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JP3517036B2 - Isotope separation device - Google Patents
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JP3517036B2 - Isotope separation device - Google Patents

Isotope separation device

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JP3517036B2
JP3517036B2 JP18557795A JP18557795A JP3517036B2 JP 3517036 B2 JP3517036 B2 JP 3517036B2 JP 18557795 A JP18557795 A JP 18557795A JP 18557795 A JP18557795 A JP 18557795A JP 3517036 B2 JP3517036 B2 JP 3517036B2
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vapor
excitation
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metal
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克彦 中原
義雄 荒木
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は複数の同位体を含む金属
から特定の同位体のみを選択的に分離する原子レーザー
法による同位体分離装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an isotope separation device by an atomic laser method for selectively separating only a specific isotope from a metal containing a plurality of isotopes.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の原子レーザー法による同位体分離
装置を図6により説明する。すなわち、図6において符
号1は蒸気封入容器で、分離を目的とする着目同位体を
含む原料金属2をるつぼ3に収容し、これを電子銃4か
ら放出される電子ビーム5を磁場により原料金属2の表
面に着弾させたり、電気的な発熱体からの熱輻射あるい
は電熱線ヒーターから熱伝導等により原料金属2を加熱
して金属蒸気つまり、蒸気原子6を生成する。
2. Description of the Related Art A conventional isotope separation apparatus using an atomic laser method will be described with reference to FIG. That is, in FIG. 6, reference numeral 1 is a vapor sealed container, in which a raw material metal 2 containing a target isotope for the purpose of separation is housed in a crucible 3 and an electron beam 5 emitted from an electron gun 4 is applied by a magnetic field to the raw metal The raw material metal 2 is made to hit the surface of 2 by heat radiation from an electric heating element or heat conduction from a heating wire heater to generate metal vapor, that is, vapor atoms 6.

【0003】この蒸気原子6に含まれる分離を目的とす
る着目同位体の共鳴励起波長に同調したレーザー光を照
射することにより着目同位体のみを選択的に励起する。
第1段階の励起または多段階励起により着目同位体原子
を電離させる。
Only the isotope of interest is selectively excited by irradiating a laser beam tuned to the resonance excitation wavelength of the isotope of interest for the purpose of separation contained in the vapor atoms 6.
The target isotope atom is ionized by the first-stage excitation or the multi-stage excitation.

【0004】ここで、図6中符号8は第1段励起レーザ
ー照射領域で、9は第2段励起レーザー照射領域で、10
は回収電極板、11は廃品回収板で、着目同位体は回収電
極板10に回収される。
In FIG. 6, reference numeral 8 is a first-stage excitation laser irradiation region, 9 is a second-stage excitation laser irradiation region, and 10
Is a recovery electrode plate, 11 is a waste product recovery plate, and the isotope of interest is recovered by the recovery electrode plate 10.

【0005】一般に多段階励起の場合にはレーザー光は
励起段数だけ異なった波長のものを使用することにな
る。この時の波長は着目する同位体原子の第1段階目の
励起状態から連続して上位の励起状態へ遷移する共鳴ラ
イン(共鳴波長)にそれぞれ同調したレーザー光を使用
する。
Generally, in the case of multi-stage excitation, laser light having different wavelengths by the number of excitation stages is used. The wavelength at this time uses laser light tuned to each resonance line (resonance wavelength) that continuously transits from the first-stage excited state of the isotope atom of interest to the higher excited state.

【0006】この共鳴ラインの着目同位体の運動方向の
分布に起因するドップラー広がりや、着目同位体が0で
ない核スピンを持つことに起因して複数本の超微細構造
スペクトルに分裂して分布する広がりが励起レーザーの
スペクトル線幅より大きい場合には、レーザーの発振波
長を掃引する(チャーピング)か、励起レーザーをマル
チモード発振させる等により実効的なレーザースペクト
ル線幅を大きくして励起効率を高めなくてはならない。
Doppler broadening due to the distribution of the movement direction of the isotope of interest of this resonance line, and due to the fact that the isotope of interest has a non-zero nuclear spin, it is split and distributed into a plurality of hyperfine structure spectra. If the spread is wider than the spectral line width of the pump laser, sweep the oscillation wavelength of the laser (chirping) or make the pump laser multimode oscillate to increase the effective laser spectral line width and increase the pumping efficiency. You have to raise it.

【0007】また、各励起段のレーザーは同時に蒸気原
子に照射されなければならないため、時間的にも空間的
にも互いに重なりあっていなくてはならない。電離した
同位体原子は電圧を印加した電極板で電位勾配により誘
導し付着させることにより中性原子と分離される。
Further, since the lasers of the respective excitation stages must be simultaneously irradiated to the vapor atoms, they must overlap each other both temporally and spatially. The ionized isotope atom is separated from the neutral atom by being induced by a potential gradient and attached by an electrode plate to which a voltage is applied.

【0008】着目する同位体を効率よく選択的に励起す
るために必要な励起用レーザー光の出力は、着目同位体
の共鳴励起断面積から計算される飽和出力よりもかなり
大きくする必要がある。典型的には一つの励起段当り数
[ mJ/cm2 ]のレーザー光を多段階励起では複数本同時
に照射する必要があるので、レーザー光はパルスアンプ
発振されている。
The output of the laser beam for excitation required for efficiently and selectively exciting the isotope of interest needs to be considerably larger than the saturation output calculated from the resonance excitation cross section of the isotope of interest. Typically, laser light is oscillated by a pulse amplifier because it is necessary to simultaneously irradiate a plurality of laser lights of several [mJ / cm 2 ] per one excitation stage in multistage excitation.

【0009】励起用レーザー光の出力が着目同位体を励
起するに必要な正味のエネルギーよりもかなり大きくし
なくてはならないということは、レーザー光のエネルギ
ー利用率が 100%を大きく下回ることを意味する。これ
は同位体分離システムのエネルギー利用率、つまり同位
体分離効率が小さいことを意味する。
The fact that the output of the laser light for excitation has to be much higher than the net energy required to excite the isotope of interest means that the energy utilization of the laser light is well below 100%. To do. This means that the energy utilization rate of the isotope separation system, that is, the isotope separation efficiency is small.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する第1の課題は、着目する同位体の共鳴励起スペクト
ルが励起レーザーの発振スペクトル線幅より大きいドッ
プラー広がりや超微細構造スペクトル分布を持つ場合に
は励起効率が悪くなることである。
The first problem to be solved by the present invention is that the resonance excitation spectrum of the isotope of interest has a Doppler broadening or a hyperfine structure spectral distribution larger than the oscillation spectrum line width of the excitation laser. In some cases, the excitation efficiency becomes poor.

【0011】第2の課題は以下の通りである。パルスア
ンプレーザーは通常連続発振レーザー光を種火として、
これを複数段のレーザー光増幅装置により出力増幅とパ
ルス化を同時に行なっている。従って、連続発振レーザ
ー装置に比較して装置構成が複雑であり高価である。
The second problem is as follows. Pulse amplifier lasers usually use continuous wave laser light as a pilot fire,
This is performed simultaneously with output amplification and pulsing by a multi-stage laser light amplifier. Therefore, the device configuration is complicated and expensive as compared with the continuous wave laser device.

【0012】また、パルス毎の発振波長および出力を安
定化させるのは技術的に非常に難しい。パルス毎の発振
波長が変動すると励起レーザー光の波長が着目同位体の
共鳴励起波長からずれることになり励起効率を下げる。
多段階励起の場合には各励起段でレーザー光の波長がラ
ンダムに個々の共鳴波長からずれることになり全体の励
起効率はさらに下がる。
Further, it is technically very difficult to stabilize the oscillation wavelength and output of each pulse. If the oscillation wavelength of each pulse fluctuates, the wavelength of the excitation laser light will deviate from the resonance excitation wavelength of the isotope of interest, thus lowering the excitation efficiency.
In the case of multi-stage excitation, the wavelength of the laser light at each excitation stage randomly deviates from the individual resonance wavelength, and the overall excitation efficiency further decreases.

【0013】レーザー出力はエネルギー効率上、分離シ
ステムに必要かつ最小限のレベルに設定したい訳である
が、パルス毎に出力が変動する場合には変動幅の下限を
分離システムの必要出力に合わせる必要がある。従って
必要とするレーザー出力は大きくなる。
In terms of energy efficiency, it is desirable to set the laser output to the minimum level necessary for the separation system, but if the output changes from pulse to pulse, the lower limit of the fluctuation range must be adjusted to the required output of the separation system. There is. Therefore, the required laser output becomes large.

【0014】さらに、多段階励起の場合には励起段間の
出力のバランスも励起効率に影響するので、パルス毎に
各励起段のレーザー出力がランダムに変動する場合には
パルス毎の励起効率は理想的な出力バランスから達成さ
れる値よりも低くなる。つまりパルス毎の波長および出
力の変動は同位体分離における分離効率の低下の原因と
なる。
Further, in the case of multi-stage pumping, the output balance between pumping stages also affects the pumping efficiency. Therefore, when the laser output of each pumping stage varies randomly for each pulse, the pumping efficiency for each pulse is It will be lower than the value achieved from the ideal output balance. That is, fluctuations in wavelength and output for each pulse cause a decrease in separation efficiency in isotope separation.

【0015】一方、励起レーザーのビーム内の空間的な
出力分布が平坦化しないとビーム内での分離効率の空間
的な分布が起こり、やはり全体として分離効率を低下さ
せる。つまり、多段階励起する場合には各励起段のレー
ザービームは時間的にも空間的にも互いに重なりあって
いなくては分離効率が低下することになる。
On the other hand, if the spatial output distribution in the beam of the pumping laser is not flattened, the spatial distribution of the separation efficiency in the beam occurs, which also lowers the separation efficiency as a whole. That is, in the case of performing multi-stage excitation, the laser beams of the respective excitation stages do not overlap with each other both temporally and spatially, so that the separation efficiency decreases.

【0016】しかしながら、金属蒸気中をパルスレーザ
ーが伝播する際には伝播の遅れや、パルスの分裂、さら
にはレーザービームの空間的な収束、発散等が発生する
可能性があり、レーザー照射全域にわたって出力平坦
化,同時照射の条件を満足するのは技術的に非常に困難
である。
However, when the pulse laser propagates in the metal vapor, there is a possibility that the propagation delay, pulse splitting, and further spatial convergence and divergence of the laser beam may occur, and the laser irradiation is performed over the entire area. It is technically very difficult to satisfy the conditions of output flattening and simultaneous irradiation.

【0017】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、連続発振レーザー光を使用し、励起効率を高
め、着目同位体を効率的に反転励起して分離回収でき、
金属蒸気の速度分布を測定でき、加熱エネルギーの最適
化に利用でき、ビーム断面出力平坦化の必要のない同位
体分離装置を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. It uses continuous wave laser light to enhance the excitation efficiency, and the target isotope can be efficiently inversely excited and separated and recovered.
An object of the present invention is to provide an isotope separation device that can measure the velocity distribution of metal vapor, can be used for optimization of heating energy, and does not require flattening of beam cross-section output.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、複数同位体を
含む原料金属を加熱して金属蒸気を蒸発させ、この金属
蒸気にレーザー光を照射し分離を目的とする着目同位体
のみを選択的に励起,電離し回収電極板で分離回収する
同位体分離装置において、前記レーザー光の照射領域に
前記金属蒸気流方向に沿って磁場強度が変化する磁場を
組み合わせて配置する。
According to the present invention, a raw metal containing a plurality of isotopes is heated to vaporize a metal vapor, and the metal vapor is irradiated with a laser beam to select only the isotope of interest for separation. In an isotope separation device that is electrically excited and ionized, and is separated and recovered by a recovery electrode plate, a magnetic field whose magnetic field strength changes along the metal vapor flow direction is arranged in combination in the irradiation region of the laser light.

【0019】そして、着目同位体の共鳴励起ライン(共
鳴励起波長)がゼーマン効果により変化することを利用
して、着目同位体の共鳴励起ラインが同位体原子の運動
方向の分布に起因するドップラー効果により励起レーザ
ーのスペクトル線幅より大きくなっていたり、着目同位
体の核スピンが0でないために共鳴励起ラインが複数本
に分裂して励起レーザーのスペクトル線幅より大きくな
っているために発振波長固定の励起レーザーでは励起効
率が低い場合に、磁場の強度や極性等を変化させて、着
目同位体がレーザー照射領域を通過する間にその共鳴ラ
インをシフトすることにより、共鳴ラインの広がりのど
の部分も励起レーザーの発振波長に近接させて効率よく
励起し、前記回収電極板の電場によりイオンとして分離
回収するように構成する。
By utilizing the fact that the resonance excitation line (resonance excitation wavelength) of the isotope of interest changes due to the Zeeman effect, the resonance excitation line of the isotope of interest is caused by the Doppler effect resulting from the distribution of the isotope atom movement direction. Due to this, the oscillation wavelength is larger than the spectral line width of the excitation laser, or because the nuclear spin of the isotope of interest is not 0, the resonance excitation line is split into multiple lines and is larger than the spectral line width of the excitation laser. When the excitation efficiency is low in this excitation laser, by changing the magnetic field strength, polarity, etc., and shifting the resonance line while the isotope of interest passes through the laser irradiation region, which part of the resonance line spread Is also efficiently excited near the oscillation wavelength of the excitation laser and separated and collected as ions by the electric field of the recovery electrode plate. To.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【作用】第1の課題を解決するための手段によれば、励
起レーザーの発振波長やスペクトル線幅を変えるのでは
なく、着目同位体の共鳴励起ラインを磁場によるゼーマ
ン効果により、シフトさせて共鳴ラインの分布全体がレ
ーザーの発振波長に近接できるようにして励起効率を高
める。具体的には励起レーザーの照射領域内に磁場を設
定し、この磁場をレーザー照射領域内で一定にせず強度
または極性を連続的あるいは断続的に変化させる。
According to the means for solving the first problem, the resonance excitation line of the isotope of interest is shifted by the Zeeman effect due to the magnetic field to cause resonance without changing the oscillation wavelength or spectrum line width of the excitation laser. The entire line distribution can be close to the laser oscillation wavelength to enhance pumping efficiency. Specifically, a magnetic field is set in the irradiation region of the excitation laser, and the magnetic field is not made constant in the laser irradiation region but the intensity or polarity is changed continuously or intermittently.

【0022】ゼーマン効果による共鳴励起ラインのシフ
ト量は原子によって、また磁場の強度によって異なる。
ここでの磁場強度の変化の幅は着目同位体の共鳴励起ラ
インの分布全体が励起レーザーの発振波長と連続的にあ
るいは断続的な複数ヵ所で重なるように設定する。
The shift amount of the resonance excitation line due to the Zeeman effect differs depending on the atom and the strength of the magnetic field.
The width of the change in the magnetic field strength here is set so that the entire distribution of the resonance excitation line of the isotope of interest overlaps with the oscillation wavelength of the excitation laser continuously or intermittently at a plurality of points.

【0023】第2の課題を解決するための手段では、パ
ルスアンプレーザーに比べて装置構成が簡単であり、出
力および波長の安定性に優れる連続発振レーザー光を用
いて同位体分離を行う。連続発振であるからパルスレー
ザー光による多段階励起の場合の各励起段のレーザー光
が着目同位体に同時に照射されなくてはならないという
照射タイミングの課題を回避できる。
In the means for solving the second problem, the isotope separation is performed by using a continuous wave laser beam which has a simpler apparatus configuration than the pulse amplifier laser and is excellent in output and wavelength stability. Since it is continuous oscillation, it is possible to avoid the problem of irradiation timing in which the isotope of interest has to be simultaneously irradiated with the laser light of each excitation stage in the case of multi-stage excitation with pulsed laser light.

【0024】レーザービーム内の空間的な出力分布はビ
ーム断面方向に均一である必要はなく、むしろ中心から
周辺部にかけて減少する自然な出力分布のままで分離効
率が高い。したがって、断熱反転励起過程により着目同
位体を効率よく励起し、必要レーザー出力も低減化す
る。
The spatial output distribution within the laser beam does not have to be uniform in the beam cross-sectional direction, but rather the separation efficiency is high with a natural output distribution decreasing from the center to the periphery. Therefore, the isotope of interest is efficiently excited by the adiabatic inversion excitation process, and the required laser output is also reduced.

【0025】断熱反転励起は着目同位体の共鳴励起ライ
ンがレーザーの発振波長を断熱的に通過することによっ
て起こす。その具体的な手段は以下のようにする。原子
の励起エネルギーレベルは磁場中ではゼーマン効果によ
り磁場の無い場合とは違った値にシフトするので、共鳴
励起ラインがレーザーの発振波長を通過するように磁場
を変化させる。
Adiabatic inversion excitation occurs when the resonance excitation line of the target isotope adiabatically passes through the oscillation wavelength of the laser. The specific means is as follows. Since the excitation energy level of the atom shifts to a value different from that in the absence of the magnetic field due to the Zeeman effect in the magnetic field, the magnetic field is changed so that the resonance excitation line passes the oscillation wavelength of the laser.

【0026】ところで、着目する同位体を含む原料の金
属蒸気はるつぼで加熱蒸発してレーザー光照射領域に飛
来する。そこで、この飛行線上に空間的に連続的に変化
する磁場を設置する。飛来する着目同位体は位置を変化
させるに連れて、それが感じる磁場強度も連続的に変化
するので、その共鳴励起ラインもゼーマン効果によって
連続的にシフトする。
By the way, the metal vapor of the raw material containing the isotope of interest is heated and vaporized by the crucible and reaches the laser light irradiation region. Therefore, a magnetic field that continuously changes spatially is installed on this flight line. As the flying isotope of interest changes its position, the magnetic field intensity sensed by it also changes continuously, so that its resonance excitation line also continuously shifts due to the Zeeman effect.

【0027】磁場を変化させる領域に励起レーザー光を
照射し、かつレーザー光の発振波長と変化する磁場の強
度を調節することにより、着目同位体がレーザー光照射
領域を通過する間に、その共鳴励起ラインがレーザー光
の発振波長を低波長側から高波長側へ、あるいは高波長
側から低波長側へ通過するようにできた。
By irradiating the region where the magnetic field is changed with the excitation laser beam and adjusting the oscillation wavelength of the laser beam and the intensity of the changing magnetic field, the resonance of the isotope of interest while passing through the region where the laser beam is irradiated. The excitation line could pass the oscillation wavelength of the laser light from the low wavelength side to the high wavelength side or from the high wavelength side to the low wavelength side.

【0028】この間に着目同位体は下位のエネルギーレ
ベルから上位のエネルギーレベルへ断熱的に反転励起さ
れる。このような断熱反転励起を起こさせる場合、レー
ザー強度は励起反応時間中で一定であるよりは、着目同
位体の共鳴励起ラインがレーザー光の発振波長と交差す
るときが最も大きく、共鳴励起ラインとレーザー発振波
長が遠ざかるほど小さくなるほうが反転効率がよくな
る。
During this time, the isotope of interest is adiabatically excited from the lower energy level to the upper energy level. In the case of causing such adiabatic inversion excitation, the laser intensity is the largest when the resonance excitation line of the isotope of interest crosses the oscillation wavelength of the laser light rather than being constant during the excitation reaction time. The reversal efficiency improves as the laser oscillation wavelength becomes smaller.

【0029】本発明の場合にはレーザービームの空間的
な出力分布が一般にレーザー光を発振させる場合になる
であろう自然な出力分布形、つまりビーム中心で最も高
くビームの周辺になる程小さくなる形であればよく、パ
ルスレーザーによる励起で必要となるような出力分布平
坦化等の操作をする必要はない。
In the case of the present invention, the spatial output distribution of the laser beam is a natural output distribution form that would generally be the case of oscillating a laser beam, that is, the highest output at the center of the beam and the smaller it becomes at the periphery of the beam. As long as it has a shape, it is not necessary to carry out operations such as flattening the output distribution which is required for excitation by a pulse laser.

【0030】ここで、磁場の強度分布の調節またはレー
ザー発振波長の調節により、レーザービーム内で出力が
最も高い位置に着目同位体が移動してきた場合、着目同
位体の共鳴励起ラインとレーザー発振波長が交差するよ
うにすればよい。
Here, when the isotope of interest moves to the position where the output is highest in the laser beam by adjusting the intensity distribution of the magnetic field or adjusting the laser oscillation wavelength, the resonance excitation line of the isotope of interest and the laser oscillation wavelength. Should cross each other.

【0031】また、本発明によれば、着目同位体がレー
ザービーム断面を通過する程度の時間スケールでの断熱
反転励起に必要なレーザー出力密度は、パルスレーザー
励起の場合に必要な平均出力密度の数百分の一以下にな
ると予想される。従って連続発振レーザーでも十分な出
力密度を達成できる。
Further, according to the present invention, the laser power density required for adiabatic inversion excitation on a time scale such that the isotope of interest passes through the laser beam cross section is equal to the average power density required for pulsed laser excitation. It is expected to be less than a few hundredths. Therefore, even a continuous wave laser can achieve a sufficient power density.

【0032】なお、ここで説明した連続的に変化する磁
場による断熱反転励起方法は、連続発振レーザーだけで
なくパルス発振レーザーでも原理的に可能であり、現在
の技術レベルでも小型のパルスアンプレーザーを使用す
る同位体分離装置に適用できる。
The adiabatic inversion excitation method using the continuously changing magnetic field described here is possible in principle not only with continuous wave lasers but also with pulsed lasers. It is applicable to the isotope separation device used.

【0033】[0033]

【実施例】図1および図2を参照しながら本発明に係る
同位体分離装置の第1の実施例を説明する。図1は本実
施例に係る同位体分離装置を模式的に示しており、図2
(a)から(f)は本実施例における原子の励起メカニ
ズムを説明するための概念図および特性図である。
EXAMPLE A first example of the isotope separation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 schematically shows the isotope separation device according to the present embodiment.
(A) to (f) are a conceptual diagram and a characteristic diagram for explaining an atomic excitation mechanism in this example.

【0034】図1中、符号1は蒸気封入容器で、この蒸
気封入容器1内に同位体分離を行うための主要な装置が
格納されている。蒸気封入容器1内には原料金属2を収
容したるつぼ3が配置され、るつぼ3の近傍に電子銃4
が設けられている。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a vapor sealing container, and a main device for performing isotope separation is stored in the vapor sealing container 1. A crucible 3 accommodating a raw material metal 2 is arranged in the vapor sealing container 1, and an electron gun 4 is provided in the vicinity of the crucible 3.
Is provided.

【0035】るつぼ3の上方にはN,S極が対向する電
極7と、陽極と陰極が対向する回収電極板10と廃品回収
極11が設けられている。陰極側の回収電極板10にはイオ
ン電流測定器12が接続され、イオン電流測定器12,S極
側電磁石7および電子銃4は蒸気速度検出系13に接続し
ている。
Above the crucible 3, there are provided an electrode 7 having N and S poles facing each other, a recovery electrode plate 10 having an anode and a cathode facing each other, and a waste product recovery electrode 11. An ion current measuring device 12 is connected to the recovery electrode plate 10 on the cathode side, and the ion current measuring device 12, the S pole side electromagnet 7 and the electron gun 4 are connected to a vapor velocity detection system 13.

【0036】電磁石7、7間には第1段励起レーザー照
射領域8と、第2段励起レーザー照射領域9が設けられ
る。るつぼ3から蒸発した金属蒸気、つまり蒸気原子6
は電磁石7、7間の第1段励起レーザー照射領域8と第
2段励起レーザー照射領域9によりレーザー照射され
る。
A first-stage excitation laser irradiation region 8 and a second-stage excitation laser irradiation region 9 are provided between the electromagnets 7, 7. Metal vapor evaporated from the crucible 3, that is, vapor atoms 6
Is irradiated by a first-stage excitation laser irradiation region 8 and a second-stage excitation laser irradiation region 9 between the electromagnets 7, 7.

【0037】しかして、蒸気封入容器1内は真空ポンプ
で減圧されている。複数の同位体を含む原料金属2はる
つぼ3内で電子銃4から打ち出される電子ビーム5によ
り加熱され蒸発する。蒸発した金属蒸気、つまり蒸気原
子6は上昇して電磁石7、7の間の第1段励起レーザー
照射領域8に飛び込む。
The inside of the vapor sealing container 1 is depressurized by the vacuum pump. The raw material metal 2 containing a plurality of isotopes is heated in the crucible 3 by an electron beam 5 emitted from an electron gun 4 and evaporated. The vaporized metal vapor, that is, vapor atom 6, rises and jumps into the first-stage excitation laser irradiation region 8 between the electromagnets 7, 7.

【0038】蒸気原子6がレーザー照射領域8に進入し
てから上方に抜けていくまでの時間内に電磁石7に流す
電流の変化量を適切に制御して、電磁石7によりレーザ
ー照射領域8に発生させる磁場強度を、そのゼーマン効
果による着目同位体蒸気原子の第1段共鳴励起ラインの
シフト範囲が、第1段励起レーザー光8の発振波長と交
差するように変化させる。
The vapor atom 6 is generated in the laser irradiation area 8 by the electromagnet 7 by appropriately controlling the amount of change in the current flowing in the electromagnet 7 within the time from when the vapor atom 6 enters the laser irradiation area 8 until it exits upward. The magnetic field strength to be changed is changed so that the shift range of the first-stage resonance excitation line of the isotope vapor atom of interest due to the Zeeman effect intersects the oscillation wavelength of the first-stage excitation laser light 8.

【0039】これにより着目同位体はレーザー照射領域
7を通過する間に断熱的に反転励起される。蒸気原子6
は第1段励起レーザー照射領域8を通過すると引続き第
2段励起レーザー照射領域9に進入する。
As a result, the isotope of interest is adiabatically excited while passing through the laser irradiation region 7. Steam atom 6
After passing through the first-stage excitation laser irradiation region 8, it continues to enter the second-stage excitation laser irradiation region 9.

【0040】以下第1段励起の場合と同様に蒸気原子6
がレーザー照射領域を通過する時間内に電磁石7の電流
を変化させて着目同位体の第2段共鳴励起ラインを連続
的に変化させて、さらに上準位へと断熱反転励起する。
2段階以上の多段階励起の場合には、さらに励起レーザ
ー照射領域と磁場領域を連続させて断熱反転励起を重ね
て行く。
In the same manner as in the case of the first-stage excitation, the vapor atoms 6
The current of the electromagnet 7 is changed within a period of passing through the laser irradiation area to continuously change the second-stage resonance excitation line of the isotope of interest, and adiabatic inversion excitation is further performed to the upper level.
In the case of multi-step excitation of two or more steps, the excitation laser irradiation area and the magnetic field area are further continuous to repeat adiabatic inversion excitation.

【0041】着目同位体はこの多段階励起レーザー照射
領域を抜けたところで電離されており、さらに上方のイ
オン回収電極板10の間の電位勾配により電極板上に回収
される。分離を目的としない非着目同位体原子は回収電
極板10の間を通過し廃品回収板11に蒸着し回収される。
The focused isotope is ionized when it passes through this multi-stage excitation laser irradiation region, and is further collected on the electrode plate by the potential gradient between the ion collection electrode plates 10 above. Non-target isotope atoms not intended for separation pass between the recovery electrode plates 10 and are vapor-deposited and recovered on the waste product recovery plate 11.

【0042】電磁石7に流す電流およびその変化率の情
報は回収電極板10の一部に設置されているイオン電流測
定器12からの信号量とともに蒸気速度検出系13に送られ
る。着目同位体の励起効率が高くなるのは各励起段レー
ザー照射領域を蒸気原子6が通過する時間と電磁石7の
電流変化時間が一致した場合であるから、イオン電流測
定器12からのイオン信号が最も大きくなるような電磁石
電流制御パターンから蒸気速度が推定できる。
Information on the current flowing through the electromagnet 7 and its rate of change is sent to the vapor velocity detection system 13 together with the signal amount from the ion current measuring device 12 installed in a part of the recovery electrode plate 10. The excitation efficiency of the isotope of interest is high when the vapor atom 6 passes through each excitation stage laser irradiation region and the current change time of the electromagnet 7 coincides with each other. Therefore, the ion signal from the ion current measuring device 12 is The steam velocity can be estimated from the electromagnet current control pattern that maximizes the steam velocity.

【0043】一方、蒸気原子6の速度は蒸発部温度と相
関があるので、蒸気速度検出系13の情報をもとに電子銃
4の出力を制御して励起効率を高めるような蒸気速度の
制御も可能となる。
On the other hand, since the velocity of the vapor atoms 6 is correlated with the temperature of the vaporizing portion, the output of the electron gun 4 is controlled based on the information of the vapor velocity detection system 13 to control the vapor velocity so as to enhance the excitation efficiency. Will also be possible.

【0044】つぎに図2により着目同位体が第1段励起
レーザーの照射領域8を通過する間の励起メカニズムを
説明する。図2(a)において、着目同位体を含む蒸気
原子6の位置座標をz(符号14)で示す。蒸気原子6が
レーザー照射領域8に進入する位置をz1(符号15)、
出て行く位置をz2(符号16)とする。また、この時の
時刻をt(符号17)で示すことにし、蒸気原子6がz1
にあるときをt1(符号18)、z2にあるときをt2
(符号19)とする。
Next, referring to FIG. 2, the excitation mechanism while the isotope of interest passes through the irradiation region 8 of the first-stage excitation laser will be described. In FIG. 2A, the position coordinates of the vapor atom 6 containing the target isotope are indicated by z (reference numeral 14). The position where the vapor atom 6 enters the laser irradiation area 8 is z1 (reference numeral 15),
The exit position is z2 (reference numeral 16). Further, the time at this time is indicated by t (reference numeral 17), and the vapor atom 6 is z1.
T1 (reference numeral 18) when in, and t2 when in z2
(Reference numeral 19).

【0045】第1段階励起レーザーのビーム断面の出力
密度を電場強度E(符号20)で示すとz1とz2の両端
で小さくその中間で最大となる自然な強度分布のもので
ある(図2(b)参照)。電磁石により誘起される磁場
強度をB(符号21)で示すと、時刻t1からt2にかけ
て連続的に変化するものになっている(図2(c)参
照)。
The power density of the beam cross section of the first-stage excitation laser is shown by the electric field intensity E (reference numeral 20), which has a natural intensity distribution in which it is small at both ends of z1 and z2 and is maximum in the middle (FIG. 2 ( See b)). When the magnetic field intensity induced by the electromagnet is indicated by B (reference numeral 21), it continuously changes from time t1 to t2 (see FIG. 2C).

【0046】この磁場によるゼーマン効果で着目同位体
の共鳴励起波長λ(符号22)は時刻t1からt2にかけ
てλ1(符号23)からλ2(符号24)まで連続的に変化
する(図2(d)参照)。この時の共鳴スペクトル25を
励起レーザーの発振波長λ3(符号26)の相対関係で示
すと、着目同位体の共鳴励起スペクトルが励起レーザー
の発振波長を通過するような関係になる(図2(e)参
照)。
Due to the Zeeman effect due to this magnetic field, the resonance excitation wavelength λ (reference numeral 22) of the target isotope continuously changes from λ1 (reference numeral 23) to λ2 (reference numeral 24) from time t1 to t2 (FIG. 2 (d)). reference). When the resonance spectrum 25 at this time is shown by the relative relationship of the oscillation wavelength λ3 (reference numeral 26) of the excitation laser, the resonance excitation spectrum of the isotope of interest passes through the oscillation wavelength of the excitation laser (FIG. 2 (e )reference).

【0047】これにより着目同位体は断熱的に反転励起
され、着目同位体の第1励起レベルのレベル密度P(符
号27)は時刻t1からt2にかけてほぼ0からほぼ1に
変化する(図2(f)参照)。
As a result, the isotope of interest is adiabatically inverted-excited, and the level density P (reference numeral 27) of the first excitation level of the isotope of interest changes from almost 0 to almost 1 from time t1 to t2 (FIG. 2 ( See f)).

【0048】つぎに、図3により本発明の第2の実施例
を説明する。本実施例は図1に示した第1の実施例にお
ける磁石7の代りに図3に示したように連続的に変化す
る磁石28を設けたことにあり、その他は第1の実施例と
同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, instead of the magnet 7 in the first embodiment shown in FIG. 1, a continuously changing magnet 28 is provided as shown in FIG. 3, and the other points are the same as those in the first embodiment. Is.

【0049】本実施例によれば、第1および第2段の励
起レーザー照射領域8および9毎に強度が連続的に変化
する永久磁石または電磁石28を複数個配置することによ
りレーザー照射領域内で連続的に変化する磁場を発生さ
せることができる。
According to the present embodiment, by disposing a plurality of permanent magnets or electromagnets 28 whose intensity continuously changes for each of the first and second stage excitation laser irradiation areas 8 and 9, the laser irradiation area is changed. A continuously changing magnetic field can be generated.

【0050】すなわち、磁場とレーザー光の組み合わせ
を一組とし、着目同位体を電離するまでに必要な励起段
数だけ複数組この磁場とレーザー光の組み合わせ領域を
蒸気流方向に平行に連続的に配置する。また、連続的に
変化する磁場は磁場強度または極性の異なる永久磁石ま
たは電磁石を複数連続的に配置して作り出すことができ
る。
That is, one set of a combination of a magnetic field and laser light is provided, and a plurality of sets corresponding to the number of excitation steps required until the target isotope is ionized are continuously arranged in parallel with the vapor flow direction. To do. The continuously changing magnetic field can be created by continuously arranging a plurality of permanent magnets or electromagnets having different magnetic field strengths or polarities.

【0051】つぎに、図4により本発明の第3の実施例
を説明する。本実施例は第1の実施例における磁石7の
代りに図4に示したように回転体29を設けたものであ
る。この回転体29は円周方向に強度の異なる磁石を配置
し、回転軸を蒸気原子6の飛行方向と平行にして回転さ
せる。この時、第1段励起レーザー照射領域8をはさん
で反対側に配置する回転体29は、他方の回転体29に対し
て円周方向の磁石の強度が同じで極性が反対の部分が互
いに向き合うように同期して回転する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a rotating body 29 is provided as shown in FIG. 4 instead of the magnet 7 in the first embodiment. The rotor 29 has magnets having different strengths arranged in the circumferential direction, and is rotated with the rotation axis parallel to the flight direction of the vapor atoms 6. At this time, the rotating body 29 arranged on the opposite side across the first-stage excitation laser irradiation area 8 has the same strength of the magnet in the circumferential direction as the other rotating body 29, but the portions of opposite polarities are opposite to each other. Rotate synchronously to face each other.

【0052】すなわち、連続的に変化する磁場は磁場強
度または極性の異なる電磁石または永久磁石を複数連続
的に配置するか、またはその円周方向に配置した回転体
29を蒸気流速に同期して回転する。これにより、蒸気原
子6がこの回転体29の近傍を通過する際に、相対的に連
続的に変化する磁場として作用することにより作り出す
ことができる。
That is, the continuously changing magnetic field has a plurality of electromagnets or permanent magnets having different magnetic field strengths or polarities arranged continuously or a rotating body arranged in the circumferential direction thereof.
29 is rotated in synchronization with the steam flow rate. As a result, when the vapor atoms 6 pass near the rotating body 29, they can be created by acting as a relatively continuously changing magnetic field.

【0053】つぎに、図5により本発明の第4の実施例
を説明する。本実施例は第1の実施例において、着目同
位体のドップラー広がりが大きい場合の励起レーザー照
射部および磁場発生装置部を改良したものである。第1
段励起レーザー照射領域8は第2段励起レーザー照射領
域9およびそれ以上の励起段レーザー照射領域とも重な
っている。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an improvement of the excitation laser irradiation unit and the magnetic field generation device unit in the case where the isotope of interest has a large Doppler spread in the first embodiment. First
The step excitation laser irradiation region 8 also overlaps with the second step excitation laser irradiation region 9 and the excitation step laser irradiation regions higher than that.

【0054】このレーザー照射領域をはさむ形で電磁石
7を配置し、蒸気原子6がレーザー照射領域8を通過す
る時間内に磁場強度を連続的あるいは断続的に変化させ
る。磁場変化の範囲はゼーマン効果による着目同位体の
共鳴励起ラインのシフト幅がそのドップラー分布幅程度
になるように設定する。
The electromagnet 7 is arranged so as to sandwich the laser irradiation region, and the magnetic field strength is changed continuously or intermittently during the time when the vapor atoms 6 pass through the laser irradiation region 8. The range of the magnetic field change is set so that the shift width of the resonance excitation line of the isotope of interest due to the Zeeman effect is about the Doppler distribution width.

【0055】なお、本発明は上記各実施例に限ることな
く、つぎに述べる構成を採ることもできる。 (1) 第3の実施例の装置において、磁石を配置した回転
体の回転速度と、蒸気流速と、着目同位体からの励起蛍
光量または電離量との相関関係から蒸気流速の速度分布
を測定でき、これを金属原料を収容したるつぼの加熱温
度の制御に利用できるように構成する。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but may have the following constructions. (1) In the apparatus of the third embodiment, the velocity distribution of the vapor flow velocity is measured from the correlation between the rotational velocity of the rotor in which the magnet is arranged, the vapor flow velocity, and the excited fluorescence amount or ionization amount from the isotope of interest. It can be used for controlling the heating temperature of the crucible containing the metal raw material.

【0056】(2) 第1の実施例における磁場、第2から
第4の実施例における連続的に変化する磁場は1個の電
磁石を配置し、これに流す電流を蒸気流速に同期して変
化させる。
(2) For the magnetic field in the first embodiment and the continuously changing magnetic field in the second to fourth embodiments, one electromagnet is arranged, and the current flowing through it is changed in synchronization with the vapor flow velocity. Let

【0057】(3) 前記磁場強度を変化させるための電磁
石の電流変化率と、蒸気速度と、着目同位体からの励起
蛍光量、または電離量との相関関係から蒸気流速の速度
分布を測定し、これを用いて金属原料を収容したるつぼ
の加熱温度を制御できるように構成する。
(3) The velocity distribution of the vapor flow velocity is measured from the correlation between the rate of current change of the electromagnet for changing the magnetic field strength, the vapor velocity, and the amount of excited fluorescence from the isotope of interest or the amount of ionization. The heating temperature of the crucible containing the metal raw material can be controlled using this.

【0058】(4) 着目同位体を電離する最終励起状態が
自動電離状態の場合にはこの励起段のみ連続的に変化す
る磁場を設置せず線幅の広いレーザー光だけで構成す
る。 (5) 前記励起レーザー光として連続発振レーザー光を使
用することにより、多段階励起で着目同位体を電離する
場合における照射時間タイミングのずれの課題を回避す
る。
(4) When the final excited state for ionizing the isotope of interest is the automatic ionization state, only the laser beam having a wide line width is provided only in this excitation stage without providing a continuously changing magnetic field. (5) By using a continuous wave laser beam as the excitation laser beam, it is possible to avoid the problem of deviation of the irradiation time timing when the target isotope is ionized by multistage excitation.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明によれば、励起レーザー照射領域
内に変化する磁場を設置することにより、着目同位体の
共鳴励起ラインが励起レーザーの発振スペクトル線幅よ
り大きいドップラー広がりや超微細構造スペクトル分布
を持つ場合にも励起効率を高めることができ、また、連
続的に変化する磁場を設置することにより着目同位体を
効率よく断熱的に反転励起できる。
According to the present invention, the Doppler broadening and the hyperfine structure spectrum in which the resonance excitation line of the isotope of interest is larger than the oscillation spectrum line width of the excitation laser by setting the changing magnetic field in the excitation laser irradiation region. The excitation efficiency can be increased even when the distribution is provided, and the isotope of interest can be efficiently and adiabatically inverted excited by setting a continuously changing magnetic field.

【0060】また、パルスアンプレーザー装置に比べて
装置構成が簡単な連続発振レーザー装置を使用すること
により、ビーム断面の出力平坦化等のビーム整形を行う
ことなく、さらに同時照射の多段階励起の場合の励起レ
ーザー間の照射時間タイミングのずれの問題もなく、効
率よく着目同位体を分離回収できる。
Further, by using a continuous wave laser device having a simpler device structure than the pulse amplifier laser device, it is possible to carry out multi-stage excitation of simultaneous irradiation without performing beam shaping such as output flattening of the beam cross section. In this case, the isotope of interest can be efficiently separated and recovered without the problem of the irradiation time timing shift between the excitation lasers.

【0061】さらには、局所磁場強度と分離回収される
イオン信号等を組み合わせることにより金属蒸気の速度
分布を測定できるので、原料金属の蒸発加熱制御にフィ
ードバックすることにより加熱エネルギーの最適化に利
用できる。
Furthermore, since the velocity distribution of the metal vapor can be measured by combining the local magnetic field intensity with the separated and collected ion signal, it can be utilized for optimization of heating energy by feeding back to the evaporation heating control of the raw material metal. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る同位体分離装置の第1の実施例を
示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an isotope separation device according to the present invention.

【図2】図1における原子の励起メカニズムを説明する
ためのもので、(a)は蒸気原子が第1段階励起レーザ
ー照射領域を通過する間の時間座標を示す模式図、
(b)はレーザー照射領域とレーザー電場強度との関係
を示す強度分布図、(c)は時間座標と磁場強度との関
係を示すグラフ線図、(d)は時間座標と共鳴励起波長
との関係を示すグラフ線図、(e)は共鳴スペクトルと
共鳴励起波長との関係を示す波形図、(f)は第1励起
レベルのレベル密度と時間座標との関係を示す曲線図。
2A and 2B are diagrams for explaining the excitation mechanism of atoms in FIG. 1, and FIG. 2A is a schematic diagram showing time coordinates during which vapor atoms pass through a first-stage excitation laser irradiation region;
(B) is an intensity distribution diagram showing the relationship between the laser irradiation area and the laser electric field intensity, (c) is a graph showing the relationship between the time coordinates and the magnetic field strength, and (d) is the time coordinates and the resonance excitation wavelength. The graph diagram which shows a relationship, (e) is a waveform diagram which shows the relationship between a resonance spectrum and a resonance excitation wavelength, (f) is a curve figure which shows the level density of a 1st excitation level, and a time coordinate.

【図3】本発明に係る同位体分離装置の第2の実施例の
要部を示す磁石配置図。
FIG. 3 is a magnet layout diagram showing a main part of a second embodiment of the isotope separation device according to the present invention.

【図4】本発明に係る同位体分離装置の第3の実施例の
要部を示す磁石配置図。
FIG. 4 is a magnet layout diagram showing a main part of a third embodiment of the isotope separation device according to the present invention.

【図5】本発明に係る同位体分離装置の第4の実施例の
要部を示す磁石配置図。
FIG. 5 is a magnet layout diagram showing a main part of a fourth embodiment of the isotope separation device according to the present invention.

【図6】従来の同位体分離装置を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional isotope separation device.

【符号の説明】 1…蒸気封入容器、2…原料金属、3…るつぼ、4…電
子銃、5…電子ビーム、6…蒸気原子、7…電磁石、8
…第1段励起レーザー照射領域、9…第2段励起レーザ
ー照射領域、10…回収電極板、11…廃品回収板、12…イ
オン電流測定器、13…蒸気速度検出系、14…蒸気原子位
置座標(Z)、15…レーザー照射領域下端位置
(Z1 )、16…レーザー照射領域上端位置(Z2 )、17
…時間座標(t)、18…蒸気原子のレーザー照射領域進
入時刻(t1 )、19…蒸気原子のレーザー照射領域通過
時刻(t2 )、20…レーザー電場強度(E)、21…磁場
強度(B)、22…共鳴励起波長(λ)、23…時刻t1
の共鳴励起波長(λ1 )、24…時刻t2 での共鳴励起波
長(λ2 )、25…共鳴スペクトル(S)、26…励起レー
ザーの発振スペクトル(λ3 )、27…第1励起レベルの
レベル密度(P)。
[Explanation of Codes] 1 ... Steam Enclosure, 2 ... Raw Metal, 3 ... Crucible, 4 ... Electron Gun, 5 ... Electron Beam, 6 ... Steam Atom, 7 ... Electromagnet, 8
... 1st-stage excitation laser irradiation area, 9 ... 2nd-stage excitation laser irradiation area, 10 ... Collection electrode plate, 11 ... Waste collection plate, 12 ... Ion current measuring device, 13 ... Vapor velocity detection system, 14 ... Vapor atom position coordinates (Z), 15 ... laser irradiation-area-lower-end position (Z 1), 16 ... laser irradiation-area-upper-end position (Z 2), 17
... time coordinate (t), 18 ... vapor atom laser irradiation region entry time (t 1 ), 19 ... vapor atom laser irradiation region passage time (t 2 ), 20 ... laser electric field intensity (E), 21 ... magnetic field intensity (B), 22 ... resonant excitation wavelength (lambda), resonant excitation wavelength at 23 ... time t 1 1), resonance excitation wavelength at 24 ... time t 2 (λ 2), 25 ... resonance spectrum (S) , 26 ... Oscillation spectrum of excitation laser (λ 3 ), 27 ... Level density of the first excitation level (P).

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−154557(JP,A) 特開 昭50−96799(JP,A) 特開 平1−249128(JP,A) 特開 平5−212249(JP,A) 特開 平6−47257(JP,A) 特開 昭63−42723(JP,A) 特開 平1−310724(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 59/34 Continuation of front page (56) Reference JP-A-6-154557 (JP, A) JP-A-50-96799 (JP, A) JP-A-1-249128 (JP, A) JP-A-5-212249 (JP , A) JP-A-6-47257 (JP, A) JP-A-63-42723 (JP, A) JP-A-1-310724 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) (Name) B01D 59/34

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数同位体を含む原料金属を加熱して金
属蒸気を蒸発させ、この金属蒸気にレーザー光を照射し
分離を目的とする着目同位体のみを選択的に励起,電離
し、回収電極板の電場によりイオンとして分離回収する
同位体分離装置において、前記レーザー光の照射領域に
前記金属蒸気流方向に沿って磁場強度が変化する磁場を
組み合わせて配置し、前記磁場とレーザー光の組み合わ
せを1組とし、着目同位体を電離するまでに必要な励起
段数だけ前記磁場とレーザー光の組み合わせ領域を前記
金属蒸気の蒸気流方向に沿って連続的に複数組配置した
ことを特徴とする同位体分離装置。
1. A raw material metal containing a plurality of isotopes is heated to vaporize a metal vapor, and the metal vapor is irradiated with a laser beam to selectively excite, ionize and recover only an isotope of interest for separation. In an isotope separation device that separates and collects as ions by an electric field of an electrode plate, a combination of a magnetic field whose magnetic field strength changes along the metal vapor flow direction is arranged in an irradiation region of the laser light, and the combination of the magnetic field and the laser light. As one set, and a plurality of sets of the combination regions of the magnetic field and the laser beam are continuously arranged along the vapor flow direction of the metal vapor by the number of excitation steps required to ionize the isotope of interest. Body separation device.
【請求項2】 複数同位体を含む原料金属を加熱して金
属蒸気を蒸発させ、この金属蒸気にレーザー光を照射し
分離を目的とする着目同位体のみを選択的に励起,電離
し、回収電極板の電場によりイオンとして分離回収する
同位体分離装置において、前記レーザー光の照射領域を
挟むように円周方向に強度の異なる磁石を配置した1対
の回転体をその回転軸が前記金属蒸気方向に対して平
行に配置し、各回転体を磁石の強度が同じで極性が反対
の部分が向き合うように同期して回転させることを特徴
とする同位体分離装置。
2. A raw material metal containing a plurality of isotopes is heated to vaporize a metal vapor, and the metal vapor is irradiated with a laser beam to selectively excite, ionize, and recover only the isotope of interest for separation. In an isotope separation device that separates and collects as ions by an electric field of an electrode plate, a pair of rotating bodies in which magnets having different intensities are arranged in the circumferential direction so as to sandwich the irradiation region of the laser beam, the rotation axis of which is the metal vapor. An isotope separation device, which is arranged in parallel to a flow direction, and rotates each rotating body synchronously so that portions having the same magnet strength but opposite polarities face each other.
【請求項3】 前記回転体の回転速度前記金属蒸気の
蒸気速度と着目同位体からの励起蛍光量または電離量と
の相関関係から前記金属蒸気の蒸気速度を求め、前記金
属蒸気の蒸気速度と前記金属原料を収容したるつぼの加
熱温度との相間関係および求めた前記蒸気速度から前記
るつぼの加熱温度を制御することを特徴とする請求項2
に記載の同位体分離装置。
3. A calculated vapor velocity of the metal vapor from the correlation between the excitation fluorescence amount or ionizing amount from the rotator vapor velocity between the target isotopes rotational speed and the metal vapor of the gold
From the steam velocity of the metal vapor and the heating temperature of the crucible containing the metal raw material and the obtained steam velocity
Claim 2, characterized by controlling the heating temperature of the crucible
The isotope separation device described in.
【請求項4】 複数同位体を含む原料金属を加熱して金
属蒸気を蒸発させ、この金属蒸気にレーザー光を照射し
分離を目的とする着目同位体のみを選択的に励起,電離
し、回収電極板の電場によりイオンとして分離回収する
同位体分離装置において、前記レーザー光の照射領域に
前記金属蒸気流方向に沿って磁場強度が変化する磁場を
組み合わせて配置し、前記磁場強度を変化させるための
電磁石の電流変化率と、前記金属蒸気の蒸気速度と、着
目同位体からの励起蛍光量または電離量との相関関係か
ら前記金属蒸気の蒸気速度を求め、前記金属蒸気の蒸気
速度と金属原料を収容したるつぼの加熱温度との相間関
係および求めた前記蒸気速度から前記るつぼの加熱温度
を制御することを特徴とする同位体分離装置。
4. A raw material metal containing a plurality of isotopes is heated to vaporize a metal vapor, and the metal vapor is irradiated with a laser beam to selectively excite, ionize and recover only the isotope of interest for separation. In the isotope separation device that separates and collects as ions by the electric field of the electrode plate, in order to change the magnetic field strength by arranging a combination of magnetic fields whose magnetic field strength changes along the metal vapor flow direction in the irradiation region of the laser light. and the current rate of change of the electromagnet, and the vapor rate of the metal vapor, calculated vapor velocity of the metal vapor from the correlation between the excitation fluorescence amount or ionizing amount from interest isotopes vapor velocity and a metal of the metal vapor An isotope separation device, characterized in that the heating temperature of the crucible is controlled from the interphase relationship with the heating temperature of the crucible containing the raw material and the obtained vapor velocity.
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