JPS61185321A - ウランの濃縮装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はレーザ法によるウランの濃縮装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点コ レーザ法を使用するウラン同位体の分離濃縮技術は、従
来のガス拡散法、ノズル法、化学交換法、遠心分離法等
より分離能力が非常に大きく、カスケードを組む必要が
ないといわれている。このレーザ法によるウランの濃縮
方法には金属ウランを用いた原子法と六フッ化ウランガ
スを用いた分子法がある。

現在、原子法におけるレーザ法によるウランの濃縮装置
の動作例を第２図により説明する。すなわち、全体を包
囲して枠で示す分離セル１５内には金属ウラン５を収容
したるつぼ４が配置されており、金属ウラン５にフィラ
メント１から電子ビーム２を偏向磁場３を介して照射す
る。

この電子ビーム２の照射によって衝撃された金属ウラン
５は、２　、０００°に〜３，０００°Ｋまで加熱され
て、金属ウランの原子ビーム６となって上方へ進行して
いく。この原子ビーム６中には、２３５Ｕ原子７および
２３５　（Ｊ原子８が混合された状態になっている。そ
こで、この原子ビーム６中の２ｙ５Ｕの吸収線に相当す
る振動数の選択励起レーザ９を照射する。この選択励起
レーザ光９によって濃縮しようとするｔｇ　Ｌｌだけが
励起される。

次に励起した２ＨＬＪをイオン化するための電離レーザ
光１０を照射する。この２種類のレーザビーム９と１０
によって原子ビーム６中の２ｆｉ　Ｕ原子８が電離され
２３ＳＵイオン１１に変化する。

さて、このイオン１１を含む原子ビーム６に接地電極１
２と陰電極１３を用いて電界を形成すると、電離されて
いる２３ＳＵイオン１１のみが静電的に陰電極１３に引
き寄せられ、最終的には陰電極１３の表面に吸着される
。

一方、電離されていない２３ＳＵ原子７は、この電界の
影響を受けないので直進し、中性原子捕集プレート１４
に収集される。

ところで、従来の原子法によるウラン濃縮装置では、電
子ビーム２によって加熱された金属ウラン５の原子ビー
ム６はすべてがるっぽ４の上方に進行して選択励起レー
ザ９や電離レーザ１０に照射されるわけでなく、るつぼ
４の上方開口から１８０°の角度で四方へ方に進行して
、るつぼ４、回収電極１３、回収プレート１４等を収容
した高真空に保持された分離セル１５内へ飛散していく
ので、次のような問題点があった。

その問題点の第１は分離セルの内壁に金属ウランが付着
することになり分離セル内の真空度が低下することであ
る。第２は原子ビーム６のすべてにレーザ光９．１０が
照射されるわけではないので、金属ウラン蒸気の利用効
率が低下するばかりでなく、それに伴って選択励起して
電離される２５Ｕの最も低下するので濃縮度も低下する
ことである。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
レーザを使用したウランの濃縮装置において、金属ウラ
ンを用いる原子法での金属ウラン蒸気の蒸発を制限して
ウラン蒸気の有効利用率の向上を図るとともに濃縮性能
が向上し得るレーザ法によるウランの濃縮装置を提供す
ることにある。

［発明の概要］ すなわち本発明は、分離セル内に金属ウランを分離セル
外に配設されたレーザ装置より発生させたレーザ光線で
蒸発させるるつぼの金属ウラン蒸気ビームの進行方行に
高い、すなわち、深いるつぼを作成し、ウラン蒸気ビー
ムの進行方行を安定させるもので、るつぼおよび、分離
セルの側面にレーザ光線を通過させるための窓を設置し
たことを特徴とするウランの濃縮装置である。

［発明の実施例］ 以下本発明に係る装置の一実施例を第１図および第２図
により説明する。第１図中第２図と同一部分には同一符
号を付している。

すなわち、本発明は分離セル１５の外側にレーザ光線２
２を発生するレーザ装置２１を配置する。

そしてこのレーザ光線２２が通過する窓２３を分離セル
１５の長手方向の側壁に設ける。また分離セル１５内に
は金属ウラン５を収容する内面が放物線状のるつぼ４が
配置されている。このるつぼ４には分離セル１５外より
入射されるレーザ光線２２を金属ウラン５に照射するた
めにるつぼ４の外内面の側壁にレーザ光線２２の通過す
る窓２４が設けられている。

上記構成により、レーザ光線２２の照射によって発生す
る金属ウラン５のウラン原子ビーム６はるつぼ４の放物
線の内壁面によって進行方向をるつぼ４の上方に一律に
並行に制御される。

るつぼ４の上方には、進行方向を制御された原子ビーム
６に２ＨＵ原子８にだけ吸収される波長を有する選択励
起レーザ光９と、励起された２３ｓＵ原子を電離させる
電離レーザ光１０を有する光反応部を配置する。

そして電離された２Ｗ　Ｕ＋イオンを回収する陰電極１
３と、この陰電極１３との間に電場を発生させる設置電
極１２からなる２ｓＳＵ回収部を設けるとともに、励起
されない２″Ｕを回収する中性原子捕集プレート１４が
設けられている。

ここで、本発明の中心となる原子ビームを制御するるつ
ぼ４の側壁と、レーザ光線２２を通過させるＭ２４につ
いて詳細に説明すると、るつぼ４の側壁は、放物面によ
って形成され、金属ウラン５の蒸発部は放物面の焦点に
位置している。

これは、レーザ光線２２を照射した場合に、金属ウラン
５は表面が蒸発し、放射状に原子ビームを発生する。そ
こで、るつぼ４の側壁に衝突した原子は、るつぼ４の側
壁が放物面を形成し、その放物面の焦点より原子は発生
されているために、原子ビーム６と並行になり、原子ビ
ームの密度が増大する。

従来の電子ビームによる金属ウランを蒸発させる方法で
は、電子ビームの偏向角に限界があり、るつぼ４の側壁
の高さについても限界があったが、レーザ光線２２によ
る金属ウラン５の蒸発方法に変えて、るつぼ４の一部に
レーザ光線２２を通過させる窓２４を配置することによ
り、るつぼ４の側壁をより高くすることが可能となった
。

〔発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、金属ウランを加熱
蒸発させるるつぼの側壁を高くし、かつ放物面を形成し
、金属ウランが焦点に存在する場合にはウラン蒸気が放
射状に発生しても該るつぼの側壁に衝突して平行な方向
に反射され、その蒸気ビームの放射方向を制限している
。従って、励起、電離される金属ウラン蒸気量が増大し
、ウラン蒸気の有効利用率が向上するので、ｖｓＵ濃縮
度が向上し、１３５　ＬＪと２１Ｕとの分離性能が向上
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るウランの濃縮装置の一実施例を示
す構成図、第２図は従来のウランの濃縮装置の構成図で
ある。 １・・・・・・・・・・・・フィラメント４・・・・・
・・・・・・・るつぼ ５・・・・・・・・・・・・金属ウラン９・・・・・・
・・・・・・選択励起レーザ光１０・・・・・・・・・
・・・電離レーザ光１２・・・・・・・・・・・・設置
電極１３・・・・・・・・・・・・陰電極 １５・・・・・・・・・・・・分離セル２１・・・・・
・・・・・・・レーザ装置２２・・・・・・・・・・・
・レーザ光線２３・・・・・・・・・・・・分離セル窓
２４・・・・・・・・・・・・るつぼ窓代理人弁理士　
　　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）分離セル内に金属ウランを収容したるつぼを配置
   し、該金属ウランにレーザ光線を照射し、該金属ウラン
   を加熱して蒸発させ原子ビームを発生させて、該原子ビ
   ームに＾２＾３＾５Ｕ選択励起用レーザを照射するとと
   もに励起されて＾２＾３＾５Ｕを電離する電離レーザを
   照射するように構成したことを特徴とするウランの濃縮
   装置。
2. （２）分離セルおよびるつぼには金属ウランを照射して
   加熱するレーザ光線を通過させる窓が側壁に設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のウラ
   ンの濃縮装置。
3. （３）るつぼの内面には放物面が形成され、金属ウラン
   は該放物面の焦点の位置に収容されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のウランの濃縮装置。