JPH0545286B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、同位体分離装置に係り、特に、レー
ザー光線を用いて分離を行なう同位体分離装置の
改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an isotope separation device, and particularly to an improvement in an isotope separation device that performs separation using a laser beam.
同位体元素を分離する代表的な方法として、従
来、ガス拡散法、遠心分離法、レーザー法が知ら
れている。このうちレーザー法は、同位体元素間
の吸収スペクトルの差を利用したもので、他の方
法に比べて分離比が高く、能率的な分離が行なえ
ると言う利点を備えている。
Conventionally, gas diffusion methods, centrifugation methods, and laser methods are known as typical methods for separating isotopic elements. Among these, the laser method utilizes the difference in absorption spectra between isotopic elements, and has the advantage that it has a higher separation ratio and can perform efficient separation compared to other methods.
しかして、レーザー法にも、被分離物を蒸気化
させ、これによつて形成された原子ビームにレー
ザー光線を照射して分離する方法と、被分離物を
気化させ、これによつて形成された分子ビームに
レーザー光線を照射して分離する方法とがある。 Therefore, the laser method also includes a method in which the substance to be separated is vaporized and the atomic beam formed by this is irradiated with a laser beam, and a method in which the substance to be separated is vaporized and the atomic beam formed by this is separated. There is a method of separating molecular beams by irradiating them with a laser beam.
ところで、原子ビームにレーザー光線を照射し
て分離する方法を採用した装置は、通常、次のよ
うにして分離している。すなわち、真空容器内に
ルツボを配置し、このルツボで２種以上の同位体
元素からなる被分離物を溶融蒸発させて原子ビー
ムを発生させる。このようにして形成された原子
ビームの形状をコリメータで規定した後、この原
子ビームに、上記原子ビームを形成している同位
体元素のうちの特定の同位体元素の共鳴励起電圧
に等しいエネルギーを有する波長のレーザー光線
を照射し、上記特定の同位体元素を共鳴準位に励
起する。また、励起用レーザー光線の照射と同時
に、共鳴準位に励起されている上記特定の同位体
元素を電離するのに十分で、しかも基底準位にあ
る他の同位体元素は電離させない波長の電離用レ
ーザー光線を照射する。このようにして電離され
た特定の同位体元素と電離されていない他の同位
体元素とが混在した原子ビームに、静電あるいは
電磁偏向をかけ、特定の同位体元素と他の同位体
元素とを別々に捕集器で捕集するようにしてい
る。 By the way, devices that employ a method of separating atomic beams by irradiating them with a laser beam usually perform the separation in the following manner. That is, a crucible is placed in a vacuum container, and a substance to be separated consisting of two or more types of isotopic elements is melted and evaporated in the crucible to generate an atomic beam. After defining the shape of the atomic beam thus formed using a collimator, this atomic beam is given energy equal to the resonant excitation voltage of a specific isotopic element among the isotopic elements forming the atomic beam. A laser beam having a certain wavelength is irradiated to excite the specific isotope element to a resonance level. In addition, at the same time as the excitation laser beam is irradiated, an ionizing wavelength that is sufficient to ionize the above-mentioned specific isotopic element excited to the resonance level, but does not ionize other isotopic elements in the ground level, is used. Irradiates with laser beam. In this way, electrostatic or electromagnetic deflection is applied to the atomic beam in which a specific ionized isotope element and other non-ionized isotope elements are mixed, and the specific isotope element and other isotope elements are mixed. are collected separately using a collector.
しかしながら、上記のように構成された従来の
同位体分離装置にあつては次のような問題があつ
た。すなわち、実際に分離運転をするときには、
ルツボ内に被分離物を収容し、これを溶融蒸発さ
せるのであるが、通常、ルツボ内に収容されてい
る被分離物を蒸発させ終わつた時点で真空容器の
真空を破つて、新たな被分離物ルツボ内に収容
し、真空容器内を再び真空引きした後、分離運転
を再開する方式を採用している。真空容器内には
上述したルツボや分離捕集系が収容されるので、
真空容器の容積は必然的に大きい。しがつて、真
空容器内を十分な圧力まで排気するには長時間を
必要とする。このため稼働率が低く、この結果、
運転コストが高くなり、特に多量に分離処理する
ときには経済的な不利を免れ得なかつた。 However, the conventional isotope separation apparatus configured as described above has the following problems. In other words, when actually performing separation operation,
The material to be separated is stored in a crucible and then melted and evaporated. Normally, when the material to be separated stored in the crucible has finished evaporating, the vacuum in the vacuum container is broken and a new material to be separated is added. A method is adopted in which the separation operation is resumed after the sample is placed in a crucible and the vacuum container is evacuated again. The above-mentioned crucible and separation collection system are housed inside the vacuum container, so
The volume of a vacuum container is necessarily large. Therefore, it takes a long time to evacuate the inside of the vacuum container to a sufficient pressure. As a result, the utilization rate is low, and as a result,
The operating cost is high, and there is an unavoidable economic disadvantage especially when separating a large amount.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、ルツボへの被分
離物の供給を連続的に行なうことができ、もつて
分離空間の真空を破らなければならない回数を大
幅に減少させることができ、これによつて稼働率
の向上化ならびに分離運転に要する費用の軽減化
を図れる同位体分離装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of these circumstances, and its purpose is to be able to continuously supply substances to be separated to a crucible without breaking the vacuum in the separation space. It is an object of the present invention to provide an isotope separation apparatus that can significantly reduce the number of times that the separation operation occurs, thereby improving the operating rate and reducing the cost required for separation operation.
本発明に係る同位体分離装置は、２種以上の同
位体元素からなる被分離物を蒸気化させるととも
に上記蒸気にレーザー光線を照射して特定の同位
体元素のみを電離せた後、上記特定の同位体元素
と他の同位体元素とを分離捕集するようにした同
位体分離装置において、被分離を収容するルツボ
およびこのルツボ内に収容された上記被分離物を
蒸発させて前記特定の同位体元素と他の同位体元
素とに分離するのに必要な要素を収容してなる分
離部と、この分離部に隣接して設けられた被分離
物を予め加熱液化させるとともに液化した上記被
分離物を排出させる排出口が前記分離部内の前記
ルツボに通じた液化部と、前記ルツボ内の前記被
分離物の蒸発量を検出するセンサと、前記液化部
内の圧力を不活性ガスを用いて可変する圧力可変
装置と、前記センサの出力に基づいて動作し、前
記ルツボ内の前記被分離物の蒸発量を補う量の被
分離物が前記液化室から上記ルツボ内に圧送され
る如く前記圧力可変装置を制御するコントローラ
とを備えている。
The isotope separation device according to the present invention vaporizes a material to be separated consisting of two or more isotopic elements, and irradiates the vapor with a laser beam to ionize only a specific isotopic element. An isotope separation device configured to separate and collect isotopic elements and other isotopic elements includes a crucible that accommodates a substance to be separated, and a crucible that evaporates the substance to be separated contained in the crucible to obtain the specific isotope. a separation section that accommodates the elements necessary for separation into isotopic elements and other isotopic elements, and a separation section provided adjacent to the separation section that is heated and liquefied in advance and liquefied. a liquefaction section whose discharge port for discharging a substance communicates with the crucible in the separation section; a sensor for detecting the amount of evaporation of the object to be separated in the crucible; and a variable pressure in the liquefaction section using an inert gas. a pressure variable device that operates based on the output of the sensor, and the pressure variable device operates so that an amount of the material to be separated is fed from the liquefaction chamber into the crucible in an amount that compensates for the amount of evaporation of the material to be separated in the crucible. and a controller for controlling the device.
本発明に係る同位体分離装置によると、ルツボ
内の被分離物が蒸発によつて減少すると、コント
ローラが動作して、液化部側から減少擁分の被分
離量がルツボ内に自動的に供給される。つまり、
被分離物をルツボ内に連続的に供給するとができ
る。したがつて、それだけ真空容器、すなわち分
離空間の真空を破る回数を減らすことができる。
その結果、装置の稼働率を向上させることでき、
分離コストを低下させることができる。また、液
化部内と分離部内との圧力差を利用して液化部内
からルツボ内に液状の被分離物を供給しているの
で、供給するための構成も極めて簡単化できる。
したがつて、液化部を設けたことによつて、全体
の構成が大幅に複雑化するようなこともない。
According to the isotope separation device according to the present invention, when the amount of substances to be separated in the crucible decreases due to evaporation, the controller operates to automatically supply the reduced amount of substances to be separated from the liquefaction section side into the crucible. be done. In other words,
The material to be separated can be continuously supplied into the crucible. Therefore, the number of times the vacuum in the vacuum container, that is, the separation space is broken, can be reduced accordingly.
As a result, the operating rate of the equipment can be improved,
Separation costs can be reduced. Furthermore, since the liquid material to be separated is supplied from the liquefaction section into the crucible by utilizing the pressure difference between the inside of the liquefaction section and the inside of the separation section, the configuration for supplying the material can also be extremely simplified.
Therefore, the provision of the liquefaction section does not significantly complicate the overall configuration.
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図は、本発明をウラン分離用のものに適用した
―実施例を模式的に示すものである。 The figure schematically shows an example in which the present invention is applied to uranium separation.
すなわち、この装置は、大きく別けて、分離部
１と、この分離部１に隣接して設けられた液化部
２とで構成されている。 That is, this device is broadly divided into a separation section 1 and a liquefaction section 2 provided adjacent to this separation section 1.
分離部１は、軸心線を水平にして配置された外
形が円柱状の真空容器１１と、この真空容器１１
内の配置され内部にウラン金属あるいはウラン化
合物、つまり被分離物Ｐを収容するルツボ１２
と、このルツボ１２の近傍に設けられ上記ルツボ
１２内の被分離物Ｐを電子ビームＥで加熱蒸発さ
せる電子ビーム照射装置１３と、ルツボ１２の上
方に配置され被分離物Ｐの蒸発によつて形成され
た原子ビームＸの方向を規定するコリメータ１４
と、このコリメータ１４より上方に配置されてウ
ラン２３５を捕集する捕集装置１５と、この捕集
装置１５より上方に設けられウラン２３８を捕集
する捕集装置１６と、上記コリメータ１４と上記
捕集装置１５との間に存在する空間を捕集装置１
５側に向けて進行する原子ビームＸに励起、電離
用のレーザ光線を照射するレーザ系１７とで構成
されている。 The separation unit 1 includes a vacuum container 11 having a cylindrical outer shape and arranged with its axis horizontal, and this vacuum container 11.
A crucible 12 arranged inside the crucible 12 and containing uranium metal or a uranium compound, that is, a material to be separated P.
An electron beam irradiation device 13 is provided near the crucible 12 and heats and evaporates the material P in the crucible 12 with an electron beam E; Collimator 14 that defines the direction of the formed atomic beam X
, a collection device 15 arranged above this collimator 14 to collect uranium 235, a collection device 16 arranged above this collection device 15 to collect uranium 238, the above collimator 14 and the above The space existing between the collection device 15 and the collection device 1
The laser system 17 irradiates the atomic beam X traveling toward the side 5 with a laser beam for excitation and ionization.
真空容器１１には、側壁部の一部に図示しない
開閉自在な扉が設けてあり、また底壁部には排気
口１８が設けられている。そして、排気口１８
は、バルブ１９を介して真空ポンプ２０に接続さ
れている。前記捕集装置１５は、大きく別けて、
捕集用電極２１と、図示しない容器とで構成され
ている。捕集用電極２１は、実際には板状に形成
された正電極と負電極とを紙面に直交する方向に
交互に、かつ平行に配置して構成されている。こ
れら電極はそれぞれタンタル、タングステン等で
形成されており、しかも下縁部が水平線に対して
θ1だけ傾斜するように配置されている。各負電極
は、それぞれリード線で共通に接続され、真空容
器１１外に配置された直流電源（図示せず。）の
負極に接続されている。また、各正電極もリード
線で共通に接続されて上記直流電源の正極に接続
されている。さらに、各負電極内には、これら負
電極をウランの溶融温度、すなわち1200℃以上に
加熱するのに供される電気ヒータがそれぞれ埋設
されており、これら電気ヒータの両端はリード線
を介して真空容器１１外に配置された加熱用電源
に接続されている。そして、前記容器は、上記各
負電極から落下する液滴を樋２２を介して受け止
め得る位置に配置されている。捕集装置１６は、
大きく別けて、受け体２３と、この受け体２３の
近傍に配置された図示しない容器とで構成されて
いる。受け体２３は、捕集用電極２１の上方空間
を覆うように配置されたタンタル、タングステン
あるいはセラミツクス製の板材で形成されてい
る。そしてこの受け体２３は、水平線に対してθ2
だけ傾くように設けられている。受け体２３内に
は、この受け体２３をウランの溶融温度、すなわ
ち1200℃以上に加熱するのに供される電気ヒータ
が埋設してあり、この電気ヒータの両端はリード
線を介して真空容器１１外に設けられた加熱用電
源に接続されている。また、前記容器は、前記受
け体２３から落下するウラン２３８の液滴を樋２
４を介して受け止め収容し得る位置に配置されて
いる。 The vacuum container 11 is provided with a door (not shown) that can be freely opened and closed on a part of the side wall, and an exhaust port 18 is provided on the bottom wall. And exhaust port 18
is connected to a vacuum pump 20 via a valve 19. The collection device 15 can be broadly divided into:
It is composed of a collection electrode 21 and a container (not shown). The collection electrode 21 is actually configured by arranging positive electrodes and negative electrodes formed in a plate shape alternately and parallel to each other in a direction perpendicular to the plane of the paper. These electrodes are each made of tantalum, tungsten, or the like, and are arranged so that their lower edges are inclined by θ 1 with respect to the horizontal line. Each of the negative electrodes is connected in common by a lead wire, and is connected to the negative electrode of a DC power source (not shown) placed outside the vacuum container 11. Further, each positive electrode is also commonly connected by a lead wire and connected to the positive electrode of the DC power source. Furthermore, electric heaters are buried inside each negative electrode to heat the negative electrodes to the melting temperature of uranium, that is, 1200℃ or higher, and both ends of these electric heaters are connected via lead wires. It is connected to a heating power source placed outside the vacuum container 11. The container is arranged at a position where it can receive droplets falling from each of the negative electrodes via the gutter 22. The collection device 16 is
Broadly speaking, it consists of a receiver 23 and a container (not shown) placed near the receiver 23. The receiver 23 is made of a tantalum, tungsten, or ceramic plate disposed to cover the space above the collection electrode 21 . And this receiver 23 is θ 2 with respect to the horizontal line.
It is set so that it can tilt only. An electric heater is buried in the receiver 23 to heat the receiver 23 to the melting temperature of uranium, that is, 1200°C or higher, and both ends of the electric heater are connected to the vacuum vessel via lead wires. 11 is connected to a heating power source provided outside. Further, the container collects droplets of uranium 238 falling from the receiver 23 into a gutter 2.
It is placed in a position where it can be received and accommodated through the 4.
前記レーザ系１７は次のように構成されてい
る。すなわち、真空容器１１の紙面と直交する側
壁で、かつコリメータ１４よりやや上方に位置す
る部分に、光学窓２５を設けている。そして、上
記光学窓２５を通して２種類のレーザ光線を照射
する２つのレーザ装置２６，２７を配置してい
る。レーザ装置２６は、この実施例では、ウラン
２３５の共鳴励起電圧に等しいエネルギーを有し
た波長のレーザ光線を送出するものが用いられて
いる。そして、このレーザ装置２６から出たレー
ザ光線２８はハーフミラー２９、光学窓２５を介
しては真空容器１１内に照射される。レーザ装置
２７は、この実施例では、上記レーザ装置２６か
ら送出されたレーザ光線２８の照射で共鳴準位に
励起されているウラン２３５を電離するのに十分
で、しかも基底準位にあるウラン２３８は電離さ
せない波長のレーザ３０を送出するものが用いら
れている。そして、このレーザ装置２７から送出
されたレーザ光線３０は、ミラー３１、ハーフミ
ラー２９、光学窓２５を介してレーザ装置２６か
ら送出されたレーザ光線２８と同軸に真空容器１
１内に照射される。 The laser system 17 is configured as follows. That is, the optical window 25 is provided in a portion of the side wall of the vacuum container 11 perpendicular to the plane of the drawing and located slightly above the collimator 14. Two laser devices 26 and 27 are arranged to irradiate two types of laser beams through the optical window 25. In this embodiment, the laser device 26 is one that emits a laser beam having a wavelength having energy equal to the resonant excitation voltage of uranium-235. A laser beam 28 emitted from this laser device 26 is irradiated into the vacuum container 11 via a half mirror 29 and an optical window 25. In this embodiment, the laser device 27 ionizes the uranium 235 excited to the resonance level by the irradiation of the laser beam 28 sent from the laser device 26, and further ionizes the uranium 238 at the ground level. A device that emits a laser 30 with a wavelength that does not cause ionization is used. The laser beam 30 sent out from this laser device 27 passes through the mirror 31, the half mirror 29, and the optical window 25, and is coaxially aligned with the laser beam 28 sent out from the laser device 26 into the vacuum vessel.
It is irradiated within 1.
一方、前記液化部２は、次のように構成されて
いる。すなわち、前記真空容器１１に隣接させて
低圧容器４１を配置している。低圧容器４１内の
中央部には被分離物Ｐを予め加熱液化させるのに
供される液化容器４２が開口部を上方に向けて配
置されている。この液化容器４２の側壁下部には
液化した被分離物Ｐを排出する排出口４３が設け
てあり、この排出口４３は低圧容器４１および真
空容器１１の壁を気密に貫通して設けられた案内
管４４を介して前記ルツボ１２内に通じている。
そして、上記案内管４４および液化容器４２の外
周には、被分離物Ｐを加熱溶融させるとともに保
温するための電気ヒータ４５が添設されている。
低圧容器４１の上壁中央部には開閉自在なハツチ
４６が設けてあり、また、上記上壁と液化容器４
２との間には、この間を上下方向に仕切つて上壁
との間に予備室４７を形成する仕切り壁４８が設
けられている。仕切り壁４８の中央部には図示し
ない駆動機構によつて開閉されるハツチ４９が設
けられている。予備室４７はバルブ５０を介して
真空ポンプ５１に接続されている。また、液化容
器４２が収容されている空間はバルブ５２を介し
て不活性ガス、たとえばヘリウムガスを収容した
ボンベ５３に接続されており、さらにバルブ５４
を介して真空ポンプ５５に接続されている。 On the other hand, the liquefaction section 2 is configured as follows. That is, the low pressure container 41 is arranged adjacent to the vacuum container 11. A liquefaction container 42 for preheating and liquefying the material to be separated P is arranged in the center of the low-pressure container 41 with its opening facing upward. A discharge port 43 for discharging the liquefied material to be separated is provided at the lower part of the side wall of the liquefaction container 42. It communicates with the crucible 12 via a tube 44 .
An electric heater 45 is attached to the outer periphery of the guide tube 44 and the liquefaction container 42 to heat and melt the material P to be separated and to keep it warm.
A hatch 46 that can be opened and closed is provided in the center of the upper wall of the low-pressure container 41, and a hatch 46 is provided between the upper wall and the liquefaction container 4.
2, there is provided a partition wall 48 that vertically partitions this space and forms a preliminary chamber 47 between it and the upper wall. A hatch 49 is provided in the center of the partition wall 48 and is opened and closed by a drive mechanism (not shown). The preliminary chamber 47 is connected to a vacuum pump 51 via a valve 50. Further, the space in which the liquefaction container 42 is accommodated is connected via a valve 52 to a cylinder 53 containing an inert gas, for example, helium gas.
It is connected to a vacuum pump 55 via.
しかして、前記ルツボ１２内には、このルツボ
１２内に収容されている被分離物Ｐの量を検出す
るセンサ、たとえば液位検出センサ５７が配設さ
れている。そして、このセンサ５７の出力はコン
トローラ５８に導入される。コントローラ５８
は、ルツボ１２内の液位が基準値より低下したと
き、この基準値までの不足分が真空容器１１内の
圧力と液化容器４２が収容されている空間の圧力
との差によつて液化容器４２から案内管４４を通
してルツボ１２内に送り込まれるようにバルブ５
２，５４の開度を制御するように構成されてい
る。なお、図中５９は、捕集用電極２１への捕集
効率の向上化と、電子ビーム照射装置１３の偏向
制御とに供される磁場を発生するコイルを示し、
また６０はレーザ光線２８，３０を若干角度を代
えて反射させるミラーを示している。 A sensor for detecting the amount of the material to be separated P contained in the crucible 12, for example, a liquid level detection sensor 57, is disposed inside the crucible 12. The output of this sensor 57 is then introduced to a controller 58. controller 58
When the liquid level in the crucible 12 falls below the reference value, the shortage to this reference value is caused by the difference between the pressure in the vacuum container 11 and the pressure in the space in which the liquefaction container 42 is accommodated. 42 into the crucible 12 through the guide pipe 44.
2, 54 is configured to control the opening degree. In addition, 59 in the figure indicates a coil that generates a magnetic field used for improving the collection efficiency of the collection electrode 21 and controlling the deflection of the electron beam irradiation device 13.
Further, 60 indicates a mirror that reflects the laser beams 28 and 30 at slightly different angles.
このような構成であると、ルツボ１２内に連続
的に被分離物Ｐを供給することができる。すなわ
ち、まず分離運転を開始する前に、ハツチ４６を
開けて予備室４７内に被分離物Ｐを収容する。次
に、ハツチ４６を閉じ、予備室４７内を真空ポン
プ５１で液化容器４２の収容されている空間圧力
を同程度の圧力まで排気する。次に、ハツチ４９
を開けて予備室４７内の被分離物Ｐを液化容器４
２内に落とし込みハツチ４９を閉じる。外部から
被分離物Ｐを搬入するときには、常に上述した操
作が行われる。次に、電気ヒータ４５を付勢して
液化容器４２内の被分離物Ｐを加熱液化させる。
次に、コントローラ５８を動作させる。この時点
ではルツボ１２内に被分離物Ｐは収容されていな
い。したがつて、コントローラ５８は真空容器１
１内に比べて液化容器４２の収容されている空間
の圧力の方が高くなるようにバルブ５２，５４の
開度を制御する。このため、液化容器４２内に収
容されている液化した被分離物Ｐは、圧力差でル
ツボ１２内へと押し出される。そして、ルツボ１
２内の液位が基準値に達すると、コントローラ５
８は圧力差が零となるようにバルブ５２，５４の
開度を制御する。 With such a configuration, the material to be separated P can be continuously supplied into the crucible 12. That is, first, before starting the separation operation, the hatch 46 is opened and the material to be separated P is accommodated in the preliminary chamber 47. Next, the hatch 46 is closed, and the interior of the preparatory chamber 47 is evacuated by the vacuum pump 51 to the same pressure as the space in which the liquefaction container 42 is accommodated. Next, Hatch 49
is opened and the material to be separated P in the preliminary chamber 47 is transferred to the liquefaction container 4.
2 and close the hatch 49. When carrying in the material to be separated P from the outside, the above-mentioned operation is always performed. Next, the electric heater 45 is energized to heat and liquefy the material P in the liquefaction container 42 .
Next, the controller 58 is operated. At this point, the material to be separated P is not accommodated in the crucible 12. Therefore, the controller 58
The opening degrees of the valves 52 and 54 are controlled so that the pressure in the space where the liquefaction container 42 is accommodated is higher than that inside the liquefaction container 1. Therefore, the liquefied material to be separated P stored in the liquefaction container 42 is pushed out into the crucible 12 due to the pressure difference. And crucible 1
When the liquid level in 2 reaches the reference value, controller 5
8 controls the opening degrees of the valves 52 and 54 so that the pressure difference becomes zero.
しかして、この状態で電子ビーム照射装置１３
に動作開始指令を与えると、電子ビーム照射装置
１３から電子ビームＥが送出され、この電子ビー
ムＥはルツボ１２内の被分離物Ｐに照射される。
したがつて、被分離物Ｐが溶融蒸発して飛散す
る。 However, in this state, the electron beam irradiation device 13
When an operation start command is given to the crucible 12, an electron beam E is sent out from the electron beam irradiation device 13, and the object to be separated P in the crucible 12 is irradiated with the electron beam E.
Therefore, the substance P to be separated is melted and evaporated and scattered.
このように飛散した蒸気のうち、コリメータ１
４を通過した蒸気は、上記コリメータ１４の作用
でビーム状に形状が規定される。この原子ビーム
Ｘは、捕集用電極２１側へと進む。このとき、ウ
ラン２３５の原子はレーザ装置２６から送出され
たレーザ光線２８の照射を受けて共鳴準位に励起
され、また、同時にレーザ装置２７から送出され
たレーザ光線３０の照射を受けて電離される。こ
のようにイオン化されたウラン２３５と、中性の
ウラン２３８とが混在した原子ビームＸが捕集用
電極２１を構成している正電極と負電極との間を
通過しようとすると、ウラン２３８の大部分はそ
のまま受け体２３側へと直進るが、ウラン２３５
は、捕集用電極２１の負電極の表面に静電付着す
る。多負電極は、内設された電気ヒータの付勢に
よつて1200℃以上の温度に保たれている。このた
め、各負電極に静電付着したウラン２３５は、液
滴となり、各負電極の表面上を下方へと流れ、最
終的に樋２２に案内されて容器内へと落下し、容
器内に自動的に集められる。 Of the vapor scattered in this way, collimator 1
The vapor that has passed through the collimator 14 is shaped into a beam by the action of the collimator 14. This atomic beam X advances toward the collecting electrode 21 side. At this time, the atoms of uranium-235 are excited to a resonance level by being irradiated with the laser beam 28 sent out from the laser device 26, and at the same time, they are ionized by being irradiated with the laser beam 30 sent out from the laser device 27. Ru. When the atomic beam X containing a mixture of ionized uranium-235 and neutral uranium-238 passes between the positive and negative electrodes that make up the collection electrode 21, the uranium-238 Most of it continues straight to the receiver 23 side, but the uranium 235
is electrostatically deposited on the surface of the negative electrode of the collection electrode 21. The multiple negative electrodes are kept at a temperature of 1200°C or higher by the power of an internal electric heater. Therefore, the uranium 235 electrostatically adhered to each negative electrode becomes a droplet, flows downward on the surface of each negative electrode, and is finally guided by the gutter 22 and falls into the container. collected automatically.
一方、受け体２３側に進行したウラン２３８
は、最終的に受け体２３の下面に衝突する。この
受け体２３は、内設された電気ヒータの付勢によ
つて、100℃以上の温度に保たれている。このた
め、受け体２３の下面に触れたウラン２３８は、
上記下面で液滴となり、上記下面の低い方へと流
れ、樋２４に案内されて別の容器内へと落下し、
この容器内に自動的に集められる。 On the other hand, uranium-238 progressed to the receiver 23 side.
finally collides with the lower surface of the receiver 23. This receiver 23 is maintained at a temperature of 100° C. or higher by the power of an internal electric heater. Therefore, the uranium 238 that touched the lower surface of the receiver 23
It becomes a droplet on the lower surface, flows to the lower side of the lower surface, is guided by the gutter 24, and falls into another container,
automatically collected into this container.
ところで、ルツボ４内に収容されている被分離
物Ｐが蒸発によつて減少すると、この減少はセン
サ５７によつて検出される。コントローラ５８は
上記センサ５７の出力に基づいてルツボ１２内の
液位が基準値に達するようにバルブ５２，５４の
開度を制御する。すなわち、液化容器４２の収容
されている空間の圧力を高め、この空間の圧力と
真空容器１１内の圧力差で液化容器４２内の被分
離物Ｐがルツボ１２内に基準液位に達するまで押
し出されるようにバルブ５２，５４の開度を制御
する。したがつて、ルツボ１２内の被分離物液位
は常に一定に保たれることになる。 By the way, when the material to be separated P contained in the crucible 4 decreases due to evaporation, this decrease is detected by the sensor 57. The controller 58 controls the opening degrees of the valves 52 and 54 based on the output of the sensor 57 so that the liquid level in the crucible 12 reaches a reference value. That is, the pressure in the space in which the liquefaction container 42 is accommodated is increased, and the difference between the pressure in this space and the pressure in the vacuum container 11 pushes out the material P in the liquefaction container 42 until it reaches the reference liquid level in the crucible 12. The opening degrees of the valves 52 and 54 are controlled so that the Therefore, the liquid level of the substance to be separated in the crucible 12 is always kept constant.
このように、分離部１に隣接させて被分離物Ｐ
を予め加熱液化せる液化部２を設け、分離部１に
設けられているルツボ１２内の被分離物Ｐが蒸発
によつて減少した分を上記液化部２から自動的に
補充して常にルツボ１２内の被分離物Ｐの量を一
定に保持するようにしている。したがつて、簡単
な構成であるにも拘らず、ルツボ１２内に連続的
に被分離物Ｐを供給することができるので、分離
部１の真空を破る回数を大幅に減らすことができ
る。このため、装置の稼働率を高めることがで
き、分離運転に要する費用を軽減させることがで
き、結局、前述した本発明の効果が発揮されるこ
とになる。 In this way, the object to be separated P is placed adjacent to the separating section 1.
A liquefaction section 2 is provided to heat and liquefy the substance P in advance, and the amount of the substance P to be separated in the crucible 12 provided in the separation section 1 that has decreased due to evaporation is automatically replenished from the liquefaction section 2, so that the crucible 12 is constantly refilled. The amount of material to be separated P inside is kept constant. Therefore, despite the simple configuration, the material to be separated P can be continuously supplied into the crucible 12, and the number of times the vacuum in the separation section 1 is broken can be significantly reduced. Therefore, the operating rate of the device can be increased, the cost required for separation operation can be reduced, and the above-described effects of the present invention can be exerted after all.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく種々変形することができる。すなわ
ち、上述した実施例では、本発明をウラン分離用
に適用した例であるが、本発明はこれに限られる
ものではなく、各種の同位体元素分離に適用でき
ることは勿論である。また、ミラー６０に相当す
るものを複数設け、レーザ光線をジグザグ状に進
行させ、電離効率を向上させるようにしてもよ
い。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways. That is, in the embodiment described above, the present invention is applied to uranium separation, but the present invention is not limited thereto, and can of course be applied to various isotopic element separations. Alternatively, a plurality of mirrors 60 may be provided to allow the laser beam to travel in a zigzag pattern to improve the ionization efficiency.
図は本発明の一実施例に係る同位体分離装置の
模式的構成説明図である。
１…分離部、２…液化部、１１…真空容器、１
２…ルツボ、１３…電子ビーム照射装置、１５，
１６…捕集装置、１７…レーザ系、４１…低圧容
器、４２…液化容器、４６，４９…ハツチ、４７
…予備室、２０，５１，５５…真空ポンプ、１
９，５０，５２，５４…バルブ、５３…不活性ガ
スのボンベ、５８…コントローラ、Ｐ…被分離
物、Ｘ…原子ビーム。
The figure is a schematic structural explanatory diagram of an isotope separation apparatus according to an embodiment of the present invention. 1... Separation section, 2... Liquefaction section, 11... Vacuum container, 1
2... Crucible, 13... Electron beam irradiation device, 15,
16... Collection device, 17... Laser system, 41... Low pressure container, 42... Liquefaction container, 46, 49... Hatch, 47
...Preliminary chamber, 20,51,55...Vacuum pump, 1
9, 50, 52, 54... valve, 53... inert gas cylinder, 58... controller, P... object to be separated, X... atomic beam.
Claims (1)
気化させるとともに上記蒸気にレーザー光線を照
射して特定の同位体元素のみを電離させた後、上
記特定の同位体元素と他の同位体元素とを分離捕
集するようにした同位体分離装置において、被分
離物を収容するルツボおよびこのルツボ内に収容
された上記被分離物を蒸発させて前記特定の同位
体元素と他の同位体元素とに分離するのに必要な
要素を収容してなる分離部と、この分離部に隣接
して設けられ被分離物を予め加熱液化させるとと
もに液化した上記被分離物を排出させる排出口が
前記分離部内の前記ルツボに通じた液化部と、前
記ルツボ内の前記被分離物の蒸発量を検出するセ
ンサと、前記液化部内の圧力を不活性ガスを用い
て可変する圧力可変装置と、前記センサの出力に
基づいて動作し、前記ルツボ内の前記被分離物の
蒸発量を補う量の被分離物が前記液化部から上記
ルツボ内に圧送される如く前記圧力可変装置を制
御するコントローラとを具備してなることを特徴
とする同位体分離装置。 ２ 前記液化部は、選択的に外部に通じて被分離
物の搬入路を構成する予備室と、この予備室内を
排気する排気系と、排気された上記予備室内から
上記被分離物を加熱液化容器に送り込む手段とを
具備したものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の同位体分離装置。[Scope of Claims] 1. After vaporizing a substance to be separated consisting of two or more isotopic elements and ionizing only a specific isotopic element by irradiating the vapor with a laser beam, In an isotope separation apparatus that separates and collects a substance to be separated and other isotopic elements, there is provided a crucible for accommodating a substance to be separated, and the substance to be separated contained in the crucible is evaporated to collect the specific isotopic element. A separation section that contains elements necessary for separating the isotope and other isotopes, and a separation section that is provided adjacent to the separation section to heat and liquefy the material to be separated in advance and discharge the liquefied material to be separated. a liquefaction section whose discharge port communicates with the crucible in the separation section; a sensor that detects the amount of evaporation of the material to be separated in the crucible; and a pressure variable that varies the pressure inside the liquefaction section using an inert gas. and the pressure variable device is operated based on the output of the sensor and controls the pressure variable device so that an amount of the material to be separated that compensates for the amount of evaporation of the material to be separated in the crucible is fed from the liquefaction section into the crucible. An isotope separation device characterized by comprising a controller for: 2. The liquefaction section includes a preliminary chamber that selectively communicates with the outside and constitutes a passage for carrying in the materials to be separated, an exhaust system that exhausts the interior of the preliminary chamber, and a heating and liquefaction system for heating and liquefying the materials to be separated from the exhausted preliminary chamber. 2. The isotope separation apparatus according to claim 1, further comprising means for feeding the isotope into a container.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22920984A JPS61107931A (en) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | Isotope separation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22920984A JPS61107931A (en) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | Isotope separation apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61107931A JPS61107931A (en) | 1986-05-26 |
| JPH0545286B2 true JPH0545286B2 (en) | 1993-07-08 |
Family
ID=16888524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22920984A Granted JPS61107931A (en) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | Isotope separation apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61107931A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101699810B1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-01-26 | 주식회사 이와이엘 | Quantum random pulse generator |
-
1984
- 1984-10-31 JP JP22920984A patent/JPS61107931A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61107931A (en) | 1986-05-26 |
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