JPH03262518A - 同位体分離装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は複数種の同位体を含む物質から特定の同位体の
みをレーザー光を用いて分離を行う同位体分離装置に関
する。

（従来の技術） レーザー光を用いた同位体分離装置は例えば原子炉用燃
料を製造するために天然原料から核分裂を起こす同位体
を濃縮する工程等で使用される。

以下に、第５図及び第６図を参照してレーザー光を用い
た同位体分離装置の従来例を説明する。

第５図はレーザー光を用いた同位体分離装置の従来例を
模式的に示す縦断面図、第６図は第５図のＩ−Ｉ矢視断
面図である。図中符号１ａで示される同位体分離装置は
真空容器２の底部に配置され同位体混合物である金属原
料３を収容した蒸発用るつぼ４と、この金属原料３を加
熱する熱源としての電子ビーム６を発生する電子銃５と
を備えている。この蒸発用るつぼ４の上方には金属原料
３から蒸発した蒸気流７の流れ方向と鎖交しない方向つ
まり、平行に陽電極および陰電極からなる複数の製品回
収電極９が並置立設されており、この陽電極および陰電
極間には電界が印加されている。

また、製品回収電極９を覆うようにしてそのその上方に
廃品回収板１０が設けられている。さらに、第６図に示
すように、特定同位体のみを選択的に励起、電離させる
波長に調整されたレーザー光８を製品回収電極９の各電
極間の空間に該各電極の長手方向にわたって照射する構
成となっている。

蒸発用るつぼ４に収容された金属原料３に電子銃５から
発せられた電子ビーム６を偏向磁場で偏向させて照射し
、金属原料３を加熱蒸発させてその蒸気流７を発生させ
る。この蒸気流７は製品回収電極９の各電極間の空間に
導入される。ここにおいて、蒸気流７に対し、蒸気流７
中の特定同位体のみを励起、電離させる波長のレーザー
光８が照射され、前記特定同位体のみが励起されてイオ
ンとなる。この同位体イオンは各製品回収電極間に印加
された電界によって電極に引き寄せられ、その表面に付
着して製品として回収される。一方、イオン化されない
同位体は中性原子であるから前記電界の影響を受けるこ
となく製品回収電極９を通過し、二次的に配設された廃
品回収板１０に付着して回収される。

（発明が解決しようとする課題） 一般に前述したような構成の同位体分離装置において、
選択的にイオン化された特定同位体の密度が高くなると
電場による回収効率が低下する。

これはイオン化された特定同位体と、それによって発生
した電子がいわゆるプラズマ状態となり、電場のプラズ
マ中へのしみこみが遅れるためである。これを解消する
ためにはイオンを回収するための製品回収電極９に印加
する電圧を高くする必要がある。

第７図は製品回収電極９，９間の電位を示す特性図であ
る。縦軸は電位を、横軸は距離である。

第７図から明らかなようにイオン回収側の電極位置から
遠くなるほど電位が小さくなる。

しかしながら、電圧を高くすると、製品回収電極９に回
収される時点でのイオンのエネルギーが高くなり、製品
回収電極９にイオンが衝突する際にいわゆるスパッタリ
ング現象が生じ、多くの二次電子を生成するようになる
。この二次電子の量はイオンのエネルギーが高いと多く
なる。また、これらの電子は製品回収電極９．９間に印
加された回収電圧のため反対側の製品回収電極に引かれ
、この過程で真空容器内の残留ガスおよび選択的イオン
化を目的とする金属蒸気を非選択的にイオン化する。そ
して、ついには製品回収電極９．９間に放電を生じ、真
空の絶縁破壊を生じさせる。従って、イオンの回収を効
率よ〈実施するには製品回収電極電圧を高くする必要が
あるが、その電圧は製品回収電極９．９間の絶縁破壊の
発生条件以下で抑えなければならない課題がある。

本発明はこの様な課題を解決するためになされたもので
、製品回収電極の電圧が高い場合でも放電を生じること
なく、製品回収電極間の絶縁破壊を防止でき、効率の高
い同位体分離装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は真空容器と、この真空容器内に配置された金属
原料を収容する蒸発用るつぼと、前記金属原料の蒸気流
を発生させる熱源と、前記蒸発用るつぼの上方に前記蒸
気流の流れ方向と鎖交しない方向に並置立設し電圧の印
加される陽極および陰極からなる製品回収電極と、この
製品回収電極の上方を覆うように配設された廃品回収板
とからなり、前記製品回収電極の両電極間に前記蒸気流
の流れ方向と鎖交してレーザー光を照射するように配置
して構成した同位体分離装置において、前記製品回収電
極の前面に電圧の印加されているメツシュ状電極を設け
てなることを特徴とする。

（作　用） レーザーに生成されたイオンの回収電圧を高くした場合
でも、製品回収電極の前面に設置した二次電子抑制のた
めのメツシュ状電極によって、スパッタリングで生じる
二次電子が製品回収電極に追い返され、製品回収電極間
の放電が防止でき、真空の絶縁破壊が生じることはない
。したがって、製品回収電極の電圧は二次電子の生成を
考慮することなく、イオンの回収に効率のよい高電圧を
設定することができる。

（実施例） 第１図から第４図を参照して本発明の第１の実施例を説
明する。第１図は本発明の第１の実施例を模式的に示す
概略的断面図、第２図は第１図における製品回収電極と
その近傍を示す斜視図、第３図は第１図における製品回
収電極間を示す断面図、第４図は製品回収電極の電位を
示している。

なお、既に説明した従来例と同一部分には同一符号を付
し、重複する説明を省略する。

第１図中符号１で示される同位体分離装置は真空容器２
内の底部に蒸発用るつぼ４と、この蒸発用るつぼ４に収
容された金属原料３を加熱するための電子ビーム６を発
生するリニア電子銃５が備えられている。蒸発用るつぼ
４の上方には蒸気流７の流れ方向に沿って陽極と陰極と
からなる製品回収電極９，９ａが複数個並置して設けら
れており、陽陰両電極間には電界が印加されている。ま
た、製品回収電極９，９ａ間には紙面に垂直な方向に蒸
気流７の特定同位体のみを励起電離させる波長のレーザ
ー光が照射される。さらに、製品回収電極９の上方全般
にわたって廃品回収板１０が設けられている。

一方の製品回収電極９の前面には第２図および第３図に
示したように絶縁サポート１１で固定された二次電子抑
制しのためのメツシュ状電極１２が設置されている。

すなわち、第２図に拡大して示すようにイオン回収側の
製品回収電極９の前面には格子状のワイヤーとそれを固
定する枠の絶縁サポー［１によって構成されたメツシュ
状電極１２が設置されている。

このメツシュ状電極１２に印加する電圧は第４図に示す
ようにイオン回収側の製品回収電極９に印加される電圧
（■１）および反対側の製品回収電極９ａに印加される
電圧（Ｖ２）よりも低く、Ｖｌはｖ２よりも高電位とす
る。これによってイオン回収側の製品回収電極９に回収
されるイオンが衝突する際に生じる二次電子は製品回収
電極９の前面に設置した二次電子抑制のためのメツシュ
状電極１２によって製品回収電極９，９ａに追い返され
、製品回収電極９，９ａ間の放電が防止でき、真空の絶
縁破壊は生じない。また、このメツシュ状電極１２は製
品回収電極９に回収されるイオンのエネルギーを低減す
るため、衝突する際に生じる付着原子のスパッタリング
を低減する効果も有する。

なお、レーザー光８によって生成されたイオンの一部は
このメツシュ状電極１２に吸着されるが、これを低減す
るためにはメツシュ状電極１２のワイヤーの太さを単に
細くすることによって容易に回避できる。

［発明の効果］ 本発明によれば製品回収電極間の放電を防止でき、製品
回収の電極電圧は二次電子の生成を考慮することなく、
イオンの回収に効率のよい高電圧を設定することができ
る。

よって、製品電極間の絶縁破壊を防止でき、効率の高い
同位体分離装置を提供することができる。

【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
的に示す概略断面図、第２図は第１図におけるイオン回
収側の製品回収電極近傍を拡大して示す斜視図、第３図
は第１図における製品回収電極間の関係を示す概略断面
図、第４図は第１図における製品回収電極間の電位を示
す特性図、第５図は従来の同位体分離装置を模式的に示
す縦断面図、第６図は第５図のＩ−Ｉ矢視方向を切断し
て示す縦断面図、第７図は第５図における製品回収電極
間の電位を示す特性図である。 １．１ａ・・・同位体分離装置 ２・・・真空容器 ３・・・原料金属 ４・・・蒸発用るつぼ ５・・・電子銃 ６・・・電子ビーム ７・・・蒸気流 ８・・・レーザー光 ９・・・製品回収電極 １０・・・廃品回収板 １１・・・絶縁サポート １２・・・メツシュ状電極 １３・・・イオン １４・・・電子 （８７３３）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器と、この真空容器内に配置され金属原料を収容
   する蒸発用るつぼと、前記金属原料の蒸発流を発生させ
   る熱源と、前記蒸発用るつぼの上方に前記蒸気流の流れ
   方向と鎖交しない方向に交互に並置立設し電圧が印加さ
   れる陽電極及び陰電極からなる製品回収電極と、この製
   品回収電極の上方を覆うよう配設された廃品回収板と、
   前記製品回収電極の両電極間に前記蒸気流の流れ方向と
   鎖交してレーザー光を照射するように配置して構成した
   同位体分離装置において、前記製品回収電極の前面にメ
   ッシュ状電極を設けたことを特徴とする同位体分離装置
   。