JPH0440219A - 同位体分離方法 - Google Patents
同位体分離方法Info
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- Lasers (AREA)
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。
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、レーザ法による同位体分離方法に係り、特に
分離対象物質である特定同位体が電界回収される回収電
極、または特定同位体を分離回収した後の蒸気流が凝縮
回収される蒸気回収板上の物質を液化回収する同位体分
離方法に関する。
分離対象物質である特定同位体が電界回収される回収電
極、または特定同位体を分離回収した後の蒸気流が凝縮
回収される蒸気回収板上の物質を液化回収する同位体分
離方法に関する。
（従来の技術）
原子炉用燃料として使用されているウラン燃料は、ウラ
ン同位体の混合物の中から原子核反応を起こす特定のウ
ランを分離濃縮して所定濃度に調整後、原子炉に装荷さ
れる。
ン同位体の混合物の中から原子核反応を起こす特定のウ
ランを分離濃縮して所定濃度に調整後、原子炉に装荷さ
れる。
天然に産出するウランは、質量数が２３５の軽い原子核
からなるウラン原子（以下、ウラン２３５と略記する）
が０．７％程度含有され、残りの大部分は原子核の質量
数が２３８のウラン原子（以下、ウラン２３８と略記す
る）である、このうち原子核反応を起こすウラン２３５
は、天然ウラン又は原子炉使用済燃料から分離濃縮され
、通常３〜４％程度まで濃縮された上で原子炉用燃料と
して使用される。
からなるウラン原子（以下、ウラン２３５と略記する）
が０．７％程度含有され、残りの大部分は原子核の質量
数が２３８のウラン原子（以下、ウラン２３８と略記す
る）である、このうち原子核反応を起こすウラン２３５
は、天然ウラン又は原子炉使用済燃料から分離濃縮され
、通常３〜４％程度まで濃縮された上で原子炉用燃料と
して使用される。
従来、ウラン２３５．ウラン２３８などの同位体の混合
物からウラン２３５を分離し、所定濃度レベルまで高め
る濃縮方法としてはガス拡散法、遠心分離法、レーザ法
、化学交換法などがあり、各方法とも同位体の化学特性
や物理的特性の相違を利用して分離濃縮操作を実施する
ものである。このうちレーザ法は、他の方法に比べて分
離性能の点で特に優れている方法として現在注目されて
いる。
物からウラン２３５を分離し、所定濃度レベルまで高め
る濃縮方法としてはガス拡散法、遠心分離法、レーザ法
、化学交換法などがあり、各方法とも同位体の化学特性
や物理的特性の相違を利用して分離濃縮操作を実施する
ものである。このうちレーザ法は、他の方法に比べて分
離性能の点で特に優れている方法として現在注目されて
いる。
以下にレーザ法による同位体分離方法およびその装置の
従来例を第２図および第３図を参照して説明する。
従来例を第２図および第３図を参照して説明する。
第２図は、ウラン濃縮工程において使用されるレーザ法
同位体分離装置の構成を模式的に示す斜視図であり、第
３図は第２図におけるＩ−１線に沿う矢視断面図である
。以下は、ウラン同位体の分離操作を例にとって説明す
る。天然もしくは原子炉で使用されて減損した燃料体が
ら取り出された混合ウラン１は、熱化学的耐性を有する
例えば坩堝などの蒸発用容器２の内に装荷されている。
同位体分離装置の構成を模式的に示す斜視図であり、第
３図は第２図におけるＩ−１線に沿う矢視断面図である
。以下は、ウラン同位体の分離操作を例にとって説明す
る。天然もしくは原子炉で使用されて減損した燃料体が
ら取り出された混合ウラン１は、熱化学的耐性を有する
例えば坩堝などの蒸発用容器２の内に装荷されている。
この蒸発用容器２は、はぼ真空状態に維持された密封容
器３の内底部に設置されている０次にリニア電子銃４か
ら発射される電子ビーム５を、図示しない外部磁場コイ
ルにより印加される直流磁場６により偏向して、蒸発用
容器２内の金属ウラン１に照射する。電子ビーム５の照
射を受けた混合ウラン１は、２７００ Ｋ〜３５００
Ｋ程度まで加熱されて蒸発して蒸気流７を生成する。尚
、蒸気流７の組成は、たとえば天然ウランを混合ウラン
１として使用する場合は、重量比でウラン２３５が０．
７％、ウラン２３８が９９．３％含まれる。一方、蒸発
用容器２の上方には、帯状の濃縮ウラン回収電極として
陽電極８と陰電極９とが交互に配置され、その電極間に
それぞれ光反応部１０が形成される。光反応部１０の長
手方向には、レーザ発生装！１１により発生されたウラ
ン２３５を選択的にイオン化する電離用レーザビーム１
２が入射され、蒸気流７と光反応を行う、電離用レーザ
ビーム１２の波長はウラン２３５の共鳴電離波長に調整
されており、光反応部１０に導入された蒸気流７に含有
されるウラン２３５のみが電離用レーザビームと共鳴し
、一定の確率で選択的に電離される。電離されたウラン
２３５イオンは、陽電極８と陰型１１９との間に、電離
用レーザビーム１２と同期したパルス状の電極電圧を印
加することにより形成された電場によって回収電極とな
る陰電極９の表面上に吸着回収される。また、電離され
ずに光反応部１０を通過したウラン２３５およびウラン
２３８の混合蒸気は光反応部ＩＯの外縁部に配置した混
合蒸気回収板１３の上に吸着回収される。
器３の内底部に設置されている０次にリニア電子銃４か
ら発射される電子ビーム５を、図示しない外部磁場コイ
ルにより印加される直流磁場６により偏向して、蒸発用
容器２内の金属ウラン１に照射する。電子ビーム５の照
射を受けた混合ウラン１は、２７００ Ｋ〜３５００
Ｋ程度まで加熱されて蒸発して蒸気流７を生成する。尚
、蒸気流７の組成は、たとえば天然ウランを混合ウラン
１として使用する場合は、重量比でウラン２３５が０．
７％、ウラン２３８が９９．３％含まれる。一方、蒸発
用容器２の上方には、帯状の濃縮ウラン回収電極として
陽電極８と陰電極９とが交互に配置され、その電極間に
それぞれ光反応部１０が形成される。光反応部１０の長
手方向には、レーザ発生装！１１により発生されたウラ
ン２３５を選択的にイオン化する電離用レーザビーム１
２が入射され、蒸気流７と光反応を行う、電離用レーザ
ビーム１２の波長はウラン２３５の共鳴電離波長に調整
されており、光反応部１０に導入された蒸気流７に含有
されるウラン２３５のみが電離用レーザビームと共鳴し
、一定の確率で選択的に電離される。電離されたウラン
２３５イオンは、陽電極８と陰型１１９との間に、電離
用レーザビーム１２と同期したパルス状の電極電圧を印
加することにより形成された電場によって回収電極とな
る陰電極９の表面上に吸着回収される。また、電離され
ずに光反応部１０を通過したウラン２３５およびウラン
２３８の混合蒸気は光反応部ＩＯの外縁部に配置した混
合蒸気回収板１３の上に吸着回収される。
以上の様に、陰電極９または混合蒸気回収板１３の表面
上にはウラン１の蒸着膜が形成されるに至り、ウラン分
離処理工程においては上記に述べたプロセスとは別途の
手段により外部に回収してやる必要がある。
上にはウラン１の蒸着膜が形成されるに至り、ウラン分
離処理工程においては上記に述べたプロセスとは別途の
手段により外部に回収してやる必要がある。
（発明が解決しようとする課題）
よって従来のウラン同位体分離方法によれば、ウランの
分離操作工程において、回収電極表面上には高濃度ウラ
ンが蒸着膜として蓄積されていく。
分離操作工程において、回収電極表面上には高濃度ウラ
ンが蒸着膜として蓄積されていく。
この蒸着膜は処理工程と共にその厚さを増していくため
、−時処理工程を中断して密封容器を大気に開放して蒸
着膜を回収電極ごと外部に取り出す必要がある。密封容
器は通常は高真空に維持されているため、その都度に大
気に晒されることは好ましくないばかりか、ウランは大
気に晒されると酸化反応して発熱・燃焼するので密封容
器を開放するのは安全上からも必要最少限にすることが
要求される。
、−時処理工程を中断して密封容器を大気に開放して蒸
着膜を回収電極ごと外部に取り出す必要がある。密封容
器は通常は高真空に維持されているため、その都度に大
気に晒されることは好ましくないばかりか、ウランは大
気に晒されると酸化反応して発熱・燃焼するので密封容
器を開放するのは安全上からも必要最少限にすることが
要求される。
また、蒸気回収板上に蓄積されているウラン２３５分離
抽出後の低濃度ウラン蒸着膜についても高濃度ウランと
同様に外部に廃品として回収してやる必要がある。
抽出後の低濃度ウラン蒸着膜についても高濃度ウランと
同様に外部に廃品として回収してやる必要がある。
これらの蒸着膜は膜厚増加と共に自重により剥落し、例
えば回収電極表面上にせっかく分離回収した高濃度ウラ
ンが再び分離処理前のウランと混入してしまうなどの弊
害が生ずる。さらには蒸気回収板上の蒸着膜が剥落する
と、光反応部においてレーザ光路を遮断したり陽電極と
陰電極の上に落下して両者を短絡させるなどの事故にも
つながることになる。
えば回収電極表面上にせっかく分離回収した高濃度ウラ
ンが再び分離処理前のウランと混入してしまうなどの弊
害が生ずる。さらには蒸気回収板上の蒸着膜が剥落する
と、光反応部においてレーザ光路を遮断したり陽電極と
陰電極の上に落下して両者を短絡させるなどの事故にも
つながることになる。
以上、同位体分離装置を定常的かつ安定に運転するうえ
で、同装置の稼動率を低下させることによる特性、およ
び金属ウランを大気で扱うことによる安全性の諸問題が
生じることになる。
で、同装置の稼動率を低下させることによる特性、およ
び金属ウランを大気で扱うことによる安全性の諸問題が
生じることになる。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
り、製品と混合物質とを分離回収すると共に、混合物質
を蒸発容器に自動的に戻すことによって連続的に照射で
きる経済性・安全性に優れた同位体分離方法を提供する
ことを目的とする。
り、製品と混合物質とを分離回収すると共に、混合物質
を蒸発容器に自動的に戻すことによって連続的に照射で
きる経済性・安全性に優れた同位体分離方法を提供する
ことを目的とする。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明においては、蒸気流
通路に置かれる電極を製品回収用の陰電極として、これ
らの陰電極を取り囲むように蒸気回収板を配置し、この
蒸気回収板を陽電極として、前記物質の収納容器を製品
回収用の第１の容器とそれ以外の混合物質を回収あるい
は収納しておく第２の容器とに分け、前記陰電極を通過
した混合物質を前記蒸気回収板を経由して前記第２の容
器に戻入して繰り返し照射を行うようにする。
通路に置かれる電極を製品回収用の陰電極として、これ
らの陰電極を取り囲むように蒸気回収板を配置し、この
蒸気回収板を陽電極として、前記物質の収納容器を製品
回収用の第１の容器とそれ以外の混合物質を回収あるい
は収納しておく第２の容器とに分け、前記陰電極を通過
した混合物質を前記蒸気回収板を経由して前記第２の容
器に戻入して繰り返し照射を行うようにする。
（作用）
本発明は以上のように構成されているので。
製品と混合物質を自動的に分離回収することができる。
また混合物質は蒸発用容器を回収容器としたことにより
、連続的に繰返し照射を受けることができる。従って、
装置の稼動率向上や分解・組立工程の短縮化等による安
全性向上など経済的で信頼性の高い同位体分離方法を提
供することができる。
、連続的に繰返し照射を受けることができる。従って、
装置の稼動率向上や分解・組立工程の短縮化等による安
全性向上など経済的で信頼性の高い同位体分離方法を提
供することができる。
（実施例）
第１図に本発明の一実施例を示す、密封容器３内に蒸発
用容器２ａとさらにこの内部に収納容器２ｂが配置され
る。容器２ａには例えばウラン２３５とウラン２３８の
混合した混合ウラン１が収納され、容器２ｂには、濃縮
ウラン１７が回収される。容器２ａは容器２ｂによって
仕切られることなく、外周部と中央部はつながっており
、かつ中央部はｌＯ＋ｏ程度の幅となるように配置され
る。製品（濃縮ウラン）回収電極９は、分子蒸気流通路
に配置され、さらに電極９の下方１回収容器２ｂの上方
に回収網１４が設けられており、液滴落下してくる濃縮
ウラン１５を受け、容器２ｂへ導く、さらにこれらを取
囲むよに混合蒸気回収板（陽電極）８が配設され、その
端部は、液状の混合ウラン１６が容器２ａに戻るように
容器２ａ内まで導かれている。その他の構成は従来技術
と同様である。
用容器２ａとさらにこの内部に収納容器２ｂが配置され
る。容器２ａには例えばウラン２３５とウラン２３８の
混合した混合ウラン１が収納され、容器２ｂには、濃縮
ウラン１７が回収される。容器２ａは容器２ｂによって
仕切られることなく、外周部と中央部はつながっており
、かつ中央部はｌＯ＋ｏ程度の幅となるように配置され
る。製品（濃縮ウラン）回収電極９は、分子蒸気流通路
に配置され、さらに電極９の下方１回収容器２ｂの上方
に回収網１４が設けられており、液滴落下してくる濃縮
ウラン１５を受け、容器２ｂへ導く、さらにこれらを取
囲むよに混合蒸気回収板（陽電極）８が配設され、その
端部は、液状の混合ウラン１６が容器２ａに戻るように
容器２ａ内まで導かれている。その他の構成は従来技術
と同様である。
本実施例によればリニア電子銃４から発射される電子ビ
ーム５は、蒸発用容器２ａの中央部にある混合ウラン１
を照射・加熱して、蒸発させ蒸気流７を生成する。蒸気
流７の一部は光反射反応部ＩＯでレーザビーム１２によ
りイオン化され、陰電極９に吸着回収され、これ以外の
混合蒸気は陽極の混合蒸気回収板８に吸着回収される。
ーム５は、蒸発用容器２ａの中央部にある混合ウラン１
を照射・加熱して、蒸発させ蒸気流７を生成する。蒸気
流７の一部は光反射反応部ＩＯでレーザビーム１２によ
りイオン化され、陰電極９に吸着回収され、これ以外の
混合蒸気は陽極の混合蒸気回収板８に吸着回収される。
陰電極９に吸着した濃縮ウラン１５は液化して流れ、電
極板下端より滴下して回収網１４を介して製品回収容器
２ｂに導かれ収納される。一方、陰電極９を通過した混
合蒸気は、混合蒸気回収板８に吸着した後液化して内壁
を伝わって流れ、蒸発用容器２ａに戻され。
極板下端より滴下して回収網１４を介して製品回収容器
２ｂに導かれ収納される。一方、陰電極９を通過した混
合蒸気は、混合蒸気回収板８に吸着した後液化して内壁
を伝わって流れ、蒸発用容器２ａに戻され。
再度照射される。容器２ａの中央部に若干量の濃縮ウラ
ン１５が混入する可能性はあるが、繰り返し照射される
ので特に問題とはならない。
ン１５が混入する可能性はあるが、繰り返し照射される
ので特に問題とはならない。
以上のように本実施例においては濃縮ウラン１５と混合
ウラン１６を分離回収し、かつ、混合ウランを蒸発用容
器２ａに戻すことによって、連続して繰り返し照射する
ことができるため５分解・回収・組立の工程を大幅に短
縮できる。
ウラン１６を分離回収し、かつ、混合ウランを蒸発用容
器２ａに戻すことによって、連続して繰り返し照射する
ことができるため５分解・回収・組立の工程を大幅に短
縮できる。
以上説明したように本発明の同位体分離方法によれば、
製品と混合物質を自動的に液化分離回収し、かつ混合物
質に関しては蒸発用容器に回収することによって継続し
て繰り返し照射することができる為、分解・回収・組立
の工程を大幅に短縮でき、装置の稼動率を高め、安全性
の向上が図れる。
製品と混合物質を自動的に液化分離回収し、かつ混合物
質に関しては蒸発用容器に回収することによって継続し
て繰り返し照射することができる為、分解・回収・組立
の工程を大幅に短縮でき、装置の稼動率を高め、安全性
の向上が図れる。
第１図は本発明に係る同位体分離方法を実施する同位体
分離装置の断面図、第２図は従来の同位体分離装置の構
成を模式的に示す斜視図、第３図は第２図の１−１線に
沿う矢視断面図である。 １−・・混合ウラン ２，２ａ・・・蒸発用容器２
ｂ・・・収納容器 ３・・・密封容器４・・・リ
ニア電子銃 ５・・・電子ビーム６・・・直流磁場
７・・・蒸気流８・・・陽電極（混合蒸気回収板
） ９・・・陰電極（製品回収板）１０・・・光反応部１１
・・・レーザ発生装置 １２・・・電離用レーザビーム
１３・・・混合蒸気回収板 １４・・・回収網１５・・
・濃縮ウラン １６・・・混合ウラン１７・・・濃
縮ウラン 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第 図
分離装置の断面図、第２図は従来の同位体分離装置の構
成を模式的に示す斜視図、第３図は第２図の１−１線に
沿う矢視断面図である。 １−・・混合ウラン ２，２ａ・・・蒸発用容器２
ｂ・・・収納容器 ３・・・密封容器４・・・リ
ニア電子銃 ５・・・電子ビーム６・・・直流磁場
７・・・蒸気流８・・・陽電極（混合蒸気回収板
） ９・・・陰電極（製品回収板）１０・・・光反応部１１
・・・レーザ発生装置 １２・・・電離用レーザビーム
１３・・・混合蒸気回収板 １４・・・回収網１５・・
・濃縮ウラン １６・・・混合ウラン１７・・・濃
縮ウラン 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 真空雰囲気内の耐熱性容器に収納された物質を、外部印
加の直流磁場により偏向された線状の荷電粒子ビームの
照射による表面加熱により加熱蒸発せしめて分子蒸気流
を生成し、この分子蒸気流を陽電極と陰電極とを交互に
配置して形成した同位体捕集装置内に蒸気流通路を経由
して導入した後に、前記蒸気流に特定同位体を選択的に
イオン化する波長に調整された電離用レーザビームを照
射してイオン化同位体を生成し、上記電極間に電離用レ
ーザビームと時間的に同期したパルス状電界を印加する
ことによりイオン化同位体を電極回収方向に偏向させて
特定の同位体を分離回収する同位体分離方法において、 蒸気流通路に置かれる製品回収用の陰電極として、これ
らの陰電極を取り囲むように蒸気回収板を配置し、この
蒸気回収板を陽電極として、前記物質の収納容器を製品
回収用の第１の容器とそれ以外の混合物質を回収あるい
は収納しておく第２の容器とに分け、前記陰電極を通過
した混合物質を前記蒸気回収板を経由して前記第２の容
器に戻入して繰り返し照射を行うことを特徴とする同位
体分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14622990A JPH0440219A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 同位体分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14622990A JPH0440219A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 同位体分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0440219A true JPH0440219A (ja) | 1992-02-10 |
Family
ID=15403031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14622990A Pending JPH0440219A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 同位体分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0440219A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100884673B1 (ko) * | 1999-08-02 | 2009-02-18 | 와이어쓰 | 씨디엔에이로부터 멈프스 바이러스의 구제 |
-
1990
- 1990-06-06 JP JP14622990A patent/JPH0440219A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100884673B1 (ko) * | 1999-08-02 | 2009-02-18 | 와이어쓰 | 씨디엔에이로부터 멈프스 바이러스의 구제 |
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