JPS58170526A - 同位体化合物の分離方法 - Google Patents
同位体化合物の分離方法Info
- Publication number
- JPS58170526A JPS58170526A JP5321482A JP5321482A JPS58170526A JP S58170526 A JPS58170526 A JP S58170526A JP 5321482 A JP5321482 A JP 5321482A JP 5321482 A JP5321482 A JP 5321482A JP S58170526 A JPS58170526 A JP S58170526A
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- JP
- Japan
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- isotope
- gas
- interest
- laser
- separation
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は同位体化合物の分離方法に関する。
より詳細に述べると、本発明は、単色性を有するレーザ
ー光を遠心力場などの力の場に置かれた気体状の分離対
象分子（以下ゝ着目同位体“と略記する場合がある）の
みに吸収させ、分離を対象としていない分子（以下ゞ非
着目同位体“と略記する場合がある。）との間において
同位体分離を行う方法に関する。
ー光を遠心力場などの力の場に置かれた気体状の分離対
象分子（以下ゝ着目同位体“と略記する場合がある）の
みに吸収させ、分離を対象としていない分子（以下ゞ非
着目同位体“と略記する場合がある。）との間において
同位体分離を行う方法に関する。
本発明に従って、分離を目的とする着目同位体にレーザ
ー光を照射することにより着目同位体を選択的に励起さ
せ、緩和現象または分子間衝突により生ずる化合物の並
進運動を利用して物理的に最初の同位体混合物から分離
して取出すことができる。本発明の方法に類似している
気体遠心分離方法は、化合物の分光学的スペクトルとは
無関係な分離方法であり、単に同位体の質量の差のみを
利用している方法であるため、その分離効率はあまり良
くない。本発明では、このような力の場にさらにレーザ
ー光を照射することにより分離効率を上げうるものであ
る。すなわち、本発明は、非着目同位体と着目同位体と
の間に同位体シフトに相当する工坏ルキー準位を持つこ
とを利用して単色性のよいレーザー光により、着目同位
体のみがエネルギーを吸収し、熱運動速度が増大し、力
の場に拘束されにくくなることを利用し、レーザー波長
、クエンチング混入気体の種類、気体圧力、レーザー出
力、レーザー照射時間を設定することによって分離を可
能としたものである。
ー光を照射することにより着目同位体を選択的に励起さ
せ、緩和現象または分子間衝突により生ずる化合物の並
進運動を利用して物理的に最初の同位体混合物から分離
して取出すことができる。本発明の方法に類似している
気体遠心分離方法は、化合物の分光学的スペクトルとは
無関係な分離方法であり、単に同位体の質量の差のみを
利用している方法であるため、その分離効率はあまり良
くない。本発明では、このような力の場にさらにレーザ
ー光を照射することにより分離効率を上げうるものであ
る。すなわち、本発明は、非着目同位体と着目同位体と
の間に同位体シフトに相当する工坏ルキー準位を持つこ
とを利用して単色性のよいレーザー光により、着目同位
体のみがエネルギーを吸収し、熱運動速度が増大し、力
の場に拘束されにくくなることを利用し、レーザー波長
、クエンチング混入気体の種類、気体圧力、レーザー出
力、レーザー照射時間を設定することによって分離を可
能としたものである。
本発明による同位体分離法を図面によって更に詳細に説
明する。
明する。
第１図は同位体シフトを有する分子のエネルギー準位模
式図であり、Ｅｌは着目同位体の共鳴エネルギー準位、
Ｅ２は非着目同位体の共鳴エネルギー準位である。即ち
Ｅｌ−Ｅ２が同位体シフトである。Ｅｌが着目同位体の
共鳴エネルギー準位であるから、このエネルギー、、準
位に共鳴するエネルギー（波長）のレーザー光を照射す
ることにより着目同位体のみの振動準位を励起する（選
択励起）ことが可能となる。選択的に励起された化合よ
りエネルギー状態を下げる。この間に他の化合物と衝突
すると非弾性衝突によりエネルギーは衝突化合物へと移
動する。一般に、衝突までの平均衝突時間は、衝突断面
積と密度と分子の叶均速度との積の逆数で示されるから
、大気圧程度の処理ガス圧条件ではｎ５ｅｃオーダーと
考えられるため分子が励起状態から自然に失活するまで
に多数回備失を生じ、この間にエネルギーの移動が生ず
る。
式図であり、Ｅｌは着目同位体の共鳴エネルギー準位、
Ｅ２は非着目同位体の共鳴エネルギー準位である。即ち
Ｅｌ−Ｅ２が同位体シフトである。Ｅｌが着目同位体の
共鳴エネルギー準位であるから、このエネルギー、、準
位に共鳴するエネルギー（波長）のレーザー光を照射す
ることにより着目同位体のみの振動準位を励起する（選
択励起）ことが可能となる。選択的に励起された化合よ
りエネルギー状態を下げる。この間に他の化合物と衝突
すると非弾性衝突によりエネルギーは衝突化合物へと移
動する。一般に、衝突までの平均衝突時間は、衝突断面
積と密度と分子の叶均速度との積の逆数で示されるから
、大気圧程度の処理ガス圧条件ではｎ５ｅｃオーダーと
考えられるため分子が励起状態から自然に失活するまで
に多数回備失を生じ、この間にエネルギーの移動が生ず
る。
この衝突において、大きなエネルギーを受は渡たすほど
着目同位体の持つエネルギーは小さくなりついには平衡
温度に到達し、非着目同位体との間には熱エネルギーに
よる移動速度の差は見られなくなる。逆に受は渡たすエ
ネルギーが小さいほど着目同位体の熱運動エネルギーは
非着目同位体に比べて大きくなり両者同位体間の分子温
度の違いによる力の場に沿う移、動速度には大きな差が
生ずる。これによって非着目同位体は第２図に示した円
筒３内を統計的に半径方向へと移動してゆくが着目同位
体はこうした力を受けにくいので大きな分離が得られる
。
着目同位体の持つエネルギーは小さくなりついには平衡
温度に到達し、非着目同位体との間には熱エネルギーに
よる移動速度の差は見られなくなる。逆に受は渡たすエ
ネルギーが小さいほど着目同位体の熱運動エネルギーは
非着目同位体に比べて大きくなり両者同位体間の分子温
度の違いによる力の場に沿う移、動速度には大きな差が
生ずる。これによって非着目同位体は第２図に示した円
筒３内を統計的に半径方向へと移動してゆくが着目同位
体はこうした力を受けにくいので大きな分離が得られる
。
本発明の技術思想は上述した通りであるが、本発明の構
成を第２図に基いて具体的に説明する。
成を第２図に基いて具体的に説明する。
第２図は本発明を実施するのに使用する装置の一態様を
示す児取り図である。本発明に従って同位体化合物とパ
ンファガスとの混合ガスを會むタンク１から、混合ガス
をノズル２かも分離円筒３内に噴出させ同位体化合物の
温度を低下させ、これにレーザー透過ウィンドウ５を通
してレーザービーム４を照射する。濃縮された軽成分ガ
スは抜き取り孔６から抜き取り、減損した軽成分ガスは
同Ｔから抜き取る。第２図において８は混合ガストラッ
プ、９はトラップされた混合ガス、１０は抜き取りガス
のトラップ、１１は分離器内圧力測定器である。
示す児取り図である。本発明に従って同位体化合物とパ
ンファガスとの混合ガスを會むタンク１から、混合ガス
をノズル２かも分離円筒３内に噴出させ同位体化合物の
温度を低下させ、これにレーザー透過ウィンドウ５を通
してレーザービーム４を照射する。濃縮された軽成分ガ
スは抜き取り孔６から抜き取り、減損した軽成分ガスは
同Ｔから抜き取る。第２図において８は混合ガストラッ
プ、９はトラップされた混合ガス、１０は抜き取りガス
のトラップ、１１は分離器内圧力測定器である。
以下、実施例を掲げ本発明の構成及び効果を説明する。
実施例
塩素原子（ｃｇ）同位体を含むＣＣＩ！２Ｆ２（フレオ
ンＩＺ）を用いてｃｅ原子の同位体分離を第２図に示す
装置を用いて行った。
ンＩＺ）を用いてｃｅ原子の同位体分離を第２図に示す
装置を用いて行った。
ＣＣｌ２Ｆ３分子はＣＯ，レーザー発振域ＫＣ／原子に
ついて同位体化合物の吸収帯を持っており、模式的に示
すと第３図のようになる。ＣＣ１！、Ｆ、とＣＯ２との
混合ガスをノズルより噴出させ、これにＣＯ，レーザー
を照射したところ、第３図の結果が得られた。この図よ
り分離係数がレーザー波長に依存することがわかる。し
かも、レーザー光に対し吸収帯を持たない部分の分離係
数を単なる分子量の差による分離とすれば、レーザーを
照射することにより分離能（分離係数−１）は３０チ以
上も増大する。この値は、同種分離器を多数連結するこ
とにより濃縮を行うカスケードプラントにとっては大き
な性能改善となる。但し、レーザー照射エネルギーが増
大し、分子全体の熱エネルギーが上昇することによって
ＣＣ１！、Ｆ、のスペクトルが拡がり、互いの同位体間
のスペクトルの違い（同位体シフト）が妨害される場合
には選択的なレーザー光励起による分離効果は得られな
くなる。このため、分離対象ガスを他の軽いバツファガ
ス（特に比熱比の小さい単原子ガスが良い）と混合し、
ノズルから噴出させることにより分子の温度を冷却して
スペクトルをせばめたり、あるいは余分なエイ・ルギー
移動が生ずることのないようクエンチング効果を持つ気
体を混入させることにより、スペクトルの拡がりを防止
することが行われる。
ついて同位体化合物の吸収帯を持っており、模式的に示
すと第３図のようになる。ＣＣ１！、Ｆ、とＣＯ２との
混合ガスをノズルより噴出させ、これにＣＯ，レーザー
を照射したところ、第３図の結果が得られた。この図よ
り分離係数がレーザー波長に依存することがわかる。し
かも、レーザー光に対し吸収帯を持たない部分の分離係
数を単なる分子量の差による分離とすれば、レーザーを
照射することにより分離能（分離係数−１）は３０チ以
上も増大する。この値は、同種分離器を多数連結するこ
とにより濃縮を行うカスケードプラントにとっては大き
な性能改善となる。但し、レーザー照射エネルギーが増
大し、分子全体の熱エネルギーが上昇することによって
ＣＣ１！、Ｆ、のスペクトルが拡がり、互いの同位体間
のスペクトルの違い（同位体シフト）が妨害される場合
には選択的なレーザー光励起による分離効果は得られな
くなる。このため、分離対象ガスを他の軽いバツファガ
ス（特に比熱比の小さい単原子ガスが良い）と混合し、
ノズルから噴出させることにより分子の温度を冷却して
スペクトルをせばめたり、あるいは余分なエイ・ルギー
移動が生ずることのないようクエンチング効果を持つ気
体を混入させることにより、スペクトルの拡がりを防止
することが行われる。
本発明による励起エネルギー準位の差を利用した分離法
を、ウラン同位体分離に適用する場合はＵＦ６単体又は
ヘリウム、アルゴン等の単原子分子と混合させノズルか
ら噴出させることによりＵＦ６の温度を低下させそれに
よってＵＦ６スペクトルをきわめて鮮鋭なものとする。
を、ウラン同位体分離に適用する場合はＵＦ６単体又は
ヘリウム、アルゴン等の単原子分子と混合させノズルか
ら噴出させることによりＵＦ６の温度を低下させそれに
よってＵＦ６スペクトルをきわめて鮮鋭なものとする。
これにＵＦ６のνにュー）３振動モード（約１６ミクロ
ン）又は２ν３．３ν３・・・・・等のオーバートーン
さらにはシ３＋シ□、ν３＋ν、＋ν、・−・・・等の
組合せに相当する波長のレーザーを照射する。又、水素
同位体の分離に適用する場合は、ＣＦ３Ｈ，ＣＩ！ＦＭ
などの化合物（フレオンと呼ばれる一連のガス）で水素
同位体を會む分子をノズルより噴出させこれらのガスに
分子特有の振動数と合致するレーザー光を照射する。こ
れらの同位体分離における分離器内の圧力は分子−間衝
突を考慮し約］、 Ｏｔｏｒｒ以「に制限させろ１３本
発明における同位体分離に用いられるレーザーとしては
ＣＯ，レーザー、ＮＨ３Ｌ’−ザー、ＣＦ４Ｌ／−ザー
の他生導体レーザーを用いることが出来る。
ン）又は２ν３．３ν３・・・・・等のオーバートーン
さらにはシ３＋シ□、ν３＋ν、＋ν、・−・・・等の
組合せに相当する波長のレーザーを照射する。又、水素
同位体の分離に適用する場合は、ＣＦ３Ｈ，ＣＩ！ＦＭ
などの化合物（フレオンと呼ばれる一連のガス）で水素
同位体を會む分子をノズルより噴出させこれらのガスに
分子特有の振動数と合致するレーザー光を照射する。こ
れらの同位体分離における分離器内の圧力は分子−間衝
突を考慮し約］、 Ｏｔｏｒｒ以「に制限させろ１３本
発明における同位体分離に用いられるレーザーとしては
ＣＯ，レーザー、ＮＨ３Ｌ’−ザー、ＣＦ４Ｌ／−ザー
の他生導体レーザーを用いることが出来る。
第１図は、同位体シフトを有する分Ｊ’のエネルギー準
位模式図である。 第２図は、本発明で使用する装置の一例を、にす見取り
図である。 第３図は実施例で得た実験テークを示すグラフで横軸は
照射レーザー波長、縦軸は、分離能力を示している。 特許出願人 日本原子力研究所
位模式図である。 第２図は、本発明で使用する装置の一例を、にす見取り
図である。 第３図は実施例で得た実験テークを示すグラフで横軸は
照射レーザー波長、縦軸は、分離能力を示している。 特許出願人 日本原子力研究所
Claims (3)
- （１）着目同位体を含む同位体化合物又は着目同位体化
合物を含む同位体化合物とバンファガスとの混合ガスを
遠心力等の場に噴出させると同時にこれに着目同位体の
吸収スペクトルに合致する特定の波長のレーザー光を照
射し着目同位体だけにレーザー光を吸収させ、分離を対
象としない非着目同位体はこのレーザー光を吸収しない
状態を生じさせることにより、着目同位体のみの熱運動
速度を増大させ並進運動を生じさせ力の場の拘束力を受
けにくクシ、非着目同位体との間の移動速度を著しく変
えることにより着目同位体と非着目同位体を分離する方
法。 - （２）着目同位体がウラン同位体である特許請求の範囲
第１項記載の方法。 - （３）着目同位体が水素同位体である特許請求の範囲第
１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5321482A JPS58170526A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 同位体化合物の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5321482A JPS58170526A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 同位体化合物の分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58170526A true JPS58170526A (ja) | 1983-10-07 |
Family
ID=12936579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5321482A Pending JPS58170526A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 同位体化合物の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58170526A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998058092A1 (en) * | 1996-04-02 | 1998-12-23 | Evgeny Nikolaevich Bolshakov | Method and installation for recovering precious metals from solutions using laser-induced reduction and precipitation |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324999A (en) * | 1976-08-18 | 1978-03-08 | Jersey Nuclear Avco Isotopes | Jet nozzle isotope separating method with laser auxiliary means |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP5321482A patent/JPS58170526A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324999A (en) * | 1976-08-18 | 1978-03-08 | Jersey Nuclear Avco Isotopes | Jet nozzle isotope separating method with laser auxiliary means |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998058092A1 (en) * | 1996-04-02 | 1998-12-23 | Evgeny Nikolaevich Bolshakov | Method and installation for recovering precious metals from solutions using laser-induced reduction and precipitation |
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