JPS63158120A - Isotope separation and its device - Google Patents

Isotope separation and its device

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Publication number
JPS63158120A
JPS63158120A JP30541386A JP30541386A JPS63158120A JP S63158120 A JPS63158120 A JP S63158120A JP 30541386 A JP30541386 A JP 30541386A JP 30541386 A JP30541386 A JP 30541386A JP S63158120 A JPS63158120 A JP S63158120A
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JP
Japan
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vapor flow
vapor
heating element
isotopes
isotope
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Application number
JP30541386A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Shioda
和則 塩田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS63158120A publication Critical patent/JPS63158120A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the efficiency of separation of isotope and thereby obtain a product with high purity by neutralizing impurity ions in a prestage in which a vapor stream is conducted to an optical reaction part, and preventing the impurity ions from being adsorbed into a recovery electrode. CONSTITUTION:Impurity ions contained in a vapor stream 5 generated by thermal and collision ionizations are neutralized in advance by thermal electrons released from a thermal element 15 in a prestage in which a vapor stream 5 is conducted to an optical reaction part 8. As a result, the ions adsorbed by a recovery electrode 12 formed with anodes 6 and cathodes 7 arranged alternately become solely specific ionized isotopes which are optically ionized by a laser beam 9 projected by a laser beam oscillator 13. Consequently, the possibility that the separation efficiency of isotopes may be reduced, or that the purity of a product be deteriorated by the adsorption of impurity ions entrained into the recovery electrode 12, are minimized, contrary to what they were before. Thus a product with high purity can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の目的) (産業上の利用分野) 本発明は複数の同位体を含む混合物から特定の同位体を
分離する方法および装置に係り、特に不純物イオンによ
る影響を低減し分離係数の向上を図った同位体分離方法
および分離装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Objective of the Invention) (Industrial Application Field) The present invention relates to a method and apparatus for separating a specific isotope from a mixture containing a plurality of isotopes, and in particular, to a method and apparatus for separating a specific isotope from a mixture containing a plurality of isotopes, and in particular, to reduce the effects of impurity ions. The present invention relates to an isotope separation method and separation device that improve the separation coefficient.

(従来の技術〉 原子炉用核燃料などに使用されているウラン燃料は、ウ
ラン同位体の混合物の中から原子核反応を起こす特定の
ウランを分離濃縮して所定濃度に調整された後に原子炉
に装荷される。
(Prior technology) Uranium fuel used in nuclear fuel for nuclear reactors is loaded into a nuclear reactor after separating and enriching the specific uranium that causes a nuclear reaction from a mixture of uranium isotopes and adjusting it to a predetermined concentration. be done.

天然に産出するウランは質量数235の軽い分子から成
るウラン(以下U−235と略記する)が0.7%程度
含有され、残りの大部分が質量数238の重い分子から
成るウラン(以下U−238と略記する)である。この
うち、原子核反応を起こすU−235のみが上記天然ウ
ランまたは使用済燃料から分離され、さらに通常2〜3
%程度まで濃縮された上で原子炉燃料として使用される
Naturally occurring uranium contains approximately 0.7% uranium, which is made up of light molecules with a mass number of 235 (hereinafter abbreviated as U-235), and the remainder is mostly uranium (hereinafter referred to as U-235), which is made up of heavy molecules with a mass number of 238. -238). Of these, only U-235, which causes a nuclear reaction, is separated from the natural uranium or spent fuel, and usually 2 to 3
It is used as nuclear reactor fuel after being enriched to about 50%.

従来、U−235、U−238などの同位体を含む混合
物質からU−235を分離し所定濃度レベル゛まで高め
るウラン濃縮方法としては、ガス拡散法、遠心分離法、
レーザ法などがあり、各方法とも同位体の化学特性また
は質量の相違を利用して分離濃縮操作を実施するもので
ある。
Conventionally, uranium enrichment methods for separating U-235 from a mixture containing isotopes such as U-235 and U-238 and increasing it to a predetermined concentration level include gas diffusion, centrifugation,
There are laser methods, etc., and each method performs separation and concentration operations using differences in the chemical properties or masses of isotopes.

上記の分離方法のうち、特に分離効率の点で有望視され
ている分離方法として、レーザによる同位体分離装置が
ある。この分離方法は例えば°特開昭5・4−1268
95号公報に開示されているように、特定の同位体の原
子核を励起する共鳴電離波長に設定したレーザ光を同位
体混合物の蒸気に照射することによって目的とする同位
体、例えばU−235のみを選択的にイオン化し、この
イオン化した同位体を含む蒸気流に対して直角方向に電
界を印加し、この電界によって特定のイオン化したLJ
−235のみを所定方向に偏向させて分離し、ウランの
濃縮を行うものである。
Among the above separation methods, an isotope separation device using a laser is a separation method that is particularly promising in terms of separation efficiency. This separation method is described, for example, in JP-A-5-4-1268.
As disclosed in Publication No. 95, only the target isotope, for example, U-235, is produced by irradiating the vapor of an isotope mixture with a laser beam set at a resonance ionization wavelength that excites the nucleus of a specific isotope. is selectively ionized, an electric field is applied perpendicularly to the vapor flow containing this ionized isotope, and this electric field causes a specific ionized LJ to be ionized.
-235 is deflected in a predetermined direction and separated to enrich uranium.

次に、レーザ光による同位体分離方法および装置の従来
例を第6図および第7図を参照して説明する。
Next, a conventional example of an isotope separation method and apparatus using laser light will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

第6図は、ウラン濃縮工程において使用されるレーザ光
による同位体分離装置の構成を示す斜視図である。以下
、ウラン同位体の分離操作を例にとって説明する。
FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of an isotope separation device using a laser beam used in the uranium enrichment process. The following will explain the separation operation of uranium isotopes as an example.

天然ウランもしくは濃縮過程において副生ずる廃品ウラ
ンなどの金属ウラン1は熱化学的耐性に優れた蒸発用る
つぼ2内に収容される。次にリニア電子銃3から発射さ
れる電子ビーム4を図示しない外部磁場コイルにより偏
向して蒸発用るつぼ2内の金属ウラン1に照射する。電
子ビーム4の照射を受iプた金属ウラン1は2500〜
2700X程度まで加熱されて蒸発し、蒸気流5を形成
する。なお、蒸気流5の組成は、例えば金属ウラン1と
して天然ウランを使用した場合は重量比でU−235が
0.7%、U−238が・99.3%となる。
Metal uranium 1, such as natural uranium or waste uranium produced as a by-product in the enrichment process, is housed in an evaporation crucible 2 having excellent thermochemical resistance. Next, the electron beam 4 emitted from the linear electron gun 3 is deflected by an external magnetic field coil (not shown) and irradiated onto the metal uranium 1 in the evaporation crucible 2. Metallic uranium 1 irradiated by electron beam 4 has a mass of 2,500 ~
It is heated to about 2700X and evaporates, forming a vapor stream 5. The composition of the vapor stream 5 is, for example, when natural uranium is used as the metal uranium 1, the weight ratio is 0.7% U-235 and 99.3% U-238.

一方、蒸発用るつぼ2の上方には、帯状の陽電極6と陰
電極7とが交互に配設され、その電極間にそれぞれ光反
応部8が設けられ、この光反応部8の長手方向にU−2
35のみを選択的に励起電離させるレーザ光9が入射さ
れ、蒸気流と光反応を行なう。レーザ光90波長はtJ
−235の共鳴電離波長に調整されており、光反応部8
に導入された蒸気流5に含まれるU−235原子のみが
レーザ光9と共鳴し、一定の確率で選択的に電離されイ
オン化同位体となる。
On the other hand, above the evaporation crucible 2, band-shaped positive electrodes 6 and negative electrodes 7 are arranged alternately, and a photoreaction part 8 is provided between the electrodes, and the photoreaction part 8 is extended in the longitudinal direction. U-2
Laser light 9 that selectively excites and ionizes only 35 is incident, and photoreacts with the vapor flow. Laser light 90 wavelength is tJ
-235 resonance ionization wavelength, and the photoreactive part 8
Only U-235 atoms contained in the vapor flow 5 introduced into the laser beam 9 resonate with the laser beam 9, and are selectively ionized with a certain probability to become ionized isotopes.

イオン化されたLl−235の同位体はFil極6と陰
電極7との間に電圧を印加することにより形成された電
界によって回収電極となる陰電極70表面に吸着回収さ
れる。一方、電離せずに光反応部8を通過したU−23
5およびU−238の混合蒸気流は、光反応部8の外縁
側に配設した蒸気回収板10に吸引回収さ九る。回収さ
れた蒸気粒子は、別途の手段によりM発明るつぼ2に還
流される。
The ionized Ll-235 isotope is adsorbed and collected on the surface of the negative electrode 70, which serves as a collection electrode, by an electric field formed by applying a voltage between the Fil pole 6 and the negative electrode 7. On the other hand, U-23 that passed through the photoreaction part 8 without being ionized
The mixed vapor flow of 5 and U-238 is suctioned and collected by a vapor recovery plate 10 disposed on the outer edge side of the photoreaction section 8. The recovered vapor particles are returned to the M invention crucible 2 by a separate means.

ここで光イオン化反応による同位体分離スキームを原子
法を例にとり以下に説明する。第8図は光イオン化反応
におけるウラン原子のエネルギ単位を図示したものであ
る。基底準位E。にある2種類の同位体原子AおよびB
のうち、回収を目的とする同位体原子Bを選択的にイオ
ン化する過程を説明する。
Here, an isotope separation scheme using a photoionization reaction will be explained below using an atomic method as an example. FIG. 8 illustrates the energy unit of a uranium atom in a photoionization reaction. Ground level E. Two isotopic atoms A and B in
Of these, the process of selectively ionizing isotope atoms B for the purpose of recovery will be explained.

この2種類の同位体原子は原子核の核質量が核スピンの
差異により、第1段励起率位E1a、E1゜は異なった
値をとる。すなわちアイソトープシフトを有する。その
差異に着目して、同位体原子Bの第1段励起率位E、b
に同調する波長に設定したレーザ光9aを照射し、同位
体原子Bのみを選択的に励起する。次いで、第1段励起
率位E1bがら電離準位E、まで遷移させるために、電
離用レーザ光9bを同位体原子Bに照射する。
In these two types of isotopic atoms, the first-stage excitation rates E1a and E1° take different values due to the difference in the nuclear mass and nuclear spin of the atomic nucleus. That is, it has an isotope shift. Focusing on the difference, the first-stage excitation rate E, b of the isotope atom B is
A laser beam 9a set to a wavelength tuned to is irradiated to selectively excite only the isotope atom B. Next, the isotope atoms B are irradiated with the ionizing laser beam 9b in order to make a transition from the first stage excitation level E1b to the ionization level E.

以上の2段階のプロセスを経て同位体原子Bのみを選択
的にイオン化することができる。第6図及び第7図で図
示しているレーザ光9は、上記の励起用のレーザ光9a
と電離用のし・−ザ光9bを合成したものである。
Only the isotope atom B can be selectively ionized through the above two-step process. The laser beam 9 illustrated in FIGS. 6 and 7 is the excitation laser beam 9a described above.
This is a combination of the ionizing light 9b and the ionizing light 9b.

(発明が解決しようとする問題点) 従来の同位体分離方法および装置によれば、ウラン同位
体の分離操作を行う前処理として、強力な電子ビームを
照射して高温下で金属ウランを溶融後蒸発せしめて蒸気
流を生成する工程を有するため、生成した蒸気流には、
高温条件下で発生した各種の不純物イオンが含まれる。
(Problems to be Solved by the Invention) According to the conventional isotope separation method and apparatus, as a pretreatment for separating uranium isotopes, metallic uranium is irradiated with a powerful electron beam and melted at high temperature. Since it has a step of evaporating and generating a vapor stream, the generated vapor stream has
Contains various impurity ions generated under high temperature conditions.

すなわち、不純物イオンとしては電子ビームと蒸気流が
衝突することにより発生するLl−238の衝突電離イ
オンや、約2700’にの高温に加熱された蒸発用るつ
ぼ内の溶融金属面に蒸気流が接触することにより発生す
るU−238その他の金属の熱電離イオンがある。
In other words, the impurity ions include collision ionized ions of Ll-238 generated by the collision between the electron beam and the vapor flow, and the contact of the vapor flow with the molten metal surface in the evaporation crucible heated to a high temperature of about 2700°C. There are thermoionized ions of U-238 and other metals generated by this process.

これらの不純物イオンは、U−235′イオンに同伴し
て回収電極である陰極に混入して吸引されるため、本来
分離回収を目的とするU−235の分離係数が低下し、
濃縮度も小さくなる。従って回収ウランの純度および品
′質が低下する問題点があり、この種の同位体分離方法
及び装置を利用する上での大きな障害となっている。
These impurity ions accompany the U-235' ions and get mixed into the cathode, which is the recovery electrode, and are sucked out, so the separation coefficient of U-235, which is originally intended for separation and recovery, decreases.
The degree of concentration also decreases. Therefore, there is a problem that the purity and quality of the recovered uranium deteriorates, which is a major obstacle to the use of this type of isotope separation method and apparatus.

従って、蒸発用るつぼの近傍で発生する各種の不純物イ
オンと光反応部で生成される光電離イオンとを完全に分
離させる工夫がこの種の同位体分離方法及び装置を採用
する場合に特に必要とされる。
Therefore, when adopting this type of isotope separation method and apparatus, it is especially necessary to completely separate various impurity ions generated near the evaporation crucible from photoionized ions generated in the photoreaction part. be done.

その工夫の一環として、現在光反応部に導入される前段
階において蒸気流に対して別途電場または磁場を作用さ
せることによって予め各種の不純物の電離イオンを電磁
気的に分離除去することも検討されている。
As part of this effort, it is currently being considered to electromagnetically separate and remove ionized ions of various impurities by applying a separate electric or magnetic field to the vapor flow before it is introduced into the photoreaction section. There is.

しかし電離率を高く設定した蒸気流を使用する場合にお
いては上記の電磁場による電離イオンを除去する効果は
、未だ不充分である上に、光反応部において選択的に光
電離された特定の同位体原子イオンをも他の不純物と共
に除去されるvノ合が多く、蒸気流の有効利用を促進す
るためには更に改良の余地が残されている。
However, when using a steam flow with a high ionization rate, the effect of removing ionized ions by the electromagnetic field is still insufficient, and in addition, certain isotopes that are selectively photoionized in the photoreaction region In many cases, atomic ions are removed along with other impurities, and there remains room for further improvement in order to promote effective utilization of the vapor flow.

また蒸気流を過剰な電磁場に暉ずことはシュタルク効果
やゼーマン効果を招来し、・第8図に例示した第1段励
起率位E1bの分裂を招き、回収を特徴とする特定の同
位体原子Bの励起速度を低下させる危険性もある。即ち
光電離によって発生するイオン化同位体数が低下し、分
離回収量の低下をもたらすという逆効果も予想される。
In addition, subjecting the vapor flow to an excessive electromagnetic field brings about the Stark effect and Zeeman effect, which leads to the splitting of the first stage excitation potential E1b illustrated in Fig. 8, and the specific isotope atoms characterized by recovery. There is also the risk of reducing the excitation rate of B. In other words, the opposite effect of reducing the number of ionized isotopes generated by photoionization and reducing the amount of separation and recovery is also expected.

本発明は上記の問題点を解決するために発案されたもの
であり、蒸気流に含まれる熱電離イオン及び電子衝突電
離イオン等の不純物イオンを蒸気流が光反応部に導入さ
れる前段階で予め電気的に中和し、不純物イオンが回収
電極に回収されることを防止することによって同位体の
分離効率を高め、さらに純度品質が優れた製品を得るこ
とがで基る同位体分離方法及び装置を提供することを目
的とする。
The present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and it eliminates impurity ions such as thermally ionized ions and electron impact ionized ions contained in the vapor flow before the vapor flow is introduced into the photoreaction section. An isotope separation method and method based on which isotope separation efficiency is increased by electrically neutralizing in advance and preventing impurity ions from being collected by a collection electrode, and a product with excellent purity quality can be obtained. The purpose is to provide equipment.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本願第1番目の発明に係る同位体分離方法は、複数種類
の同位体を含む物質を加熱蒸発せしめて蒸気流を生成し
、蒸気流が光反応部に至る蒸気流通路において、予め上
記蒸気流に熱電子を接触せしめ蒸気流に含まれる不純物
陽イオンの電荷を中和した後に、中性原子から成る蒸気
流を光反応部に導入し、導入した蒸気流に含まれる特定
の同位体を選択的に励起しイオン化するレーザ光を蒸気
流に照射してイオン化同位体を生成するとともに、ll
l電極と陰電極とを交互に配設した回収電極に電界を印
加することによって上記イオン化同位体を所定の回収電
極方向に偏向させて特定の同位体を分離回収することを
特徴とする。
(Means for solving the problem) The isotope separation method according to the first invention of the present application heats and evaporates a substance containing multiple types of isotopes to generate a vapor flow, and the vapor flow is directed to a photoreaction part. In the vapor flow path leading to the vapor flow path, thermionic electrons are brought into contact with the vapor flow in advance to neutralize the charge of impurity cations contained in the vapor flow, and then the vapor flow consisting of neutral atoms is introduced into the photoreaction part, and the introduced vapor is Ionized isotopes are generated by irradiating the vapor stream with laser light that selectively excites and ionizes specific isotopes contained in the stream.
The present invention is characterized in that a specific isotope is separated and recovered by deflecting the ionized isotope in a predetermined direction of the recovery electrode by applying an electric field to a recovery electrode in which l electrodes and negative electrodes are arranged alternately.

また、本願第2番目の発明に係る同位体分離装置は、複
数種類の同位体を含む物質を加熱蒸発せしめて蒸気流を
生成する蒸気生成装置と、陽電極と陰電極とを交互に並
設し、これらの電極間に光反応部を形成した回収電極と
、上記蒸気生成装置から光反応部に至る蒸気流通路に設
けられた発熱体と、上記陽電極の光反応部に流入した蒸
気流にレーザ光を照射して特定の同位体を選択的にイオ
ン化するレーザ光発振装置とを備え、前記発熱体は上記
蒸気生成装置にて生成した蒸気流の不純物イオンに熱電
子を供給するように設定されたことを特徴とする。
Further, the isotope separation device according to the second invention of the present application includes a steam generation device that heats and evaporates substances containing multiple types of isotopes to generate a vapor flow, and positive electrodes and negative electrodes that are arranged side by side alternately. A recovery electrode with a photoreaction area formed between these electrodes, a heating element provided in a vapor flow path leading from the vapor generation device to the photoreaction area, and a vapor flow flowing into the photoreaction area of the positive electrode. a laser beam oscillation device that selectively ionizes a specific isotope by irradiating the laser beam with a laser beam; It is characterized by being set.

(作用) 本発明によれば、蒸発用るつぼから光反応部に至る蒸気
流通路に発熱体が設けられ、この発熱体は通電によって
発熱し、蒸気−通路において熱電子スウオームを形成す
る。この熱電子スウオームに対して、不純物イオンを含
んだ蒸気流が接触すると、不純物イオンと熱電子が結合
しイオンの電荷が中和され、不純物イオンは電気的に中
性の原子または分子となる。すなわち光反応部に導入さ
れる蒸気流は発熱体から放出される熱電子によって中性
化され、電離率は極めて低い値となる。
(Function) According to the present invention, a heating element is provided in the vapor flow path leading from the evaporation crucible to the photoreaction section, and this heating element generates heat when energized to form a thermionic swarm in the vapor path. When a vapor flow containing impurity ions comes into contact with this thermionic swarm, the impurity ions and thermionic electrons combine, the charge of the ions is neutralized, and the impurity ions become electrically neutral atoms or molecules. That is, the vapor flow introduced into the photoreaction section is neutralized by thermionic electrons emitted from the heating element, and the ionization rate becomes an extremely low value.

従って、電界法によって回収電極に吸着されるイオンは
、レーザ光によって選択的に光電離された特定のイオン
化同位体のみである。
Therefore, the ions that are adsorbed to the recovery electrode by the electric field method are only specific ionized isotopes that have been selectively photoionized by the laser beam.

即ち、本発明によれば、蒸気流が光反応部に導入される
前段階で不純物イオンが中和されるため、不純物イオン
が回収電極に吸着されることが防止され、同位体の分離
効率が向上し、純度品質が優れた製品を得ることができ
る。
That is, according to the present invention, since impurity ions are neutralized before the vapor flow is introduced into the photoreaction section, the impurity ions are prevented from being adsorbed on the collection electrode, and the isotope separation efficiency is improved. It is possible to obtain products with improved purity and quality.

また、不純物イオンの影響を低減する処理操作において
、電場または磁場を作用させることがないため、シュタ
ルク効果またはゼーマン効果によって特定同位体のエネ
ルギ単位の分裂を生起することが少ない。従って、回収
を目的とする同位体の励起速度を低下させることが少な
く、高い分離効率が維持される。
Further, in the treatment operation for reducing the influence of impurity ions, since no electric field or magnetic field is applied, splitting of specific isotope energy units due to the Stark effect or Zeeman effect is less likely to occur. Therefore, there is little reduction in the excitation rate of the isotope to be recovered, and high separation efficiency is maintained.

(実施例) 次に本発明方法および装置について、ウラン濃縮工程に
おけるウラン同位体の分離操作を例にとり、実施例を図
面に従って説明する。
(Example) Next, examples of the method and apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example an operation for separating uranium isotopes in a uranium enrichment process.

第1図は本発明方法を実施するための同位体分離装置の
一実施例を模式的に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an embodiment of an isotope separation apparatus for carrying out the method of the present invention.

なお第6図および第7図に示す従来例と同一の構成要素
部品には、同一の符号を付している。
Note that the same components as those in the conventional example shown in FIGS. 6 and 7 are given the same reference numerals.

本発明に係る同位体分離装置は、金属ウラン1を収容し
た蒸発用るつぼ2を備え、リニア電子銃3から発生する
電子ビーム4を照射して金属ウラン1を加熱蒸発せしめ
、蒸気流5を生成する蒸気生成装置11を有する。
The isotope separation apparatus according to the present invention includes an evaporation crucible 2 containing uranium metal 1, and irradiates the uranium metal 1 with an electron beam 4 generated from a linear electron gun 3 to heat and evaporate the uranium metal 1, thereby generating a vapor flow 5. It has a steam generation device 11 that performs.

その蒸気生成装置11の上方には、陽電極6と陰電極7
とを交互に並置して形成した回収電極12が設けられる
。また、各陽陰電極6,7間には、光反応部8が形成さ
れ、この光反応部8に流入する蒸気流5にレーザ光9を
照射するレーザ光発振装置13が設けられる。また前記
蒸気生成装置11と回収電極12との間には蒸気流5が
扇状に流れる蒸気流通路14が形成され、この蒸気流通
路14を通過する蒸気流5に熱電子を供給する発熱体1
5が設けられる。
Above the steam generator 11, a positive electrode 6 and a negative electrode 7 are provided.
Recovery electrodes 12 are provided, which are formed by alternately arranging and juxtaposing. Further, a photoreaction section 8 is formed between each of the anode and cathode electrodes 6 and 7, and a laser beam oscillation device 13 for irradiating the vapor flow 5 flowing into the photoreaction section 8 with a laser beam 9 is provided. Further, a steam flow passage 14 through which the steam flow 5 flows in a fan shape is formed between the steam generation device 11 and the recovery electrode 12, and a heating element 1 supplies thermoelectrons to the steam flow 5 passing through the steam flow passage 14.
5 is provided.

この発熱体15は、例えば第2図に示すように線状ヒー
タを絶縁距離を保持させながら同一面内に巻回して構成
され、蒸気流5の流れに直交するように配設される。
For example, as shown in FIG. 2, the heating element 15 is constructed by winding a linear heater in the same plane while maintaining an insulating distance, and is disposed perpendicular to the flow of the steam flow 5.

なお、発熱体は図示は省略するが、蒸気の貫流孔を穿設
して面状のヒータで構成してもよい。
Although the heating element is not shown in the drawings, it may be configured as a planar heater with steam through-holes formed therein.

発熱体15は第1図に示すようにヒータ電源16によっ
て通電され発熱する。発熱した線状ヒータの表面からは
熱電子が放出される。熱電子は線状ヒータ間の空隙部に
熱電子スウオームを形成する。蒸気流5が空隙部を通過
すると不純物イオンは熱電子と反応し結合する。不純物
イオンの電荷は熱電子によって中和され、発熱体15を
通過した蒸気流5は不純物イオンを含まない中性な蒸気
となる。
As shown in FIG. 1, the heating element 15 is energized by a heater power source 16 and generates heat. Thermionic electrons are emitted from the surface of the linear heater that generates heat. Thermionic electrons form a thermionic swarm in the gap between the linear heaters. When the vapor flow 5 passes through the void, the impurity ions react with and combine with thermionic electrons. The electric charge of the impurity ions is neutralized by thermionic electrons, and the vapor flow 5 that has passed through the heating element 15 becomes neutral vapor containing no impurity ions.

ここで不純物イオンの発生量および発熱体15から発生
する熱電予示を具体的な数値に従って算出し、不純物イ
オンが中和される効果を評価する。
Here, the amount of impurity ions generated and the thermoelectric indicator generated from the heating element 15 are calculated according to specific numerical values, and the effect of neutralizing the impurity ions is evaluated.

発熱体15中に存在する自由電子は通常、フェルミ準位
に相当する低いポテンシャルを有する。
Free electrons present in the heating element 15 usually have a low potential corresponding to the Fermi level.

またフェルミ準位は外界より仕事関数φだけポテンシャ
ルエネルギが低く、特定の高温度において高いエネルギ
を有する自由電子は、物体表面から外界へ放出される。
Further, the potential energy of the Fermi level is lower than the outside world by the work function φ, and free electrons having high energy at a specific high temperature are emitted from the surface of the object to the outside world.

物体中の自由電子のエネルギがフェルミ・ディラック統
計に従うものとして物体表面から放出される熱電子電流
密度Jを求めると、物体表面の温度T、すなわち、発熱
体15の表面温度に対して(1)式で尊出される。
If we calculate the thermionic current density J emitted from the object surface assuming that the energy of free electrons in the object follows Fermi-Dirac statistics, then (1) for the temperature T of the object surface, that is, the surface temperature of the heating element 15. It is honored at a ceremony.

・・・・・・・・・(月 ここで電気素量eを1.602x10   C。·········(Month Here, the elementary quantity of electricity e is 1.602x10 C.

電子質111mを9.107X 10−” K!J、 
フラ>’y定数りを6.624X10   J−3,ポ
ルツマン定数kを1.380X10   J/にとする
Electron quality 111m 9.107X 10-” K!J,
Let the y constant be 6.624X10 J-3 and the Portzmann constant k be 1.380X10 J/.

また通常の金属の場合における仕事関数φは約1ev程
度であり、例えば発熱体15として高融点材料、高耐腐
食性材料を使用し、運転温度Tを2000″にとすると
熱電子電流密度Jは(2)式の通り゛となる。
In addition, the work function φ in the case of a normal metal is about 1ev. For example, if a high melting point material and a highly corrosion resistant material are used as the heating element 15 and the operating temperature T is 2000'', the thermionic current density J is As shown in equation (2),

’J=4.9X10   (A/況)   ・・・・・
・・・・(2)次に発熱体15の表面から単位時間当り
に放出される電子数Φ8を算出する。ここで発熱体15
表面の実効電子放出面1iSは、放出される熱電子流の
局所的な集中も考えられるため、実際の幾何学的表面積
より大幅に小さい値となるものとし、5=10’mと仮
定するとΦ は(3)式で与えられる。
'J=4.9X10 (A/condition)...
(2) Next, the number Φ8 of electrons emitted from the surface of the heating element 15 per unit time is calculated. Here heating element 15
The effective electron emitting surface 1iS of the surface is considered to be a value much smaller than the actual geometric surface area, since local concentration of the emitted thermionic current is considered, and assuming that 5 = 10'm, Φ is given by equation (3).

・・・・・・・・・(3) また蒸発用るつぼ2の溶融面温度■。を2700″にと
すると、蒸発面における蒸気密度n0は蒸気圧対温度特
性図表より実験的に(4)の通り与えられる。
・・・・・・・・・(3) Also, the melting surface temperature of the evaporation crucible 2 ■. is 2700'', the vapor density n0 at the evaporation surface is experimentally given as (4) from the vapor pressure vs. temperature characteristic chart.

no=5゜0X10  (個/7FL)・・・・・・・
・・(4)また溶融面温度T。=2700″にの場合、
蒸気流中の同位体粒子の自乗平均速度Vはウラン原子を
例にとると(5)式によって与えられる。
no=5゜0X10 (pcs/7FL)...
...(4) Also, the melting surface temperature T. = 2700'',
Taking uranium atoms as an example, the root mean square velocity V of isotope particles in a vapor flow is given by equation (5).

ここで原子質ff1m  を3.95x10−”5Kg
とする。
Here, the atomic substance ff1m is 3.95x10-”5Kg
shall be.

次に蒸発用るつぼ2の蒸発面@Soを107dとすると
、単位時間当りの蒸発粒子数の8は(6)式で与えられ
る。
Next, assuming that the evaporation surface @So of the evaporation crucible 2 is 107d, the number of evaporated particles per unit time, 8, is given by equation (6).

Φ −n  −v−8□=2.7x10  (個/se
c )           ・・・・・・・・・(6
)分離操作で問題となるのは、Φ、に含まれる各種不純
物の電離イオンの数である。
Φ −n −v−8□=2.7x10 (pcs/se
c) ・・・・・・・・・(6
) The problem in the separation operation is the number of ionized ions of various impurities contained in Φ.

各種の不純物の熱電離率については、蒸発用るつぼ2の
溶融面温度T。=2700’Kにおいてすへの熱電離平
衡の式に基づいて概算されるが全蒸発粒子数Φ、の数%
以内である。
The thermal ionization rate of various impurities is determined by the melting surface temperature T of the evaporation crucible 2. = several % of the total number of evaporated particles Φ, which is estimated based on the equation of thermal ionization equilibrium at 2700'K.
Within

一方、電子ビーム4に含まれる電子と蒸発用るつぼ2の
溶融面から蒸発するの に相当する大多数の中性原子と
の衝突電離によって発生する不純物イオン量は概略以下
の通り把握される。
On the other hand, the amount of impurity ions generated by collision ionization between the electrons included in the electron beam 4 and the majority of neutral atoms that are evaporated from the melting surface of the evaporation crucible 2 can be roughly understood as follows.

リニア電子銃3のビーム電流■。を5Aとすると、単位
時間当りの照射電子数の、は(1)式で与えられる。
Beam current of linear electron gun 3 ■. When is 5A, the number of irradiated electrons per unit time is given by equation (1).

じ ・・・・・・・・・(7) ここでΦ、を構成する高速電子と中性原子との衝突電離
断面積σ。は、ウラン原子については実験的に数値が求
められており、その報告によると、σ −101d!?
!度である。
(7) Here, Φ is the collision ionization cross section between the fast electron and the neutral atom, σ. has been determined experimentally for uranium atoms, and according to the report, σ -101d! ?
! degree.

従って、電子ビーム4と蒸気流5が接触する長さ、すな
わち反応領域長dを10−2mとすると、単位時間当り
の衝突電離数、Φiは(8)式によって算出される。
Therefore, assuming that the length of contact between the electron beam 4 and the vapor flow 5, that is, the reaction region length d, is 10-2 m, the number of impact ionizations per unit time, Φi, is calculated by equation (8).

Φ==n  −d−cr  −Φb=1.6x1010
     e (個/5ec)         ・・・・旧・・(8
)ところが、実際には1個の高速電子が多重衝突を繰り
返す電離過程を経て、複数の中性原子を電離することも
考慮して多重電離による増加係数をξとすると、蒸気流
5の衝突電離率ηは(9)式で与えられる。
Φ==n −d−cr −Φb=1.6x1010
e (pcs/5ec)...Old...(8
) However, in reality, one high-speed electron goes through the ionization process of repeating multiple collisions and ionizes multiple neutral atoms, and if we take into account that the increase coefficient due to multiple ionization is ξ, then the impact ionization of the vapor flow 5 is The rate η is given by equation (9).

ここでξ=1〜5X102と仮定し、さらに前述の熱電
離によるイオン発生量を勘案しても、電離率ηは10%
を超えることはないと判断される。
Even if we assume that ξ=1~5X102 and take into account the amount of ions generated due to thermal ionization mentioned above, the ionization rate η is 10%.
It is judged that it will not exceed.

発熱体15の近傍では、例えばつ・ラン原子の場合では
(10)式に示すように、イオン化したウラン原子と熱
電子との再結合反応が起こる。
In the vicinity of the heating element 15, for example, in the case of uranium atoms, a recombination reaction between ionized uranium atoms and thermoelectrons occurs as shown in equation (10).

U” +e−−*  (J+hν    ・−−−−−
・・−(10)ここで再結合反応が発生する再結合断面
積σ、は10  771である。
U” +e−−* (J+hν ・−−−−−
...-(10) Here, the recombination cross section σ, where the recombination reaction occurs, is 10 771.

以上の試算の通り(3) 、 (8) 、 (9)式よ
り発熱体15から供給される熱電子数Φ と蒸気流5に
含まれる各種の不純物イオンの発生数ηΦ との間には
、(11)式の関係が成立する。
As calculated above, from equations (3), (8), and (9), there is a relationship between the number of thermoelectrons Φ supplied from the heating element 15 and the number ηΦ of various impurity ions contained in the vapor flow 5. The relationship expressed by equation (11) holds true.

ηΦ、<〈  Φ8      ・・・唱・・(11)
すなわち、熱電離および衝突電離によって発生した蒸気
流5中の不純物イオンの全電荷を中和するに充分な熱電
子が供給されるため、蒸気流5は光反応部に導入される
前段階で中性化される。
ηΦ, << Φ8...Singing...(11)
In other words, sufficient thermoelectrons are supplied to neutralize all charges of impurity ions in the vapor flow 5 generated by thermal ionization and impact ionization, so the vapor flow 5 is neutralized before being introduced into the photoreaction section. Be sexualized.

光反応部に導入された中性原子または中性分子のみから
成る蒸気流5に対する以後の分離操作手順は従来方法お
よび装置の場合と同一である。
The subsequent separation procedure for the vapor stream 5 consisting only of neutral atoms or neutral molecules introduced into the photoreaction zone is the same as in the conventional method and apparatus.

本実施例によれば、蒸気流5に含まれる不純物イオンは
光反応部に導入される前段階において発熱体15から放
出される熱電子によって、予め中性化される。ため、回
収電極12に吸着されるイオンはレーザ光9によって光
電離された特定のイオン化同位体のみである。
According to this embodiment, the impurity ions contained in the vapor flow 5 are neutralized in advance by thermionic electrons emitted from the heating element 15 before being introduced into the photoreaction section. Therefore, the ions adsorbed to the recovery electrode 12 are only specific ionized isotopes photoionized by the laser beam 9.

従って、従来のように不純物イオンが回収電極12に同
伴されて吸着し同位体の分離効率を低下させたり、製品
の純度を劣化させるおそれが少なくなる。
Therefore, there is less risk that impurity ions will be entrained and adsorbed by the collection electrode 12, reducing the isotope separation efficiency or degrading the purity of the product, as in the prior art.

また本実施例によれば、不純物イオンと熱電子との再結
合によって、蒸気流の中性化を図るという簡単な操作で
あり、不純物イオン自体を系外に除去するという複雑な
機構を要しない。従って不純物の電離率が特に高い運転
条件で分離操作を行う場合に特に有効である。
Furthermore, according to this example, the neutralization of the vapor flow is achieved by recombining impurity ions and thermoelectrons, which is a simple operation, and a complicated mechanism for removing impurity ions themselves from the system is not required. . Therefore, it is particularly effective when the separation operation is performed under operating conditions where the ionization rate of impurities is particularly high.

次に本発明に係る同位体分離装置の他の実施例について
第3図を参照して説明する。第3図に示す実施例におい
ては蒸気流5の流れ方向に対して゛ 発熱体15の1次
側および2次側に所定間隔をおいて導電体17.18を
配設して構成する。各導電体17.18は、発熱体15
と同様に蒸気流5の流れに直交する方向に配設され、・
蒸気流5の流れを阻害しないように開口19を有してい
る。
Next, another embodiment of the isotope separation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 3, conductors 17 and 18 are arranged at predetermined intervals on the primary and secondary sides of the heating element 15 with respect to the flow direction of the steam flow 5. Each electrical conductor 17.18 has a heating element 15
Similarly, it is arranged in a direction perpendicular to the flow of steam flow 5, and
It has an opening 19 so as not to obstruct the flow of the steam flow 5.

また、2枚の導電体17.18はいずれも発熱体15に
対して負電位に設定される。
Further, both of the two conductors 17 and 18 are set to a negative potential with respect to the heating element 15.

本実施例によれば、導電体17.18間に形成された負
の電位分布によって、発熱体15がら放出された熱電子
を導電体17.18間の空間部に封じ込める効果を発揮
する。すなわち、熱電子が周辺部へ拡散することを防止
し、発熱体15の近傍に熱電子スウォームを保持し、電
子密度を高めることにより不純物イオンとの接触効率を
高め、この空間部を通過する蒸気流に含まれる不純物イ
オンの電荷を中和する反応を促進する。
According to this embodiment, the negative potential distribution formed between the conductors 17 and 18 has the effect of confining thermoelectrons emitted from the heating element 15 into the space between the conductors 17 and 18. That is, it prevents thermionic electrons from diffusing to the peripheral area, maintains the thermionic swarm near the heating element 15, increases the electron density, increases the efficiency of contact with impurity ions, and reduces the vapor passing through this space. It promotes a reaction that neutralizes the charge of impurity ions contained in the flow.

゛ここで、導電体17.18に印加する電圧Vaが熱電
子のエネルギveよりも十分大であれば熱電子の拡散を
有効に阻止することができる。すなわちveは(12)
式で与えられる。
Here, if the voltage Va applied to the conductors 17 and 18 is sufficiently larger than the energy ve of the thermoelectrons, diffusion of the thermoelectrons can be effectively prevented. That is, ve is (12)
It is given by Eq.

・・・・・・・・・(12) 従って、導電体17.18に印加する電圧Vaは、数ボ
ルトないし十数ボルトで十分である。またsN体に印加
する電圧Vaを適宜制御することによって熱電子スウォ
ームの密度を最適に調整することができる。
(12) Therefore, it is sufficient for the voltage Va to be applied to the conductors 17 and 18 to be several volts to more than ten volts. Furthermore, the density of the thermionic swarm can be optimally adjusted by appropriately controlling the voltage Va applied to the sN body.

さらに本発明の同位体分離装置の伯の実施例を第4図お
よび第5図を参照して・説明する。第4図に示す実施例
においては、回収電極12全体を、″arM箱20内に
収容して構成している。遮閉箱20は、第5図に例示す
るように箱形に形成され、蒸気流5の出入口となる部位
に貫流口21が設けられている。
Further, a further embodiment of the isotope separation apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In the embodiment shown in FIG. 4, the entire collection electrode 12 is housed in an "arM box 20. The shielding box 20 is formed in a box shape as illustrated in FIG. A through-flow port 21 is provided at a portion that serves as an inlet and an outlet for the steam flow 5 .

また遮閉箱20は、第4図に例示するように、アース電
位に対して負電位に設定されるように電WA22に接続
されている。
Further, as illustrated in FIG. 4, the shielding box 20 is connected to the electric power WA 22 so as to be set at a negative potential with respect to the ground potential.

本発明装置においては、発熱体15を設けているため装
置内に大量の熱電子が発生しており、この熱電子のうち
不純物イオンと再結合して消費された熱電子以外の余剰
電子が回収電極方向に吸引され、光反応部に充満し、光
電離した特定のイオン化同位体と再結合する可能性かあ
・る。
In the device of the present invention, since the heating element 15 is provided, a large amount of thermoelectrons are generated within the device, and surplus electrons other than the thermoelectrons that were consumed by recombining with impurity ions are recovered. There is a possibility that it will be attracted toward the electrode, fill the photoreaction area, and recombine with the photoionized specific ionized isotope.

しかし負電位に設定された遮閉箱20は、電気的に中性
な蒸気流を遮閉箱20内に受入れる一方、熱電子を電気
的に反射する機能を有し、余剰の熱電子が光反応部8内
に混入することを閉止する。
However, the shielding box 20 set to a negative potential has a function of electrically reflecting thermoelectrons while accepting an electrically neutral vapor flow into the shielding box 20, so that surplus thermoelectrons are Contamination into the reaction section 8 is blocked.

すなわち光反応部8において光電離した特定のイオン化
同位体と熱電子が再結合することが効果的に防止される
That is, recombination of the specific ionized isotope and thermionic electrons photoionized in the photoreaction region 8 is effectively prevented.

従って、回収電極における特定の同位体の分離効率が向
上し、また回収製品中に含まれる不純物濃度が低減し、
品質の優れた製品を得ることができる。
Therefore, the separation efficiency of specific isotopes at the recovery electrode is improved, and the concentration of impurities contained in the recovered product is reduced.
You can get products of excellent quality.

なお、本発明の実施にあたり、既存の同位体分離装置の
構成に抜本的な改造または仕様変更は要しない。すなわ
ち、発熱体を装着するだけで簡単に改造が可能であり、
不純物イオンの影響を効果的に低減することができる。
Note that in carrying out the present invention, no drastic modification or specification change is required to the configuration of an existing isotope separation device. In other words, it can be easily modified by simply installing a heating element.
The influence of impurity ions can be effectively reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に係る同位体分離方法および装置によれば、光反
応部に至る蒸気流通路に発熱体が設けられ、この発熱体
から供給された熱電子によって蒸気流に含まれる不純物
イオンの電荷が予め中和されるため、不純物イオンが回
収電極に吸着されることが少ない。従って回収を目的と
する同位体の分離効率が向上し、純度品質が優れた製品
を得ることができる。
According to the isotope separation method and apparatus according to the present invention, a heating element is provided in the vapor flow path leading to the photoreaction part, and impurity ions contained in the vapor flow are pre-charged by thermoelectrons supplied from the heating element. Since it is neutralized, impurity ions are less likely to be adsorbed to the recovery electrode. Therefore, the separation efficiency of the isotope to be recovered is improved, and a product with excellent purity and quality can be obtained.

また不純物イオンの電荷を中和し不純物イオンの影響を
低減する処理操作において電場または磁場を作用させる
ことがないため、シュタルク効果またはゼーマン効果に
よる影響が回避できる。ずなわも、上記効果による特定
同位体の励起エネルギ準位の分裂によって光反応率が低
下することが少なく、製品回収量の低下が防止できる。
Further, since no electric field or magnetic field is applied in the processing operation for neutralizing the charge of impurity ions and reducing the influence of impurity ions, the influence of the Stark effect or Zeeman effect can be avoided. With Zunawa, the photoreaction rate is less likely to decrease due to the splitting of the excitation energy level of the specific isotope due to the above effect, and a decrease in the amount of recovered products can be prevented.

従って同位体分離装置の運転効率の指標となる分離係数
が高く、また分離回収した同位体の純度・品質を大幅に
向上することができる。
Therefore, the separation coefficient, which is an indicator of the operating efficiency of the isotope separation device, is high, and the purity and quality of the separated and recovered isotopes can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明方法を実施するための同位体分離装置
の一実施例を模式的に示す断面図、第2図は、第1図に
おける発熱体の構成例を示す斜視図、第3図は、本発明
の同位体分離装置の他の実施例を示す部分斜視図、第4
図は、本発明の同位体分離装置のさらに他の実施例を示
す断面図、第5図は、第4図における遮閉箱を拡大して
示す斜視図、第6図は、従来の同位体分離装置の概略構
成例を示す斜視図、第7図は、第6図における■−■矢
視断面図、第8図は、光イオン化反応による原子のエネ
ルギ一単位を示す説明図である。 1・・・金属ウラン、2・・・蒸発用るつぼ、3・・・
リニア銃、4・・・電子ビーム、5・・・蒸気流、6・
・・陽電極、7・・・陰電極、8・・・光反応部、g、
9a、9b・・・レーザ光、10・・・蒸気回収板、1
1・・・蒸気生成装置、12・・・回収電極、13・・
・レーザ光発振装置、1゛4・・・蒸気流通路、15・
・・発熱体、16・・・ヒータ電源、17・・・導電体
、18・・・導電体、19・・・開口、20・・・遮閉
箱、21・・・貫流口、22・・・電源、A。 B・・・同位体原子、E ・・・基底準位、El・・・
励起率位、E、・・・電離準位。 第1図 第2図 第3図 第4図 第6図 第7図 第8図
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an embodiment of an isotope separation apparatus for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the heating element in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a partial perspective view showing another embodiment of the isotope separation device of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the isotope separation device of the present invention, FIG. 5 is an enlarged perspective view of the shielding box in FIG. 4, and FIG. FIG. 7 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of the separation device, FIG. 7 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 6, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing one unit of atomic energy due to a photoionization reaction. 1...metallic uranium, 2...evaporation crucible, 3...
Linear gun, 4... Electron beam, 5... Steam flow, 6...
... Positive electrode, 7... Negative electrode, 8... Photoreactive part, g,
9a, 9b... Laser light, 10... Steam recovery plate, 1
1... Steam generator, 12... Recovery electrode, 13...
・Laser beam oscillation device, 1゛4...Steam flow path, 15・
...Heating element, 16...Heater power supply, 17...Conductor, 18...Conductor, 19...Opening, 20...Shielding box, 21...Flow through port, 22...・Power supply, A. B... Isotope atom, E... Ground level, El...
Excitation rate, E, . . . ionization level. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 6 Figure 7 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数種類の同位体を含む物質を加熱蒸発せしめて蒸
気流を生成し、蒸気流が光反応部に至る蒸気流通路にお
いて、予め上記蒸気流に熱電子を接触せしめ蒸気流に含
まれる不純物陽イオンの電荷を中和した後に、中性原子
から成る蒸気流を光反応部に導入し、導入した蒸気流に
含まれる特定の同位体を選択的に励起しイオン化するレ
ーザ光を蒸気流に照射してイオン化同位体を生成すると
ともに、陽電極と陰電極とを交互に配設した回収電極に
電界を印加することによって上記イオン化同位体を所定
の回収電極方向に偏向させて特定の同位体を分離回収す
る同位体分離方法。 2、複数種類の同位体を含む物質を加熱蒸発せしめて蒸
気流を生成する蒸気生成装置と、陽電極と陰電極とを交
互に並設し、これらの電極間に光反応部を形成した回収
電極と、上記蒸気生成装置から光反応部に至る蒸気流通
路に設けられた発熱体と、上記回収電極の光反応部に流
入した蒸気流にレーザ光を照射して特定の同位体を選択
的にイオン化するレーザ光発振装置とを備え、前記発熱
体は上記蒸気生成装置にて生成した蒸気流の不純物イオ
ンに熱電子を供給するように設定されたことを特徴とす
る同位体分離装置。 3、発熱体は、線状ヒータを絶縁距離を保持させながら
同一面内に巻回して構成した特許請求の範囲第2項記載
の同位体分離装置。 4、発熱体は、蒸気の貫流孔を穿設した面状ヒータで構
成した特許請求の範囲第2項記載の同位体分離装置。 5、発熱体は、蒸気流の流れ方向に対して発熱体の一次
側および二次側に所定間隔をおいて配設した導電体を有
し、上記導電体は発熱体に対して負電位を印加されてな
る特許請求の範囲第2項記載の同位体分離装置。 6、回収電極は、蒸気流の出入口となる部位に貫流口を
設けた遮閉箱内に収容され、遮閉箱は負電位に印加され
てなる特許請求の範囲第2項ないし第5項のいずれか1
項に記載の同位体分離装置。
[Claims] 1. A vapor flow is generated by heating and evaporating a substance containing multiple types of isotopes, and the vapor flow is brought into contact with thermoelectrons in advance in a vapor flow path leading to a photoreaction part. After neutralizing the charge of impurity cations contained in the vapor flow, a vapor flow consisting of neutral atoms is introduced into the photoreaction section, and specific isotopes contained in the introduced vapor flow are selectively excited and ionized. Ionized isotopes are generated by irradiating the vapor flow with laser light, and the ionized isotopes are deflected in the direction of a predetermined collection electrode by applying an electric field to a collection electrode in which positive and negative electrodes are alternately arranged. An isotope separation method that separates and recovers specific isotopes. 2. Recovery in which a vapor generation device that heats and evaporates substances containing multiple types of isotopes to generate a vapor flow, and positive and negative electrodes are arranged alternately in parallel, and a photoreactive part is formed between these electrodes. A laser beam is irradiated onto the electrode, a heating element provided in the vapor flow path leading from the vapor generation device to the photoreaction section, and the vapor flow that has flowed into the photoreaction section of the recovery electrode to selectively select a specific isotope. an isotope separation device comprising a laser beam oscillation device that ionizes the vapor, the heating element being configured to supply thermoelectrons to impurity ions in the vapor flow generated by the vapor generation device. 3. The isotope separation device according to claim 2, wherein the heating element is constructed by winding a linear heater in the same plane while maintaining an insulating distance. 4. The isotope separation apparatus according to claim 2, wherein the heating element is a planar heater provided with steam through-holes. 5. The heating element has conductors arranged at a predetermined interval on the primary and secondary sides of the heating element with respect to the flow direction of the steam flow, and the conductor has a negative potential with respect to the heating element. An isotope separation device according to claim 2, wherein the isotope separation device is applied. 6. The collection electrode is housed in a shielding box having a through-hole at a portion serving as an inlet and an inlet for a vapor flow, and the shielding box is applied with a negative potential. Any one
The isotope separation device described in Section.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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