JPH0568291B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明はレーザー法による金属原子の同位体分
離用蒸気封入器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a steam enclosure for isotope separation of metal atoms by laser method.
(従来の技術)
レーザー法を使用する金属原子同位体の分離濃
縮技術は、従来のガス拡散法、ノズル法、化学交
換法、遠心分離法等に比較すると分離効率が非常
に大きく、カスケードを組む必要がないと言われ
ている。(Conventional technology) The separation and concentration technology of metal atomic isotopes using the laser method has a very high separation efficiency compared to the conventional gas diffusion method, nozzle method, chemical exchange method, centrifugation method, etc. It is said that it is not necessary.
ところで、レーザー法による同位体の濃縮分離
方法には金属原子を用いた原子法が知られてい
る。 By the way, an atomic method using metal atoms is known as a method for concentrating and separating isotopes using a laser method.
第5図は原子法におけるレーザー法による金属
原子の濃縮装置の一例を概念的に示した構成図で
ある。 FIG. 5 is a block diagram conceptually showing an example of an apparatus for concentrating metal atoms using a laser method in the atomic method.
すなわち、第5図中符号1は濃縮装置の蒸気封
入器を示しており、この蒸気封入器1内に分離し
ようとする金属原子2を収容した金属溶解用るつ
ぼ3を配置し、この金属原子2を加熱して原子ビ
ーム4を発生させると、原子ビーム4は上方へ進
行していく。この原子ビーム4内には一方の同位
体原子5および他の同位体原子6が混合された状
態になつている。そこで、この原子ビーム4中の
一方の同位体原子吸収線に相当する振動数の選択
励起レーザー7を照射する。この選択励起レーザ
ー光によつて分離しようとする一方の同位体原子
5だけが励起される。 That is, reference numeral 1 in FIG. 5 indicates a steam enclosure of the concentrator, and a metal melting crucible 3 containing metal atoms 2 to be separated is placed in this vapor enclosure 1. When heated to generate an atomic beam 4, the atomic beam 4 advances upward. In this atomic beam 4, one isotopic atom 5 and the other isotopic atom 6 are mixed. Therefore, a selective excitation laser 7 having a frequency corresponding to one of the isotope atomic absorption lines in the atomic beam 4 is irradiated. Only one isotope atom 5 to be separated is excited by this selective excitation laser beam.
つぎに励起した同位体原子5をイオン化するた
めの電離レーザー8を照射する。この二種類のレ
ーザー7,8によつて原子ビーム4中の分離を目
的としている一方の同位体原子5が電離されてプ
ラスイオン9に変化する。 Next, an ionizing laser 8 is irradiated to ionize the excited isotope atoms 5. These two types of lasers 7 and 8 ionize one isotope atom 5 that is intended to be separated in the atomic beam 4 and change it into positive ions 9.
さて、このイオンを含む原子ビーム4に接地極
10と陰極11を用いて電界を作ると、電離され
ている同位体原子5のプラスイオン9のみが静電
的に陰極11に引き寄せられ、最終的には陰極1
1の表面に吸着される。 Now, when an electric field is created in the atomic beam 4 containing these ions using the ground electrode 10 and the cathode 11, only the positive ions 9 of the ionized isotope atoms 5 are electrostatically attracted to the cathode 11, and the final has cathode 1
It is adsorbed on the surface of 1.
一方、電離されない他の一方の同位体中性原子
6はこの電界の影響を受けないで直進し、中性原
子捕集プレート12に収集回収される。 On the other hand, the other neutral isotope 6 that is not ionized travels straight without being affected by this electric field and is collected and collected by the neutral atom collection plate 12.
蒸気封入器1には真空排気用開口部13が設け
られており、蒸気封入器の外周囲には真空容器1
4で覆われている。この蒸気封入器1は系内の金
属原子蒸気が真空容器14への露出防止とるつぼ
からの蒸気角度の制御用として配置されている。 The steam encloser 1 is provided with an evacuation opening 13, and the vacuum container 1 is provided around the outer periphery of the steam encloser.
Covered by 4. This steam enclosure 1 is arranged to prevent the metal atomic vapor in the system from being exposed to the vacuum vessel 14 and to control the angle of the vapor from the crucible.
(発明が解決しようとする問題点)
同位体分離システムには例えば連続稼働等シス
テム運用上効率を向上させるため、蒸気封入器1
はるつぼ3から蒸発する金属蒸気を効率よく回収
すべく蒸発角度を制御したり、また蒸気封入器1
の内壁および開口部13に付着した金属蒸気を連
続的に還流させる必要がある。(Problem to be solved by the invention) In order to improve the efficiency of system operation such as continuous operation, the isotope separation system has a steam enclosure
The evaporation angle is controlled to efficiently recover the metal vapor evaporated from the crucible 3, and the steam enclosure 1 is
It is necessary to continuously reflux the metal vapor adhering to the inner wall of the tube and the opening 13.
前述したように蒸気封入器1はるつぼ3から蒸
発する原子ビーム4に並行するように配置されて
おり、また蒸気封入器1の内部を真空排気するた
めの開口部13が設けられている。るつぼ3内の
金属原子2は加熱されると原子ビーム4となつて
上方へ進行するが、従来の蒸気封入器1は第5図
に示したようにほぼ正方形か長方形に形成されて
いるため、下側の各部で金属蒸気のよどみが生じ
る。 As described above, the steam encapsulator 1 is arranged parallel to the atomic beam 4 evaporating from the crucible 3, and is provided with an opening 13 for evacuating the inside of the steam encapsulator 1. When the metal atoms 2 in the crucible 3 are heated, they become an atomic beam 4 and travel upwards. However, since the conventional steam enclosure 1 is formed into a substantially square or rectangular shape as shown in FIG. Metal vapor stagnates in various parts of the lower part.
また金属蒸気のフラツクス量は、φ/φ°=cosn
αで定義されるため、第3図に示すようにα=
35°以内で蒸気量は収束される。従つて、蒸気封
入器1の内壁の角度が大きくなれば蒸気量は拡散
しやすく、また原子ビーム4が効率よく利用され
ない問題点がある。 Also, the flux amount of metal vapor is φ/φ°=cos n
Since it is defined by α, as shown in Figure 3, α=
The amount of steam is converged within 35°. Therefore, if the angle of the inner wall of the steam enclosure 1 becomes large, the amount of steam tends to be diffused, and there is a problem that the atomic beam 4 is not used efficiently.
一方、原子ビーム4はランダムに拡散している
ため蒸気封入器1の内壁、開口部13に接触し金
属原子2となつて付着する。付着した金属原子2
が開口部13に増すと開口部13の目詰まりによ
り蒸気封入器1の残留ガスが増加し金属原子のイ
オン化効率が小さくなる。また、付着した金属原
子2の処理のためシステムを停止する必要が生
じ、システムの効率低下を招く問題点がある。 On the other hand, since the atomic beam 4 is randomly diffused, it comes into contact with the inner wall and opening 13 of the vapor enclosure 1 and becomes metal atoms 2 and adheres thereto. attached metal atom 2
When the amount of gas increases in the opening 13, the residual gas in the steam enclosure 1 increases due to clogging of the opening 13, and the ionization efficiency of metal atoms decreases. Furthermore, it is necessary to stop the system to process the attached metal atoms 2, which causes a problem of lowering the efficiency of the system.
本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、効率よく原子ビームを上方へ進行させ蒸
気封入器の内壁に付着した金属原子を連続的に還
流させて原子ビームを有効に電離させることがで
きる同位体分離用蒸気封入器を提供することにあ
る。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to effectively ionize the atomic beam by efficiently advancing the atomic beam upward and continuously refluxing the metal atoms attached to the inner wall of the steam enclosure. The object of the present invention is to provide a steam enclosure for isotope separation that is capable of isotope separation.
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明は金属原子を蒸発させ原子ビームを発生
させてその原子ビームにレーザーを照射し同位体
金属原子を電離回収して同位体金属原子を得るた
めの同位体分離用蒸気封入器において、前記金属
原子を保持し、蒸発させるるつぼ上を取り囲んで
前記蒸気封入器の本体を設け、この本体を前記金
属原子の融点以上に加熱保持し、該本体の側壁を
前記るつぼに対して外側に傾斜させたことを特徴
とする同位体分離用蒸気封入器である。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention evaporates metal atoms to generate an atomic beam, irradiates the atomic beam with a laser, ionizes and collects isotope metal atoms, and generates isotope metal atoms. In a steam enclosure for isotope separation for obtaining a metal atom, a main body of the vapor enclosure is provided surrounding a crucible for holding and evaporating the metal atoms, and the main body is heated and maintained above the melting point of the metal atoms, The steam enclosure for isotope separation is characterized in that the side wall of the main body is inclined outward with respect to the crucible.
前記蒸気封入器の本体の縦断面は前記るつぼを
下側として60°から75°の角度に開いている。 The longitudinal section of the main body of the steam enclosing vessel is open at an angle of 60° to 75° with the crucible on the lower side.
(作用)
本発明に係る蒸気封入器は原子ビームを最適な
蒸発角で制御するため金属原子のイオン化効率が
よく、金属原子プラスイオンが回収し易い。ま
た、内壁に付着する金属原子を蒸気封入器の壁と
ともに金属原子の溶融温度以上に加熱し、液体状
態として下法へ進ませてるつぼへ還流することが
できる。(Function) Since the steam enclosure according to the present invention controls the atomic beam at an optimal evaporation angle, the ionization efficiency of metal atoms is high, and metal atom positive ions can be easily recovered. Furthermore, the metal atoms adhering to the inner wall can be heated together with the wall of the vapor enclosure to a temperature higher than the melting temperature of the metal atoms, and the metal atoms can be made into a liquid state and allowed to flow downward into the crucible.
(実施例)
以下、第1図および第2図を参照しながら本発
明に係る同位体分離用蒸気封入器の一実施例を説
明する。(Example) Hereinafter, an example of a steam enclosure for isotope separation according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図は蒸気封入器本体およびその蒸気封入器
本体の下部に接続されたるつぼを示しており、第
2図は蒸気封入器本体に設けられた窓およびその
窓に嵌め込まれたしや段部材を拡大して示してい
る。 Fig. 1 shows the steam enclosing body and the crucible connected to the lower part of the steam enclosing vessel body, and Fig. 2 shows the window provided in the steam enclosing vessel body and the shingle step member fitted into the window. is shown enlarged.
すなわち、第1図において、符号15は蒸気封
入器本体を示しており、この本体15は所定の傾
斜角を有して扇形に形成され、下部にるつぼ16
が接続されている。本体15の側面には窓17を
有し、この窓17に通気路18を有するへ状の板
が複数枚積層されて形成したしや段部材19が嵌
め込まれている。また本体15の外周面にはヒー
タ20が巻回されている。るつぼ16内には金属
原子2が収容されている。 That is, in FIG. 1, reference numeral 15 indicates a steam enclosure body, which is formed into a fan shape with a predetermined inclination angle, and has a crucible 16 at the bottom.
is connected. The main body 15 has a window 17 on the side surface, into which a step member 19 formed by laminating a plurality of rib-shaped plates having ventilation passages 18 is fitted. Further, a heater 20 is wound around the outer peripheral surface of the main body 15. Metal atoms 2 are contained within the crucible 16 .
このように本体15がるつぼ16に接続された
蒸気封入器は、図示しない真空容器により覆われ
ており、真空容器内に設置されている図示しない
電子銃から電子ビームが蒸気封入器本体15の図
示しない貫通穴を通つてるつぼ16内の金属原子
2に照射されるようになつている。また、るつぼ
16内の溶融金属が蒸発により減少するため、蒸
気封入器本体15には、図示しない金属原料供給
装置が接続されており、この金属原料供給装置に
よりるつぼ16へ金属原子2が補充される。 The steam encapsulator in which the main body 15 is connected to the crucible 16 in this way is covered by a vacuum container (not shown), and an electron beam is emitted from an electron gun (not shown) installed in the vacuum container to the steam encapsulator main body 15. The metal atoms 2 in the crucible 16 are irradiated through the through hole, which does not have any irradiation. Furthermore, since the molten metal in the crucible 16 is reduced by evaporation, a metal raw material supply device (not shown) is connected to the steam enclosure main body 15, and the metal atoms 2 are replenished into the crucible 16 by this metal raw material supply device. Ru.
ここで本体15の傾斜角はるつぼ16を下側と
して60°から70°に選定することによつてるつぼ1
6から蒸発する原子ビーム4をイオン化促進する
ことができる。 Here, the inclination angle of the main body 15 is selected from 60° to 70° with the crucible 16 on the lower side.
Ionization of the atomic beam 4 evaporated from the atomic beam 4 can be promoted.
しかしてるつぼ16内の金属原子2は加熱され
原子ビーム4となつて蒸発する。この原子ビーム
4は蒸気封入器本体15の壁で拡散する量が制御
される。すなわち、第3図の蒸気フラツクス角度
分布と、第4図の蒸気封入器本体15の壁蒸気密
度の相関関係で示すように蒸気封入器本体15の
発散角を60°から70°に選ぶと蒸気有効率が非常に
高いことを示している点で一致している。 However, the metal atoms 2 in the crucible 16 are heated and evaporated into an atomic beam 4. The amount of diffusion of this atomic beam 4 on the wall of the vapor enclosure main body 15 is controlled. That is, as shown in the correlation between the steam flux angle distribution in Figure 3 and the wall vapor density of the steam enclosure body 15 in Figure 4, if the divergence angle of the steam enclosure body 15 is selected from 60° to 70°, the steam They agree that the effectiveness rate is extremely high.
また、蒸気封入器本体15の内壁および通気路
18に付着した金属原子2は蒸気封入器15をヒ
ータ20によつて加熱すると液体状態となつて堆
積していくと自重によつて内壁を伝わつて下部の
るつぼ16に還流され金属原子を有効に活用でき
る。 Furthermore, when the steam enclosing vessel 15 is heated by the heater 20, the metal atoms 2 adhering to the inner wall of the steam enclosing vessel main body 15 and the ventilation passage 18 turn into a liquid state, and as they accumulate, they are transmitted along the inner wall by their own weight. The metal atoms are refluxed to the lower crucible 16 and can be effectively utilized.
このように蒸気封入器本体15に傾斜角を設け
ることによつて原子ビーム4の蒸発角を制御して
金属原子の利用効率を良好にできる。 By providing the vapor enclosure main body 15 with an inclination angle in this way, the evaporation angle of the atomic beam 4 can be controlled and the utilization efficiency of metal atoms can be improved.
また、付着する金属原子を有効に活用でき、真
空排気の目詰まりを防止して真空排気特性も向上
する。 In addition, the attached metal atoms can be effectively utilized, clogging of the vacuum pump is prevented, and vacuum pumping characteristics are improved.
[発明の効果]
本発明によれば、原子ビームを制御し、最適な
金属原子の利用効率が得られ蒸気有効率が向上す
る。[Effects of the Invention] According to the present invention, the atomic beam is controlled, the optimum utilization efficiency of metal atoms is obtained, and the steam efficiency is improved.
また、蒸気封入器に付着する金属原子をるつぼ
に連続的に還流できるため金属原子を有効に活用
でき、真空排気口となる通気路の目詰まりを防止
して、系内の残留ガスを排気し真空特性が向上し
システムの連続稼業が向上する。 In addition, metal atoms attached to the steam encapsulator can be continuously returned to the crucible, making effective use of the metal atoms, preventing clogging of the air passage that serves as the vacuum exhaust port, and exhausting residual gas from the system. Vacuum characteristics are improved and continuous operation of the system is improved.
第1図は本発明に係る同位体分離用蒸気封入器
の一実施例を示す縦断面図、第2図は第1図の要
部を示す傾斜部、第3図は蒸気フラツクス分布の
計算値を示す特性図、第4図は蒸気有効利用率と
蒸気封入器の角度との関係を示す特性図、第5図
は従来の同位体分離装置を概念的に示す縦断面図
である。
2……金属原子、3……るつぼ、4……原子ビ
ーム、5……一方の同位体、6……他方の同位
体、7……励起レーザー、8……電離レーザー、
9……プラスイオン、10……接地極、11……
陰極、12……中性原子捕集プレート、13……
開口部、14……真空容器、15……蒸気封入器
本体、16……るつぼ、17……窓、18……通
気路、19……しや断部材、20……ヒータ。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an embodiment of the steam enclosure for isotope separation according to the present invention, FIG. 2 is an inclined section showing the main part of FIG. 1, and FIG. 3 is a calculated value of the steam flux distribution. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the steam effective utilization rate and the angle of the steam enclosure, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view conceptually showing a conventional isotope separation device. 2...metal atom, 3...crucible, 4...atomic beam, 5...one isotope, 6...other isotope, 7...excitation laser, 8...ionizing laser,
9...Positive ion, 10...Grounding electrode, 11...
Cathode, 12... Neutral atom collection plate, 13...
Opening, 14... Vacuum container, 15... Steam enclosure main body, 16... Crucible, 17... Window, 18... Air passage, 19... Sheathing member, 20... Heater.
Claims (1)
その原子ビームにレーザーを照射し同位体金属原
子を電離回収して同位体金属原子を得るための同
位体分離用蒸気封入器において、前記金属原子を
保持し蒸発させるるつぼ上を取り囲んで前記蒸気
封入器の本体を設け、この本体を前記金属原子の
融点以上に加熱保持し、該本体の側壁を前記るつ
ぼに対して外側に傾斜させたことを特徴とする同
位体分離用蒸気封入器。 2 前記蒸気封入器の本体の縦断面は前記るつぼ
を下側として60°から75°の傾斜角に開いているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の同位
体分離用蒸気封入器。[Claims] 1. A steam enclosure for isotope separation for evaporating metal atoms to generate an atomic beam, irradiating the atomic beam with a laser, ionizing and collecting isotopic metal atoms, and obtaining isotopic metal atoms. A main body of the vapor enclosure is provided surrounding the crucible that holds and evaporates the metal atoms, the main body is heated to a temperature higher than the melting point of the metal atoms, and a side wall of the main body is placed outward with respect to the crucible. A steam enclosure for isotope separation characterized by being tilted. 2. A steam enclosure for isotope separation according to claim 1, characterized in that a vertical cross section of the main body of the steam enclosure opens at an inclination angle of 60° to 75° with the crucible on the lower side. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10748986A JPS62266128A (en) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | Sealing device for separating isotope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10748986A JPS62266128A (en) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | Sealing device for separating isotope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62266128A JPS62266128A (en) | 1987-11-18 |
| JPH0568291B2 true JPH0568291B2 (en) | 1993-09-28 |
Family
ID=14460507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10748986A Granted JPS62266128A (en) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | Sealing device for separating isotope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62266128A (en) |
-
1986
- 1986-05-10 JP JP10748986A patent/JPS62266128A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62266128A (en) | 1987-11-18 |
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