JPH0368421A - 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〕 （産業上の利用分野） 木光明はレーデ法による同位体分離装置に係り、特に不
純物同位体、熱電離イオンや電子等の不純物が回収郡に
混入づ−ることを防止し、回収を目的とする同位体の分
離効率の同上を図った１１ＪＩＫｔ体分離装置に関する
。

（従来の技術） 同位体力Ｍ装置は一般的に第３図Ｊ３よび第４図に示す
ように構成される。すなわち、はぼ０空状態に維持され
た真空容器１内の底部に金属原ｒ１２を収容した蒸発用
るつぼ３が設２２される。蒸発用るつぼ３は熱化学的削
性に優れており、その内部に収容される金属原料２（よ
複数種類のウラン同位体から成っている。この金属原ｆ
’＋　２に苅して、電子銃４から発割された電子ビーム
５が照用される。電子ビーム５は、真空容器１の外部に
配設されたＴｉ磁ココイル６よって形成された磁界によ
つて蒸発用るつぼ３方向に偏向される。

電子ビーム５を照射された金属原料２は、加熱されて溶
融し、さらに蒸発して蒸気流７を形成する。この蒸気流
７は上方に案内されて真空容器１の上部に配設された製
品回収電極８に流入する。

製品回収Ｔｉ電極は、陽電極９と、陽電極９の電位より
相対的に低い電位が印加された陰型Ｉ４！１０とを蒸気
２１！７の流れ方向に平行に対向させて構成される。陽
電極９と陰Ｔ電極１０には製品回収用電源１１によって
所定の電圧が印加され電極間に電界が形成される。

この陽電極９と陰電極１０との間には光反応部１４が形
成され、この光反応部１４には、蒸気流７の流れに対し
て直角方向く第３図においては紙面に１１！直）にレー
ザ光１５が照射される。このレーザ光１５は第４図に示
すように製品同位体電離用レーザ光発聚装置１６から発
振される。

レーザ光１５の照射によって、蒸気流７中の特定の同位
体のみが選択的に励起され、で電離し陽イオンとなる。

陽イオンとなった特定の同位体は、電界による静泪偏向
によって陰′Ｆ電極１０方向に吸引され製品同位体とし
て分離回収される。

一方、レーザ光１５の照射によってイオン化しなかった
同位体や中性金属原子等を含む蒸気流７は電界により影
響を受けずに製品回収電極８部をｔｉ進して通過し、製
品回収電極８の上方に配設した屋根形状の廃品回収板（
図示せず）に回収される。

（発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の同位体分離装Ｖｌでは、強力な電
子ビームを照射して高温下で金屈原ｒ１を溶ｍ後蒸発せ
しめて蒸気流を生成する工程を右するため、生成した蒸
気流には、ｎ４条件下で発生じた不純物同位体の蒸気、
中性金属原子、°電子ビームや各種の不純物イオンが多
電に含まれる。

すなわち、不純物イオンとしては電子ビームと蒸気流が
衝突して電荷交換を行なうことにより発生する衝突電離
イオンや、高温度に加熱された蒸発用るつぼ内の溶融金
属面に蒸気流が接触することによって発生するその他の
金属の熱電Ｈ１イオン等がある。また溶融金属面および
真空容器内壁面おいて反射し散乱した電子ビームも蒸気
流中に多急に含有される。

しかるに蒸発用るつぼ３において生成したこれらの不純
物イオンは第３図に示すように、製品回収電極間に形成
された電界によって偏向され、回収を目的とする製品同
位体の光Ｔｉ離イオンとともに陰活極方向に移＃Ｊする
。その間、他の金属分子熱電子との電荷交換衝突を繰り
返しながら不純物イオンは、光反応部１４にて生成した
光電離イオン（特定の同位体のイオン）に同伴して陰電
極１０に吸引され、製品に混入する。特に反射して蒸気
流中に８２人した電子ビームは、光反応部にて生成した
特定の同位体の光電離イオンと再結合し、光ｆｆ１ｌイ
オンを中和して中性原子にしてしまう欠点がある。

そのため、本来分離回収を目的とする製品同位体の分縮
係数が低下し、澄縮度も小さくなる。したがって、回収
した製品の純度および品質が低下する問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、生成した蒸気流に含まれる熱電ｕ１イオンおよび
電子雨突′Ｆｉ離イオン等の不純物イオン、不純物同位
体および電子を蒸気流が光反応部に導入される前段階で
予め分離回収し、製品回収電極に回収されることを防止
することによって特定の同位体の分離効：ｔＡを高め、
さらにＩ１１！度品質が優れた製品を１！７ることがで
きるｎ粒体分子１装置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） 上記目的を達成するため本発明に係る同位体分離装ｄは
、複数種類の同位体を含有する金属原料を加熱蒸発せし
めて蒸気流を生成する蒸気生成装置と、蒸気生成装置の
上方に配設され、蒸気流の流れ方向に対して平行に陽電
極と陰電極とを対向配δして形成した不純物回収電極と
、不純物回収電極に導入した蒸気流にレーザ光を照射し
て蒸気流に含まれる不純物をイオン化する不純物電離用
レーザ光発振装置と、上記不純物回収電極の上方に配設
され、蒸気流の流れ方向に対して平行に１１電極と陰電
極とを対向配置して形成した製品回収電極と、製品回収
電極に導入した蒸気流にレーデ光を照的して蒸気流に含
まれる特定の製品同位体を選択的にイオン化する製品同
位体分離用レーザ光発振装置とを備えたことを特徴とす
る。

（作用ン 上記構成に係る同位体分離装置によれば、従来装Ｗｌの
構成に加えて、蒸気生成装置と製品回収電極との間の蒸
気流通路に不純物回収電極が配設され、この不純物回収
電極間に導入された蒸気流に対して、不純物電離用レー
ザ光発振装置からレーザ光か照射される。そして蒸気流
に含まれる不純物が電離し陽イオンになる。そして不純
物回収電極間に１よ電界が形成されているため、不純物
回収電極に流入した蒸気流中の不耗物陽イオン１ま電界
によって陰電極側に吸引回収される。一方蒸気流に混入
した電子は＋！Ｉ！電極側電極引回収される。

そして不純物回収電極において不純物陽イオン、熱電子
等を予め除去された清浄な蒸気流であり、回収を目的と
する同位体の濃度がｎめられた蒸気流が製品回収電極に
供給される。

次に製品回収電極に供給された蒸気流に対して、製品同
位体電離用レープ光発振ｖ装置からレーザ光が照射され
、回収を特徴とする特定の同位体原子のみが選択的に励
起電離され陽イオンとなる。陽イオン化された同位体は
４品回収電極間に形成された電界によってＰ、電極方向
に偏向され吸引回収される。

すなわち本発明によれば、蒸気流が製品回収電極に導入
される前段階で予め不純物イオン、不純物同位体や熱雷
子が不純物回収電極において除去されるため、不純物イ
オン等が製品回収７ａ極に１汲着混入したり、熱電子に
よって製品同位体のイオンが中和されろことが防止され
る。したがって、回収を目的とする製品同位体の分離効
率が向上し、純度・品質が優れた同位体製品を得ること
ができる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例について、添イ；］ロ面を参照
して説明する。

第１図および第２図はそれぞれ本発明に係る同位体分離
装置の一実施例を示す断面図および側面図である。なお
第３図および第４図に示す従来例と同一構成要素には同
一符号を何して、その重複した説明を省略する。

すなわち本実施例に係る同位体弁ｌｉ１を装置は、複数
種類の同位体を含有する金属原料２を加熱蒸発吐しめて
蒸気流７を生成する蒸気生成装置１７と、この蒸気生成
装置１７の上方に配設され、蒸気流７の流れ方向に対し
て平（ｊに陽電極１８と陰電極１９とを苅向配首して形
成した不純物回収電極２０と、不純物回収電極２０１．
：導入した蒸気流７にレーザ光２１を照射して蒸気流７
に含まれる不純物をイオン化する不純物電離用レーザ光
発振装置２２と、上記不純物回収電極２０の上方に配設
され、蒸気流７の流れ方向に対して平行に陽電極９と陰
電極１０とを対向配置して形成した製品回収電極８と、
製品回収電極８に導入した蒸気流にレーザ光１５を照射
して蒸気流７に含まれる特定の製品同位体を選択的にイ
オン化する製品同位体分離用レーザ光発振装置１６とを
備えて構成される。

また蒸気生成装置１７は、金属原料２を収容する蒸発用
るつぼ３と、金属原料２を加熱するための電子ビーム５
を発射する電子銃４と、電子銃４から発射された電子ビ
ーム５を金属原料２方向に偏向させる磁界を形成する電
磁コイル６とから構成される。

さらに不純物回収電極２０の陽電極１８および製品回収
電極８の陰電極９）よ接地される一方、不純物回収電極
２０の陰電極１９および製品回収電極８の陰Ｔ電極１０
Ｇ、ｔそれぞれ不純物回収電極２３および製品回収用電
源１１に接続される。

なお第１図に示すよう不純物回収電極２０　ｄ）よび製
品回収電極８は、各一対の電極板で構成した例を示して
いるが、実際の装置に４３いてｔ、Ｌ多数の陽電極板と
陰電極板とを交互に９４向配置して構成される。

次に作用を説明する。

複数種類の同位体を含有した金属原料２に対して、電子
銃４から発射された電子ビーム５が照射されることによ
って、金ｎ原料２は融解蒸発し、蒸気流７を形成する。

このように蒸気生成装置１７において生成した蒸気流７
は真空容器１内上方に案内され不純物回収電極２０に流
入する。そして流入した蒸気流７に対して不純物電離用
レーザ光発振装置２２からレーザ光２１が照射される。

このレーザ光２１は不純物同位体の共鳴吸収波長に設定
されたレー督ア光である。レーザ光２１を照射された蒸
気流７中の不純物同位体は励起して電離し陽イオンとな
る。この陽イオンを含む不純物陽イオンは陽電極１８と
陰電極１９との間に形成された電界によって偏向され、
陰Ｔ電極１９の表面に吸着回収される。

一方、金属原料２の溶融液面および真空容器１の内壁面
で反射して蒸気流７中に混入した電子は、不純物回収ｆ
ｆｉ極電極の陽電極１８表面に吸着回収される。

そして不純物回収電極２０において不純物陽イオンおよ
び熱電子等を予め除去され、回収を目的とする同位体の
濃度が高められた蒸気流７は、次に製品回収電極８に移
動する。製品回収電極８に移動した蒸気流７に対して、
製品同位体電離用レーザ光光振装欝１６からレーザ光１
５が照射される結果、回収を特徴とする特定の同位体の
みが選択的に励起電離され陽イオンとなる。陽イオン化
された同位体は製品回収電極８間形成された１゛Ｒ界に
よって陰電極１０方向に偏向され、ｌＩ２電極板表面に
吸着回収される。

このように木実施例によれば蒸気流７が製１７＋回収電
極８に導入される前段階で、不純物回収′、４３極２０
において、不純物陽イオン、熱電子や反射重子が除去れ
るため、不純物イオンが製品回収電極８に混入したり、
熱電子等によって製品同位体の陽イオンが中和されるこ
とが少ない。

また製品回収電極８には、不純物が少なく清浄で特定の
同位体の濃度が高い蒸気流が供給されるため、特定の同
位体原子とレーザ光１５との光反応による７Ｆｉｍ効率
も大きくなる。

したがって、回収を目的とする製品同位体の分離効率が
向上し、不純物が少ないｉ！′！純度の同位体製品を得
ることができる。

（発明の効果〕 以上説明の通り、本発明に係る同位体弁１ＩＩｌ装置に
よれば、蒸気生成装置と製品回収電極との間に不純物回
収電極が配設され、その電極間に導入された蒸気流に対
してレーザ光が照射され不純物イオンがイオン化されて
陰電極表面に吸着回収される。一方蒸気流に混入した熱
電子は陽電極表面に吸着回収される。

寸なわら、蒸気流に含まれる不純物イオンおよび熱電子
等が、製品回収電極の光反応部に導入される前段階で予
め除去されるため、不純物イオンおよび電子が製品回収
電極に混入することが防止される。そのため不純物同位
体が製品回収電極に吸着することが防止されるとともに
、回収を目的とする製品同位体の陽イオンが熱電子等に
よって中和されるおそれも少ない。したがって、回収を
特徴とする特定の同位体の分離効率が向上し、純度およ
び品質が優れた製品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る同位体分離装量の一実施例を示す
断面図、第２図は同側面図、第３図は従来の同位体分離
装δの構成を示す断面図、第４図は第３図に示す装置の
側面図である。 １・・・真空容器、２・・・金属原料、３・・・蒸発用
るつぼ、４・・・電子銃、５・・・電子ビーム、６・・
・電磁コイル、７・・・蒸気流、８・・・製品回収電極
、９・・・陽電極、１０・・・陰電極、１１・・・製品
回収用電源、１４・・・光反応部、１５・・・し°−ヂ
光、１６・・・製品同情体電離用レーザ光発振装置、１
７・・・蒸気生成装置、１８・・・陽電極、１９・・・
ｌＩ２電極、２０・・・不純物回収電極、２１・・・レ
ーザ光、２２・・・不純物電離用レーザ光発振装置、２
３・・・不純物回収用電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数種類の同位体を含有する金属原料を加熱蒸発せしめ
   て蒸気流を生成する蒸気生成装置と、蒸気生成装置の１
   方に配設され、蒸気流の流れ方向に対して平行に陽電極
   と陰電極とを対向配置して形成した不純物回収電極と、
   不純物回収電極に導入した蒸気流にレーザ光を照射して
   蒸気流に含まれる不純物をイオン化する不純物電離用レ
   ーザ光発振装置と、上記不純物回収電極の上方に配設さ
   れ、蒸気流の流れ方向に対して平行に陽電極と陰電極と
   を対向配置して形成した製品回収電極と、製品回収電極
   に導入した蒸気流にレーザ光を照射して蒸気流に含まれ
   る特定の製品同位体を選択的にイオン化する製品同位体
   分離用レーザ光発振装置とを備えたことを特徴とする同
   位体分離装置。