JPH062216B2

JPH062216B2 - 同位体分離用電極構造体

Info

Publication number: JPH062216B2
Application number: JP61107487A
Authority: JP
Inventors: 三郎池田; 秀敏向田
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-10
Filing date: 1986-05-10
Publication date: 1994-01-12
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPS62266126A

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電極
構造体に関する。

（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。

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。

第４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。

すなわち、第４図中符号１は濃縮装置の容器を示してお
り、この容器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を電
子ビームなどの照射による表面加熱により蒸発させ原子
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中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っている。
そこで、この原子ビーム４中の一方の同位体原子５の吸
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っ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。

次に励起した同位体原子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によっ
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。

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１１の表面に吸着される。

一方、電離されない他の同位体中性原子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。

（発明が解決しようとする問題点）同位体を分離する方法において、装置を連続稼働するな
ど効率的に運用するためには回収用陰極１１に付着した
同位体原子を連続的に回収する必要がある。連続的に回
収する方法には液体回収法が用いられているが、第４図
に示したように陰極１１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いる。従って、この
ような回収方法では回収された同位体原子は下方へ落下
してるつぼ３内へ戻されてしまい回収は不可能であっ
た。

すなわち、回収にあたっては陰極１１に一定量の同位体
原子が付着したのち、容器１外へ取り出して付着した金
属原子を回収する方法であった。

しかしながら、前述したように容器１外へ回収用陰極１
１を取り出すことにより装置の稼働をその都度停止する
必要が生じ、装置の運用効率の低下を招来する問題点が
あった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
液体状態の金属原子を連続的に回収し、かつ装置を長時
間連続的に運転可能できるような構成を有する同位体分
離用電極構造体を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）金属原子を高エネルギービームの照射による表面加熱に
より蒸発させ、原子ビームを発生させて該原子ビームに
レーザーを照射し同位体金属原子を電離回収する同位体
分離用電極構造体において、前記同位体金属原子を回収
するための陰極の下端に樋を設け、この樋に一方向の傾
斜をもたせるとともに、この樋の幅を前記原子ビームの
進行方向が前記陰極に接触する方向とならないように選
択することを特徴とする同位体分離用電極構造体であ
る。

また、前記樋の下端には回収金属原子を集積するための
他の樋が設けられている。

（作用）回収用陰極に付着する金沿原子を液体状態を保持させる
ため金属原子の融点以上に加熱し流動させる。流動した
金属原子は重力により陰極の下方に流れ、この流下した
液体金属原子を陰極の下端に設けた樋に回収する。

この樋は陰極の下端全域に設けられかつ樋には下り勾配
を設けて陰極と一体化することによって同時加熱され、
樋に集められた液体金属原子は樋の勾配により一端に集
積し回収される。

（実施例）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
分離用電極構造体の一実施例を説明する。なお、第２図
は第１図の陰極部分を斜視図で示してあり、各図とも第
４図と同一部分には同一符号で示してある。

すなわち、第１図において、陰極１１の下端には樋１３
が設けられており、また第２図に示したように樋１３は
下り勾配を有して一方向の傾斜をもたせている。陰極１
１と接地極１０とは交互に配列されており、また樋１３
の端部下方に他の樋１４が設けられており、さらに他の
樋１４の両端下方に回収容器１５が配置されている。

しかして、上記電極構造体を第４図に示した容器１内に
配置すると、るつぼ３内の金属原子２は図示しない高エ
ネルギービーム例えば電子ビームの照射により表面が点
または線状に加熱され、金属原子２は原子ビーム４とな
って蒸発する。この原子ビーム４にレーザー７、８を照
射することにより原子蒸気は電離され、目的とする同位
体金属原子のみがイオン化し、このプラスイオン９が接
地極１０と回収用陰極１１の間に進行する。この時両極
１０、１１間の電界により同位体原子プラスイオン９の
みが静電的に陰極１１に付着し液体金属原子１６とな
る。

ここで、回収用陰極１１は金属原子２の融点以上に加熱
されているため、付着した金属原子は液体状態となり、
堆積していくと自重により陰極１１面に沿って流下して
いく。流下した液体金属原子１６は樋１３に液滴落下し
て集まり、樋１３の下り勾配により同じく自重によって
陰極１１の一端に集められていく。

そして、液体金属原子１６は樋１３の端部から他の樋１
４に流れ落ち、その樋１４の下り勾配に沿って流れ、最
終的に回収用容器１５に回収される。この回収用容器１
５は一定期間のシステム運転時間毎に装置の容器１内か
ら搬出される。

このようにして、回収用陰極１１に付着回収された金属
原子は連続的に回収されることになる。

また本発明に係る構造体によって次に述べる回収作用も
同時に行なわれる。

すなわち、接地極１０と陰極１１との間には同位体原子
のプラスイオン９と同位体中性原子６が侵入してくる
が、中性原子６についても陰極１１に直接衝突するとプ
ラスイオン９と同様に付着することになる。この現象は
回収する液体金属原子の濃度を低めることになって好ま
しくない。そこで、原子ビーム４の蒸発方向より原子蒸
気つまり各同位体原子５、６が直接陰極１１に接触しな
いように陰極１１の下端に設けた樋の幅Ｌを選択するこ
とによって金属原子ビーム４の陰極１１に対する方向制
御が可能となり、回収する金属原子の濃縮度を低下させ
ることなく回収可能となる。

以上説明したように上記実施例によれば、陰極１１の下
端に樋１３を一体的に設け、かつその両者１１、１３を
加熱することによって付着する金属原子を液体状態でか
つ連続的に回収することができる。

また、樋１３の幅Ｌを選択することによって中性原子つ
まり他方の同位体原子６の陰極１１への衝突付着を防止
し、もって回収すべき金属原子の濃縮度を低下させるこ
とを防止することができる。

第３図は本発明の他の実施例を示す斜視図で、第２図と
同一部分には同一符号で示し、重複する部分の説明を省
略する。

この実施例が、第２図と異なる点は陰極１１のほぼ中央
部から折り曲げて折り曲げ部１７を形成し、かつ下端部
を中央部から端部へ向けて下り勾配を大きくした傾斜面
１８を形成したことにある。

この実施例では回収すべき金属原子をすこぶる効率よく
回収できる効果があり、その他の作用効果は第２図に示
した実施例と同様なので省略する。

［発明の効果］本発明によれば回収用陰極に付着する同位体原子プラス
イオンを連続的に回収することができるため、同位体分
離装置の運転効率を向上させることができる。また、陰
極に樋を一体的に設けているため同一温度に同時に加熱
することができる。さらに陰極に衝突付着する同位体中
性原子についても樋の幅Ｌによって減少させることがで
きるため回収金属原子の濃縮度低減防止も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る同位体分離用電極構造体の一実施
例を示す縦断面図、第２図は第１図の要部を示す斜視
図、第３図は本発明の他の実施例を示す斜視図、第４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。１………容器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………樋１４………他の樋１５………回収容器１６………液体金属原子１７………折り曲げ部、傾斜面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属原子を高エネルギービームの照射によ
る表面化熱により蒸発させ、原子ビームを発生させて該
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
収する同位体分離用電極構造体において、前記同位体金
属原子を回収するための陰極の下端に樋を設け、この樋
に一方向の傾斜をもたせるとともに、この樋の幅を前記
原子ビームの進行方向が前記陰極に接触する方向となら
ないように選択することを特徴とする同位体分離用電極
構造体。
【請求項２】前記樋の下端には回収金属原子を集積する
ための他の樋が設けられ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電極構造体。
【請求項３】前記陰極はほぼ中央部から折り曲げられ、
下端部には下り勾配の傾斜面が形成されて樋が設けられ
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
位体分離用電極構造体。