JPH0546244B2 - - Google Patents

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分離
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装置と比較して分離効率が非
常に高い。したがつて、特定の同位体を所定濃度
レベルに達するまで同一の分離工程を多段にカス
ケード方式によつて繰り返す必要性がなく、装置
全体が小型で経済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
原料３を収容した蒸発用るつぼ４を備えている。
複数種類の同位体を含む金属原料３は、熱化学的
耐性を有する蒸発用るつぼ４に収容される。蒸発
用るつぼ４の側底壁内には冷却用の冷却管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のフイラメント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
表面に照射される。

電子ビーム６の照射を受けた金属原料３は高温
度に加熱され、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−235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。この蒸気流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。励起用レーザ
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は正電荷を有するイオン化同
位体１４となる。

このイオン化同位体１４を含む蒸気流９が、陽
電極１５と陰電極１６との間に電圧を印加するこ
とによつ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
引き寄せられ、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は電界によつ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。

このとき、照射された電子ビーム、発熱したフ
イ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
なつている。

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イラメントから
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
変形してフイ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
が溶解して損傷する問題点があつた。

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
ぞれの締着部材によつ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
取外しおよび取付け作業が煩雑であり、補修点検
作業に長時間を要する欠点があつた。

一方、蒸発用るつぼと電子銃との相対的な取付
け位置は、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つては高い精度で
取付け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つた。

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、電子銃の冷却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
位体を電界によつ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。

（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つて電子銃が効率的
に冷却される。

したがつて、輻射熱による電子銃の損傷または
変形によつ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つ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
して分離セルから取外され、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。したがつて、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分離装置の要部を
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却管７ａを
備えるとともに、保護壁１９を有し、保護壁１９
の上端には保護蓋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、蒸発用るつぼ４の側壁２
１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有
する。さらに、嵌合面２３の長手方向の所定位置
に、蒸発用るつぼ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２４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によつて
相互に位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に多量
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の冷却作用によつて
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
る冷却水によつて逐次系外に排除される。

したがつて、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の所定位置に設けたボルト２４ｂなどの締着
部材２４によつ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、蒸発用るつぼ４と電子銃５との相対位置
の適否は電子ビーム６の照射特性を決定する大き
な要素であり、従来から慎重な位置決め調整作業
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、
煩雑な調整復旧作業に要する時間を短縮すること
ができる。したがつて、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。

本実施例では、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
対向する伝熱部材２５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に蓄積された熱は逐次、
伝熱部材２５を経由して蒸発用るつぼ４の冷却管
７の冷却作用によつて除去される。

すなわち本実施例の場合、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つて蒸発用るつぼ４
と電子銃５との間隔を調整することができる。

したがつて、電子ビーム６の偏向角度の変化な
どによつて蒸発用るつぼ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との結合位置を規制する位置決めピン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２５お
よび電子銃５を相互に結合する所定位置に、高精
度を有する穴径で穿設したピン穴２６に挿通され
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、蒸発用るつぼ４等は相互に
ボルト２４ｂによつ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却管の冷却作用によつて電
子銃が効率的に冷却される。

したがつて、輻射熱によつて電子銃の構成部材
が損傷したり、変形によつ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嵌合面の所定
位置に設けた締着部材によつ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、補修後、また
一体として取付け固定されるため、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。

したがつて、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、５ａ……フイラメント、６……電子ビーム、
７，７ａ……冷却管、８……偏向磁場、９……蒸
気流、１０……特定の同位体、１１……その他の
同位体、１２……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、２
０……保護蓋、２１……側壁、２２……底壁、２
３……嵌合面、２４……締着部材、２４ａ……位
置決めピン、２４ｂ……ボルト、２５……伝熱部
材、２６……ピン穴。

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
   界によつ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。