JPH07187679A - Uranium enriching device and method thereof - Google Patents

Uranium enriching device and method thereof

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JPH07187679A
JPH07187679A JP33473093A JP33473093A JPH07187679A JP H07187679 A JPH07187679 A JP H07187679A JP 33473093 A JP33473093 A JP 33473093A JP 33473093 A JP33473093 A JP 33473093A JP H07187679 A JPH07187679 A JP H07187679A
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JP
Japan
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uranium
gaseous
compound
gas
reducing substance
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Pending
Application number
JP33473093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Asano
浅野  隆
Kazumichi Suzuki
一道 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Hitachi Ltd filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
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Abstract

PURPOSE:To provide an uranium enriching device and a method thereof in which energy efficiency is heightened. CONSTITUTION:An uranium generating mechanism 100 has a gas mixing part 110 in which calcium powder is added to gaseous uranium hexafluoride to mix them, and a reaction accelerating part 120 in which the gaseous reaction between the uranium hexafluoride and the calcium powder 4 is started to form gaseous uranium. When a discharge electrode 7 is energized to heat the gas mixture, the following reactions take place: UF6 (g) UF4 (g) + F2 (g); UF4 (g) + 2Ca (g) U (g) +2 CaF2 (s), thus forming gaseous uranium in a reaction chamber 6. The head of the reaction chamber 6 of the reaction accelerating part 120 is restricted to jet the gas mixture from a nozzle 9. Laser rays 14 are irradiated in a vacuum vessel 11 to selectively ionize only uranium 235, which is turned into positive ions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉において使用す
るウラン燃料に係わり、特に、レーザー法を用いて天然
ウランからウラン−235を分離し濃縮するウラン濃縮
装置及びウラン濃縮方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a uranium fuel used in a nuclear reactor, and more particularly to a uranium enrichment apparatus and a uranium enrichment method for separating and enriching uranium-235 from natural uranium by using a laser method.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子炉において使用するウラン燃料の製
造のために行われるウラン濃縮の方法には、気体拡散法
・遠心分離法等があるが、近年、ウランの同位体の間に
は光の吸収スペクトルにわずかなずれ(同位体シフト)
があることを利用したレーザー法が提唱されている。
2. Description of the Related Art Uranium enrichment methods used for the production of uranium fuel used in nuclear reactors include a gas diffusion method and a centrifuge method. Slight shift in absorption spectrum (isotope shift)
A laser method that utilizes the fact that there is is proposed.

【0003】このレーザー法による従来のウラン濃縮装
置は、例えば米国特許公報4210814号等において
示されているように、以下のような構成である。すなわ
ち、従来のウラン濃縮装置は、真空容器と、真空容器の
底部に設けられたルツボ及び電子銃と、ルツボの上方に
扇状に設けられた複数の製品ウラン回収板と、製品ウラ
ン回収板のさらに上方に設けられた廃品ウラン回収板と
を有する。ルツボ内には原料となる金属ウランが配さ
れ、この金属ウランの表面に電子銃から偏向電子ビーム
が照射される。これにより金属ウランは3000K以上
に熱せられて蒸発し、気体状ウランが生成される。この
ときルツボは銅等の熱伝導率の高い材料で製造されると
ともに冷却材により冷却されており、これにより金属ウ
ランが高温で他物質と反応するのを防止している。偏向
電子ビームによって加熱され蒸発して生成した気体状ウ
ランは、ルツボの上方の広い範囲に膨張し、複数の製品
ウラン回収板の間へと流入する。そして各々の製品ウラ
ン回収板の間には、ウラン−235を選択的に励起・電
離するレーザ光が照射される。このときレーザ光はウラ
ン−235と共鳴する複数の波長の光が合成されてお
り、正イオンのウラン−235は製品ウラン回収板の間
に加えられた電場によって製品ウラン回収板へ回収され
る。その一方で回収されなかった気体状ウランは、製品
ウラン回収板を通り抜け、廃品ウラン回収板に衝突して
凝縮する。
The conventional uranium enrichment apparatus using the laser method has the following configuration, as shown in, for example, US Pat. No. 4,210,814. That is, the conventional uranium enrichment apparatus includes a vacuum container, a crucible and an electron gun provided at the bottom of the vacuum container, a plurality of product uranium recovery plates provided in a fan shape above the crucible, and a product uranium recovery plate. And a waste uranium recovery plate provided above. Raw metal uranium is placed in the crucible, and the surface of the metal uranium is irradiated with a deflected electron beam from an electron gun. As a result, metallic uranium is heated to 3000 K or more and evaporated, and gaseous uranium is produced. At this time, the crucible is made of a material having a high thermal conductivity such as copper and is cooled by a coolant, which prevents the metallic uranium from reacting with other substances at a high temperature. The gaseous uranium produced by being heated by the polarized electron beam and being vaporized expands over a wide area above the crucible and flows into between the plurality of product uranium recovery plates. A laser beam that selectively excites and ionizes uranium-235 is irradiated between the product uranium recovery plates. At this time, the laser light is composed of light having a plurality of wavelengths that resonate with uranium-235, and the positive ion uranium-235 is recovered by the product uranium recovery plate by the electric field applied between the product uranium recovery plates. On the other hand, the unrecovered gaseous uranium passes through the product uranium recovery plate, collides with the waste uranium recovery plate, and condenses.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には、以下の問題点が存在する。すなわち、上記
公知技術においては金属ウランを加熱・蒸発させて気体
状ウランを生成させるので気体状ウラン1モルを得るの
に約500kJのエネルギーが必要であった。またルツ
ボ中の金属ウランへ偏向電子ビームによって加熱する一
方でウランの反応を防止するためにルツボを冷却材で冷
却しており、投入されたエネルギーの損失が大きくエネ
ルギー効率が低いという問題があった。
However, the above-mentioned known technique has the following problems. That is, in the above-mentioned known technique, since metallic uranium is heated and evaporated to generate gaseous uranium, about 500 kJ of energy is required to obtain 1 mol of gaseous uranium. In addition, while heating the metallic uranium in the crucible with a deflected electron beam, the crucible is cooled with a coolant in order to prevent the reaction of the uranium, and there is a problem that the energy input is large and the energy efficiency is low. .

【0005】また製品ウラン回収板をルツボ鉛直上方を
含む角度50度の扇状に設置しても、蒸発した気体状ウ
ランは真空中へ自由に膨張して行くので、蒸発した気体
状ウランの一部が損失され生成した気体状ウランの回収
効率が低いという問題があった。
Even if the product uranium recovery plate is installed in a fan shape at an angle of 50 degrees including vertically above the crucible, the vaporized gaseous uranium expands freely into the vacuum, so that a part of the vaporized gaseous uranium. However, there is a problem in that the recovery efficiency of the gaseous uranium generated due to the loss of hydrogen is low.

【0006】本発明の第1の目的は、エネルギー効率を
高くすることができるウラン濃縮装置及びウラン濃縮方
法を提供することである。本発明の第2の目的は、気体
状ウランの回収効率を高くすることができるウラン濃縮
装置を提供することである。
A first object of the present invention is to provide a uranium concentrating device and a uranium concentrating method capable of increasing energy efficiency. A second object of the present invention is to provide a uranium concentrator that can enhance the recovery efficiency of gaseous uranium.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明によれば、気体状のウラン化合物から
気体状ウランを発生させるウラン発生手段と、そのウラ
ン発生手段から供給された前記気体状ウランにレーザ光
を照射して前記気体状ウランからウラン−235を選択
的に電離し回収するウラン回収手段とを有するウラン濃
縮装置において、前記ウラン発生手段は、前記気体状の
ウラン化合物にそのウラン化合物を還元する還元物質を
加えて混合する気体混合手段と、その混合ガスにおける
前記気体状のウラン化合物と前記還元物質との気相反応
を開始させて気体状ウランを生成させる反応促進手段と
を有することを特徴とするウラン濃縮装置が提供され
る。
In order to achieve the first object, according to the present invention, a uranium generating means for generating gaseous uranium from a gaseous uranium compound and the uranium generating means are supplied. In the uranium concentrating device having a uranium recovery means for irradiating the gaseous uranium with a laser beam and selectively ionizing and recovering uranium-235 from the gaseous uranium, the uranium generating means includes the gaseous uranium. Gas mixing means for adding a reducing substance that reduces the uranium compound to the compound and mixing, and a reaction for starting a gas phase reaction between the gaseous uranium compound and the reducing substance in the mixed gas to generate gaseous uranium A uranium enrichment device is provided, which has an accelerating means.

【0008】上記第1及び第2の目的を達成するため
に、本発明によれば、気体状のウラン化合物から気体状
ウランを発生させるウラン発生手段と、そのウラン発生
手段から供給された前記気体状ウランにレーザ光を照射
して前記気体状ウランからウラン−235を選択的に電
離し回収するウラン回収手段とを有するウラン濃縮装置
において、前記ウラン発生手段は、前記気体状のウラン
化合物にそのウラン化合物を還元する還元物質を加えて
混合する気体混合手段と、その混合ガスにおける前記気
体状のウラン化合物と前記還元物質との気相反応を開始
させて気体状ウランを生成させる反応促進手段とを有
し、かつ、前記ウラン発生手段と前記ウラン回収手段と
の少なくとも一方は、前記混合ガスを前記ウラン発生手
段から前記ウラン回収手段へ流量を絞りつつ供給する絞
り手段を有することを特徴とするウラン濃縮装置が提供
される。
In order to achieve the above first and second objects, according to the present invention, a uranium generating means for generating gaseous uranium from a gaseous uranium compound and the gas supplied from the uranium generating means. In a uranium concentrating device having a uranium recovery means for irradiating laser light on the gaseous uranium and selectively ionizing and recovering uranium-235 from the gaseous uranium, the uranium generating means is characterized in that A gas mixing means for adding and mixing a reducing substance for reducing the uranium compound, and a reaction promoting means for initiating a gas phase reaction between the gaseous uranium compound and the reducing substance in the mixed gas to generate gaseous uranium. And at least one of the uranium generating means and the uranium recovering means recovers the mixed gas from the uranium generating means by the uranium recovering means. Uranium enrichment apparatus comprising means stop supplying while squeezing the flow to the stage is provided.

【0009】好ましくは、上記ウラン濃縮装置におい
て、前記反応促進手段は、前記混合ガスの流路の周囲に
配置され前記混合ガスに放電し加熱する放電電極を有す
ることを特徴とするウラン濃縮装置が提供される。
[0009] Preferably, in the uranium concentrating device, the reaction promoting means has a discharge electrode arranged around the flow path of the mixed gas to discharge and heat the mixed gas. Provided.

【0010】また好ましくは、上記ウラン濃縮装置にお
いて、前記ウラン発生手段は前記ウラン回収手段の上方
に配置され、かつ前記ウラン回収手段は、内部が真空に
維持された真空容器と、前記ウラン発生手段から供給さ
れた気体状ウランに前記真空容器内においてレーザ光を
照射するレーザ手段と、前記真空容器内の下方に互いに
対向して配置され前記レーザ光が照射された気体状ウラ
ンに電圧を印加する加圧電極とを有することを特徴とす
るウラン濃縮装置が提供される。
Further preferably, in the uranium enrichment apparatus, the uranium generating means is arranged above the uranium recovering means, and the uranium recovering means includes a vacuum container whose inside is maintained in a vacuum and the uranium generating means. A laser means for irradiating the gaseous uranium supplied from the inside of the vacuum container with laser light, and a voltage is applied to the gaseous uranium irradiated with the laser light, which is arranged below the inside of the vacuum container so as to face each other. There is provided a uranium concentrator having a pressure electrode.

【0011】さらに好ましくは、上記ウラン濃縮装置に
おいて、前記気体状のウラン化合物は、六フッ化ウラン
であることを特徴とするウラン濃縮装置が提供される。
More preferably, in the uranium concentrator, the gaseous uranium compound is uranium hexafluoride.

【0012】また好ましくは、上記ウラン濃縮装置にお
いて、前記還元物質はアルカリ土類金属であることを特
徴とするウラン濃縮装置が提供される。
Further preferably, in the uranium concentrating device, there is provided a uranium concentrating device, wherein the reducing substance is an alkaline earth metal.

【0013】さらに上記第1の目的を達成するために、
本発明によれば、気体状のウラン化合物から気体状ウラ
ンを発生させ、その発生した気体状ウランにレーザ光を
照射してウラン−235を選択的に電離し回収するウラ
ン濃縮方法において、前記気体状のウラン化合物とその
ウラン化合物を還元する還元物質とを反応させることに
より気体状ウランを発生させることを特徴とするウラン
濃縮方法が提供される。
Further, in order to achieve the above first object,
According to the present invention, in a uranium enrichment method for generating gaseous uranium from a gaseous uranium compound and irradiating the generated gaseous uranium with laser light to selectively ionize and recover uranium-235, A method for enriching uranium, characterized in that gaseous uranium is generated by reacting a uranium compound in the form of a gas with a reducing substance that reduces the uranium compound.

【0014】好ましくは、前記ウラン濃縮方法におい
て、前記気体状のウラン化合物は、六フッ化ウランであ
ることを特徴とするウラン濃縮方法が提供される。
[0014] Preferably, in the uranium enrichment method, the gaseous uranium compound is uranium hexafluoride.

【0015】また好ましくは、前記ウラン濃縮方法にお
いて、前記還元物質はアルカリ土類金属であることを特
徴とするウラン濃縮方法が提供される。
Also preferably, in the uranium enrichment method, there is provided the uranium enrichment method, wherein the reducing substance is an alkaline earth metal.

【0016】[0016]

【作用】以上のように構成した本発明においては、気体
混合手段で気体状のウラン化合物に還元物質を加えて混
合ガスとし、反応促進手段で気体状のウラン化合物と還
元物質との気相反応を開始させて気体状ウランを生成さ
せることにより、ウラン化合物を還元して気体状ウラン
を生成する。したがって、金属ウランを蒸発させる場合
に比しウランを気体状にするために必要なエネルギーを
小さくできるとともに、ルツボの冷却によるエネルギー
の損失が発生しない。
In the present invention configured as described above, the reducing substance is added to the gaseous uranium compound by the gas mixing means to form a mixed gas, and the gas phase reaction between the gaseous uranium compound and the reducing substance is performed by the reaction promoting means. Is initiated to produce gaseous uranium, thereby reducing the uranium compound to produce gaseous uranium. Therefore, as compared with the case of evaporating metallic uranium, the energy required for making uranium in a gaseous state can be reduced, and energy loss due to cooling of the crucible does not occur.

【0017】また本発明においては、気体混合手段で気
体状のウラン化合物に還元物質を加えて混合ガスとし、
反応促進手段で気体状のウラン化合物と還元物質との気
相反応を開始させて気体状ウランを生成させることによ
り、ウラン化合物を還元して気体状ウランを生成する。
したがって、金属ウランを蒸発させる場合に比しウラン
を気体状にするために必要なエネルギーを小さくできる
とともに、ルツボの冷却によるエネルギーの損失が発生
しない。また、絞り手段で流量を絞りつつ混合ガスを供
給することにより、混合ガスに含まれる気体状ウランは
絞り手段から幅の狭い原子ビームの形でウラン回収手段
へ噴出し、すべての気体状ウランにレーザ光を照射して
漏れなく電離させウラン−235を回収することができ
る。また、混合ガスの流路の周囲に配置された放電電極
で混合ガスに放電し加熱することにより、ウラン原料に
含まれるウラン又はウラン化合物と還元物質との気相反
応を開始させることができる。さらに、ウラン発生手段
の下方に真空容器が配置されることにより、ウラン発生
手段から供給された気体状ウランはウラン発生手段から
真空容器へと向かう下降流を形成して下方へ導かれ、さ
らにレーザ手段でレーザ光を照射することによりウラン
−235だけを選択的に電離し、さらに真空容器の下方
に互いに対向して配置された加圧電極の間に導かれ電圧
を印加されることによりウラン−235のみが加圧電極
の負極側に集められる。したがって、ウラン−235以
外の還元物質から生成する化合物等は真空容器内に飛散
することなく加圧電極のさらに下方に集められるので、
これらを別途回収することができる。
Further, in the present invention, a reducing substance is added to the gaseous uranium compound by the gas mixing means to form a mixed gas,
The reaction promoting means initiates a gas phase reaction between the gaseous uranium compound and the reducing substance to generate gaseous uranium, thereby reducing the uranium compound and generating gaseous uranium.
Therefore, as compared with the case of evaporating metallic uranium, the energy required for making uranium in a gaseous state can be reduced, and energy loss due to cooling of the crucible does not occur. Further, by supplying the mixed gas while restricting the flow rate by the throttling means, gaseous uranium contained in the mixed gas is ejected from the throttling means in the form of a narrow atomic beam to the uranium recovery means, and all gaseous uranium is discharged. It is possible to recover the uranium-235 by irradiating it with laser light and ionizing it without leakage. Further, by discharging and heating the mixed gas with the discharge electrode arranged around the flow path of the mixed gas, it is possible to start the gas phase reaction between the uranium or the uranium compound contained in the uranium raw material and the reducing substance. Further, by disposing the vacuum vessel below the uranium generating means, the gaseous uranium supplied from the uranium generating means forms a downward flow from the uranium generating means to the vacuum vessel and is guided downward, and the laser Uranium-235 is selectively ionized by irradiating laser light by means of a means, and further, uranium-235 is applied by applying a voltage between the pressure electrodes arranged below each other in the vacuum container so as to face each other. Only 235 is collected on the negative side of the pressure electrode. Therefore, the compounds and the like produced from the reducing substances other than uranium-235 are collected below the pressure electrode without scattering in the vacuum container.
These can be collected separately.

【0018】また気体状のウラン化合物としては、例え
ば六フッ化ウランを用いることができ、還元物質として
は、例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類
金属を用いることができる。
As the gaseous uranium compound, for example, uranium hexafluoride can be used, and as the reducing substance, alkaline earth metals such as calcium and magnesium can be used.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図3により
説明する。本実施例のウラン濃縮装置の全体構造を図1
に、部分拡大図を図2に示す。ここで図1はウラン濃縮
装置の側視断面図であり、図中上方が装置の上方、図中
下方が装置の下方を示している。また図2は図1に示さ
れた反応促進部120及びウラン回収機構200(後
述)の詳細を図1中A方向から見た断面図である。図1
及び図2において、本実施例のウラン濃縮装置は、気体
状ウランを発生させるウラン発生機構100と、ウラン
発生機構100から供給された気体状ウランからウラン
−235を選択的に電離し回収するウラン回収機構20
0とを有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The overall structure of the uranium enrichment apparatus of this embodiment is shown in FIG.
2 is a partially enlarged view. Here, FIG. 1 is a cross-sectional side view of the uranium enrichment apparatus, where the upper side in the figure shows the upper side of the apparatus and the lower side in the figure shows the lower side of the apparatus. 2 is a cross-sectional view of the details of the reaction promoting unit 120 and the uranium recovery mechanism 200 (described later) shown in FIG. 1, viewed from the direction A in FIG. Figure 1
2, the uranium enrichment apparatus of the present embodiment is a uranium generating mechanism 100 that generates gaseous uranium, and a uranium-235 that selectively ionizes and recovers uranium-235 from the gaseous uranium supplied from the uranium generating mechanism 100. Collection mechanism 20
Has 0 and.

【0020】ウラン発生機構100は、気体状のウラン
化合物である六フッ化ウランを貯蔵した原料ボンベ1を
有し、原料ボンベ1の下流側は原料ボンベからのガスが
流れる一連の管路を形成している。原料ボンベ1は六フ
ッ化ウランが56.5度で昇華することから常に60度
に保持されており、また原料ボンベ1の下流にはガス流
量制御装置2が接続され原料ボンベ1から装置に流入す
る六フッ化ウランガスの量が制御される。
The uranium generating mechanism 100 has a raw material cylinder 1 storing uranium hexafluoride which is a gaseous uranium compound, and a downstream side of the raw material cylinder 1 forms a series of pipes through which gas from the raw material cylinder flows. is doing. The raw material cylinder 1 is always kept at 60 degrees because uranium hexafluoride sublimes at 56.5 degrees, and a gas flow rate control device 2 is connected downstream of the raw material cylinder 1 and flows into the apparatus from the raw material cylinder 1. The amount of uranium hexafluoride gas used is controlled.

【0021】またウラン発生機構100は、ガス流量制
御装置2の下流側管路に、六フッ化ウランガスに六フッ
化ウランを還元する還元物質としてカルシウム粉末4を
加え混合するガス混合部110を備えている。ガス混合
部110は、ガス管路に凹みを形成する形で設けられた
還元物質溜まり5と、還元物質溜まり5の上方に設けら
れ先端がガス管路内に突き出たロート状の構造である還
元物質供給装置3とを有する。これによってガスが管路
内を流れると管路内の圧力損失により還元物質供給装置
3から粉末状のカルシウム粉末4が管路内へ吸引され
る。管路内に吸引されたカルシウム粉末4の一部はその
ままガスの流れに混合されてさらに先へ移動し、残りは
還元物質溜まり5に蓄積される。このとき還元物質溜ま
り5に蓄積したカルシウム粉末4はガス流量を増加させ
ることで管路内を流れるガスに取り込むことが可能とな
る。
Further, the uranium generating mechanism 100 is provided with a gas mixing section 110 in the downstream pipe line of the gas flow rate control device 2 for adding calcium powder 4 as a reducing substance for reducing uranium hexafluoride to uranium hexafluoride gas and mixing them. ing. The gas mixing unit 110 has a reducing substance reservoir 5 provided in a shape to form a depression in the gas pipeline, and a funnel-shaped structure provided above the reducing substance reservoir 5 and having a tip protruding into the gas pipeline. And a substance supply device 3. As a result, when the gas flows in the pipeline, the calcium powder 4 in powder form is sucked into the pipeline from the reducing substance supply device 3 due to the pressure loss in the pipeline. A part of the calcium powder 4 sucked into the pipe is directly mixed with the gas flow and further moved, and the rest is accumulated in the reducing substance reservoir 5. At this time, the calcium powder 4 accumulated in the reducing substance reservoir 5 can be taken into the gas flowing in the pipe by increasing the gas flow rate.

【0022】またウラン発生機構100は、ガス混合部
110の下流側管路に、混合ガス内で六フッ化ウランと
カルシウム粉末4との気相反応を開始させて気体状ウラ
ンを生成させる反応促進部120を有する。反応促進部
120は、気相反応を行わせる反応室6と、反応室6の
周囲にコイル状に巻かれて配置された放電電極7と、放
電電極7に高周波電圧を印加する高周波電源8とを有す
る。高周波電源8が放電電極7に通電すると、反応室6
に流入した混合ガスに放電され混合ガスは加熱される。
これにより六フッ化ウランガスとカルシウム粉末4はそ
れぞれ加熱され、六フッ化ウランは UF6(g)→UF4(g)+F2(g) となって四フッ化ウランとフッ素に分解する。そしてさ
らに、これとカルシウム粉末4が衝突して UF4(g)+2Ca(s)→U(g)+2CaF2(s) の反応が生じ、最終的に反応室6において気体状ウラン
と固体のフッ化カルシウムとが生成される。このとき反
応室6は団扇状に広がった構造になっている(図2参
照)ので、反応室6内の圧力は反応室6より上流側の流
路内の圧力より低く保たれており、生成したガスが逆流
するのを防ぐことができる。
Further, the uranium generating mechanism 100 promotes a reaction in which a gas phase reaction between uranium hexafluoride and calcium powder 4 is started in the mixed gas in the downstream side pipeline of the gas mixing section 110 to generate gaseous uranium. It has a part 120. The reaction promoting unit 120 includes a reaction chamber 6 that causes a gas phase reaction, a discharge electrode 7 that is wound around the reaction chamber 6 in a coil shape, and a high-frequency power source 8 that applies a high-frequency voltage to the discharge electrode 7. Have. When the high frequency power supply 8 energizes the discharge electrode 7, the reaction chamber 6
The mixed gas that has flowed into the chamber is discharged and the mixed gas is heated.
As a result, the uranium hexafluoride gas and the calcium powder 4 are respectively heated, and the uranium hexafluoride becomes UF6 (g) → UF4 (g) + F2 (g) and decomposes into uranium tetrafluoride and fluorine. Furthermore, the calcium powder 4 collides with this, and a reaction of UF4 (g) + 2Ca (s) → U (g) + 2CaF2 (s) occurs, and finally, in the reaction chamber 6, gaseous uranium and solid calcium fluoride are generated. And are generated. At this time, the reaction chamber 6 has a fan-shaped spread structure (see FIG. 2), so that the pressure in the reaction chamber 6 is kept lower than the pressure in the flow passage on the upstream side of the reaction chamber 6, It is possible to prevent the generated gas from flowing back.

【0023】ここで反応室6の先端は絞られて絞り手段
としてのノズル9(例えば幅が約3mm)を形成してお
り、混合ガスをウラン発生機構100からウラン回収機
構200へ流量を絞りつつ供給し、これにより混合ガス
はノズル9から噴出する。
Here, the tip of the reaction chamber 6 is throttled to form a nozzle 9 (for example, a width of about 3 mm) as a throttle means, and the flow rate of the mixed gas is throttled from the uranium generating mechanism 100 to the uranium recovering mechanism 200. The gas is supplied, and thereby the mixed gas is ejected from the nozzle 9.

【0024】また、ウラン回収機構200はウラン発生
機構100の下方に配置されており、ノズル9に接続し
て設けられた真空容器11を有する。この真空容器11
は、真空ポンプ12によって内部が排気されてほぼ真空
に維持されており、ノズル9を介しウラン発生機構10
0から供給された気体状ウランを含む混合ガス10は、
わずかに広がりながら真空容器11中を下方に直進す
る。なおこの混合ガス10の広がりは、ノズル9に供給
される気体の圧力とノズル9の断面の幅に依存するが、
本実施例においてはノズル9の断面の幅を一定とし、ガ
ス流量制御装置2を制御することにより混合ガス10の
広がりが例えば5cm以下となるように調整される。
The uranium recovery mechanism 200 is disposed below the uranium generation mechanism 100 and has a vacuum container 11 connected to the nozzle 9. This vacuum container 11
Has its interior evacuated by a vacuum pump 12 and is maintained in a substantially vacuum state.
The mixed gas 10 containing gaseous uranium supplied from 0,
Go straight downward in the vacuum container 11 while spreading slightly. Although the spread of the mixed gas 10 depends on the pressure of the gas supplied to the nozzle 9 and the width of the cross section of the nozzle 9,
In this embodiment, the width of the cross section of the nozzle 9 is kept constant, and the spread of the mixed gas 10 is adjusted to, for example, 5 cm or less by controlling the gas flow rate control device 2.

【0025】真空容器11内を直進した混合ガス10
は、真空容器11内の下方において、真空容器11外の
レーザ発生装置13で生成されレーザ光透過窓15を介
し真空容器11内に導入されたレーザ光14が照射され
る(図2参照)。このレーザ光14はウラン−235の
みに吸収・共鳴される3つの波長の光が合成されたもの
で、ウラン−235のみを選択的に電離する。すなわち
フッ素・フッ化カルシウムにはほとんど影響を及ぼさな
い。これにより、気体状ウランからウラン−235のみ
が選択的に電離されて正イオンとなる。
A mixed gas 10 that has gone straight in the vacuum container 11
In the lower part of the vacuum container 11, the laser light 14 generated by the laser generator 13 outside the vacuum container 11 and introduced into the vacuum container 11 through the laser light transmission window 15 is irradiated (see FIG. 2). This laser light 14 is a combination of light of three wavelengths that is absorbed and resonated only by uranium-235, and selectively ionizes only uranium-235. That is, it has almost no effect on fluorine and calcium fluoride. As a result, only uranium-235 is selectively ionized from the gaseous uranium into positive ions.

【0026】さらにウラン回収機構200は、真空容器
11の下方に互いに対向(例えばその間隔が5cmで)
して配置されレーザ光14が照射された気体状ウランを
含む混合ガス10に電圧を印加する電極である回収板1
6a,16bを有する。すなわち一方の回収板16aに
負の電圧が印加され、他方の回収板16bに正の電圧が
印加されることによって正イオンとなっているウラン−
235のみが回収板16aに付着して回収され、混合ガ
ス10に含まれた他の成分、すなわち廃品ウラン(ウラ
ン−235以外のウラン−238、ウラン−234等)
・フッ素・フッ化カルシウムは電気的に中性であるので
そのまま直進し、廃品回収部17に衝突する。そして常
温で固体である廃品ウランとフッ化カルシウムとは廃品
回収部17に蓄積され、気体であるフッ素はさらに下流
側に設けられたコンプレッサ18に至り、圧力が高めら
れた後フッ素充填ボンベ19に蓄えられる。
Further, the uranium recovery mechanism 200 faces each other below the vacuum container 11 (for example, the interval is 5 cm).
Recovery plate 1 which is an electrode for applying a voltage to the mixed gas 10 containing gaseous uranium, which is arranged in a row and is irradiated with the laser beam 14.
It has 6a and 16b. That is, a negative voltage is applied to one of the recovery plates 16a, and a positive voltage is applied to the other recovery plate 16b, so that the uranium-having positive ions is generated.
Only 235 is attached to the recovery plate 16a and recovered, and other components contained in the mixed gas 10, that is, waste uranium (uranium-238 other than uranium-235, uranium-234, etc.)
Since fluorine / calcium fluoride is electrically neutral, it goes straight on and collides with the waste collection unit 17. Then, the waste uranium and calcium fluoride that are solid at room temperature are accumulated in the waste collection unit 17, and the gas fluorine reaches the compressor 18 provided further downstream and the pressure is increased, and then the fluorine-filled cylinder 19 is supplied. It can be stored.

【0027】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例の比較例として、従来のウラン濃縮装置を図3に示
す。ウラン濃縮装置は、真空容器27と、真空容器27
の底部に設けられたルツボ20及び電子銃22と、ルツ
ボ20の上方に扇状に設けられた複数の製品ウラン回収
板16と、製品ウラン回収板28のさらに上方に設けら
れた廃品ウラン回収板26とを有する。ルツボ20内に
は原料となる金属ウラン21が配され、この金属ウラン
21の表面に電子銃22から偏向電子ビーム23が照射
される。これにより金属ウラン21は3000K以上に
熱せられて蒸発し、気体状ウラン25が生成される。こ
のときルツボ20は銅等の熱伝導率の高い材料で製造さ
れるとともに冷却材24により冷却されており、これに
より金属ウラン21が高温で他物質と反応するのを防止
している。偏向電子ビーム23によって加熱され蒸発し
て生成した気体状ウラン25は、ルツボ20の上方の広
い範囲に膨張し、複数の製品ウラン回収板28の間へと
流入する。そして各々の製品ウラン回収板28の間に
は、ウラン−235を選択的に励起・電離するレーザ光
29が照射される。このときレーザ光29はウラン−2
35と共鳴する複数の波長の光が合成されており、正イ
オンのウラン−235は製品ウラン回収板28の間に加
えられた電場によって製品ウラン回収板28へ回収され
る。その一方で回収されなかった気体状ウラン25は、
製品ウラン回収板28を通り抜け、廃品ウラン回収板2
6に衝突して凝縮する。
Next, the operation of this embodiment will be described. As a comparative example of the present embodiment, a conventional uranium enrichment device is shown in FIG. The uranium concentrator has a vacuum container 27 and a vacuum container 27.
Crucible 20 and electron gun 22 provided at the bottom of the crucible 20, a plurality of product uranium recovery plates 16 provided in a fan shape above the crucible 20, and a waste uranium recovery plate 26 provided further above the product uranium recovery plate 28. Have and. A metal uranium 21 as a raw material is arranged in the crucible 20, and the surface of the metal uranium 21 is irradiated with a deflected electron beam 23 from an electron gun 22. As a result, the metallic uranium 21 is heated to 3000 K or more and evaporated, and the gaseous uranium 25 is generated. At this time, the crucible 20 is made of a material having a high thermal conductivity such as copper and is cooled by the coolant 24. This prevents the metal uranium 21 from reacting with other substances at a high temperature. The gaseous uranium 25 that is heated and evaporated by the deflected electron beam 23 expands over a wide area above the crucible 20 and flows into between the product uranium recovery plates 28. A laser beam 29 that selectively excites and ionizes uranium-235 is irradiated between the product uranium recovery plates 28. At this time, the laser beam 29 is uranium-2.
Light of a plurality of wavelengths that resonate with 35 is synthesized, and positive ion uranium-235 is recovered by the product uranium recovery plate 28 by the electric field applied between the product uranium recovery plates 28. On the other hand, the gaseous uranium 25 that was not recovered was
Waste uranium recovery plate 2 passing through the product uranium recovery plate 28
6 hits and condenses.

【0028】以上において、上記比較例では、金属ウラ
ンを加熱・蒸発させて気体状ウランを生成させるので気
体状ウラン1モルを得るのに約500kJのエネルギー
が必要であった。またルツボ中の金属ウランへ偏向電子
ビームによって加熱する一方でウランの反応を防止する
ためにルツボを冷却材で冷却しており、投入されたエネ
ルギーの損失が大きくエネルギー効率が低かった。しか
しながら、本実施例のウラン濃縮装置においては、気体
混合機構100でガス状の六フッ化ウランにカルシウム
粉末4を加えて混合ガスとし、反応促進部120で六フ
ッ化ウランガスとカルシウム粉末4との気相反応を開始
させて気体状ウランを生成させることにより、六フッ化
ウランを還元して気体状ウランを生成する。すなわち、 UF6(g) → UF4(g)+F2(g) (生成熱+474k
J) UF4(g)+2Ca(g) → U(g)+2CaF2(s)(生成熱
−315kJ (但し(s):固体:(g)気体) の反応式にしたがって気相反応が行われる。すなわち、
六フッ化ウランを四フッ化ウランに分解するためには、
ウラン1モル当たり474kJのエネルギーが必要であ
ることがわかる。一方、四フッ化ウランが生成される
と、四フッ化ウランはカルシウムと反応して気体状ウラ
ンが生成され、エネルギーを315kJ放出する。これ
らより、反応が定常になったときに気体状ウラン1モル
を生成するために加える必要なエネルギーは、これらを
合計した159kJ(=474−315)となって、上
記比較例の金属ウランを蒸発させた場合に必要なエネル
ギー500kJに比し、ウランを気体状にするのに必要
なエネルギーを約1/3とすることができる。また従来
のようにルツボの冷却によるエネルギーの損失が発生し
ない。
In the above, in the above comparative example, since the metallic uranium is heated and evaporated to generate the gaseous uranium, about 500 kJ of energy is required to obtain 1 mol of the gaseous uranium. In addition, while heating the metallic uranium in the crucible with a deflected electron beam, the crucible was cooled with a coolant in order to prevent the reaction of the uranium, and the energy input was large and the energy efficiency was low. However, in the uranium concentrating device of the present embodiment, the gas mixing mechanism 100 adds the calcium powder 4 to the gaseous uranium hexafluoride to form a mixed gas, and the reaction promoting unit 120 combines the uranium hexafluoride gas and the calcium powder 4. Uranium hexafluoride is reduced to produce gaseous uranium by initiating a gas phase reaction to produce gaseous uranium. That is, UF6 (g) → UF4 (g) + F2 (g) (heat of formation + 474k
J) UF4 (g) + 2Ca (g) → U (g) + 2CaF2 (s) (heat of formation −315 kJ (however, (s): solid: (g) gas), so that the gas phase reaction is carried out. ,
In order to decompose uranium hexafluoride into uranium tetrafluoride,
It can be seen that an energy of 474 kJ is required for 1 mol of uranium. On the other hand, when uranium tetrafluoride is produced, the uranium tetrafluoride reacts with calcium to produce gaseous uranium and releases energy of 315 kJ. From these, the energy required to generate 1 mol of gaseous uranium when the reaction became stationary was 159 kJ (= 474-315), which was the sum of these, and evaporated the metallic uranium of the above comparative example. The energy required to turn uranium into a gaseous state can be reduced to about 1/3 as compared with the energy required in the case of 500 kJ. In addition, there is no loss of energy due to cooling of the crucible as in the conventional case.

【0029】また、上記比較例では、製品ウラン回収板
28をルツボ20の鉛直上方を含む角度50度の扇状に
設置しても、蒸発した気体状ウラン25が真空中へ自由
に膨張して行くので気体状ウラン25の一部が損失され
回収効率が低かった。しかしながら、本実施例において
は、ノズル9で流量を絞りつつ混合ガス10を供給する
ことにより、ガス流量制御装置2からの流量を制御して
混合ガス10の圧力を調整し、気体状ウランをノズル9
から幅の狭い原子ビームの形でウラン回収機構200へ
噴出させ、すべての気体状ウランにレーザ光14を照射
して漏れなく電離させウラン−235を回収することが
できる。
Further, in the above comparative example, even if the product uranium recovery plate 28 is installed in a fan shape having an angle of 50 degrees including vertically above the crucible 20, the vaporized gaseous uranium 25 freely expands into a vacuum. Therefore, a part of the gaseous uranium 25 was lost and the recovery efficiency was low. However, in the present embodiment, by supplying the mixed gas 10 while reducing the flow rate by the nozzle 9, the flow rate from the gas flow rate control device 2 is controlled to adjust the pressure of the mixed gas 10, and the gaseous uranium is discharged from the nozzle. 9
The uranium-235 can be recovered by ejecting it in the form of a narrow atomic beam to the uranium recovery mechanism 200, irradiating all the gaseous uranium with the laser light 14 and ionizing it without leakage.

【0030】また本実施例においては、混合ガスの流路
の周囲に配置された放電電極7で混合ガスに放電し加熱
することにより、六フッ化ウランとカルシウム粉末4と
の気相反応を開始させることができる。さらに、ウラン
発生機構100の下方に真空容器11が配置されること
により、ウラン発生機構100から供給された気体状ウ
ランはウラン発生機構100から真空容器11へと向か
う下降流を形成して下方へ導かれ、さらにレーザ光14
が照射されることによりウラン−235だけが選択的に
電離され、さらに真空容器11の下方に互いに対向して
配置された回収板16a,16bの間に導かれ電圧を印
加されることによりウラン−235のみが負極側である
回収板16aに集められる。したがって、ウラン−23
5以外の廃品ウラン・フッ化カルシウム等は真空容器1
1内に飛散することなく回収板16a,bのさらに下方
に集められるので、これらを別途回収することができ
る。
Further, in the present embodiment, the discharge electrode 7 disposed around the flow path of the mixed gas discharges the mixed gas and heats it to start the gas phase reaction between the uranium hexafluoride and the calcium powder 4. Can be made. Further, by disposing the vacuum container 11 below the uranium generating mechanism 100, the gaseous uranium supplied from the uranium generating mechanism 100 forms a downward flow from the uranium generating mechanism 100 to the vacuum container 11 and moves downward. Guided by laser light 14
Uranium-235 is selectively ionized by the irradiation of uranium, and is further guided between the recovery plates 16a and 16b arranged below the vacuum chamber 11 so as to face each other and a uranium-235 is applied. Only 235 is collected in the recovery plate 16a on the negative electrode side. Therefore, uranium-23
Waste containers other than 5 such as uranium and calcium fluoride are vacuum containers 1
Since they can be collected below the recovery plates 16a and 16b without scattering into the inside 1, they can be recovered separately.

【0031】以上説明したように、本実施例によれば、
気体混合機構100で気体状の六フッ化ウランにカルシ
ウム粉末4を加えて混合ガスとし、反応促進部120で
気体状の六フッ化ウランガスとカルシウム粉末4との気
相反応を開始させて気体状ウランを生成させるので、金
属ウランを蒸発させる場合に比しウランを気体状にする
ために必要なエネルギーを小さくできる。また従来のよ
うにルツボの冷却によるエネルギーの損失が発生しな
い。よってエネルギー効率を高くすることができる。さ
らに、ノズル9で流量を絞りつつ混合ガス10を供給す
るので、すべての気体状ウランにレーザ光14を照射し
て漏れなく電離させウラン−235を回収し、気体状ウ
ランの回収効率を高くすることができる。また、混合ガ
スの流路の周囲に配置された放電電極7で混合ガスに放
電し加熱するので、六フッ化ウランとカルシウム粉末4
との気相反応を開始させることができる。さらに、ウラ
ン発生機構100の下方に真空容器11が配置されるの
でウラン発生機構100から供給された気体状ウランは
下降流を形成して下方へ導かれ、レーザ光14が照射さ
れるのでウラン−235だけが選択的に電離される。ま
た真空容器11の下方に互いに対向して配置された回収
板16a,16bの間に導かれ電圧を印加されるのでウ
ラン−235のみが負極側である回収板16aに集めら
れる。したがって、ウラン−235以外の廃品ウラン・
フッ化カルシウム等は真空容器11内に飛散することな
く回収板16a,bのさらに下方に集められるので、こ
れらを別途回収することができる。
As described above, according to this embodiment,
In the gas mixing mechanism 100, the calcium powder 4 is added to gaseous uranium hexafluoride to form a mixed gas, and the reaction promoting unit 120 starts a gas phase reaction between the gaseous uranium hexafluoride gas and the calcium powder 4 to form a gaseous state. Since uranium is produced, the energy required to vaporize uranium can be reduced as compared with the case of vaporizing metallic uranium. In addition, there is no loss of energy due to cooling of the crucible as in the conventional case. Therefore, energy efficiency can be improved. Further, since the mixed gas 10 is supplied while the flow rate is reduced by the nozzle 9, all the gaseous uranium is irradiated with the laser light 14 and ionized without leakage to recover the uranium-235 and enhance the recovery efficiency of the gaseous uranium. be able to. Further, since the discharge electrode 7 arranged around the flow path of the mixed gas discharges and heats the mixed gas, uranium hexafluoride and calcium powder 4
A gas phase reaction with can be initiated. Further, since the vacuum container 11 is arranged below the uranium generating mechanism 100, the gaseous uranium supplied from the uranium generating mechanism 100 forms a downward flow and is guided downward, and the laser light 14 is irradiated, so that the uranium- Only 235 is selectively ionized. Further, since a voltage is applied by being guided between the recovery plates 16a and 16b arranged below the vacuum container 11 so as to face each other, only uranium-235 is collected in the recovery plate 16a on the negative electrode side. Therefore, waste uranium other than uranium-235
Since calcium fluoride and the like are collected below the recovery plates 16a and 16b without scattering in the vacuum container 11, they can be recovered separately.

【0032】なお、上記実施例においては、還元物質と
してカルシウム粉末4を、ウラン化合物としてフッ化物
である六フッ化ウランを用いたが、これに限定されるも
のではない。すなわち、還元物質としては、ウランより
もハロゲン化物を生成しやすい物質、例えば、アルカリ
土類金属(マグネシウム、バリウム、ストロンチウム、
ラジウム等)やアルカリ金属(リチウム、ナトリウム、
カリウム、セシウム、ルビジウム等)等が考えられ、ウ
ラン化合物としては、単体で存在するよりも化合物を生
成しやすく活性の強い他のハロゲン(塩素、臭、ヨウ素
等)のハロゲン化物が考えられ、これらが生成するとき
に加えるべきエネルギーの合計がウラン1モル当たり5
00kJより小さくなるものを適宜選択すれば、本実施
例と同様の効果を得ることができる。この例として、還
元物質としてマグネシウムを使用し、ウラン化合物とし
て六フッ化ウランを使用した場合は、 UF6(g) → UF4(g)+F2(g) (生成熱+474k
J) UF4(g)+2Mg(g) → U(g)+2MgF2(s)(生成熱
−377kJ) でり、気体状ウラン1モルを生成するために加える必要
なエネルギーは、これらを合計した97kJ(=474
−377)となって、上記実施例と同様の効果を得るこ
とができる。
Although calcium powder 4 is used as the reducing substance and uranium hexafluoride, which is a fluoride, is used as the uranium compound in the above embodiments, the present invention is not limited to this. That is, as the reducing substance, a substance that is more likely to generate a halide than uranium, for example, an alkaline earth metal (magnesium, barium, strontium,
Radium, etc.) and alkali metals (lithium, sodium,
Potassium, cesium, rubidium, etc.) are conceivable, and as the uranium compound, halogen compounds of other halogens (chlorine, odor, iodine, etc.) which are more likely to form a compound and are more active than existing alone are considered. The total amount of energy that must be added to produce uranium is 5 per mole of uranium.
The same effect as that of the present embodiment can be obtained by appropriately selecting a value smaller than 00 kJ. As an example, when magnesium is used as the reducing substance and uranium hexafluoride is used as the uranium compound, UF6 (g) → UF4 (g) + F2 (g) (heat of formation + 474k
J) UF4 (g) + 2Mg (g) → U (g) + 2MgF2 (s) (heat of formation-377 kJ), and the energy required to generate 1 mol of gaseous uranium is 97 kJ (total). = 474
-377), the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

【0033】また、上記実施例においては、混合ガスを
ウラン発生機構100からウラン回収機構200へと供
給する絞り手段であるノズル9をウラン発生機構100
に設けたが、ウラン回収機構200側へ設けても、また
両方に設けてもよい。さらに流量を絞る機能を有するも
のであればノズルにも限られない。この場合も同様の効
果を得る。
In the above embodiment, the uranium generating mechanism 100 is provided with the nozzle 9 which is a throttle means for supplying the mixed gas from the uranium generating mechanism 100 to the uranium recovering mechanism 200.
However, it may be provided on the uranium recovery mechanism 200 side or on both sides. The nozzle is not limited to the nozzle as long as it has a function of reducing the flow rate. Also in this case, the same effect is obtained.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、気体混合手段で気体状
のウラン化合物に還元物質を加えて混合ガスとし、反応
促進手段で気体状のウラン化合物と還元物質との気相反
応を開始させて気体状ウランを生成させるので、金属ウ
ランを蒸発させる場合に比しウランを気体状にするため
に必要なエネルギーを小さくできるとともに、ルツボの
冷却によるエネルギーの損失が発生しない。よってエネ
ルギー効率を高くすることができる。
According to the present invention, a reducing substance is added to a gaseous uranium compound by a gas mixing means to form a mixed gas, and a gas phase reaction between the gaseous uranium compound and a reducing substance is started by a reaction promoting means. Since the gaseous uranium is generated by means of the above method, the energy required for making the uranium into a gaseous state can be reduced as compared with the case of vaporizing metallic uranium, and the energy loss due to the cooling of the crucible does not occur. Therefore, energy efficiency can be improved.

【0035】また本発明によれば、気体混合手段で気体
状のウラン化合物に還元物質を加えて混合ガスとし、反
応促進手段で気体状のウラン化合物と還元物質との気相
反応を開始させて気体状ウランを生成させるので、金属
ウランを蒸発させる場合に比しウランを気体状にするた
めに必要なエネルギーを小さくできるとともに、ルツボ
の冷却によるエネルギーの損失が発生しない。よってエ
ネルギー効率を高くすることができる。また、絞り手段
で流量を絞りつつ混合ガスを供給するので、すべての気
体状ウランにレーザ光を照射して漏れなく電離させウラ
ン−235を回収し、気体状ウランの回収効率を高くす
ることができる。また、混合ガスの流路の周囲に配置さ
れた放電電極で混合ガスに放電し加熱するので、ウラン
原料に含まれるウラン又はウラン化合物と還元物質との
気相反応を開始させることができる。さらに、ウラン発
生手段の下方に真空容器が配置されるので、ウラン発生
手段から供給された気体状ウランはウラン発生手段から
真空容器へと向かう下降流を形成して下方へ導かれ、さ
らにレーザ手段でレーザ光を照射するのでウラン−23
5だけを選択的に電離し、さらに真空容器の下方に互い
に対向して配置された加圧電極の間に導かれ電圧を印加
されるのでウラン−235のみが加圧電極の負極側に集
められる。よって、ウラン−235以外の還元物質から
生成する化合物等は真空容器内に飛散することなく加圧
電極のさらに下方に集められ、これらを別途回収するこ
とができる。
Further, according to the present invention, the reducing substance is added to the gaseous uranium compound by the gas mixing means to form a mixed gas, and the reaction promoting means starts the gas phase reaction between the gaseous uranium compound and the reducing substance. Since gaseous uranium is produced, the energy required to vaporize the uranium can be reduced as compared with the case of vaporizing metallic uranium, and energy loss due to cooling of the crucible does not occur. Therefore, energy efficiency can be improved. Further, since the mixed gas is supplied while restricting the flow rate by the restricting means, it is possible to irradiate all the gaseous uranium with laser light and ionize it without leakage to recover the uranium-235, thereby increasing the recovery efficiency of the gaseous uranium. it can. Further, since the discharge electrode arranged around the flow path of the mixed gas discharges and heats the mixed gas, it is possible to start the gas phase reaction between the uranium or the uranium compound contained in the uranium raw material and the reducing substance. Further, since the vacuum vessel is arranged below the uranium generating means, the gaseous uranium supplied from the uranium generating means forms a downward flow from the uranium generating means to the vacuum vessel and is guided downward, and further the laser means is provided. Uranium-23 because it is irradiated with laser light at
Only 5 is selectively ionized, and further, uranium-235 is collected on the negative electrode side of the pressure electrode because a voltage is applied between the pressure electrodes, which are arranged under the vacuum container so as to face each other. . Therefore, a compound or the like generated from a reducing substance other than uranium-235 is collected below the pressure electrode without being scattered in the vacuum container, and these can be separately collected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のウラン濃縮装置の全体構造
図である。
FIG. 1 is an overall structural diagram of a uranium enrichment device according to an embodiment of the present invention.

【図2】ウラン濃縮装置の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of a uranium enrichment device.

【図3】従来のウラン濃縮装置の全体構成図である。FIG. 3 is an overall configuration diagram of a conventional uranium enrichment device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 還元物質供給装置 4 カルシウム粉末 5 還元物質溜まり 6 反応室 7 放電電極 8 高周波電源 9 ノズル 10 混合ガス 11 真空容器 13 レーザ発生装置 14 レーザ光 16a,b 回収板 3 Reducing substance supply device 4 Calcium powder 5 Reducing substance reservoir 6 Reaction chamber 7 Discharge electrode 8 High frequency power source 9 Nozzle 10 Mixed gas 11 Vacuum container 13 Laser generator 14 Laser light 16a, b Collection plate

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気体状のウラン化合物から気体状ウラン
を発生させるウラン発生手段と、そのウラン発生手段か
ら供給された前記気体状ウランにレーザ光を照射して前
記気体状ウランからウラン−235を選択的に電離し回
収するウラン回収手段とを有するウラン濃縮装置におい
て、 前記ウラン発生手段は、前記気体状のウラン化合物にそ
のウラン化合物を還元する還元物質を加えて混合する気
体混合手段と、その混合ガスにおける前記気体状のウラ
ン化合物と前記還元物質との気相反応を開始させて気体
状ウランを生成させる反応促進手段とを有することを特
徴とするウラン濃縮装置。
1. A uranium generating means for generating gaseous uranium from a gaseous uranium compound, and irradiating the gaseous uranium supplied from the uranium generating means with laser light to produce uranium-235 from the gaseous uranium. In a uranium concentrating device having a uranium recovery means for selectively ionizing and recovering, the uranium generating means is a gas mixing means for mixing the gaseous uranium compound with a reducing substance for reducing the uranium compound, and A uranium concentrating device comprising: a reaction promoting means for initiating a gas phase reaction between the gaseous uranium compound and the reducing substance in a mixed gas to generate gaseous uranium.
【請求項2】 気体状のウラン化合物から気体状ウラン
を発生させるウラン発生手段と、そのウラン発生手段か
ら供給された前記気体状ウランにレーザ光を照射して前
記気体状ウランからウラン−235を選択的に電離し回
収するウラン回収手段とを有するウラン濃縮装置におい
て、 前記ウラン発生手段は、前記気体状のウラン化合物にそ
のウラン化合物を還元する還元物質を加えて混合する気
体混合手段と、その混合ガスにおける前記気体状のウラ
ン化合物と前記還元物質との気相反応を開始させて気体
状ウランを生成させる反応促進手段とを有し、かつ、前
記ウラン発生手段と前記ウラン回収手段との少なくとも
一方は、前記混合ガスを前記ウラン発生手段から前記ウ
ラン回収手段へ流量を絞りつつ供給する絞り手段を有す
ることを特徴とするウラン濃縮装置。
2. A uranium generating means for generating gaseous uranium from a gaseous uranium compound, and irradiating the gaseous uranium supplied from the uranium generating means with laser light to produce uranium-235 from the gaseous uranium. In a uranium concentrating device having a uranium recovery means for selectively ionizing and recovering, the uranium generating means is a gas mixing means for mixing the gaseous uranium compound with a reducing substance for reducing the uranium compound, and And a reaction promoting means for generating a gaseous uranium by initiating a gas phase reaction between the gaseous uranium compound and the reducing substance in the mixed gas, and at least the uranium generating means and the uranium recovering means. One has a throttle means for supplying the mixed gas from the uranium generating means to the uranium recovery means while reducing the flow rate. Uranium enrichment equipment to.
【請求項3】 請求項1又は2記載のウラン濃縮装置に
おいて、前記反応促進手段は、前記混合ガスの流路の周
囲に配置され前記混合ガスに放電し加熱する放電電極を
有することを特徴とするウラン濃縮装置。
3. The uranium concentrator according to claim 1 or 2, wherein the reaction promoting means has a discharge electrode arranged around the flow path of the mixed gas to discharge and heat the mixed gas. Uranium enrichment device.
【請求項4】 請求項1又は2記載のウラン濃縮装置に
おいて、前記ウラン発生手段は前記ウラン回収手段の上
方に配置され、かつ前記ウラン回収手段は、内部が真空
に維持された真空容器と、前記ウラン発生手段から供給
された気体状ウランに前記真空容器内においてレーザ光
を照射するレーザ手段と、前記真空容器内の下方に互い
に対向して配置され前記レーザ光が照射された気体状ウ
ランに電圧を印加する加圧電極とを有することを特徴と
するウラン濃縮装置。
4. The uranium concentrating device according to claim 1, wherein the uranium generating means is disposed above the uranium recovering means, and the uranium recovering means includes a vacuum container whose interior is maintained in vacuum. Laser means for irradiating the gaseous uranium supplied from the uranium generating means with laser light in the vacuum container, and gas uranium irradiated with the laser light, which are arranged below each other in the vacuum container so as to face each other. A uranium concentrating device having a pressure electrode for applying a voltage.
【請求項5】 請求項1又は2記載のウラン濃縮装置に
おいて、前記気体状のウラン化合物は、六フッ化ウラン
であることを特徴とするウラン濃縮装置。
5. The uranium concentrator according to claim 1 or 2, wherein the gaseous uranium compound is uranium hexafluoride.
【請求項6】 請求項1又は2記載のウラン濃縮装置に
おいて、前記還元物質はアルカリ土類金属であることを
特徴とするウラン濃縮装置。
6. The uranium concentrator according to claim 1 or 2, wherein the reducing substance is an alkaline earth metal.
【請求項7】 気体状のウラン化合物から気体状ウラン
を発生させ、その発生した気体状ウランにレーザ光を照
射してウラン−235を選択的に電離し回収するウラン
濃縮方法において、 前記気体状のウラン化合物とそのウラン化合物を還元す
る還元物質とを反応させることにより気体状ウランを発
生させることを特徴とするウラン濃縮方法。
7. A uranium enrichment method for producing gaseous uranium from a gaseous uranium compound, irradiating the produced gaseous uranium with laser light to selectively ionize and recover uranium-235, wherein A method for enriching uranium, characterized in that gaseous uranium is generated by reacting the uranium compound with a reducing substance that reduces the uranium compound.
【請求項8】 請求項7記載のウラン濃縮方法におい
て、前記気体状のウラン化合物は、六フッ化ウランであ
ることを特徴とするウラン濃縮方法。
8. The uranium enrichment method according to claim 7, wherein the gaseous uranium compound is uranium hexafluoride.
【請求項9】 請求項7記載のウラン濃縮方法におい
て、前記還元物質はアルカリ土類金属であることを特徴
とするウラン濃縮方法。
9. The uranium enrichment method according to claim 7, wherein the reducing substance is an alkaline earth metal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008519416A (en) * 2004-11-08 2008-06-05 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド Method and apparatus for treating metal-containing gases
US8779322B2 (en) 1997-06-26 2014-07-15 Mks Instruments Inc. Method and apparatus for processing metal bearing gases
JP2015036435A (en) * 2013-08-13 2015-02-23 株式会社東京精密 Ion extraction apparatus and ion extraction method

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