JPH0549867A - 同位体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製品回収電極におけるイオン化同位体の分離回
収効率を高める。 【構成】金属の蒸気流７にレーザー光９を照射して特定
の同位体のみをイオン化させ、電界によりイオンを回収
する同位体分離装置１ａにおいて、レーザー光９を金属
の蒸気流７に照射する光反応部12の位置を製品回収電極
10より下方とし、かつ光反応部12と製品回収電極10との
間にメッシュ状電極13を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数種類の同位体を含む
金属原料中の特定同位体のみをレーザー光によってイオ
ン化して、選択的に分離回収する同位体分離装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている同位体分離装置を図
４および図５を参照して説明する。図４は従来の同位体
分離装置を模式的に示す縦断面図、図５は図４における
Ａ−Ａ矢視断面図である。図中符号１で示される同位体
分離装置は、内部がほぼ真空状態で気密に保持される密
封容器２と、この密封容器２内の底部に配置された原料
金属３を収容する熱化学的耐性を有する蒸発用るつぼ４
と、前記原料金属３に電子ビーム６を照射するリニア電
子銃５と、前記蒸発用るつぼ４の側面上方に設けられた
前記原料金属３から生ずる蒸気流７の上昇方向を規制す
るコリメータ８と、このコリメータ８の上方で、かつ前
記蒸気流７の上昇方向に沿って設けられた複数の板状製
品回収電極10と、これらの製品回収電極10間にレーザー
光９が通過する光反応部12と、前記複数の製品回収電極
10の上方を覆うようにして設けられたドーム状廃品回収
板11とを備えている。

【０００３】原料金属３はリニア電子銃５から発射され
た電子ビーム６の照射を受けて加熱され蒸発し、蒸気流
７となる。蒸気流７はコリメータ８の内側を上昇し、製
品回収電極10の各電極間空間である光反応部12に導入さ
れる。この光反応部12において蒸気流７には、原料金属
３に含まれる特定同位体のみを選択的に励起イオン化す
る特定波長のレーザー光９が前記各電極板の長手方向か
ら断続的に照射される。その結果、蒸気流７中の特定同
位体のみがイオン化される。イオン化された特定同位体
は正電荷をもっており、電界を形成した製品回収電極10
の陰極側に吸収され、陰電極表面上に付着回収される。
一方、蒸気流中のイオン化していない同位体および中性
金属原子は電界の影響を受けずに製品回収電極10間を通
過し、該電極10の出口側上部に配設された廃品回収板11
に付着して回収される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の同
位体分離装置においては、レーザー光９の照射直後にお
いて生成したイオン化同位体のイオン密度が増加する
と、イオン化同位体の相互作用が無視し得ないようにな
り、イオン化同位体はプラズマとしての挙動を呈する。
すなわち、プラズマ状態においてはプラズマ内部に電界
が浸透しにくくなり、製品回収電極10に電圧を印加して
も、イオン化同位体を製品回収電極10方向に移動させる
偏向力が減少し、分離効率が低下してしまう欠点があっ
た。したがって、製品回収量を増加させることを意図し
て高強度のレーザー光９を照射した場合においても、イ
オン化同位体のイオン密度が増大するので、かえって製
品回収電極10への移動速度が低下して分離効率が下がる
という課題がある。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、製品回収電極におけるイオン化同位体の分離
回収効率を高めることが可能な同位体分離装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は複数種類の同位
体を含む金属原料を加熱蒸発せしめて蒸気流とし、複数
の電極板を間隔をおいて形成した製品回収電極に前記蒸
気流を導入し、前記蒸気流中の特定同位体を選択的にイ
オン化するためのレーザー光を前記蒸気流に照射する光
反応部でイオン化同位体を生成し、このイオン化同位体
を電界により前記製品回収電極に回収する同位体分離装
置において、前記製品回収電極の下方にこの製品回収電
極に流入する以前の蒸気流の流れ方向と交差するように
メッシュ状電極を設けるとともに、このメッシュ状電極
の下方に前記光反応部を設けてなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成に係わる同位体分離装置によれば、蒸
気流が製品回収電極に流入する以前に、製品回収電極の
下方で蒸気流に照射したレーザー光によって、特定同位
体のみが選択的にイオン化される。このとき、イオン化
された当初の蒸気流のイオン密度、電子密度が大きく、
蒸気流の内部は、たとえ電界が存在していたとしても殆
ど浸透しないプラズマ状態のイオン化同位体群が形成さ
れる。この状態でプラズマは自己拡散をしながら製品回
収部に向けて上昇するが、製品回収電極に到達する以前
にプラズマの流れ方向と交差するように設置されたメッ
シュ状電極を通過する。メッシュ状電極には正の電圧が
印加されているため、プラズマ内の電子はメッシュ状電
極に捕獲され、メッシュ状電極を通過した後では電子密
度が極端に減少し、もはやプラズマとしての挙動を呈さ
ず、製品回収電極に流入するイオン化同位体群には所定
の電界が浸透し、イオン回収が非常に容易となる。

【０００８】すなわち、従来の装置ではレーザー光によ
って生成したプラズマに直接電界をかけてイオン化同位
体を回収しようとしてもプラズマ内部への電界の浸透が
非常に困難であるが、これに対して本発明装置によれ
ば、レーザー光によって生成したプラズマ内のイオン密
度が高くなっても、プラズマをメッシュ状電極で破壊さ
せ、電界が浸透し易くしてから電界をかけることが可能
であり、製品回収電極でのイオン化同位体の回収効率を
飛躍的に高めることができる。

【０００９】

【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。図１は本発明に係わる同位体分離装置
の一実施例を示す断面図である。なお図４および図５に
示す従来例と同一要素には同一符号を付して、その重複
した説明を省略する。本発明が従来例と異なる点は製品
回収電極10の下方に、この製品回収電極10に、流入する
以前の蒸気流９の流れ方向と交差するようにメッシュ状
電極13を設け、かつこのメッシュ状電極13の下方に光反
応部12を設けたことにある。

【００１０】すなわち、図１に示したように本実施例に
係わる同位体分離装置１ａは、複数種類の同位体を含む
金属原料３を電子ビーム６で加熱せしめて蒸気流７と
し、蒸気流７が製品回収電極10に到達する以前に、予め
光反応部12において特定同位体を選択的にイオン化する
レーザー光９を製品回収電極10の下方に照射し、イオン
化同位体を生成させる。レーザー光９が照射された光反
応部12と製品回収電極10との間には、正の電圧が印加さ
れたメッシュ状電極13が蒸気流７の流れ方向と交差する
ように設置されている。このときのメッシュ状電極13の
メッシュ間隔は、蒸気流７によりメッシュが目詰まりを
おこさず、かつプラズマ内の電子を捕獲するに十分有効
な間隔とする。光反応部12で生成されたイオン化同位体
を含むプラズマは、製品回収電極10に到達するまでに必
ずメッシュ状電極13を通過するようになっている。

【００１１】次に本実施例の作用について図２および図
３により説明する。金属原子の蒸気流７は、製品回収電
極10に流入する以前に、製品回収電極10下方の光反応部
12でレーザー光９で照射され、特定同位体のみが選択的
にイオン化される。このとき、イオン化された同位体の
イオン密度、電子密度は大きく、電界が殆ど浸透しない
プラズマ状態を呈している。図２に示すように、プラズ
マ14は自己拡散をしながら製品回収電極10に向かって上
昇するが、図３に示したように製品回収電極10に到達す
る以前にプラズマ14の流れ方向と交差するように設置さ
れたメッシュ状電極13を通過する。メッシュ状電極13に
は正の電圧が印加されているため、プラズマ14内の電子
15はメッシュ状電極13に捕獲されるが、目的とするイオ
ン化同位体16はそのまま直進する。プラズマ14がメッシ
ュ状電極13を通過した後では電子密度が極端に減少し、
もはやプラズマ14としての挙動を呈さず、製品回収電極
10に流入するイオン化同位体群には所定の電界が浸透
し、目的とするイオンの回収が非常に効率的になる。

【００１２】このように、本実施例によれば、当初に生
成されたイオン密度が高くとも、プラズマ14を崩壊させ
た後にイオン回収のための電界をかけるため、効率的な
イオン回収が可能であり、回収を目的とする同位体製品
の分離回収効率を高めることが可能となる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、製品回収電極に蒸気流
が達する以前に、製品回収電極下方に光反応部を設けて
蒸気流にレーザー光を照射し、特定同位体のみを選択的
にイオン化させる。イオン化された蒸気流は電気的中性
を保持し、かつ電界が浸透しにくいプラズマ状態となる
が、プラズマ内のイオン密度が高くとも、プラズマがメ
ッシュ状電極を通過する際にプラズマは破壊され、電界
が浸透し易くなる。したがって、製品回収電極でのイオ
ン化同位体の回収効率を飛躍的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる同位体分離装置の一実施例を示
す断面図。

【図２】図１において各々プラズマがメッシュ状電極を
通過する以前の状態を示す模式図。

【図３】図２において各々プラズマがメッシュ状電極を
通過した以後の状態を示す模式図。

【図４】従来の同位体分離装置の構成例を示す縦断面
図。

【図５】図４におけるＡ−Ａ矢視断面図。

【符号の説明】

１，１ａ…同位体分離装置、２…密封容器、３…原料金
属、４…蒸発用るつぼ、５…リニア電子銃、６…電子ビ
ーム、７…蒸気流、８…コリメータ、９…レーザー光、
10…製品回収電極、11…廃品回収板、12…光反応部、13
…メッシュ状電極、14…プラズマ、15…電子、16…目的
イオン化同位体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類の同位体を含む金属原料を加熱
   蒸発せしめて蒸気流とし、複数の電極板を間隔をおいて
   形成した製品回収電極に前記蒸気流を導入し、前記蒸気
   流中の特定同位体を選択的にイオン化するためのレーザ
   ー光を前記蒸気流に照射する光反応部でイオン化同位体
   を生成し、このイオン化同位体を電界により前記製品回
   収電極に回収する同位体分離装置において、前記製品回
   収電極の下方にこの製品回収電極に流入する以前の蒸気
   流の流れ方向と交差するようにメッシュ状電極を設ける
   とともに、このメッシュ状電極の下方に前記光反応部を
   設けてなることを特徴とする同位体分離装置。