JPS63137739A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はレーザ法によるウランの濃縮装置に関する。

（従来の技術） 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
により分離能力が非常に大きく、カスゲートを組む必要
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１４縮装
置の動作例を第４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　’″にまで加熱
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、Ｕ−２３５原子７
およびＵ−２３５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Ｕ−２３５の吸収線に
相当する振動数の選択励起レーザ光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Ｕ−２３
５だけが励起される。

次に励起したＵ−２３５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種類のレーザ光９と１０に
よって原子ビーム６中のＵ−２３５原子８が電離されＵ
−２３５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Ｕ−２３５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Ｕ−２３５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１
４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はすべてがるつぼ４の上方に進行して選択励起レー
ザ光９や電離レーザ光１０に照射されるわけでなく、る
つぼ４の上方開口から１８０°の角度で四方六方に進行
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。

即ち、電子ビーム２を偏向している偏向磁場３のために
、電子ビーム２の電子衝撃で熱電離イオンとなったＵ原
子、さらには金属ウラン表面よりたたき出された酸化ウ
ラン等が、電子ビーム２とほぼ同一軌道を逆に戻り、電
子銃フィラメント１に衝突して、フィラメントの損傷、
ひいては電子ビームを発生できない事態となり、電子銃
の寿命が短くなることである。

（発明が解決しようとする問題点） 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表面より蒸発したＵ原
子の熱電離イオン、酸化ウラン等により電子銃フィラメ
ントを損傷しにくくして運転の長寿命化が図れるレーザ
ー法によるウランの濃縮装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題を解決するための手段） すなわち、音本発明はたとえば第１図に示したように分
離セル１５内に配置されたるつぼ４内の金属ウラン５を
加熱溶融する電子ビーム２を発生する電子銃のフィラメ
ント１から金属ウラン５の表面までの電子ビーム軌道の
任意の位置の場所に電子ビーム直径と同じ径をもつスリ
ット板または穴あき円板１６を設けたことを特徴とする
ウランの濃縮装置である。

（作用） 上記構成を採ることにより、金属ウラン表面で電子ビー
ムにより発生したＵの熱電離イオン又は酸化ウランが偏
向磁場３で飛散方向が電子ビーム軌道とほぼ同じ軌道で
偏向されても、Ｕ原子の熱電離イオン、酸化ウランとも
電子ビームの電子よりも質量が大きいことから、電子ビ
ーム軌道よりも外側の軌道をとるために、電子ビーム軌
道上に設けたスリットにトラップされ電子銃のフィラメ
ントには衝突しない。

（実施例） 以下本発明に係る装置の一実施例を第１図により説明す
る。なお、第１図において第４図と同一部分には同一符
号で示し、重複する部分の説明を省略する。

すなわち、本発明は分離セル１５内にるつぼ４内の金属
ウランを加熱溶融する電子ビーム２において、電子ビー
ム２を発生する電子銃のフィラメント１から金属ウラン
５の表面までの偏向磁場３で偏向された電子ビーム軌道
の任意の位置の場所に電子ビーム直径と同じ径をもつス
リ板又は穴あき円板１６が配置されている。このスリッ
ト板又は穴あき円板は高耐熱性（３，０００°にの耐熱
）の材料で高耐ウラン腐蝕性の材料をコーティングした
ものである。

上記構成により、電子ビームと電子ビームの金属ウラン
への衝撃により発生するＵの熱電離イオン又は酸化ウラ
ンの偏向磁場３による回転反径は次式で表される。

（電子ビームの回転半径）ｒｅ＝（１／Ｂ）　、ｒσり
■罰Ｂ：磁束密度（ｗｂ／ｖ’） Ｈｅ：電子の静止重量（＝９．１０７Ｘ１０−”　’　
Ｋ（１）■＝加速電圧 ｅ：電子の電荷の絶対値（＝　１．６０２ｘ１０−”　
（ｃ）（Ｕの熱電離イオン等の回転反径） ｒ　　＝（１／Ｂ）　　　　ｆｌｕ　　ｅｙ了り ｍｕ：ｔＪＪｌｉ％電離イオンの静止重量（＝　３．９
０２Ｘ　１０−２　”　ｋ（＋）ｅ　ｋ＝　６ 上式によれば、明らかにｒ　　＜ｒ　　の関係であｅ　
　　　　　ｕ るから、電子ビームの金属ウラン表面の着弾点より発生
しなＵ熱電離イオンの偏向磁場による偏向した回転反径
１７は電子ビームの回転半径の外側になることから、ス
リット板又は穴あき円板１６でトラップされることにな
る。電子ビーム着弾点以外より発生したＵの熱電離イオ
ンについては第２図に示すように、着弾点よりフィラメ
ントよりの場合は電子ビームの軌道２より外側の軌道１
７ａに、０４点よりフィラメントとは反対側の場合は、
電子ビームの軌道２より内側の軌道１７ｂを通り、スリ
ット板又は穴あき板１６にほとんどトラップされること
になり、フィラメント部に衝突するものは、スリット板
又は穴あけ板がない場合に比べほとんどなくすことが可
能となる。

他の実施例としては、第３図に示すように、スリット板
又は穴あき板の代わりに、電子銃のフィラメント部分以
外の蒸気封入容器１８に収納して、電子ビームの軌道部
分だけに穴をあけておいても同様な効果を得ることがで
きる。

［発明の構成］ 本発明によれば、電子ビーム軌道に電子ビーム直径と同
一径をもつスリット板、穴あき板又は穴のあいた蒸気封
入容器を設けることにより金属ウラン表面で加熱して発
生したＵ原子の熱電離イオン等が直接電子銃の電子を発
生させるフィラメント等部に衝突しないので、電子銃の
運転寿命を長くすることができ、保守性の向上となるの
で、プラントの経済性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるウランの濃縮装置の一実施例を
示す構成図、第２図は第１図の装置の作用を説明するた
めの原理図、第３図は本発明の他の実施例を示す構成図
、第４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 ２・・・・・・・・・電子ビーム軌道 ３・・・・・・・・・偏向磁場 ４・・・・・・・・・るつぼ ５・・・・・・・・・金属ウラン １６・・・・・・・・・スリット板または穴あき板１７
・・・・・・・・・Ｕ熱電離イオン軌道１８・・・・・
・・・・蒸気封入容器 出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【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Ｕ−２３５を選択励起用レーザを照射するととも
   に励起されてＵ−２３５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に
   おいて、金属ウランを加熱する電子ビームを発生する電
   子銃のフィラメントから金属ウラン表面までの電子ビー
   ム軌道の任意の場所に電子ビーム直径と同じ径をもつス
   リット板または穴あき円板を設けたこと特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のウランの濃縮装置。