JPH01107833A - 同位体比調整装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は同位体分離装置に係り、特に、同位体比の異な
る製品を大量に経済的に製造するのに好適な同位体比調
整装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の同位体分離装置には、高木善幸二原子カニ業、第
３０巻、第７号、第６３−第７０頁（１９８４）に述べ
られているように、遠心分離法、ガス拡散法、化学分離
法、プラズマ分離法。

レーザ分離法、ノズル分離法、及び、磁場分離法がある
が、レーザ分離法、プラズマ分離法及び磁場分離法を除
けば分離効率が低いためカスケードを構成する必要があ
り、プラントが大型化して建設及び運転コストがかさむ
問題があった。

一方、レーザ法では選択励起するためのレーザのエネル
ギ効率及び寿命の面に技術開発課題が残され、プラズマ
分離、及び、磁場分離では充分な強度の磁場を形成でき
ない問題があった。また、同体位比の異なる製品を製造
するには、別途ブレンド工程を設けて同位体比を調整す
る必要があった。特に、磁場分離に関して述べると、実
用化上は大容量のイオン源及び大強度の偏向磁場が不可
欠であり、これに対応して、高エネルギイオンで損傷を
受けないイオン源及び回収器構造の工夫が必要であった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術では低コストで同位体比の異なる物質を製
造するのには必ずしも最適でなかった。

本発明の目的は、同位体比の異なる物質を低コストで大
量に製造する手段を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、磁場利用の同位体分離装置において、超伝
導イオンコリメータ、超伝導偏向マグネット、イオンの
減速器、イオンの中性化器、複数の入射口をもつ回収器
、及び、これらの制御装置を設けることにより達成され
る。

〔作用〕

超伝導イオンコリメータは、超伝導コイルのつくる磁場
を利用して偏向マグネットへ入射するイオンを集束し、
引出し電極の損傷を防止する。超伝導マグネットは大電
流のイオンを質量数と電荷の比に応じて偏向させる。減
速器は＠場により偏向後のイオンを減速し、回収器の損
傷を減少させる。中性化器は減速したイオンを電子シャ
ツで中性化し、回収器のチャージアップを防止する１回
収器の空間的法がりを持つ同位体比分布に応じて複数の
入射口から中性原子・分子を分割回収する。

制御装置はイオン源加速電圧、偏向磁場強度及び回収器
の入射口位置を制御して回収原子・分子の同位体比を任
意の値に調整する。こうして、同位体比の異なる物質を
低コストで大量に製造することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本実
施例は、イオン化器１．超伝導イオンコリメータ２．イ
オン引出し電極３．超伝導偏向マグネット４．減速器５
．中性化器６２回収器７゜レーザ８．同位体比制御装置
９．原料容器１ｏ及び製品容器１１で構成される。

原料容器１０からのＵＦｅガス１２はレーザ８からの赤
外レーザ光１３によりイオン化される。

ＵＦｏイオン１４は引出し電極３により加速されるが、
超伝導イオンコリメータ２のコイルが形成する磁力線１
５があるため、ドリフトによる発散を抑えられ、引出し
電極３に衝突して損傷することなく超伝導偏向マグネッ
ト４に入射する。マグネット４に入射したＵＦｓイオン
は質量数の違いに応じて偏向される。マグネット４を出
射したＵＦａイオンは減速器５を通る過程で電場によす
減速される。減速されたＵＦｅイオンは減速器５に続く
中性化器６内で電子シャツにより中性化され、ＵＦｅガ
スに戻る。中性化器６の出射側での同位体分布は挿入図
に示すように２３５Ｕと２３６Ｕどの分布が重なり合っ
ている。これを複数の入射口を持つ回収器７で分割回収
し、同位体比の異なる複数種類のＵＦｅガスを同時に捕
集する。ＵＦｅは減速器５で減速しであるため、回収器
７が損傷することはない６イオン源加速電圧、偏向磁場
強度を制御装置９により制御することにより１分割回収
するＵＦｅの同位体比を任意の値に調整できる。

本実施例によれば、ＵＦｓガスを赤外レーザ光で効率良
くイオン化した後、磁場で質量数に応じて偏向し、さら
に、電子シャワで中性のＵＦｅガスに戻すことにより、
入口及び出口の双方で、現状の原子燃料サイクルと整合
性のあるＵＦｅガスとして同位体比を調整できる利点を
もつ。また、超伝導イオンコリメータ及び減速器を用い
ることにより、イオン源の引出し電極及び回収管の損傷
を防ぐことができるので、大容量の処理が可能になる。

ＵＦｅガスのイオン化方法は光励起のほか、高周波加熱
あるいは電子線励起でもよい、同位体比の調整法は、上
記の磁場及び電場の制御のほか、回収管の位置を機械的
に駆動する方法も可能である。

本発明の他の実施例を第２図を用いて説明する。

本実施例は、イオン化器１．超伝導イオンコリメータ２
．引出し電極３．超伝導偏向マグネット４゜減速器５．
中性化器６２回収器７．同位体比制御装置９、及びペレ
ット成形器１６から構成され、イオン化器１は電子銃１
７、及び、水冷るつぼ１８から成る。

電子銃１７からの電子線１９を偏向磁場で偏向して水冷
るつぼ１８内の金属ウラン２０を加熱。

溶解して金属ウラン蒸気２１を発生させる。これに、図
には示していないが、紙面と垂直方向から可視、紫外、
又は、Ｘ線レーザ光を照射してイオン化し、ウランイオ
ン２２を引出し、電極３で加速しで偏向マグネットに入
射させる。このとき、前述の実施例と同様に、イオンコ
リメータ２により、加速イオンの引出し電極への衝突を
防止する。

偏向マグネットで偏向されたウランイオンは減速器５で
減速してエネルギを低下させた後、中性化器６で中性原
子とし、回収器７で回収する。回収器７は、ヒータによ
り金属ウランの融点以上に加熱し、捕集ウランを液化す
る。液化された金属ウランは同位体比に応じたペレット
成形器１６へ移送され、ペレット（インゴット）化され
る。

本実施例によれば、金属ウラン蒸気を原料とし、これを
レーザ光で高効率でイオン化し、偏向磁場で質量数に応
じて偏向後、減速、中性化して複数の入射口で分割液化
回収し、ペレット化することにより、同位体比の異なる
金属ウランを低コストで生産できる利点がある。入口及
び出口共に金属ウランであるため、金属ウラン燃料を用
いる高速炉用の濃縮システムとして好適であり、また、
原料、及び、製品の保管が容易である。ウラン蒸気のイ
オン化法は、前述の実施例と同様に、高周波加熱、又は
、電子線励起を使うことができる。

本発明のさらに他の実施例を第３図を用いて説明する。

第３図はイオン化器１のみを示したもので他の装置構成
は第２図に同じである０本実施例では金属ウランの微小
球２３に周囲から高出力レーザ光２４を照射し、瞬間的
に蒸発、イオン化させる。微小球２３はウラン供給口２
５がら連続的に供給され、微小球２３が所定位置に落下
した瞬間にレーザ光２４をパルス照射する。

本実施例によれば、金属ウランを他の物質と非接触の状
態で加熱、蒸発させることにより、構造材の耐溶融ウラ
ン性を考慮する必要がない利点をもつ。レーザ光は単一
レーザ光源からの光をミラー等で分岐させて照射すれば
よい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、任意の同位体比の物質を高効率で得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は本発明の
他の実施例の系統図、第３図はイオン化器の説明図であ
る。 ２・・・超伝導イオンコリメータ、４・・・超伝導偏向
マグネット、５・・減速器、６・・・中性化器、７・・
・回収器、８・・・レーザ、９・・・同位体比制御装置
。 光１図 杢２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオン源、偏向マグネット、回収器を含む磁場利用
   同位体分離装置において、 コイルによる磁場を利用して、前記イオンを集束して前
   記偏向マグネットに導入するイオンコリメータ、前記イ
   オンを質量数と電荷の比に応じて偏向させる偏向マグネ
   ット、前記偏光マグネットを出射した前記イオンを電場
   で減速させる減速器及び、減速した前記イオンを同位体
   の存在比の分布に応じて分割回収するための複数の入射
   口をもつ回収器を設けたことを特徴とする同位体比調整
   装置。 ２、前記イオンコリメータに超伝導コイルを用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の同位体比調整
   装置。 ３、前記偏向マグネットに超伝導マグネットを用いるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の同位体比調
   整装置。 ４、前記減速器の後段に、電子シャワによりイオンを中
   性化する中性化器を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の同位体比調整装置。 ５、イオン加速電圧、偏向磁場強度、又は、前記回収器
   の入射口位置を調整することにより、前記回収器入射口
   における同位体比分布を制御することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の同位体比調整装置。