JPS5811026A - Method and device for separating substance having different atomic weight - Google Patents
Method and device for separating substance having different atomic weightInfo
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- JPS5811026A JPS5811026A JP10495581A JP10495581A JPS5811026A JP S5811026 A JPS5811026 A JP S5811026A JP 10495581 A JP10495581 A JP 10495581A JP 10495581 A JP10495581 A JP 10495581A JP S5811026 A JPS5811026 A JP S5811026A
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- substance
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- ionized
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はプラズマ遠心mを用いて異なる原子量の物質
を分離するための方法および装置に向けられるものであ
り、特に、レーザ起動される真空アークか、分離される
べき物質を十分にイオン化してプラズマを形成する方法
および装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to a method and apparatus for separating substances of different atomic weight using plasma centrifugation, and in particular to a method and apparatus for separating substances of different atomic weight using plasma centrifugation, and in particular to The present invention relates to a method and apparatus for sufficiently ionizing and forming plasma.
異なる原子量を有する物質を含むプラズマを回転させる
ことによって物質を分離することが当該技術分野におい
て知られている。先行技術においては、分離されるべき
物質を含む中性気体がそれに電流を流すことによってイ
オン化される。しかしながら、これらの先行技術の気体
放電プラズマは部分的にイオン化されるにすぎない。し
たがって、イオン化されたプラズマ成分はプラズマを回
転させる電磁界に応答するが、スピンしているプラズマ
内およびその周りにある中性原子による抗力は回転速度
を制限しかつしたがってそのような先行技術の遠心機で
達成し侮る質量分離の程度を制限する。中性原子の粘性
のため、対応する低質量の分離を伴うアルヴエーン臨界
速度よりも十分に下回るプラズマ回転速度を生じる。部
分的にイオン化されたプラズマにおいては、イオンの回
転エネルギが中性原子のイオン化エネルギに等しいとき
にアルヴエーン速度の限界に達する。回転プラズマへさ
らに加わるエネルギ入力は主として残留中性原子のイオ
ン化を行う。It is known in the art to separate materials by rotating a plasma containing materials with different atomic weights. In the prior art, the neutral gas containing the substance to be separated is ionized by passing an electric current through it. However, these prior art gas discharge plasmas are only partially ionized. Thus, although the ionized plasma components respond to the electromagnetic field that rotates the plasma, the drag forces due to neutral atoms in and around the spinning plasma limit the rotational speed and therefore the centrifugation of such prior art limits the degree of mass separation achieved by the machine. The viscosity of the neutral atoms results in plasma rotational speeds well below the Alfvén critical velocity with correspondingly low mass separation. In a partially ionized plasma, the Alfvén velocity limit is reached when the rotational energy of the ions is equal to the ionization energy of the neutral atoms. Further energy input to the rotating plasma primarily ionizes residual neutral atoms.
異なる原子量の物質へ印加される遠心力は回転速度の関
数であるので、中性原子の抗力によって庄じる回転速度
についての制限は、実質的に遠心力を減じかつそれゆえ
に先行技術装置の分離能力を減じる。Since the centrifugal force applied to materials of different atomic weights is a function of the rotational speed, the limit on the rotational speed imposed by the drag force of neutral atoms substantially reduces the centrifugal force and therefore reduces the separation of prior art devices. reduce ability.
この発明の主たる目的は、分離すべき物質を含むプラズ
マが十分にイオン化され、それによってプラズマかそれ
に磁気力を与えることによって回転されるときに抗力を
減少させる、異なる原子量の物質を分離するための方法
および装置を提供することである。The main object of this invention is to ensure that the plasma containing the substances to be separated is sufficiently ionized, thereby reducing the drag force when the plasma or the plasma is rotated by imparting a magnetic force to it. An object of the present invention is to provide a method and apparatus.
この発明の他の目的は、プラズマが、分離すべき物質の
上にレーザエネルギを焦点決めさせることによって形成
されるプラズマ遠心機を用いて異なる原子量の物質を分
離するための方法および装置を提供することである。Another object of the invention is to provide a method and apparatus for separating substances of different atomic weight using a plasma centrifuge in which a plasma is formed by focusing laser energy onto the substances to be separated. That's true.
この発明のさらに他の目的は、初期の全イオン化かパル
ス化されたレーザエネルギを用いて行われ、かつレーザ
パルスが完了するとき、分離すべき物質へ電流を流し、
それによってさらにその全イオン化を生じる、プラズマ
遠心1戊を用いて異なる原子量の物質を分離するための
方法および装置を提供することである。Yet another object of the invention is that the initial total ionization is carried out using pulsed laser energy, and when the laser pulse is completed, applying a current to the material to be separated;
It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for separating substances of different atomic weight using plasma centrifugation, thereby also resulting in their total ionization.
この発明のさらに他の目的は分離すべき物質からなるタ
ーゲットの小さな体積または点にイオン化を生じること
によってパルス化されたレーザエネルギおよび電流を用
いて全イオン化を確実にすることである。Yet another object of the invention is to ensure total ionization using pulsed laser energy and current by producing ionization in a small volume or point of a target of material to be separated.
この発明は異なる分子量の物質を遠心分離するための方
法および装置に向けられる。分離すべき物質は長手方向
の軸を有する排気されたベッセル内に位置決めされる。The present invention is directed to a method and apparatus for centrifuging substances of different molecular weight. The material to be separated is positioned within an evacuated vessel having a longitudinal axis.
磁界かベッセルの長手方向軸に串打にベッセル内に発生
され、かつ分離すべき物質からなるターゲットはベッセ
ル内の一方端に位置決めされる。コレクタかベッセルの
他方端に位置決めされる。パルス化されたレーザエネル
ギは分離すべき物質上に焦点決めされ、それによって物
質の少くとも1部を完全にイオン化しかつそこからプラ
ズマを形成する。レーザエネルギの到来に続いてすぐに
、分離すべき物質に電流を流し、それによって物質のさ
らに完全なイオン化が行われ、かつそれによって付加的
なプラズマが形成される。完全にイオン化されたプラズ
マは、磁界を与えることによって、分離すべき物aのタ
ーゲットからコレクタへ回転されかつ移動される。A magnetic field is generated within the vessel impinging on the longitudinal axis of the vessel, and a target comprising the material to be separated is positioned at one end within the vessel. Positioned at the other end of the collector or vessel. Pulsed laser energy is focused onto the material to be separated, thereby completely ionizing at least a portion of the material and forming a plasma therefrom. Immediately following the arrival of the laser energy, an electric current is passed through the material to be separated, thereby causing a more complete ionization of the material and thereby forming an additional plasma. The fully ionized plasma is rotated and moved from the target to the collector of the object to be separated a by applying a magnetic field.
イオン化された物質の少くとも一部は、磁界によってプ
ラズマの回転から生じる遠心力によって分離される。At least a portion of the ionized material is separated by centrifugal force resulting from rotation of the plasma by the magnetic field.
第1図はこの発明のプラズマ遠心機の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma centrifuge according to the present invention.
第1図を参照して、ベッセル1が拡散ポンプ3を用いて
排気される。電磁コイル5がベッセル1を包囲し、この
容器は、たとえはその形状か円筒状であってもよい。コ
イル5の軸はベッセルlの長芋方向軸A −A lこ対
応する。分離すべき材料を含む固体ターゲット7がベン
セル1の一方端に位置決めされ、かつ電源9の1つの端
子かそこに連結される。好ましい実施例において、ター
ゲットは固体である。真空中で固体ターゲットを用いる
ことによって十分にイオン化されたプラズマをつくるの
か促進される。しかしながら、液体または気体ターゲッ
トも用い得る。レーザ11は、そこからのレーザエネル
ギがターゲット7へ与えられることができるようにター
ゲット7上へ焦点決めされる。Referring to FIG. 1, vessel 1 is evacuated using diffusion pump 3. An electromagnetic coil 5 surrounds the vessel 1, which may even be cylindrical in shape. The axis of the coil 5 corresponds to the longitudinal axis A-A of the vessel l. A solid target 7 containing the material to be separated is positioned at one end of the benzel 1 and connected to one terminal of a power source 9. In a preferred embodiment, the target is solid. Creating a well-ionized plasma is facilitated by using a solid target in a vacuum. However, liquid or gas targets may also be used. Laser 11 is focused onto target 7 such that laser energy therefrom can be applied to target 7.
動作において、レーザ11かパルス化きれ、かつパルス
化されたレーザエネルギがターゲット7上に焦点決めさ
れる。レーザは、たとえば、パルス化されたC02レー
ザであってもよい。レーザパルスによって、ターゲット
の一部がイオン化されプラズマを形成する。レーザパル
スが終るとき、コンデンサ放電電源9のコンデンサ9a
に蓄積された電荷がターゲット7を介して放電されて
電流がそれを流れる。この電流はさらに分離すべき物質
の一部をイオン化し、かつそれによってさらにプラズマ
を増大する。ターゲット7を介して電源9からの電流の
放電か終ると、レーザ11が再ひパルス化され、かつ次
いで電源がPjび繰り返しサイクルで放電される。プラ
ズマは半径方向の内方方向を有する電界圧をつくりたす
。さらに、磁気コイル5によってつくられる磁界Bにか
がる電流の流れは、長芋方向軸A−Aの周りをプラズマ
柱をスピンまたは回転させるように働くプラズマ上にロ
レンツ力を生じる。さらに、磁界はプラズマをベンセル
の中央部分に閉じ込め、かつさらにその磁界によってプ
ラズマは端部ブレートコレクタ13万同へ流れる。プラ
ズマかスピンまたは回転しているので、より重い原子量
の物質は、より軽い原子量の物質と比べてそこへ与えら
れるより大きな遠心力の結果として半径方向に外方へ移
動しようとする。したかつて、プラズマか端部プレート
コレクタを打撃するとき、端部プレートコレクタの半径
方向の外方部分方向へより重い物質かより多く集中し、
かつその結果端部プレートコレクタの半径方向の内方部
分にはより軽い物質がより多く集中する。端部プレート
コレクタの異なる半径方向部分での物質の7mのものと
比べて物質の一方81S分の集中を増大させることによ
って分離が行われる。In operation, laser 11 is pulsed and the pulsed laser energy is focused onto target 7 . The laser may be, for example, a pulsed C02 laser. The laser pulse ionizes a portion of the target to form a plasma. When the laser pulse ends, the capacitor 9a of the capacitor discharge power supply 9
The charge stored in the target 7 is discharged through the target 7 and a current flows through it. This current further ionizes a portion of the material to be separated and thereby further increases the plasma. Once the discharge of current from the power source 9 through the target 7 has ended, the laser 11 is re-pulsed and the power source is then discharged in a repeating cycle. The plasma creates an electric field pressure that has a radially inward direction. Furthermore, the flow of current across the magnetic field B created by the magnetic coil 5 produces a Lorentz force on the plasma which acts to spin or rotate the plasma column about the directional axis A-A. Furthermore, the magnetic field confines the plasma to the central portion of the Bencell, and the magnetic field also causes the plasma to flow to the end plate collectors. Since the plasma is spinning or rotating, heavier atomic weight materials tend to move radially outward as a result of the greater centrifugal force exerted on them compared to lighter atomic weight materials. Once, when the plasma strikes the end plate collector, the heavier material concentrates more toward the radially outer portion of the end plate collector;
and as a result there is a greater concentration of lighter material in the radially inner portion of the end plate collector. Separation is achieved by increasing the concentration of one 81S of material compared to that of 7m in different radial sections of the end plate collector.
第2図は端部ブレートコlノクタ上の種々の半径でより
重い桐材とより軽い桐料との相対的存在度を示すグラフ
である。図示した3つの曲線はプラズマ!KA 反の異
なる値に対する理論である。これらの曲線は、ベッセル
の長手方向軸と一致する端部ブレートコレクタの軸で単
位に正規化される。曲線に見られるように、より粗い材
料の濃友は半径か増大するに従って増大ずZ)。逆によ
り軽い材料の温良は半径か軸方向に接近するに従って増
大する。FIG. 2 is a graph showing the relative abundance of heavier and lighter paulownia wood at various radii on an end-blade collector. The three curves shown are plasma! KA This is a theory for different values of anti. These curves are normalized to units with the axis of the end plate collector coinciding with the longitudinal axis of the vessel. As can be seen in the curve, the density of coarser materials increases as the radius increases (Z). Conversely, the thermal properties of lighter materials increase with approach in the radial or axial direction.
この発明はこの発明の精神または本質的な特徴を逸脱す
ることなく他の特定的な形式でも実施できる。ここに開
示した実施例は、それゆえに、あらゆる観点において例
示として考えるべきであり制限として名えるべきではな
く、この発明の範囲は1り達した説明よりもむしろ別掲
の特許請求の範囲によって示されるものであり、かつ特
許請求の範囲の均等性の意味および範囲内にあるすべて
の変形はそれゆえにここに含まれるべきものである。The invention may be embodied in other specific forms without departing from its spirit or essential characteristics. The embodiments disclosed herein are therefore to be regarded in all respects as illustrative and not as restrictive, with the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the detailed description. and all modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore to be embraced herein.
第1図はこの発明のプラズマ遠心機の概略図である。
第2図は端部プレートコレクタ上で測定される半径に対
する、異なる分子量を有する2個の物質の相対的な存在
度を示す図である。
図において、1はベッセル、3は拡散ポンプ、5は電磁
コイル、7はターゲット、9は電源、11はレーザ、1
3はコレクタを示す。
特許出願人 ジェイ・エル・ハッシュフェルドFI6
2
十 屋 C肖
第1頁の続き
■出 願 人 マハディバン・クリシュナンアメリカ合
衆国コネチカット州
ニュー・ヘブン・イエール・ス
テーション・ピー・オー・ボッ
クス605
手続補正型(方式)
%式%
2、発明の名称
異なる原子量の物質を分離する方法および装置3、補正
をする者
事件との関係 特許出願人
住 所 アメリカ合衆国、」ネチカット州、ハンデン
キルディア・ロード、55
氏 名 ジエイ・エル・ハツシュフェルト (1よか
1名)4、代理人
住 所 大阪市北区天神橋2丁目3番9号 八千代第一
ビル電話 大阪(06)351−6239 (代)昭和
56年11月24日
6、補正の対象
図面、委任状および訳文、おJ:び国籍居住証明―(マ
ハデバン・クリシュナンの分)および訳文。
7、補正の内容
(1) 製出で描いた図面を別紙のとおり。なお、内容
についての変更はない。
(2) 委任状および訳文を別紙のとおり。
(3) 国籍居住証明書(マハデイバン・クリシュナン
の分)および訳文を別紙のとおり。
以上
2−FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma centrifuge according to the invention. FIG. 2 shows the relative abundance of two substances with different molecular weights versus the radius measured on the end plate collector. In the figure, 1 is a vessel, 3 is a diffusion pump, 5 is an electromagnetic coil, 7 is a target, 9 is a power supply, 11 is a laser, 1
3 indicates a collector. Patent applicant: J.L. Hassfeld FI6
2.Continued from page 1 of Juya C. Applicant: Mahadevan Krishnan, New Haven, Connecticut, United States of America, Yale Station P.O. Box 605 Procedural amendment type (method) % formula % 2. Name of invention is different Method and Apparatus for Separating Substances of Atomic Weight 3, Relation to the Amendr's Case Patent Applicant Address 55, Handenkiller Road, Neticut, United States of America Name G. L. Hatschfeldt (1 Yoka) 1 person) 4, Agent Address: 2-3-9 Tenjinbashi, Kita-ku, Osaka, Yachiyo Daiichi Building Telephone: Osaka (06) 351-6239 (Main) November 24, 1981 6. Drawings subject to amendment, delegation Letter and translation, certificate of nationality and residence (for Mahadevan Krishnan) and translation. 7. Contents of amendment (1) The drawings drawn during production are as attached. There are no changes to the content. (2) Power of attorney and translation as attached. (3) Certificate of nationality and residence (for Mahadevan Krishnan) and translation as attached. Above 2-
Claims (1)
の一部をイオン化してプラズマを形成し、njJ記物質
および別記イオン化した部分に電流を流して開側物質を
さらにイオン化しかつそれによってそれからさらにプラ
ズマを形成し、磁界を前記イオン化されたプラズマへ印
加してi11把イオン化したプラズマを回転させかつ別
記物質のイオン化されない部分から離れる方向に前記イ
オン化されたプラズマを移動させ、tliJ、jaイオ
ン化されたプラズマの回転はnす記物質の少くとも一部
を遠心分離し、かつ 前記遠心分離したイオン化されたプラズマをコレクタ上
へ置く、方法。 (2) レーザエネルギの則記焦点決めはパルス化さ
れたレーザをUす記物質上へ焦点決めすることを含む、
特許請求の範囲第(1)項記載の方法。 (3) 前記物質に電流を流すステップは、前記物質
を介してコンデンサ手段を放電ざぜることを含む、特許
請求の範囲第(2+項または第(JI項記載の方法。 (4) 異なる原子量の物質を遠心分離するだめの装
置であって、 長平方向軸を有するベッセル手段ト、 口1」記ベッセルに真空をつくりだすための真空手段と
、 前記ベッセル手段の長手方向軸Iこ平行に、前記ベッセ
ル手段に磁界を発生させるための磁界発生手段と、 前記物質からなり、niJ記ベンセル手段内の一方端に
位置決めされるターゲット手段と、前記ベッセル内でそ
の他方端に位置決めされるコレクタ手段と、 前記ターゲット手段上へレーザエネルギを焦点決めし、
かつそれによって前記物質の少(とも一部一をイオン化
しかつそれからプラズマを形成するためのレーザ手段と
、 前記ターゲット手段へ接続されて電流を与えるための電
源手段とを備え、前記ターゲット手段を流れる電流によ
って前記物質のイオン化がさらに行われ、かつそれによ
ってそれから付加的なプラズマかさらに形成され、 iiJ 記イオン化されたプラズマは1〕す電磁界によ
って回転されかつi′]jj記ターゲツタ−ゲット手段
コレクタ手段へ移動され、それによって前記イオン化さ
れた物質の少くとも一部がその回転から生じる遠心力に
よって分離される、遠心分離装置。 +51 削ぎ己レーザはパルス化されたレーザである
、特許請求の範囲第(4)項記載の装置。 (6) 前記電源手段は電流パルスを前記ターゲット
手段へ与え、かつnす記レーザ手段は予め定められた間
隔で前記ターゲット手攻ヘレーザバルスを与え、llJ
記予め定められた間隔は前記電源が再充電される時間に
対応する、特許請求の範囲第(5)項記載の装置。 (7) 前記磁界発生手段は前記ベッセル手段を包囲
する少くとも1個の電磁コイルを含み、前記コイルの軸
は前記ベッセル手段の長手方向軸と一致する、特許請求
の範囲第(4)項ないし第(6)項のいずれかに記載の
装置。 +81 前記少くとも1個のコイルは複数個のコイル
からなる、特許請求の範囲第+71項記載の装置。 (91njJ記電源手段は充電されたコンデンサ回路網
を含む、特許請求の範囲第(4)項ないし第(6)項の
いずれかに記載の装置。 uQl neJ記コレクタ手段はプレートである、特
許請求の範囲第(4)項ないし第(6)項のいずれかに
記載の装置。 all 前記ターゲット手段は固体である、特許請求
の範囲第(4)項ないし第(6)項のいずれかに記載の
装置。[Claims] (1) A method for separating substances between different atoms, which comprises placing the substance in a vacuum, focusing laser energy onto the 1ffrj substance to ionize a part of it, and creating a plasma. forming a current through the njj material and the ionized portion to further ionize the open material and thereby further forming a plasma, and applying a magnetic field to the ionized plasma to create an ionized plasma. and moving the ionized plasma in a direction away from the non-ionized portion of the substance, the rotation of the ionized plasma centrifuging at least a portion of the substance, and the centrifugation A method of placing a separated ionized plasma onto a collector. (2) Lawful focusing of laser energy includes focusing a pulsed laser onto the material;
A method according to claim (1). (3) The method according to claim 2+ or claim (JI), wherein the step of passing a current through the substance includes discharging a capacitor means through the substance. 1. An apparatus for centrifuging a substance, comprising: a vessel means having a longitudinal axis; a vacuum means for creating a vacuum in the vessel; magnetic field generating means for generating a magnetic field in the means; target means made of the above-mentioned material and positioned at one end of the Benssel means; collector means positioned at the other end of the vessel; focusing laser energy onto a target means;
and laser means for ionizing at least a portion of said substance and forming a plasma therefrom; and power supply means connected to said target means for providing an electric current flowing through said target means. ionization of said substance is further effected by means of an electric current, and thereby an additional plasma is further formed therefrom; iiJ the ionized plasma is rotated by the electromagnetic field of 1) and i']jj the target means collector; a centrifugal separator, wherein at least a portion of the ionized substance is separated by centrifugal force resulting from its rotation. The apparatus according to paragraph (4). (6) The power supply means applies current pulses to the target means, and the n laser means apply laser pulses attacking the target at predetermined intervals,
Apparatus according to claim 5, wherein the predetermined interval corresponds to a time during which the power source is recharged. (7) The magnetic field generating means includes at least one electromagnetic coil surrounding the vessel means, the axis of the coil coinciding with the longitudinal axis of the vessel means. A device according to any of paragraph (6). +81. The device of claim +71, wherein said at least one coil comprises a plurality of coils. (A device according to any one of claims 4 to 6, wherein the power supply means comprises a charged capacitor network.) The collector means is a plate. The apparatus according to any one of claims (4) to (6), wherein all the target means are solid. equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10495581A JPS5811026A (en) | 1981-07-04 | 1981-07-04 | Method and device for separating substance having different atomic weight |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10495581A JPS5811026A (en) | 1981-07-04 | 1981-07-04 | Method and device for separating substance having different atomic weight |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5811026A true JPS5811026A (en) | 1983-01-21 |
Family
ID=14394510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10495581A Pending JPS5811026A (en) | 1981-07-04 | 1981-07-04 | Method and device for separating substance having different atomic weight |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5811026A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0904146B1 (en) * | 1996-03-15 | 2002-08-14 | British Nuclear Fuels PLC | Separation of components in a mixed feed by selective ionisation |
EP1256370A3 (en) * | 1996-03-15 | 2004-12-15 | British Nuclear Fuels PLC | Separation of isotopes by ionisation for processing of nuclear fuel materials |
-
1981
- 1981-07-04 JP JP10495581A patent/JPS5811026A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0904146B1 (en) * | 1996-03-15 | 2002-08-14 | British Nuclear Fuels PLC | Separation of components in a mixed feed by selective ionisation |
EP1256370A3 (en) * | 1996-03-15 | 2004-12-15 | British Nuclear Fuels PLC | Separation of isotopes by ionisation for processing of nuclear fuel materials |
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