulating in the circulating optical path is reduced in diameter by the collimating lens to the beam diameter of the incident laser light at the time of the circulation, it is possible to prevent the laser beam from increasing in diameter. It is possible to prevent a decrease in the intensity of the laser beam per unit cross-sectional area, that is, a decrease in the excitation ionization ability of the laser beam due to the diameter enlargement.

その結果、励起電離力の低下を抑えたレーザ光を蒸気
流に繰り返し照射することができるので、この蒸気流中
の製品である特定の同位体を励起電離を促進し、製品回
収効率の向上を図ることができる。
As a result, the laser beam with reduced excitation ionization force can be repeatedly applied to the vapor stream, so that specific isotopes, which are products in the vapor stream, are promoted by excitation ionization, and the product recovery efficiency is improved. Can be planned.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて説明す
る。なお、第1図中、第2図と共通する部分には同一符
号を付している。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, portions common to FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

第1図は本発明の一実施例の要部を拡大して示す模式
図であり、本実施例はレーザ光多重反射機構20の改良に
特徴がある。
FIG. 1 is an enlarged schematic view showing a main part of an embodiment of the present invention. This embodiment is characterized by an improvement of the laser beam multiple reflection mechanism 20.

すなわち、レーザ光多重反射機構20は第1、第2の循
環光路21,22を有し、第1の循環光路21はいわば仮想長
方形の各コーナ部の面取位置に、第1のハーフミラー21
aと、第1、第2、第3の全反射ミラー21b,21c,21dとを
その各反射面を内方に向けて反射角度調節自在に配設し
ている。このために全ミラー21a〜21dの光軸調整が容易
になる。
That is, the laser beam multiple reflection mechanism 20 has first and second circulating optical paths 21 and 22. The first circulating optical path 21 is located at the chamfered position of each corner of the virtual rectangle so to speak.
a, and first, second, and third total reflection mirrors 21b, 21c, and 21d are arranged so that their reflection surfaces can be directed inward to adjust the reflection angle. For this reason, the optical axis adjustment of all the mirrors 21a to 21d becomes easy.

また、第1のハーフミラー21aと第1の全反射ミラー2
1b、並びに第2の全反射ミラー21cと第3の全反射ミラ
ー21dは製品回収電極8内の蒸気流路の垂直方向前方と
後方とで対向するようにそれぞれ配設されている。した
がって、第1のハーフミラー21aと第1の全反射ミラー2
1bの両反射面を結ぶ光路aと、第2の全反射ミラー21c
と第3の全反射ミラー21dの両反射面を結ぶ光路bとは
製品回収電極8内の蒸気流6の流路内に垂直方向に沿っ
て形成され、各光路a,bを通るレーザ光9が蒸気流6に
垂直方向に繰り返し照射される。
Further, the first half mirror 21a and the first total reflection mirror 2
1b, the second total reflection mirror 21c, and the third total reflection mirror 21d are disposed so as to face the vapor flow path in the product recovery electrode 8 vertically forward and rearward. Therefore, the first half mirror 21a and the first total reflection mirror 2
An optical path a connecting the two reflection surfaces 1b and a second total reflection mirror 21c
An optical path b connecting the two reflection surfaces of the third total reflection mirror 21d is formed along the vertical direction in the flow path of the vapor flow 6 in the product recovery electrode 8, and the laser light 9 passing through the respective optical paths a and b is formed. Is repeatedly irradiated on the steam flow 6 in the vertical direction.

上記第1のハーフミラー21aはその反射面に対して入
射されたレーザ光9の入射光量のほぼ半量をほぼ直線的
に透過させる一方で、ほぼ半量をほぼ90゜右方に屈曲さ
せて反射させ、しかも、その背面からレーザ光9が入射
されると、そのほぼ全光量をほぼ直線的に透過させるも
のである。
The first half mirror 21a transmits almost half of the incident light amount of the laser beam 9 incident on the reflecting surface thereof almost linearly, and reflects almost half of the laser light 9 by bending it to the right by approximately 90 °. Moreover, when the laser beam 9 is incident from the back surface, almost the entire amount of the laser beam 9 is transmitted almost linearly.

そこで、図示しないレーザ光源からの入射レーザ光9i
nは第1のハーフミラー21aの背面を通して第1の循環光
路21内に入射され、ほぼ全光量Wが第1の全反射ミラー
21bに照射され、さらに、レーザ光9は第1、第2、第
3の全反射ミラー21b,21c,21dによりこの順に順次ほぼ9
0゜ずつ屈曲されて反射され、再び第1のハーフミラー2
1aの反射面に戻るようになっており、レーザ光9が第1
の循環光路21を循環する。
Therefore, incident laser light 9i from a laser light source (not shown)
n is incident on the first circulating optical path 21 through the back surface of the first half mirror 21a, and almost the total light amount W is reduced by the first total reflection mirror.
The laser beam 9 is applied to the first, second, and third total reflection mirrors 21b, 21c, and 21d in this order.
The first half mirror 2 is bent and reflected by 0 °, and is reflected again.
1a, and the laser light 9 returns to the first surface.
In the circulating light path 21 of FIG.

したがって、第1の循環光路21を循環するレーザ光9
が蒸気流6に照射されるので、レーザ光9の照射光量W
が等比級数的に減衰するものの、蒸気流6へ照射される
レーザ光9の照射路は殆ど無限大に増大する。
Therefore, the laser light 9 circulating in the first circulating optical path 21
Is applied to the vapor flow 6, so that the irradiation light amount W of the laser light 9 is
Is attenuated exponentially, but the irradiation path of the laser beam 9 applied to the vapor stream 6 increases almost infinitely.

そして、第1のハーフミラー21aと第3の全反射ミラ
ー21dとの両反射面を結ぶ光路には第1のコリメートレ
ンズ23が介在され、この第1のコリメートレンズ23をレ
ーザ光9が透過したときにそのビーム径9aがレーザ光源
からの入射レーザ光9inのビーム径9aに縮径されるよう
になっている。
Then, a first collimating lens 23 is interposed in an optical path connecting both reflecting surfaces of the first half mirror 21a and the third total reflection mirror 21d, and the laser light 9 has transmitted through the first collimating lens 23. Sometimes, the beam diameter 9a is reduced to the beam diameter 9a of the incident laser light 9in from the laser light source.

したがって、第1の循環光路21を循環するレーザ光9
のビーム径9aは入射レーザ光9inのビーム径9aに常に保
持され、その拡径が防止されるので、レーザ光9の単位
断面積当りの励起電離能力の低下を防止することができ
る。
Therefore, the laser light 9 circulating in the first circulating optical path 21
The beam diameter 9a of the laser beam 9 is always maintained at the beam diameter 9a of the incident laser light 9in, and the expansion of the diameter is prevented. Therefore, it is possible to prevent the excitation ionization ability per unit sectional area of the laser light 9 from decreasing.

一方、第2の循環光路22は第1の循環光路21と図中上
下対称に構成され、第2のハーフミラー22aと、第4、
第5、第6の全反射ミラー22b,22c,22dとを第1の循環
光路21の上下対称位置に各反射面を内方に向けて反射角
度調節自在に配設している。このために、全ミラー22a
〜22dの光軸調整が容易となる。
On the other hand, the second circulating light path 22 is configured to be vertically symmetrical with respect to the first circulating light path 21 in the drawing, and the second half mirror 22a and the fourth
Fifth and sixth total reflection mirrors 22b, 22c and 22d are arranged at vertically symmetric positions of the first circulating optical path 21 so that the reflection surfaces can be adjusted inward with their reflection surfaces facing inward. For this, all mirrors 22a
The optical axis adjustment of ~ 22d becomes easy.

また、第2のハーフミラー22aと第6の全反射ミラー2
2d、並びに第4の全反射ミラー22bと第5の全反射ミラ
ー22cは製品回収電極8内の蒸気流路の前方と後方とで
それぞれ対向するように配設されている。
The second half mirror 22a and the sixth total reflection mirror 2
2d, and the fourth total reflection mirror 22b and the fifth total reflection mirror 22c are disposed so as to face the front and rear of the vapor flow path in the product recovery electrode 8, respectively.

したがって、第2のハーフミラー22aと第6の全反射
ミラー22dの両反射面を結ぶ光路cと、第4および第5
の全反射ミラー22b,22cの両反射面を結ぶ光路dとは製
品回収電極8内の蒸気流6の流路内にそれぞれ形成さ
れ、各光路c,dを通るレーザ光9が蒸気流6に繰り返し
照射される。
Therefore, an optical path c connecting the two reflecting surfaces of the second half mirror 22a and the sixth total reflection mirror 22d,
An optical path d connecting both reflection surfaces of the total reflection mirrors 22b and 22c is formed in the flow path of the vapor flow 6 in the product recovery electrode 8, and the laser beam 9 passing through each optical path c and d is converted into the vapor flow 6. Irradiated repeatedly.

第2のハーフミラー22aも第1のハーフミラー21aと同
様に反射面に入射された入射光量のほぼ半量をほぼ直線
的に透過させる一方で、ほぼ半量をほぼ90゜屈曲させて
反射し、しかも、その背面からレーザ光9が入射される
と、そのほぼ全光量をほぼ直線的に透過させる。
Similarly to the first half mirror 21a, the second half mirror 22a almost linearly transmits approximately half of the amount of incident light incident on the reflecting surface, while reflecting approximately half of the incident light by bending it by approximately 90 [deg.]. When the laser beam 9 is incident from the back surface, almost the entire light amount is transmitted substantially linearly.

そこで、第2のハーフミラー22aの背面には、第1の
ハーフミラー21aを直線的に透過して来た入射レーザ光9
inの全光量Wのほぼ半光量(1/2W)が入射され、その半
光量(1/2W)のレーザ光9のほぼ全光量が第4の全反射
ミラー22bに照射される。
Therefore, on the back surface of the second half mirror 22a, the incident laser beam 9 that has transmitted linearly through the first half mirror 21a is placed.
A substantially half light amount (1 / 2W) of the total light amount W of “in” is incident, and a substantially total light amount of the laser light 9 having the half light amount (1 / 2W) is applied to the fourth total reflection mirror 22b.

また、第2のハーフミラー22aの反射面と第4の全反
射ミラー22bの反射面とを結ぶ光路の途中には第2のコ
リメートレンズ24が介在され、この第2のコリメートレ
ンズ24をレーザ光9が透過したときに、そのビーム径9a
がレーザ光源からの入射レーザ光9inのビーム径9aに縮
径されるようになっている。
Further, a second collimating lens 24 is interposed in the optical path connecting the reflection surface of the second half mirror 22a and the reflection surface of the fourth total reflection mirror 22b. When 9 is transmitted, its beam diameter 9a
Is reduced to the beam diameter 9a of the incident laser light 9in from the laser light source.

したがって、第2の循環光路22を循環するレーザ光9
のビーム径9aは入射レーザ光9inのビーム径9aに常に保
持され、ビームケー9aの拡径が防止されるので、レーザ
光9の単位断面積当りの励起電離能力の低下を防止する
ことができる。
Therefore, the laser light 9 circulating in the second circulating light path 22
The beam diameter 9a of the incident laser light 9in is always maintained at the beam diameter 9a of the incident laser light 9in, and the expansion of the beam cage 9a is prevented. Therefore, it is possible to prevent the excitation ionization ability per unit cross-sectional area of the laser light 9 from decreasing.

そして、第2のハーフミラー22aに再び戻って来るレ
ーザ光9は、その全光量のほぼ半量分が第2のハーフミ
ラー22aを直線的に透過して外部へ出射し、もう半量分
が再び第2のハーフミラー22aに反射されて第2の循環
光路22を循環する。
Then, the laser light 9 returning to the second half mirror 22a again has approximately half of the total light amount transmitted linearly through the second half mirror 22a and emitted to the outside, and another half of the laser light 9 has returned to the second half mirror 22a again. The light is reflected by the second half mirror 22a and circulates through the second circulation optical path 22.

したがって、第2のハーフミラー22aから外部へ出射
される出射レーザ光9outの光量は、第1、第2の循環光
路21,22の第1巡目で、第1のハーフミラー21aに入射さ
れた入射レーザ光9inの全光量Wのほぼ1/4となる。
Accordingly, the amount of the emitted laser light 9out emitted from the second half mirror 22a to the outside is incident on the first half mirror 21a in the first round of the first and second circulating optical paths 21 and 22. This is approximately 1/4 of the total light amount W of the incident laser light 9in.

このように、レーザ光多重反射機構20は第1、第2の
両循環光路21,22を循環するレーザ光9を蒸気流6に照
射するので、レーザ光9の照射光量Wが等比級数的に減
衰するものの、蒸気流6へのレーザ光9の照射路は殆ど
無限大に増大し、蒸気流6中の製品である特定の同位体
への励起電離能力を高め、製品回収効率の向上を図るこ
とができる。
As described above, since the laser beam multiple reflection mechanism 20 irradiates the vapor stream 6 with the laser beam 9 circulating through the first and second circulation optical paths 21 and 22, the irradiation light amount W of the laser beam 9 is a geometric series. However, the irradiation path of the laser beam 9 to the vapor stream 6 is almost infinitely increased, and the ability to excite and ionize a specific isotope as a product in the vapor stream 6 is increased, thereby improving the product recovery efficiency. Can be planned.

次に、本実施例の作用について述べる。 Next, the operation of the present embodiment will be described.

第2図に示すように、熱化学的耐性に優れた蒸発用る
つぼ2内には収容された複数種類の同位体を含むウラン
金属原料3には電子ビーム5が電子銃4により照射さ
れ、金属原料3が加熱溶融して蒸発し、蒸気流6を生成
し、蒸気流6は蒸気封入容器7に案内されて昇流する。
As shown in FIG. 2, the uranium metal raw material 3 containing a plurality of types of isotopes accommodated in the evaporation crucible 2 having excellent thermochemical resistance is irradiated with an electron beam 5 by an electron gun 4, The raw material 3 is heated and melted and evaporated to generate a vapor flow 6, and the vapor flow 6 is guided by the vapor enclosure 7 and flows upward.

一方、レーザ光多重反射機構20は、第1図に示すよう
に図示しないレーザ光源からの入射レーザ光9inを第1
のハーフミラー21aの背面から受けて、第1の循環光路2
1内へ入射させて、レーザ光9を第1の循環光路21に循
環させている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the laser beam multiple reflection mechanism 20 transmits incident laser light 9in from a laser light source (not shown) to the first
Received from the back of the half mirror 21a of the first circulating optical path 2
The laser light 9 is circulated through the first circulating light path 21 by being incident on the inside of the laser light 9.

第1の循環光路21を循環するレーザ光9が第1のコリ
メートレンズ23を透過する際は、そのビーム径9aが入射
レーザ光9inのビーム径9aとほぼ同径に常に縮径され
る。
When the laser light 9 circulating in the first circulating optical path 21 passes through the first collimating lens 23, its beam diameter 9a is always reduced to substantially the same diameter as the beam diameter 9a of the incident laser light 9in.

したがって、循環レーザ光9のビーム径9aは入射レー
ザ光9inのビーム径9aに常に維持され、単位断面積当り
のレーザ光9の励起電離能力がほぼ一定に保たれる。
Therefore, the beam diameter 9a of the circulating laser light 9 is always maintained at the beam diameter 9a of the incident laser light 9in, and the excitation ionization ability of the laser light 9 per unit cross-sectional area is kept substantially constant.

第1のコリメートレンズ23によりビーム径9aが縮径さ
れたレーザ光9が第1のハーフミラー21aの反射面に戻
されると、その入射光量のほぼ半量分がほぼ90゜の角度
で反射されて再び第1の循環光路21へ戻されて循環する
一方、他の半量分がその反射面をほぼ垂直方向へ透過さ
れて、第2のハーフミラー22aの背面を通して、そのほ
ぼ全光量(1/2W)が第2の循環光路22内へ入射され、第
2の循環光路22をレーザ光9が循環する。
When the laser beam 9 whose beam diameter 9a is reduced by the first collimating lens 23 is returned to the reflection surface of the first half mirror 21a, almost half of the incident light amount is reflected at an angle of about 90 °. While returning to the first circulating light path 21 and circulating again, the other half of the light passes through the reflecting surface in a substantially vertical direction and passes through the rear surface of the second half mirror 22a to substantially the entire light amount (1/2 W). ) Enters the second circulating light path 22, and the laser light 9 circulates in the second circulating light path 22.

第2の循環光路22を循環するレーザ光9は第2のコリ
メートレンズ24を透過する際にビーム径9aが入射レーザ
光9inのビーム径9aとほぼ同径に縮径され、循環レーザ
光9のビーム径9aが常に入射レーザ光9inのビーム径9a
に維持され、単位断面積当りのレーザ光9の励起電離能
力がほぼ一定に保持される。
When the laser light 9 circulating through the second circulating optical path 22 passes through the second collimating lens 24, the beam diameter 9a is reduced to substantially the same diameter as the beam diameter 9a of the incident laser light 9in. The beam diameter 9a is always the beam diameter 9a of the incident laser light 9in
, And the ionization ability of the laser beam 9 per unit sectional area is kept substantially constant.

第2の循環光路22を循環するレーザ光9が第2のハー
フミラー22aの反射面に戻されると、その入射光量(1/2
W)の半量、すなわち、入射光量Wの1/4が外部へ出射さ
れ、半量(1/4W)が再び第2の循環光路22を循環する。
When the laser light 9 circulating in the second circulating optical path 22 is returned to the reflection surface of the second half mirror 22a, the incident light amount (1/2
One half of W), that is, 1/4 of the incident light amount W is emitted to the outside, and half (1 / 4W) circulates through the second circulation optical path 22 again.

そして、第1、第2の各循環光路21,22を循環するレ
ーザ光9が光路a〜dを通る際に蒸気流6に繰り返し照
射される。
The laser beam 9 circulating in the first and second circulating optical paths 21 and 22 is repeatedly applied to the vapor flow 6 when passing through the optical paths a to d.

このレーザ光9は第1、第2の各循環光路21,22を循
環するので、その光量Wは循環回数を重ねる毎に等比級
数的に次第に減衰させて行くものの、ほぼ無限に繰り返
し循環されるので、蒸気流6へのレーザ光9の照射はほ
ぼ無限に繰り返され、蒸気流6へのレーザ光9への照射
路が著しく増大する。
Since the laser light 9 circulates through the first and second circulating optical paths 21 and 22, the light amount W is gradually attenuated in a geometric progression as the number of circulations increases, but is circulated almost infinitely repeatedly. Therefore, the irradiation of the vapor flow 6 with the laser light 9 is repeated almost infinitely, and the irradiation path of the laser light 9 to the vapor flow 6 is significantly increased.

しかも、第1、第2の循環光路21,22を循環するレー
ザ光9のビーム径9aは第1、第2のコリメートレンズ2
3,24により入射レーザ光9のビーム径9aに常に絞られて
いるので、単位断面積当りのレーザ光9の励起電離能力
の低下を防止することができる。
Moreover, the beam diameter 9a of the laser light 9 circulating in the first and second circulating optical paths 21 and 22 is equal to the first and second collimating lenses 2
Since the beam diameter 9a of the incident laser light 9 is always narrowed down by 3 and 24, it is possible to prevent the excitation ionization ability of the laser light 9 per unit sectional area from decreasing.

そして、レーザ光9が繰り返し照射された蒸気流6中
の特定の同位体、例えばU−235のみが励起電離され、
陽イオン化される。
Then, only a specific isotope, for example, U-235 in the vapor stream 6 repeatedly irradiated with the laser light 9 is excited and ionized,
Cationized.

陽イオン化された特定の同位体は製品回収電極8の陰
電極8bにより吸引され、製品として製品回収トレイ10に
より受けられ回収される。
The specific cationized isotope is sucked by the negative electrode 8b of the product collection electrode 8, and is received and collected as a product by the product collection tray 10.

したがって、本実施例によれば、第1、第2の循環光
路21,22を循環するレーザ光9を蒸気流6に照射するの
で、蒸気流6にレーザ光9を繰り返し照射することがで
き、その照射路の増大を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the laser beam 9 circulating in the first and second circulating optical paths 21 and 22 is applied to the steam flow 6, so that the laser beam 9 can be repeatedly applied to the steam flow 6, The irradiation path can be increased.

その結果、蒸気流6中の製品である特定の同位体の陽
イオン化を促進し、製品回収効率の向上を図ることがで
きる。
As a result, cationization of a specific isotope, which is a product in the vapor stream 6, can be promoted, and the product recovery efficiency can be improved.

また、蒸気流6に照射されるレーザ光9のビーム径9a
は第1、第2のコリメートレンズ23,24により入射レー
ザ光9inのビーム径9aとほぼ同径に絞られているので、
レーザ光9の単位断面積当りの励起電離能力の低下を防
止することができる。
Further, the beam diameter 9a of the laser beam 9 applied to the vapor flow 6
Is narrowed by the first and second collimating lenses 23 and 24 to substantially the same beam diameter 9a as the incident laser light 9in.
It is possible to prevent the excitation ionization ability per unit sectional area of the laser beam 9 from being lowered.

さらに、本実施例ではミラー枚数が8枚で、構成が簡
単であり、各ミラー21a〜21d,22a〜22dが反射角度調節
自在に構成されているので、光軸調整が容易である。
Further, in this embodiment, the number of mirrors is eight, the configuration is simple, and the mirrors 21a to 21d and 22a to 22d are configured so that the reflection angles can be freely adjusted, so that the optical axis adjustment is easy.

なお、上記実施例では、第1、第2の循環光路21,22
を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、例えば循環光路は1つでも、3つ
以上でもよい。
In the above embodiment, the first and second circulating optical paths 21 and 22 are used.
Has been described, but the present invention is not limited to this. For example, one or three or more circulating optical paths may be provided.

また、第1のコリメートレンズ23を第1の全反射ミラ
ー21bと第2の全反射ミラー21cの両反射面を結ぶ光路の
途中に介在させてもよく、第2のコリメートレンズ24を
第5の全反射ミラー22cと第6の全反射ミラー22dの両反
射面を結ぶ光路の途中に介在させてもよい。
Further, the first collimating lens 23 may be interposed in the optical path connecting the two reflecting surfaces of the first total reflection mirror 21b and the second total reflection mirror 21c. It may be interposed in the middle of an optical path connecting both reflecting surfaces of the total reflection mirror 22c and the sixth total reflection mirror 22d.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、循環光路を通るレーザ
光を、複数種類の同位体を含む蒸気流に照射するので、
蒸気流に照射されるレーザ光の照射路の増大を図ること
ができる。
As described above, the present invention irradiates a laser beam passing through a circulating optical path to a vapor stream containing a plurality of types of isotopes,
The irradiation path of the laser beam irradiated to the vapor flow can be increased.

したがって、蒸気流中の製品である特定の同位体のレ
ーザ光照射による励起電離を促進することができ、製品
回収効率の向上を図ることができる。
Therefore, it is possible to promote the excitation ionization of the specific isotope, which is the product in the vapor stream, by the irradiation of the laser beam, and to improve the product recovery efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る同位体分離装置の一実施例を拡大
して示す模式図、第2図は従来の同位体分離装置の全体
構成図、第3図は第2図で示す従来の同位体分離装置に
組み込まれるレーザ光多重反射機構を示す模式図、第4
図は第3図で示すレーザ光多重反射機構の問題点の1つ
を説明するための図である。 1……真空容器、2……蒸発用るつぼ、3……金属原
料、4……電子銃、5……電子ビーム、6,11……蒸気
流、8……製品回収電極、8a……陽電極、8b……陰電
極、9……レーザ光、20……レーザ光多重反射機構、21
……第1の循環光路、21a……第1のハーフミラー、21
b,21c,21d……第1、第2、第3の全反射ミラー、22…
…第2の循環光路、22a……第2のハーフミラー、22b,2
2c,22d……第4、第5、第6の全反射ミラー。
1 is an enlarged schematic view showing an embodiment of an isotope separation device according to the present invention, FIG. 2 is an overall configuration diagram of a conventional isotope separation device, and FIG. 3 is a conventional structure shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a laser beam multiple reflection mechanism incorporated in the isotope separation device.
The figure is a view for explaining one of the problems of the laser beam multiple reflection mechanism shown in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container, 2 ... Crucible for evaporation, 3 ... Metal raw material, 4 ... Electron gun, 5 ... Electron beam, 6, 11 ... Vapor flow, 8 ... Product recovery electrode, 8a ... Positive Electrode, 8b Negative electrode, 9 Laser light, 20 Laser light multiple reflection mechanism, 21
... First circulation optical path, 21a First half mirror, 21
b, 21c, 21d ... first, second, third total reflection mirrors, 22 ...
... Second circulating optical path, 22a ... Second half mirror, 22b, 2
2c, 22d... Fourth, fifth, and sixth total reflection mirrors.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項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、この蒸気流にレーザ光をレ
ーザ光多重反射機構を介して照射し、蒸気流中の特定の
同位体を選択的に陽イオン化すると共に、製品回収電極
の陽電極と陰電極とにより電界を与えて陽イオン化した
同位体を製品として陰電極により回収する一方、上記電
界を通過した蒸気流を廃品回収板に衝突させて液化した
液体金属を廃品回収トレイにより受けて廃品として回収
する同位体分離装置において、上記レーザ光多重反射機
構装置はハーフミラーの背面より入射されたレーザ光を
複数枚の全反射ミラーにより反射させて再び上記ハーフ
ミラーの反射面に戻して循環させる循環光路と、この循
環光路の途中に介在されて、循環するレーザ光のビーム
径を上記ハーフミラーに入射された入射レーザ光のビー
ム径に縮径するコリメートレンズとを有し、こと循環光
路を通るレーザ光を上記蒸気流に照射するように構成し
たことを特徴とする同位体分離装置。
1. A method for heating and evaporating a metal material containing a plurality of types of isotopes to generate a vapor stream, and irradiating the vapor stream with a laser beam through a laser beam multiple reflection mechanism, to thereby specify a specific isotope in the vapor stream. In addition to selectively cationizing the isotope, an electric field is applied between the positive electrode and the negative electrode of the product collection electrode, and the cationized isotope is collected as a product by the negative electrode, while the vapor stream passing through the electric field is collected as a waste product. In the isotope separation apparatus which receives the liquid metal liquefied by colliding with the plate by the waste collection tray and collects it as waste, the laser beam multiple reflection mechanism device performs total internal reflection of laser light incident from the back of the half mirror. A circulating optical path that is reflected by the mirror and circulated again to the reflecting surface of the half mirror, and a beam diameter of the circulating laser light that is interposed in the middle of the circulating optical path and is adjusted by the half mirror. Isotope separation apparatus characterized by comprising a collimating lens reduced in diameter to the beam diameter of the incident laser beam incident on the over, the laser beam passing through the circulation path and configured to illuminate the said flow of steam.
【請求項2】循環光路を複数段形成し、前段の循環光路
のハーフミラーから出射されるレーザ光の一部を、次段
のハーフミラーを通して次段の循環光路へ入射させるよ
うに構成した特許請求の範囲第1項に記載の同位体分離
装置。
2. A patent in which a circulating optical path is formed in a plurality of stages, and a part of the laser light emitted from the half mirror in the previous circulating optical path is made to enter the next circulating optical path through the next half mirror. The isotope separation device according to claim 1.
【請求項3】コリメートレンズがハーフミラーの前段の
循環光路の途中に介在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。
3. The isotope separating apparatus according to claim 1, wherein the collimating lens is interposed in the middle of the circulating optical path in front of the half mirror.
【請求項4】ハーフミラーおよび全反射ミラーが反射角
度調節自在に構成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。
4. The isotope separation apparatus according to claim 1, wherein the half mirror and the total reflection mirror are configured so that the reflection angle can be adjusted.
JP6782787A 1987-03-24 1987-03-24 Isotope separation device Expired - Lifetime JP2597571B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6782787A JP2597571B2 (en) 1987-03-24 1987-03-24 Isotope separation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6782787A JP2597571B2 (en) 1987-03-24 1987-03-24 Isotope separation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63236523A JPS63236523A (en) 1988-10-03
JP2597571B2 true JP2597571B2 (en) 1997-04-09

Family

ID=13356169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6782787A Expired - Lifetime JP2597571B2 (en) 1987-03-24 1987-03-24 Isotope separation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2597571B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63236523A (en) 1988-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4386274A (en) Isotope separation by standing waves
US3360647A (en) Electron accelerator with specific deflecting magnet structure and x-ray target
US4302676A (en) Isotope separation
WO1992008235A1 (en) Device for controlling beams of particles, x-ray and gamma quanta and uses thereof
JP6016389B2 (en) X-ray optical apparatus adjustment method
JP2597571B2 (en) Isotope separation device
AU2018309611B2 (en) Convergent x-ray imaging device and method
US8101930B2 (en) Method of increasing the operation lifetime of a collector optics arranged in an irradiation device
JPH10334847A (en) Photoionization mass spectrometer
US4254336A (en) Multipass illumination of an elongated zone
IL33204A (en) An improved ion-optical system
JP2884583B2 (en) X-ray collector
Hill Uses of fine focused ion beams with high current density
US3967225A (en) Magnetic beam deflector system
KR20020077435A (en) An X-ray lithography device
JP3331563B2 (en) Electron beam heating equipment
JP3982300B2 (en) X-ray generator
RU24312U1 (en) LENS FOR CONCENTRATION OF RADIATION IN THE FORM OF NEUTRAL OR CHARGED PARTICLES WITH A SCAN OF FOCUS SPOT POSITION
JP2930244B2 (en) Laser focusing method in photochemical reaction
JPH09145899A (en) X-ray condensing system
JP2644826B2 (en) Laser isotope separation device
JPH0685841B2 (en) Corrosive solution evaporator
JPH05180992A (en) Condensing monochrometer
JPH07236632A (en) X-ray image pickup system
JPS6197021A (en) Uranium enriching device by laser method