JPH03123627A - 金属蒸気発生装置およびその運転方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電子銃を用いて金属の同位体を分離させる金
属蒸気発生装置の運転方法に係り、特に電子銃にトリッ
プが生ずるおそれのない金属蒸気発生装置およびその運
転方法に関する。

（従来の技術） レーザを利用した金属原子同位体の分離濃縮技術は、従
来のガス拡散法、ノズル法、化学交換法、遠心分離法な
どと比較すると分離効率が非常に大きく、多段の分離用
カスケードを組む必要がないので設備の簡素化が図られ
る。

第３図はレーザ法による同位体分離装置を概略的に示し
た模式図である。この同位体分離装置１は、真空容器２
内に蒸気封入容器３を収容し、この蒸気封入容器３の下
方に蒸発用るつぼ４が設置される。蒸発用るつぼ４は、
上方に開口する収納凹部内に、被分離同位体金属からな
る金属原料５を収容する。

一方電子銃６から射出される電子ビーム７は、偏向磁場
８によって偏向され、金属原料５に照射される。すると
、金属原料５は加熱されて溶融・蒸発し、同位体金属の
蒸気流９を連続的に発生する。

こうして発生した金属蒸気流９は、蒸気封入容器３内を
上昇するが、その間この金属蒸気流９には、図示しない
レーザ装置から選択励起レーザ光１０が照射される。こ
のレーザ光１０は、分離しようとする特定の同位体の共
鳴吸収線に相当する周波数を有するため、レーザ光１０
は照射を受けた同位体金属は、上述の特定の同位体だけ
が励起されてイオン化し、正電荷を有するイオン同位体
１１となる。したがってこのイオン同位体１１は、蒸気
封入容器３の上部にある陽電極１２と陰電極１３を交互
に配置した電極間の電界空間を通過する際、陰電極１３
側に引寄せられて、その表面に吸着し、回収される。

一方、イオン化されない同位体、すなわちその共鳴吸収
線の周波数がレーザ光の周波数と一致しない同位体の蒸
気流は、電界の影響を受けず、電極１２と１３の間を素
通りして蒸気封入容器３の上端に配設した蒸気流捕集板
１４に捕集される。

ところで、蒸気封入容器３の外側には、例えば粒状の補
給用金属原料１５を収容する補給容器１６が付設される
。この補給容器１６の下部にはヒータ１７が取付けられ
ているが、この部分は先細りとなっており、さらにその
下端は蒸発用るつぼ４の上方で開口する。

したがって電子ビーム７の照射によって金属蒸気流９の
発生が続き、蒸発用るつぼ４内の金属原料５が枯渇して
きたときは、補給容器１６に設置されたヒータ１７を稼
働させる。すると補給容器１６に収容されていた粒状の
補給用金属原料１５は、加熱されて溶融し、補給容器１
６の下端から蒸発用るつぼ４内に滴下する。その結果、
蒸発用るつぼ４内の金属原料５は補給される。

（発明が解決しようとする課題） このような同位体分離装置１においては、金属原料の補
給の際にも電子ビーム７を照射し続けることにより、連
続的に金属上気流を得られるという利点がある。しかし
、もし真空容器２内の真空度が低下すると、電子銃６か
ら放電が発生して電子銃６にピーク電流が流れる。する
と電子銃６内の回路は遮断されて電子銃６がトリップす
るため、その修理にかかる長い時間金属蒸気流９を得る
ことはできなくなる。

そこでこのような事態を防止するためには、真空容器２
内の真空度を放電が生じない一定の許容水準以下に保た
なければならないが、上述のような原料補給方式の場合
は補給量を十分にコントロールすることができず、時々
補給量が多くなり過ぎることかある。するとこのような
補給時には金属蒸気流９が大量に発生し、第４図（Ａ）
と（Ｂ）に示した電子銃出力と真空容器内の気圧の関係
からも分かるように、真空容器２内の真空度が一時的に
許容水準を超えることがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、連続
的に原料を補給できる同位体分離装置（金属蒸気発生装
置）において、真空容器内の真空度を常に放電を防止す
る一定の許容水準以下に保ち、電子銃にトリップが生ず
るおそれのない金属蒸気発生装置およびその運転方法を
提供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） 本発明は上記課題を解決するために、金属原料を収容し
た蒸発用るつぼと、上記金属原料を加熱して溶融・蒸発
させる電子ビームを射出する電子銃と、上記電子ビーム
の照射により蒸発した金属蒸気を案内する蒸気封入容器
と、補給用金属原料を収容する補給容器とを真空容器内
に備えた金属蒸気発生発生装置を運転する際、真空容器
内の真空度が低下する金属原料の供給時には電子銃の出
力を下げ、その後真空度の回復に合わせて電子銃の出力
を上昇させる金属蒸気発生装置の運転方法を提供する。

また本発明は、金属原料を収容した蒸発用るつぼと、上
記金属原料を加熱して溶融・蒸発させる電子ビームを射
出する電子銃と、上記電子ビームの照射により蒸発した
金属蒸気を案内する蒸気封入容器と、補給用金属原料を
収容する補給容器とを真空容器内に備え、上記真空容器
に取付けられた真空計と接続するコントローラによって
電子ビームへの給電を制御する金属蒸気発生発生装置に
おいて、前記補給容器にフィーダを取付け、このフィー
ダを前記コントローラと電気的に接続したことを特徴と
する金属蒸気発生装置をも提供する。

（作用） 本発明においては、金属原料を収容した蒸発用るつぼと
、上記金属原料を加熱して溶融・蒸発させる電子ビーム
を射出する電子銃と、上記電子ビームの照射により蒸発
した金属蒸気を案内する蒸気封入容器と、補給用金属原
料を収容する補給容器とを真空容器内に備えた金属蒸気
発生発生装置を運転する際、真空容器内の真空度が放電
を発生しない許容水準を超えるおそれのある金属原料の
供給時には、予め電子銃の出力を下げて電子ビームを照
射する。この間真空容器内の真空度を計測し、その後は
真空度が許容水準以下であることを確認しながら電子銃
の出力を上昇させる。したがって本発明によれば、真空
容器内に放電が発生して電子銃がトリップするおそれは
ない。

また本発明は、上記方法を実施するために、金属原料を
収容した蒸発用るつぼと、上記金属原料を加熱して溶融
・蒸発させる電子ビームを射出する電子銃と、上記電子
ビームの照射により蒸発した金属蒸気を案内する蒸気封
入容器と、補給用金属原料を収容する補給容器とを真空
容器内に備え、上記真空容器に取付けられた真空計と接
続するコントローラによって電子ビームへの給電を制御
する金属蒸気発生発生装置において、前記補給容器にフ
ィーダを取付け、このフィーダを前記コントローラと電
気的に接続する。こうすることによって真空度を計測し
ながら、電子銃の出力と補給用金属原料の供給を制御す
ることが可能になる。

（実施例） 以下第１図ないし第３図を参照して本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の方法を実施する金属蒸気発生装置２０
の一例を示す模式図である。第３図と同様の箇所には同
一の符号を付してその説明を省略する。

この金属蒸気発生装置２０においては、真空容器２に真
空計２１を取付け、この真空計２１をコントローラ２２
と接続する。そしてコントローラ２２は、電子銃６に給
電する電子銃電源２３、および補給容器１６の下部に取
付けた補給用金属原料１５のフィーダ２４に給電するフ
ィーダ電源２５とも接続する。

この金属蒸気発生装置２０において本発明の方法を実施
する場合は、まず蒸発用るつぼ４内に金属原料５が満た
され、補給容器１６から補給用金属原料１５を補給しな
い状態で、電子銃電源２３から電子銃６に給電し、電子
ビーム７を射出する。

電子ビーム７は、偏向磁場８によって偏向され、金属原
料５に照射される。その結果金属原料５は加熱されて溶
融・蒸発し、同位体金属の蒸気流９を連続的に発生する
。

その後金属蒸気流９は、上述のように選択励起レーザ光
１０と電極１２．１３および蒸気流捕集板１４によって
イオン同位体１１の分離・回収が行われる。

このようにして電子ビーム７の照射による金属蒸気流９
の発生が続くと、蒸発用るつぼ４内の金属原料５による
液面は低下するため、金属蒸気流９を連続的に発生させ
るには金属原料５を補給して液面をほぼ一定に保つ必要
が生ずる。このとき本実施例の方法においては、まずコ
ントローラ２２から電子銃電源２３へ電子銃６への給電
を抑制するよう信号を送る。その結果電子銃電源２３か
ら電子銃６への給電は低減され、電子銃７の出力は低下
する。このときの電子銃の出力は元の１／２〜１１５ぐ
らいにするのが好ましい。そうすると電子ビーム７の照
射量は少なくなり、金属原料５の加熱の程度が低下して
金属蒸気流９の発生量が減少するため、真空容器２内の
気圧は下がる（真空度が高まる）。

このようにして電子銃６の出力を低下させたら、今度は
コントローラ２２からフィーダ電源２５ヘフイーダ２４
への給電を開始するよう信号を送る。

するとフィーダ電源２５からフィーダ２４へ給電が開始
されるが、このときヒータ１７も稼働する。

その結果、補給容器１６に収容されていた粒状の補給用
金属原料１５は、ヒータ１７に加熱されて溶融し、さら
にフィーダ２４によって下方に送出される。こうして補
給用金属原料１５は補給容器１６の下端から蒸発用るっ
ぽ４内に滴下し、蒸発用るつぼ４内の金属原料５は補給
される。

すると、金属原料５の増量に伴って一時的に金属上気流
９の発生が増加し、真空容器２内の真空度は低下する。

しかし前述のように、真空容器２内の気圧は予め十分低
くしであるため、真空容器２内の気圧が直ちに放電を起
こさないための許容水準を超えることはない。

一方この間の真空度の変動は真空容器２に取付けた真空
計２１で計測しておき、その計測値はコントローラ２２
に伝達する。したがって、真空度が低下して放電を起こ
さないための許容水準に近づいてきたら、コントローラ
２２からフィーダ電源２５にフィーダ２４への給電を停
止するよう信号を送る。するとフィーダ電源２５からフ
ィーダ２４への給電は停止され、フィーダ２４は停止す
る。したがってそれ以降の金属原料５の増量は行われな
い。

金属原料５の補給が終わってしばらくすると真空度低下
の割合は収まってくる。そして、真空度の水準が電子銃
７の出力を抑える以前の水準に近づいたら、コントロー
ラ２２から電子銃電源２３へ電子銃６への給電量を元に
戻すよう信号を送る。

その結果電子銃電源２３から電子銃６への給電は増加し
、電子銃７の出力は元に戻る。したがって電子ビーム７
の照射量が回復し、金属原料５の加熱の程度が高まって
金属蒸気流９の発生量も元の水準に回復する。このため
、真空容器２内の気圧は、電子銃の出力を低下させる以
前の水準に維持される。

これまで説明した電子銃の出力と真空容器内の気圧の関
係を第２図（Ａ）と（Ｂ）にまとめて示す。

このように本実施例によれば、真空容器２に真空計２１
を取付け、ここでの計測値をコントローラ２２に送る。

そしてコントローラ２２は、その計測値を基に電子銃６
の出力と補給用金属原料１５のフィーダ２４の稼働をコ
ントロールし、金属原料５の補給時に真空容器２内の真
空度が放電を起こさないための許容水準を破らないよう
にする。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、金属原料を収
容した蒸発用るつぼと、上記金属原料を加熱して溶融・
蒸発させる電子ビームを射出する電子銃と、上記電子ビ
ームの照射により蒸発した金属蒸気を案内する蒸気封入
容器と、補給用金属原料を収容する補給容器とを真空容
器内に備えた金属蒸気発生発生装置を運転する際、真空
容器内の真空度が放電を発生しない許容水準を超えるお
それのある金属原料の供給時には、予め電子銃の出力を
下げて電子ビームを照射する。この間真空容器内の真空
度を計測し、その後は真空度が許容水準以下であること
を確認しながら電子銃の出力を上昇させる。したがって
本発明によれば、真空容器内に放電が発生して電子銃が
トリップするおそれはない。

また本発明は、上記方法を実施するために、金属原料を
収容した蒸発用るつぼと、」二記金属原料を加熱して溶
融・蒸発させる電子ビームを射出する電子銃と、上記電
子ビームの照射により蒸発した金属蒸気を案内する蒸気
封入容器と、補給用金属原料を収容する補給容器とを真
空容器内に備え、上記真空容器に取付けられた真空計と
接続するコントローラによって電子ビームへの給電を制
御する金属蒸気発生装置において、前記補給容器にフイ
ータを取付け、このフィーダを前記コントローラと電気
的に接続する。こうすることによって真空度を計測しな
がら、電子銃の出力と補給用金属原料の供給を制御する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する金属蒸気発生装置の一
例を示す図、第２図（Ａ）と（Ｂ）は本発明の実施例に
おける電子銃の出力と真空容器内の気圧の関係を示す図
、第３図は従来の金属蒸気発生装置を示す図、第４図（
Ａ）と（Ｂ）は従来の金属蒸気発生装置における電子銃
の出力と真空容器内の気圧の関係を示す図である。 ５・・・金属原料、６・・・電子銃、１６・・・補給容
器、１７・・・真空計、２２　・・・コントローラ、２
４・・・フィダ。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属原料を収容した蒸発用るつぼと、上記金属原料
   を加熱して溶融・蒸発させる電子ビームを射出する電子
   銃と、上記電子ビームの照射により蒸発した金属蒸気を
   案内する蒸気封入容器と、補給用金属原料を収容する補
   給容器とを真空容器内に備えた金属蒸気発生発生装置を
   運転する際、真空容器内の真空度が低下する金属原料の
   供給時には電子銃の出力を下げ、その後真空度の回復に
   合わせて電子銃の出力を上昇させる金属蒸気発生装置の
   運転方法。 ２、金属原料を収容した蒸発用るつぼと、上記金属原料
   を加熱して溶融・蒸発させる電子ビームを射出する電子
   銃と、上記電子ビームの照射により蒸発した金属蒸気を
   案内する蒸気封入容器と、補給用金属原料を収容する補
   給容器とを真空容器内に備え、上記真空容器に取付けら
   れた真空計と接続するコントローラによって電子ビーム
   への給電を制御する金属蒸気発生発生装置において、前
   記補給容器にフィーダを取付け、このフィーダを前記コ
   ントローラと電気的に接続したことを特徴とする金属蒸
   気発生装置。