JPS63240925A - 同位体分離装置 - 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） 本発明は同位体分離装置に係り、特に電子銃の冷却特性
を改善し、保守管理が容易な同位体弁ｍ装置に関する。

（従来の技術） レーザビームを使用したウラン金属原子の同位体分離装
置は、従来のガス拡散法または遠心分離法による同位体
分離Ｖｔ首と比較して分離１ツ」率が非常に高い。した
がって、特定の同１）１体を所定濃度レベルに達するま
で同一の分１？ｌｉ　Ｉ稈を多［Ωにカスケード方式に
よって繰り返す必要性がＱ　＜　、装置全体が小型で経
抗性の点で有利である。

第４図は、従来のレーザ法による同位体分離装置の構成
を示す模式図である。

第４図において、同位体分離装置１は、内部を真空状態
に保持した分離セル２内の底部に、金属原Ｆ１３を収容
した蒸発用るつぼ４をη４えている。

複数種類の同位体を含む金属原料３は、熱化学的耐性を
右する蒸発用るつぼ４に収容される。蒸発用るつぼ４の
側底壁内には冷１（Ｉ用の冷却管７が埋設される。

蒸発用るつぼ４内に収容された金属原料３に対して電子
銃５のフィラメンｌ−５ａから発射された電子ビーム６
が連続的に照射される。電子ビーム６は偏向磁場８によ
り偏向されて、金属原料３の表面に照ｒＪＪされる。

電子ビーム６の照射を受番）た金属原料３は高温喰に加
熱され、溶融状態を経て蒸発し、蒸気流９を形成する。

この蒸気流９中には回収を目的とする、例えばＵ−２３
５などの特定の同位体１０と、Ｕ−２３８その他の同位
体１１とが混在する。この悪気流９に対して特定の同位
体１０のみを選択的に励起する励起用レーザビーム１２
を照射する。励起用レ−１ｙビーム１２としては、特定
の同位体１０の吸収線に相当する波長を有するレーザ光
が採用される。励起された特定の同位体にはさらに電離
用レーザビーム１３が照射され、このとき電子が放逐さ
れて特定の同位体１０は正電荷を有づるイオン化同位体
１４となる。

このイオン化同位体１４を含む蒸気流９が、隔雪＄４ｉ
１５と陰電極１６との間に電圧を印加することによって
形成された電界空間を通過するときに、イオン化同位体
１４のみが陰電極１６表面に引き寄甘られ、吸着回収さ
れる。

一方、電離していない同位体等の中性原子１７を含む蒸
気流９は電界によって影響を受けずに電極間を直進し、
電極の上方に配設した蒸気回収板１８に吸引回収される
ように構成されている。

（発明が解決しようとする問題点〉 従来の同位体分離装置の運転時においては、蒸発用るつ
ぼ内に収容した金属原料に対して電子銃から発射された
電子ビームが照射され、金属原料は高温度に加熱され、
溶融状態を経て蒸気流となる。

このとぎ、照射された電子ビーム、発熱したフィラメン
トおよび蒸発用るつぼ内において溶融した金属原料など
から多量の輻射熱が周囲に放出されるため、蒸発用るつ
ぼの側底壁部および蒸発用るつぼに近設された電子銃が
高温度に加熱される。

この加熱による弊害を防止するために蒸発用るつぼには
冷却管が埋設され、適宜冷却操作を行なっている。

一方、電子銃本体にも冷却管が装備されているが、周囲
からの輻射熱に加えてフィラメントからの輻射熱が大き
いため、電子銃の温度上昇が著しく運転操作に支障をき
たすおそれがある。

すなわち、電子銃が過熱されると構成部材が熱変形して
フィラメントの設定位置に誤差を生じ、蒸発用るつぼ内
の所定位置に電子ビームが照射されず、運転効率が低下
したり、電子銃の構成部材が溶解して損ず口する問題点
があった。

また、従来の装置においては蒸発用るつぼと電子銃は、
分離セル内底部に個別に配設され、それぞれの締ｉ郡材
によって固定されていたため、保守管理を行なう際に蒸
発用るつぼおよび電子銃の取外しおよび取付は作業が煩
雑であり、補修点検作業に長時間を要する欠点があった
。

一方、蒸発用るつぼと電子銃との相対的な取付は位置は
、電子ビームの照射位置の適否を決定するため運転上極
めて重要な管理項目である。そのため、分解補修後の復
旧にあたっては高い精度で取付は位置を調整する必要が
あり、保守管理作業が煩雑になる問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、電子銃の冷ＩＩＩ特性を改善して過熱による弊害
を防止し、また電子銃等の着脱作業および組立作業が簡
素であり、保守管理が容易な同位体分離装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、複数種類の同位体を含む金属原料を蒸発用る
つぼに収容し、収容した金属原料に対して電子銃から発
射した電子ビームを照射し、金属原料を加熱蒸発せしめ
て蒸気流を形成し、この蒸気流にレーザ光を照射して蒸
気流に含まれる特定の同位体を選択的にイオン化し、イ
オン化した同位体を電界によって分離回収する同位体分
離装置において、上記蒸発用るつぼに冷却管を埋設する
一方、電子銃に密着する嵌合面を蒸発用るつぼの側壁部
に形成し、上記１■合面の所定位置に設けたｎ着部材に
より上記蒸発用るつぼと電子銃とを着脱自在に結合した
ごとを特徴とする。

（作用） 上記構成の同位体分離装置によれば、冷却管を埋設した
蒸発用るつぼの側壁部に形成した嵌合面に密着して電子
銃が結合されているため、嵌合面を介して熱が迅速に移
動し、蒸発用るつぼに埋設された冷却管の冷却作用によ
って電子銃が効率的に冷却される。

したがって、輻射熱による電子銃の損傷または変形によ
って電子ビームの照射特性が変化することがなく、常に
安定した運転が可能となる。

また、蒸発用るつぼと電子銃とは嵌合面の所定位置に設
けた締着部材によって着脱自在に結合される構造を有す
るため、その保守管理が極めて容易になる。

すなわち、蒸発用るつぼおよび電子銃は一体として分子
１１セルから取外され、補修完了後は再び一体として固
定されるため、その取扱いが容易である。特に、蒸発用
るつぼと電子銃との相対位置は締着部材の取付位置を基
準として高い再現精度で設定されるため、従来のような
煩雑な位置決め調整作業が無用となる。したがって、調
整作業が簡易になるとともに、電子銃の分解前と組立後
における電子ビームの照射特性に変化はなく、常に一定
の運転条件を確保することができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る同位体弁１１１１装置の要部を拡
大して示す断面図である。なお、第４図に示す従来例と
同一部品要素には同一符号を付している。

第１図において、電子銃５は、運転時における周囲から
の輻射熱を防止するための冷１４１管７ａを備えるとと
もに、保護壁１９を有し、保護壁１９の上端には保護器
２０が設けられる。

一方、金属原料３を収容する蒸発用るつぼ４の側壁２１
および底壁２２には冷却用の冷却管７が埋設される。ま
た、電子銃５の保護壁１９外面に密着する嵌合面２３が
、蒸発用るつば４の側壁２１外面に形成される。この嵌
合面２３は、電子銃５の保護蓋２０の縁部を嵌合するた
めの段差を右する。さらに、嵌合面２３の長手方向の所
定位置に、蒸発用るつば４と電子銃５の保護蓋２０とを
締着するボルト２４ｂなどの締着部材２／Ｉが複数設け
られる。蒸発用るつぼ４および電子銃５は嵌合面２３を
介して密着し、締着部材２４によって相互に１１２置決
めされた後に一体的に結合される。

そのため、装置運転時において電子銃５に多聞の輻射熱
が照射された場合においても、蒸発用るつぼ４に埋設さ
れた冷却管７の冷却作用によって電子銃５の温度上昇が
抑止される。すなわち、電子銃５に蓄積された熱量は密
着した嵌合面を経由して蒸発用るつぼ４側に伝導し、冷
却管７を流れる冷却水によって逐次系外に排除される。

したがって、電子銃５の過熱による損傷または熱変形に
よる電子ビーム６の照射特性の変化が起らず、常に安定
した性能を発揮することができる。

また、蒸発用るつぼ４と電子銃５とは、嵌合面２３の所
定位置に設番プたボルト２４ｂなどの締着部材２４によ
って着脱自在に結合されているため、装置内から取外す
場合および再び取付ける場合に、常に一体的に取扱うこ
とが可能であり、保守管理作業が極めて容易になる。

特に、蒸発用るつば４と電子銃５との相対位置の適否は
電子ビニムロの照射特性を決定する大きな要素であり、
従来から慎重な位間決め調整作業が必要とされていたが
、本実施例によれば、締着部材２４の取付位置を基準と
して、高い精度で迅速に位置設定ができるため、組立精
度が向上し、煩Ｍ　Ｑ調整復旧作業に要する時間を短縮
することができる。したがって、メンテナンス前後にお
ける電子ビーム６の照射特性は変化せず、一定の運転条
件が確保され、保守管理作業が容易になる。

次に、本発明の他の実施例を第２図および第３図を参照
して説明する。

木実論例では、蒸発用るつぼ４は側壁２１に密着して取
付けた伝熱部材２５を有し、電子銃５に対向する伝熱部
４４２５の側面に嵌合面２３を形成したことを特徴とす
る。伝熱部材２５としては、例えば銅などの熱伝導性に
優れた部材が採用される。

この場合、蒸発用るつぼ４と電子銃５との中間に伝熱部
材２５を介して両者が相互に密着した構成となるため、
電子銃５に′Ｍ梢された熱は逐次、伝熱部材２５を経由
して蒸発用るつぼ４の冷却管７の冷却作用によって除去
される。

すなわら本実施例の場合、冷却管７による電子銃５の冷
却機能を損うことなく、伝熱部材２５の厚さを適宜選択
することによって蒸発用るつぼ４と電子銃５との間隔を
調整することができる。

したがって、電子ビーム６の偏向角度の変化などによっ
て蒸発用るつぼ４と電子銃５との間隔を大きく設定する
場合においても、その間隔を保持する伝熱部材２５を介
装することにより、両者を所定位置に一体的に固定する
ことができる。

また、締着部材２４は、蒸発用るつぼ４と電子銃５との
結合位首を規ｉ、１する位置決めピン２４ａと、蒸発用
るつぼ４と電子銃５とを強固に結合するボルト２４ｂと
から構成してもよい。位置決めピン２４ａは、蒸発用る
つぼ４、伝熱部材２５Ｊ３よび電子銃５を相互に結合す
る所定位置に、高粘度を有する穴径で穿設したピン穴２
６に外通される。位置決めピン２４ａの挿通により所定
位置に位置決めされた後に、蒸発用るつば４８は相互に
ボルト２４ｂによって強固に結合される。

この場合、位置決めピン２４ａをピン穴２６に挿脱する
ことにより蒸発用るつぼ４等の被結合部材の分解、組立
、位置決め操作を迅速に実施することができる。また、
ピンによる位置決め精度は、単にボルト２４ｂで行なう
場合と比較して大幅に向上するため分解組立前後におけ
る電子銃５の照射特性に変化が少なく、一定の運転条件
を維持することができる。

〔発明の効果〕

本発明の同位体分離装置によれば、冷ｕｌ管を埋設した
蒸発用るつぼの側壁部に形成した嵌合面に密着して電子
銃が一体的に結合されているため、嵌合面を介しての熱
の移動が容易であり、蒸発用るつぼに埋設された冷Ｉｎ
管の冷却作用によって電子銃が効率的に冷月１される。

したがって、輻射熱によって電子銃の構成部材が損傷し
たり、変形によって電子ビームの照射特性が変化するお
それはなく、常に安定した運転が可能となる。

また、蒸発用るつぼと電子銃とは１■合面の所定位置に
設けた締着部材によって一７ｊ脱自在に結合されるＷＪ
造を有づ−るため、その保守管Ｊ！Ｐが極めて簡易にな
る。すなわち、蒸発用るつぼと電子銃とは一体として分
離セルから取外され、補晦後、また一体として取付は固
定されるため、その取扱いが容易である。特に、蒸発用
るつぼと電子銃との相対位置は、締着部材の取付位置が
基準となり、高い再現精度で設定されるため、従来必要
とされた煩雑な位置決め調整作業が無用となる。

したがって、保守管理作業が簡易になるとともに、電子
銃の分解前と組立後における電子ビームの照射特性に変
化はなく、常に一定の運転条件を確保することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は本発明
の他の実施例を示す平面図、第３図は第２図における■
−■矢視断面図、第４図は従来の同位体分離装置の構成
を示す模式図である。 １・・・同位体分離装置、２・・・分離セル、３・・・
金属原料、４・・・蒸発用るつぼ、５・・・電子銃、５
ａ・・・フィラメント、６・・・電子ビーム、７，７ａ
・・・冷却管、８・・・偏向磁場、９・・・蒸気流、１
０・・・特定の同位体、１１・・・その伯の同位体、１
２・・・励起用レーザビーム、１３・・・電離用レーザ
ビーム、１４・・・イオン化同位体、１５・・・陽電極
、１６・・・陰電極、１７・・・中性原子、１８・・・
蒸気回収板、１９・・・保護壁、２０・・・保護蓋、２
１・・・側壁、２２・・・底壁、２３・・・嵌合面、２
４・・・締着部材、２４ａ・・・位ｎ決めピン、２４ｂ
・・・ボルト、２５・・・伝熱部材、２６・・・ピン穴
。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久第／図 粘２図 ＄３　回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数種類の同位体を含む金属原料を蒸発用るつぼに
   収容し、収容した金属原料に対して電子銃から発射した
   電子ビームを照射し、金属原料を加熱蒸発せしめて蒸気
   流を形成し、この蒸気流にレーザ光を照射して蒸気流に
   含まれる特定の同位体を選択的にイオン化し、イオン化
   した同位体を電界によって分離回収する同位体分離装置
   において、上記蒸発用るつぼに冷却管を埋設する一方、
   電子銃に密着する嵌合面を蒸発用るつぼの側壁部に形成
   し、上記嵌合面の所定位置に設けた締着部材により上記
   蒸発用るつぼと電子銃とを着脱自在に結合したことを特
   徴とする同位体分離装置。 ２、蒸発用るつぼは、側壁に密着して取付けた伝熱部材
   を有し、電子銃に対向する伝熱部材の側面に嵌合面を形
   成した特許請求の範囲第１項記載の同位体分離装置。 ３、締着部材は、蒸発用るつぼと電子銃との結合位置を
   規制する位置決めピンと、蒸発用るつぼと電子銃とを強
   固に結合するボルトとから成る特許請求の範囲第１項記
   載の同位体分離装置。