JPS63242329A - 同位体分離方法 - 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） 本発明は例えばウラン濃縮法として適用される原子法に
基づく同位体分離方法に係り、特にレーザ光による同位
体の選択・励起工程を改良した同位体分離方法に関する
。

（従来の技術） 例えば天然あるいは回収ウランには、ウラン２３４　（
Ｕ−２３４）、ウラン２３５　（ＩＪ−２３５）、ウラ
ン２３６　（Ｕ−２３６＞　、ウラン２３８　（Ｕ−２
３８）等の同位体成分が含まれている。

そして、よく知られているように、原子炉用燃料として
使用されるＬｌ−２３５は天然ウラン中に０゜７％程度
しか含まれず、燃料とするために３％程度まで濃縮され
る。

この濃縮技術として近年レーザ式同位体分離方法、特に
原子法の開発が進められている。原子法に基づく同位体
分離方法は、金属ウランを電子ビームによって真空中で
加熱してウラン蒸気流を発生させ、このウラン蒸気流に
レーザ光を照射してＵ−２３５を選択的に励起・電離さ
せ、電離したＵ−２３５を電極に回収する方法である。

即ち、ｔＪ−２３５とＵ−２３８等の他の同位体とのエ
ネルギ準位に基づく光吸収周波数の差異（同位体シフト
）を利用して、Ｕ−２３５のみを選択的に励起し、さら
に電離回収して濃縮するものである。

ところで、このような同位体分離方法によってウラン濃
縮を行なった場合、Ｕ−２３５と同時にＵ−２３４ある
いはＬｌ−２３６が電離回収される場合がある。このよ
うな他の同位体成分が含まれた燃料では品位が低下し、
特にＵ−２３４はγ線放射物質に変換され易いことから
、これが混入すると遮蔽施設の増大等につながり、取扱
い上および経抗上好ましくない。

発明者において検討したところ、Ｌｌ−２３４あるいは
Ｕ−２３６は、Ｌｌ−２３５と光吸収周波数が接近して
いる。そして、ＬＪ−２３５の選択励起・電離用パルス
レーザ光をウラン蒸気に照射した場合、Ｕ−２３５のみ
ならず、Ｕ−２３４あるいはＵ−２３６にも光吸収が行
なわれ、これらが同時にエネルギ単位を高められる結果
となると考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の方法では、目標とする同位体成分に付随して、こ
れと光吸収周波数が接近している他の同位体成分も励起
・電離され、同位体回収品の品位を低下させる等の問題
があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、特定
の同位体成分のみを効率よく選択励起して電離回収する
ことができ、回収品の品位向−Ｌが図れる同位体分離方
法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原料を加熱して蒸気
流を発生さゼ、この蒸気流に特定同位体成分の選択励起
・電離用パルスレーデ光を照射し、電離した特定同位体
成分を電極に回収する同位体分離方法において、前記特
定同位体成分の選択励起・電離用パルスレーザ光の照射
直前に、その特定同位体成分と光吸収周波数が接近して
いる他の同位体成分の励起用パルスレーザ光を照射する
ことを特徴とする。

（作用） 予め回収しようとする同位体成分と光吸収周波数が接近
している他の同位体成分の励起用パルスレーザ光を照射
することにより、これら他の同位体成分のエネルギ準位
が基底単位から励起単位まで一口高まる。そして、レー
ザ光照射が終ると、−口高められたエネルギ単位は次第
に低下する。

この低下途中で回収しようとする同位体成分の選択励起
・電離用のパルスレーザ光を照射すると、その同位体成
分のみが選択励起・電−１され、他の同位体成分は励起
されない。したがって、特定同位体成分のみが効率よく
回収される。

（実施例） 以下、本発明に係る同位体分離方法の一実施例を図面を
参照して説明する。

まず第１図によってこの方法を概略的に説明する。

天然ウランもしくは濃縮過程においてＧＪ生ずる廃品ウ
ランなどの金属ウラン１を熱化学的耐性に優れた蒸発用
るつぼ２内に収容する。次に、りニア電子銃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の照射を受けた金属ウラン１は２５００〜
２７００”ＫＰＩ！度まで加熱されて蒸発し、蒸気流５
を形成する。

一方、魚介用るつぼ２の上方には、帯状の陽電８！６と
陰電極７とを交互に配設し、その電極間にそれぞれ光反
応部８を設け、この光反応部８の長手方向にレーザ光照
射装置９からパルスレーザ光１０を入射する。そして、
パルスレーザ光１０の吸収によってＵ−２３５原子が選
択的に励起され、さらに電離されてイオン化同位体とな
る。

また、陽電極６と陰電極７との間には電圧を印加し、こ
れにより形成された電界によって陰電極７の表面にＵ−
２３５が吸着回収する。なお、電離ゼずに光反応部８を
通過した蒸気流は、光反応部８の外縁側に配設した回収
板１１に吸引回収される。

次に、第２図および第３図によってレーデ光照射工程を
詳細に説明する。

第２図はウランの各同位体についての光吸収強度と光吸
収周波数との関係（なお、各原子数は等しいものとして
表している）、および使用するレーナ光強度とレーザ光
周波数との関係を示している。

第２図上部に示すように、Ｕ−２３４、Ｕ−２３６の光
吸収強度のピークはそれぞれ略一定周波数域に表われる
が、Ｕ−２３５の場合はピークが複数周波数域に亘って
広がり、これらは互いに接近している。

また、使用するレーザ光の周波数は第２図下部に示すよ
うに、光吸収周波数に一致させる。これらのレーザ光周
波数をシー２３４、シー２３５、シー２３６で示す。従
来ではシー２３５の周波数のパルスレーザ光のみを照射
していたが、このシー２３５の周波数は広域に亘るため
、ｔＪ−２３４あるいはＵ−２３６もＵ−２３５と同時
に励起、電離されていたちのである。これに対し、この
実施例では、シー２３５の周波数のパルスレーザ光照射
直前に、シー２３４およびシー２３６の周波数のパルス
レー１１光を照射するものである。

この作用を第３図に模式的に例示する。

第３図上部に示すように、最初のＰｌがシー２３４およ
びシー２３６のパルスレーザ光、Ｐ２がシー２３５のパ
ルスレーザ光を表している。両パルスＰ、Ｐ２の時間差
は例えば約５０Ｘ１０’ｓｅｃである。

これにより、第３図下部に示すように、まずパルスレー
ザ光Ｐ１によってＬＪ−２３４のエネルギ単位は基底準
位Ｅ。から励起準位Ｅｌａまで、またＵ−２３６のそれ
はＥ。からＥｌａまで一口高まる。

しかし、パルスレーザ光の照射が停止した侵は、ＬＪ−
２３４およびＵ−２３５のエネルギ単位は励起状態Ｅ　
　、Ｅ　　から低下りる。そして、基底型１ａ　　　　
１ｂ 位Ｅ。まで低下する前に次のパルスレーザ光Ｐ２を照射
すると、ＬＪ−２３４＆３よびＵ−２３６は励起されず
、Ｕ−２３５のみが選択的に中間励起準位Ｅ１ｃまで励
起され、さらに電離準位Ｅ、までエネルギ単位が高まる
ものである。

したがって、このような実施例の方法によれば、Ｕ−２
３５のみが効率よく選択励起・電離され、Ｕ−２３４や
ｔＪ−２３６の混入しない高品位の回収品が１７られる
ようになる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の同位体分離方法によれば、目的
とする同位体の選択励起・電離用のパルスレーデ光照！
８直前に、光吸収周波数の接近している他の同位体の励
起用のパルスレーザ光を照射することにより、特定の同
位体成分のみを効率−よく選択励起して電離回収するこ
とができ、回収品の品位向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための概略図、第
２図は同実施例で使用するパルスレーザ光の周波数等を
示す図、第３図は同実施例の作用を示す図である。 １・・・金属ウラン（原料）、５・・・蒸気流、１０・
・・パルスレーザ光。 第１図 第２ｒＸＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数種類の同位体を含む原料を加熱して蒸気流を発生さ
   せ、この蒸気流に特定同位体成分の選択励起・電離用パ
   ルスレーザ光を照射し、電離した特定同位体成分を電極
   に回収する同位体分離方法において、前記特定同位体成
   分の選択励起・電離用パルスレーザ光の照射直前に、そ
   の特定同位体成分と光吸収周波数が接近している他の同
   位体成分の励起用パルスレーザ光を照射することを特徴
   とする同位体分離方法。