JPH02261520A

JPH02261520A - 同位体分離装置

Info

Publication number: JPH02261520A
Application number: JP8144389A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hashidate; 良夫橋立
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1990-10-24

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、レーザ法（Ｍ子法）による同位体分離装置に
係り、特に、製品回収電極への中性原子付着量を、低減
させ同位体の分離性能を向上させた同位体分離装置に関
する。

（従来の技術）レーザ法による同位体分離方法は、遠心分離法。

ガス拡散法など従来の分離方法と比較して、特に分離性
能として優れている分離方法として有望視されている。

以下に、レーザ法による同位体分離装置の従来例を第３
図を参照にして説明する。第３図はレーザ法同位体分離
装置を模式的に示す構成図である。

真空密封容器１内に同位体金属２を装荷した蒸発用ルツ
ボ３を設置し、リニア電子銃４から発射された電子ビー
ム５を同位体金属２に照射する。同位体金属２は、加熱
され蒸発し、蒸気流６を形成する。尚、蒸気流６には１
分離対象となる特定同位体原子７と分離対象外である他
方の同位体原子８とが混在している。蒸気流６は、直接
製品回収電極９に付着するのを抑制するために設置され
ている蒸気スロット（コリメータ）１０ならびに蒸気付
着板１１を通過し、製品回収電極９間に形成されている
レーザ照射部１２に至る。レーザ照射部１２の長手方向
（紙面垂直方向）には、特定同位体原子７のみを選択的
に電離するレーザ光１３が入射され、蒸気流６と光反応
を行う。レーザ光１３の波長は、特定同位体原子７の共
鳴電離波長に調整されており、レーザ照射部１２に導入
された蒸気流６に含有されている特定同位体原子７のみ
が、一定の確率で選択的に電離される。電離した特定同
位体原子７（以下、イオン化同位体１４と呼ぶ）は、製
品回収電極９間に印加されている電界により偏向され、
製品回収電極９表面に吸着回収される。また、回収され
なかった特定同位体原子７と他方の同位体原子８の混合
蒸気１５は、蒸気回収板１６に吸着回収される。

（発明が解決しようとするｉａｌりところで、天然存在比の小さい同位体を分離する場合は
、特に、分離対象となる特定同位体原子以外の同位体原
子が、直接製品回収電極に付着してしまい、製品濃縮度
が激減してしまうことになる。そのため、１モジユール
で目標濃縮度が達成できなくなる。そのため従来装置に
おいては、蒸気スロットならびに蒸気付着板を設置して
蒸気流をコリメートすることにより、製品回収電極への
中性原子の付着を抑制している。しかしそれでもレーザ
照射部へ流入した蒸気は拡散してしまい、製品回収電極
上部においては、中性原子は付着してしまう、また、こ
の方法では発生させた蒸気流のうちレーザ照射部へ流入
する蒸気流の割合（蒸、気利用率）が低下し、そのため
製品回収量も低下してしまっていた。

本発明は、従来の方法よりも製品回収電極への中性原子
付着率の低減をはかるとともに、蒸気利用率をも向上さ
せ、経済性の優れた同位体分離装置を提供とすることを
目的とする。

〔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、複数の同位体を含む物
質を加熱・蒸発させ蒸気流を生成し、この蒸気流を製品
回収電極間に形成されているレーザ照射部に導入した後
に、蒸気流に特定の同位体を選択的にイオン化する電離
用レーザ光を照射してイオン化同位体を生成し製品回収
電極間に印加されている電界により、このイオン化同位
体を製品回収電極方向に偏向させて特定の同位体を分離
回収する同位体分離装置であって、製品回収電極の表面
近傍には、イオン化同位体の流れ方向に沿ってその流れ
の中に複数枚の捕捉板が配設されており、しかもこれら
捕捉板の表面は製品回収電極と電気絶縁されていること
を特徴とするものである。

（作　用）上記構成によれば、製品回収電極に向けて突入してくる
中性原子は捕捉板によりトラップされるため、中性原子
の製品回収電極への付着は抑制される。また、捕捉板は
従来例における蒸気スロットと蒸気付着板と同様な機能
を有するため、これらを削除することができる。そのた
めレーザ照射部への蒸気流入量は増加する。っまりレー
ザ照射部への蒸気利用率も向上し、かつ製品回収電極へ
の中性原子付着量は減少する。

一方、分離対象の同位体のイオン化同位体の回収過程に
おいては、イオン化同位体は、上記電極間に印加された
電界により、蒸気流方向からほぼ直角に偏向されるため
、幅のせまい捕捉板が、このイオン化同位体をトラップ
することはほとんどない。そのため、従来例よりも分離
効率（経済性）を向上させることができる。

（実施例）本発明の一実施例を第１図、第２図を参照にして説明す
る。

本発明に係る同位体分離装置は、レーザ照射部１２側の
製品回収電極９の表面近傍に、非イオン化同位体を捕捉
するための捕捉板１７を設置した点に特徴を有する。捕
捉板１７は複数枚あって、それぞれ、イオン化同位体の
流れ方向に沿って、その流れ中に配設されている。捕捉
板１７の少なくとも表面は、製品回収電極９と電気絶縁
されている。

真空密封容器１内に、同位体金属２を装荷した蒸発用ル
ツボ３を設置し、リニア電子銃４がら発射された電子ビ
ーム５を同位体金属２に照射する。

同位体金属２は加熱され蒸発し、蒸気流６を形成する。

なお、蒸気流６には分離対象となる特定同位体原子７と
分離対象外である他方の同位体原子８とが混在している
。蒸発用ルツボ３上方には、製品回収電極９が配置され
ている。蒸気流６は、製品回収電極９間に形成されてい
るレーザ照射部１２に至る。レーザ照射部１２の長手方
向（紙面垂直方向）には、特定同位体原子７のみを選択
的に電離するレーザ光１３が入射され蒸気流６と光反応
を行う。レーザ光１３の波長は、特定同位体原子７の共
鳴電離波長に調整されており、レーザ照射部１２に導入
された蒸気流６に含有される特定同位体原子７のみが一
定の確率で選択的に電離され、イオン化同位体１４にな
る。このイオン化同位体１４は製品回収電極９間に印加
されている電界により偏向さ九、製品回収電極９表面で
吸着回収される。捕捉板１７はイオン化同位体１４の流
れ方向を平行であるため、イオン化同位体１４は捕捉板
１７によって妨害されない。尚、レーザ照射部１２に流
入する蒸気流６のうち、製品回収電極９に向けて突入し
てくるものは、捕捉板１７にトラップされるため製品回
収電極９へ中性原子の付着量は低減する。

第２図は、本実施例の要部を示す断面図であり、製品回
収電極９と捕捉板１７付近の構成を図示するものである
。

蒸気流方向１８から逸脱し、製品回収電極９に向けて突
入してくる中性原子１９は１図示した様に製品回収電極
９に付着する前に、捕捉板１７の中性原子付着位置１７
ａでトラップされることになる。蒸気流６の物理的諸条
件に基づく陰電極９ａの表面に対する中性原子の付着量
は、陰電極９ａ上に回収された特定同位体の濃縮度を規
定する大きな要因のひとつである。即ち、同位体分離効
率を向上させるためには、この中性原子付着量を低減さ
せる必要があり陰電極９ａにはイオン化同位体１４のみ
を回収することが理奨的といえる。中性原子付着量を完
全にゼロにすることは原理的に不可能であるが。

これを一定の許容値まで低減させることが高い同位体分
離効率を維持する上で不可欠である。また、製品回収電
極９に吸着されるイオン化同位体１４については、上記
の中性原子１９とは異なり、蒸気流方向１８からほぼ直
角方向に偏向されるために陰電極９ａに向けて図示の軌
道２０のような運動をする。

しかしながら捕捉板１７の幅は、上記電極間隔の２０分
の１程度で幅がせまいため同位体イオン１４が蒸気抑制
板にトラップされることは、はとんどなく同位体イオン
１４の回収量は、はとんど低減しない。

さらに蒸気利用率が従来例と比較して向上しているため
に、製品回収量は増加する。

なお、各捕捉板１７の間隔は、蒸気流の平均自由行程以
下とするのが望ましい。

〔発明の効果〕

本発明に係る同位体分離装置によれば、光反応部側製品
回収電極表面近傍に複数の捕捉板を設置することにより
、同位体イオンの分離回収プロセスにおける分離性能を
低下させる製品回収電極への中性原子付着量を抑制でき
、蒸気利用率も向上する。また、同位体分離装置の運転
の指標となる分離係数が高く１分離回収した同位体製品
の純度品質を向上させることができる。

【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の一実施例を模
式的に示す横断面図、第２図は製品回収電極近傍の一実
施例の要部断面図、第３図は従来の同位体分離装置を模
式的に示す横断面図である。１・・・真空密封容器　　　　２・・・同位体金属３・
・・蒸発用ルツボ　　　　４・・・リニア電子銃５・・
・電子ビーム　　　　　６・・・蒸気流７・・・特定同
位体原子　　　８・・・他方の同位体原子９・・・製品
回収電極　　　　９ａ・・・陰電極１０・・・蒸気スロ
ット　　　　１１・・・蒸気付着板１２・・・レーザ照
射部　　　　１３・・・レーザ光１４・・・イオン化同
位体　　　１５・・・混合蒸気１６・・・蒸気回収板　
　　　　１７・・・捕捉板１７ａ・・・中性原子付着位
置　１８・・・蒸気流方向１９・・・中性原子　　　　
　　２０・・・軌道第図第図

Claims

【特許請求の範囲】複数種類の同位体を含む物質を加熱・蒸発させて蒸気流
を生成し、この蒸気流を製品回収電極間に形成されてい
るレーザ照射部に導入した後に、前記蒸気流に特定の同
位体を選択的にイオン化する電離用レーザ光を照射して
イオン化同位体を生成し、製品回収電極間に印加されて
いる電界により、このイオン化同位体を製品回収電極方
向に偏向させて、特定の同位体を分離回収する同位体分
離装置において、上記製品回収電極の表面近傍には、上記イオン化同位体
の流れ方向に沿ってその流れの中に複数枚の捕捉板が配
設されており、しかもこれら捕捉板の表面は上記製品回
収電極と電気絶縁されていることを特徴とする同位体分
離装置。