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JPH07170B2 - Isotope separation device - Google Patents
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JPH07170B2 - Isotope separation device - Google Patents

Isotope separation device

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JPH07170B2
JPH07170B2 JP26780686A JP26780686A JPH07170B2 JP H07170 B2 JPH07170 B2 JP H07170B2 JP 26780686 A JP26780686 A JP 26780686A JP 26780686 A JP26780686 A JP 26780686A JP H07170 B2 JPH07170 B2 JP H07170B2
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fluorescence
isotope
wavelength
laser light
separation device
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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、複数種類の同位体を含む金属原料中の特定の
同位体のみをレーザ光によって選択的に励起し、イオン
化した同位体を電気的に分離補集する同位体分離装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of use) The present invention is directed to ionization by selectively exciting only a specific isotope in a metal raw material containing plural kinds of isotopes by laser light. The present invention relates to an isotope separation device that electrically separates and collects selected isotopes.

(従来の技術) レーザ光を使用する金属原子の同位体分離装置は例えば
原子炉用燃料を製造するウラン濃縮工程等において使用
されている。
(Prior Art) A metal atom isotope separation apparatus using a laser beam is used, for example, in a uranium enrichment process for producing a fuel for a nuclear reactor.

第6図は従来のレーザ法による同位体分離装置を概念的
に示す構成図である。同位体分離装置1は、本体をほぼ
真空状態で気密に収容する真空容器2と本体を構成する
各機器とから成り、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。
FIG. 6 is a block diagram conceptually showing a conventional isotope separation device by the laser method. The isotope separation device 1 is composed of a vacuum container 2 that hermetically houses a main body in a substantially vacuum state and each device that constitutes the main body, and a metal raw material 3 containing a plurality of types of isotopes.
Are housed in a thermochemically resistant evaporation crucible 4.

一方、リニア電子銃5から発射された電子ビーム6が、
偏向磁場により偏向されて蒸発用るつぼ4内に収容した
金属原料3に照射される。電子ビーム6の照射を受けた
金属原料3は約2700°Kまで加熱され溶融状態を経て蒸
発し、同位体金属の蒸気流7を形成する。蒸気流7はコ
リメータ8によって所定方向に流れるよう案内される。
On the other hand, the electron beam 6 emitted from the linear electron gun 5
The metal raw material 3 which is deflected by the deflection magnetic field and accommodated in the evaporation crucible 4 is irradiated. The metal raw material 3 that has been irradiated with the electron beam 6 is heated to about 2700 ° K, evaporates through a molten state, and forms a vapor stream 7 of isotope metal. The vapor stream 7 is guided by a collimator 8 so as to flow in a predetermined direction.

蒸気流7中には分離回収を目的とする特定の同位体と、
その他の回収を目的としない同位体および金属原子とが
混在する。次に、この蒸気流7に対して特定の同位体の
みを選択的に励起するレーザ光9を照射する。ここで、
レーザ光9は特定の同位体の共鳴励起エネルギに等しい
波長を有するレーザ光が採用される。励起された特定の
同位体は、さらに段階的にレーザ光を受け、原子の外殻
の電子が放逐されて正電荷を有するイオン化同位体とな
る。
In the vapor stream 7, a specific isotope for the purpose of separation and recovery,
Other isotopes not intended for recovery and metal atoms are mixed. Next, the vapor stream 7 is irradiated with a laser beam 9 that selectively excites only a specific isotope. here,
The laser light 9 is a laser light having a wavelength equal to the resonance excitation energy of a specific isotope. The excited specific isotope receives laser light in a stepwise manner, and electrons in the outer shell of the atom are expelled to become an ionized isotope having a positive charge.

また、蒸気流7の通路には陽電極と陰電極とを交互に配
設して形成した製品回収電極10が設けられ、イオン化同
位体を含む蒸気流7が、製品回収電極10間に形成された
電界空間を通過するときに、正電荷を有する特定のイオ
ン化同位体のみが陰電極表面に引き寄せられ、製品とし
て回収される。
A product recovery electrode 10 formed by alternately arranging positive electrodes and negative electrodes is provided in the passage of the vapor flow 7, and the vapor flow 7 containing an ionized isotope is formed between the product recovery electrodes 10. When passing through the electric field space, only specific ionized isotopes having a positive charge are attracted to the surface of the negative electrode and collected as a product.

一方、イオン化していない同位体、中性金属原子を含む
蒸気流は電界によって影響を受けずに製品回収電極10間
を通過し、二次側に配設された廃品回収電極11に付着回
収されるように構成されている。
On the other hand, the vapor flow containing non-ionized isotopes and neutral metal atoms passes between the product recovery electrodes 10 without being affected by the electric field, and is attached and recovered to the waste product recovery electrode 11 arranged on the secondary side. Is configured to.

(発明が解決しようとする問題点) 上記構成の同位体分離装置において分離係数を向上させ
るためには、回収を目的とする特定の同位体のみを選択
励起する操作が重要である。したがって、照射するレー
ザ光の波長を特定の同位体の共鳴波長に高精度をもって
一致させる必要がある。
(Problems to be Solved by the Invention) In order to improve the separation coefficient in the isotope separation device having the above configuration, it is important to selectively excite only a specific isotope for recovery. Therefore, it is necessary to accurately match the wavelength of the laser light to be irradiated with the resonance wavelength of a specific isotope.

例えばウラン濃度工程に使用するレーザ光源としては、
4000〜6000Åの波長範囲を有する色素レーザが採用され
ている。ウラン原子は上記波長範囲に多数の共鳴吸収線
を有するため、上記色素レーザの波長のチューニングに
よって目的とするU−235を選択的に励起するレーザ光
を得ることができる。
For example, as a laser light source used in the uranium concentration process,
Dye lasers with a wavelength range of 4000-6000Å have been adopted. Since the uranium atom has a large number of resonance absorption lines in the above wavelength range, it is possible to obtain a laser beam that selectively excites the target U-235 by tuning the wavelength of the dye laser.

しかしながら、最適な運転条件で実装置が運転されてい
るか否かの確認を行なうために、蒸気流に照射されるレ
ーザ光の波長を常時正確に検定することは困難である。
すなわち、一般に同位体の共鳴波長のシフトは0.1Å程
度であるが、同位体原子核の超微細構造による吸収線の
分裂を考慮すると、レーザ光の波長を適正値に設定する
ためにはさらに細かく0.01Å程度の微細な調整精度が必
要とされる。
However, in order to confirm whether or not the actual device is operating under the optimum operating conditions, it is difficult to always accurately calibrate the wavelength of the laser beam applied to the vapor flow.
That is, the shift of the resonance wavelength of the isotope is generally about 0.1 Å, but considering the splitting of the absorption line due to the hyperfine structure of the isotope nucleus, a finer 0.01% is needed to set the wavelength of the laser light to an appropriate value. Å Fine adjustment accuracy is required.

しかし、従来の技術では0.01Åまでの測定精度を有する
波長計を同位体分離装置に装備することは困難である。
そのため、レーザ光の波長の適否は、目的とする同位体
の単位時間当りの回収量または回収製品に占める特定の
同位体の含有比率等で判断していた。すなわち、レーザ
光の波長調整の効果の把握に長時間を要し、同位体分離
装置の運転管理が煩雑となる問題点があった。
However, it is difficult to equip the isotope separation device with a wavelength meter having a measurement accuracy of up to 0.01 Å by the conventional technology.
Therefore, the suitability of the wavelength of the laser light is judged by the amount of the target isotope recovered per unit time or the content ratio of the specific isotope in the recovered product. That is, it takes a long time to understand the effect of adjusting the wavelength of the laser light, and there is a problem that the operation management of the isotope separation device becomes complicated.

本発明は上記問題点を解決するために発案されたもので
あり、レーザ光の照射によって励起された特定の同位体
が再び基底状態に戻る際に発生する蛍光を測定する機構
を設け、その割合の大小によって照射中のレーザ光の波
長の適否を把握できるように構成し、運転中においても
適宜レーザ光の波長の適否の判断と調整が可能であり、
運転管理が容易で分離効率が高い同位体分離装置を提供
することを目的とする。
The present invention was devised in order to solve the above problems, a mechanism for measuring fluorescence generated when a specific isotope excited by irradiation of laser light returns to the ground state again, and its ratio It is configured so that the suitability of the wavelength of the laser light during irradiation can be grasped depending on the size of, and it is possible to appropriately judge and adjust the suitability of the wavelength of the laser light during operation
It is an object of the present invention to provide an isotope separation device which has easy operation management and high separation efficiency.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明に係る同位体分離装置は、複数種類の同位体を含
む金属原料を加熱蒸発せしめて蒸気流を生成し、この蒸
気流に所定波長を有するレーザ光を照射して蒸気流中の
特定の同位体を選択的に励起し、さらに電離過程を経て
イオン化し、このイオン化した同位体を電界によって分
離する同位体分離装置において、励起された同位体原子
が基底状態に遷移するときに発生する蛍光を検知する蛍
光測定装置を設けたことを特徴とする。
(Means for Solving Problems) An isotope separation device according to the present invention heat-evaporates a metal raw material containing a plurality of types of isotopes to generate a vapor flow, and a laser beam having a predetermined wavelength is generated in the vapor flow. Is irradiated to selectively excite a specific isotope in the vapor flow, further ionize through an ionization process, and in the isotope separation device that separates this ionized isotope by an electric field, the excited isotope atom is It is characterized in that a fluorescence measuring device for detecting fluorescence generated when transitioning to a ground state is provided.

(作用) 上記構成の同位体分離装置において、レーザ光により選
択的に励起された同位体原子はさらに段階的に所定波長
のレーザ光を吸収し電離してイオン化同位体となる。こ
こで励起された原子の一部は時間の経過とともに再び基
底状態に戻る。このとき、原子は吸収したレーザ光の波
長と等しい波長を有する蛍光を発生する。
(Operation) In the isotope separation device having the above-described configuration, the isotope atom selectively excited by the laser light is further stepwise absorbed by the laser light having the predetermined wavelength and ionized to become the ionized isotope. Some of the excited atoms return to the ground state again over time. At this time, the atoms generate fluorescence having a wavelength equal to the wavelength of the absorbed laser light.

この蛍光の発生量の多少は生成した励起状態の原子数に
比例するので、この測定値の大小によって照射している
レーザ光の波長が適正か否かを判断することができる。
また蒸気流全体に占めるイオン化同位体の割合が最大と
なるように適宜波長を調整すれば、同位体分離装置にお
ける分離効率を常に高く維持することができる。
Since the amount of this fluorescence generated is proportional to the number of excited atoms that are generated, it is possible to judge whether the wavelength of the laser light being irradiated is appropriate or not based on the magnitude of this measured value.
Further, if the wavelength is appropriately adjusted so that the ratio of ionized isotopes in the entire vapor flow is maximized, the separation efficiency in the isotope separation device can be constantly maintained high.

なお、発生する蛍光量が少ないことは、相対的に蒸気流
中の励起状態にある同位体原子数が少ないことを意味
し、照射しているレーザ光の波長が回収を目的とする同
位体の共鳴吸収線の波長から偏位していると判断され
る。この場合は、蛍光の発生量を増加せしめる方向にレ
ーザ光の波長を調整することによって最適な運転状態に
維持することができる。ちなみに、蛍光の発生量の感度
に対応して、レーザ光の波長は0.001Å程度の微小精度
で調整することができる。
Note that the amount of generated fluorescence is relatively small means that the number of isotope atoms in the excited state in the vapor flow is relatively small, and the wavelength of the irradiating laser beam is that of the isotope for the purpose of recovery. It is judged that the wavelength deviates from the wavelength of the resonance absorption line. In this case, the optimum operating state can be maintained by adjusting the wavelength of the laser light in the direction in which the amount of fluorescence generated is increased. Incidentally, the wavelength of the laser light can be adjusted with minute precision of about 0.001 Å according to the sensitivity of the amount of fluorescence generated.

すなわち、蛍光測定装置によって測定された蛍光の発生
量を判断基準にして、レーザ光の波長を適宜、適正値に
調整維持することが可能であるため、同位体の分離効率
が高く、また運転中において特定の同位体の励起状態を
直接モニタすることができるため、運転管理が極めて容
易になる。
That is, since the amount of fluorescence measured by the fluorescence measurement device is used as a criterion, the wavelength of the laser light can be adjusted and maintained at an appropriate value as appropriate, resulting in high isotope separation efficiency and during operation. Since the excited state of a specific isotope can be directly monitored in, the operation management becomes extremely easy.

(実施例) 次に、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明す
る。
(Embodiment) Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明に係る同位体分離装置は、特に励起された同位体
が基底状態に遷移する際に発生する蛍光を測定する蛍光
測定装置に設けた点に特徴を有し、第1図および第2図
に示すように構成されている。
The isotope separation device according to the present invention is characterized in that it is provided in a fluorescence measurement device for measuring fluorescence generated when an excited isotope transits to a ground state, and FIG. 1 and FIG. It is configured as shown in.

すなわち、複数の同位体を含む金属原料3を収容した蒸
発用るつぼ4と、金属原料3に対して電子ビーム6を照
射して、金属原料3を加熱蒸発せしめ蒸気流7を生成す
るリニア電子銃5とが真空容器2内の底部に配設され
る。蒸発用るつぼ4の上方には、蒸気流7の流れを所定
方向に案内するコリメータ8が設けられる。コリメータ
8の二次側の蒸気流7通路には、レーザ光9が照射さ
れ、特定の同位体のみが選択的に励起されてイオン化同
位体となる。
That is, a vaporizing crucible 4 containing a metal raw material 3 containing a plurality of isotopes, and a linear electron gun that irradiates the metal raw material 3 with an electron beam 6 to heat and vaporize the metal raw material 3 to generate a vapor stream 7. And 5 are arranged at the bottom of the vacuum container 2. Above the evaporation crucible 4, a collimator 8 for guiding the flow of the vapor stream 7 in a predetermined direction is provided. The passage of the vapor flow 7 on the secondary side of the collimator 8 is irradiated with the laser beam 9 and only specific isotopes are selectively excited to be ionized isotopes.

また、レーザ光9の照射領域の上方には、蒸気流7の流
れに沿って製品回収電極10と廃品回収電極11とが設けら
れる。製品回収電極10は複数の陽電極と陰電極とを交互
に平行に配設して形成される。製品回収電極10の二次側
に配設された廃品回収電極11の中央部には、蒸気流7の
一部を蛍光測定装置12に導入するための蒸気孔13が穿設
される。
A product recovery electrode 10 and a waste product recovery electrode 11 are provided along the flow of the vapor stream 7 above the irradiation region of the laser light 9. The product recovery electrode 10 is formed by alternately arranging a plurality of positive electrodes and negative electrodes in parallel. A vapor hole 13 for introducing a part of the vapor flow 7 into the fluorescence measuring device 12 is formed in the center of the waste product collecting electrode 11 arranged on the secondary side of the product collecting electrode 10.

蛍光測定装置12の具体的構成は、第3図に例示する。す
なわち、蛍光測定装置12は、蒸気流中に発生した蛍光を
検知し集光する蛍光集光器14と、蛍光集光器14で集光さ
れた蛍光を電気信号に変換する光電子増倍管15と、光電
子増倍管15から出力された蛍光発生信号を波形解析する
積分器16と、波形解析結果により照射しているレーザ光
の波長における蛍光発生量の標準値からの偏差を演算
し、レーザ光発振装置17に波長制御信号を出力する波長
制御器18とから構成される。蛍光集光器14と光電子増倍
管15とは光ファイバ19にて接続される。
A specific configuration of the fluorescence measuring device 12 is illustrated in FIG. That is, the fluorescence measuring device 12 includes a fluorescence concentrator 14 that detects and collects the fluorescence generated in the vapor flow, and a photomultiplier tube 15 that converts the fluorescence collected by the fluorescence concentrator 14 into an electric signal. And an integrator 16 that analyzes the waveform of the fluorescence generation signal output from the photomultiplier tube 15, and calculates the deviation from the standard value of the fluorescence generation amount at the wavelength of the laser light that is being radiated according to the waveform analysis result. The wavelength controller 18 outputs a wavelength control signal to the optical oscillator 17. The fluorescence condenser 14 and the photomultiplier tube 15 are connected by an optical fiber 19.

上記構成の同位体分離装置においては、複数の同位体を
含む金属原料3を、加熱蒸発せしめ蒸気流を形成した
後、この蒸気流7にレーザ光9を照射することによって
特定の同位体のみが選択励起されイオン化同位体とな
る。イオン化同位体は製品回収電極10に形成された電界
によって所定方向に分離回収される。
In the isotope separation device having the above-mentioned configuration, the metal raw material 3 containing a plurality of isotopes is heated and evaporated to form a vapor stream, and then the vapor stream 7 is irradiated with the laser beam 9 so that only specific isotopes are produced. It is selectively excited to become an ionized isotope. The ionized isotope is separated and recovered in a predetermined direction by the electric field formed on the product recovery electrode 10.

一方、イオン化されない中性原子を含む蒸気流7は製品
回収電極10を通過し、廃品回収電極11にて大部分捕集さ
れる。廃品回収電極11に達した蒸気流7の一部は蒸気孔
13を通り、蛍光測定装置12の蛍光集光器14の前面に導入
される。蛍光集光器14の前面に導入された蒸気流7に対
して直角方向から分岐レーザ光20が照射される。この分
岐レーザ光20は第2図に示すようにレーザ光9の進路途
中に介設した部分反射ミラー21と全反射ミラー22とによ
ってレーザ光9から分岐して得られる。
On the other hand, the vapor stream 7 containing non-ionized neutral atoms passes through the product recovery electrode 10 and is mostly collected by the waste product recovery electrode 11. Part of the steam flow 7 reaching the waste collection electrode 11 is a steam hole
It passes through 13 and is introduced to the front surface of the fluorescence collector 14 of the fluorescence measuring device 12. The branched laser light 20 is irradiated from a direction perpendicular to the vapor flow 7 introduced to the front surface of the fluorescent light concentrator 14. The branched laser light 20 is obtained by branching from the laser light 9 by a partial reflection mirror 21 and a total reflection mirror 22 provided in the course of the laser light 9 as shown in FIG.

蒸気流7中の特定の同位体は、分岐レーザ光20の照射に
よって選択的に励起され、第4図に示すようにエネルギ
準位が高い励起状態Eiに達する。また、励起された同位
体原子の一部はある寿命時間が経過すると、もとの基底
状態E0に遷移する。このとき、同位体原子は吸収したレ
ーザ光の波長に相当する蛍光を発生する。
The specific isotope in the vapor stream 7 is selectively excited by the irradiation of the branched laser beam 20, and reaches an excited state Ei having a high energy level as shown in FIG. Further, some of the excited isotope atoms transit to the original ground state E 0 after a certain lifetime. At this time, the isotope atom emits fluorescence corresponding to the wavelength of the absorbed laser light.

発生した蛍光は蒸気流7の直角方向に対向して設けた蛍
光集光器14によって検知され集光される。検知された蛍
光は、光ファイバ19によって例えばフォトマル型の光電
子増倍管15に伝送され、ここで電気信号に変換される。
光電子増倍管15から出力された蛍光発生信号23は、例え
ばボックスカー型の積分器16によって波形解析され、解
析結果は波長制御器18に伝送され、波長制御器18は、照
射しているレーザ光の波長における蛍光発生量の標準値
からの偏差を演算し、その偏差を解消する方向に波長を
調整する波長制御信号24をレーザ光発振装置17に出力す
る。
The generated fluorescence is detected and collected by a fluorescent light concentrator 14 provided so as to face in the direction perpendicular to the vapor flow 7. The detected fluorescence is transmitted by the optical fiber 19 to, for example, a photomultiplier tube 15 of the Photomal type, and is converted into an electric signal there.
The fluorescence generation signal 23 output from the photomultiplier tube 15 is subjected to waveform analysis by, for example, a boxcar type integrator 16, the analysis result is transmitted to the wavelength controller 18, and the wavelength controller 18 irradiates the laser. A deviation from the standard value of the fluorescence generation amount at the wavelength of light is calculated, and a wavelength control signal 24 for adjusting the wavelength in the direction of eliminating the deviation is output to the laser light oscillation device 17.

なお、照射したレーザ光9の散乱光が蛍光と共に蛍光集
光器14にて検出されることによって生じる計測誤差を低
減するためにフォトダイオード25を積分器16に接続し、
このフォトダイオード25によってレーザ光9のパルスの
タイミングを積分器16のトリガー信号として入力する
と、レーザ光9の照射時間外における蛍光のみを検出す
ることができる。
The photodiode 25 is connected to the integrator 16 in order to reduce a measurement error caused by the scattered light of the irradiated laser light 9 being detected by the fluorescence condenser 14 together with the fluorescence.
When the timing of the pulse of the laser light 9 is input as a trigger signal of the integrator 16 by the photodiode 25, only fluorescence outside the irradiation time of the laser light 9 can be detected.

すなわち、本実施例の同位体分離装置1によれば、回収
を目的とする特定の同位体の励起状態を蛍光測定装置12
で検出される蛍光量で確認することができる。したがっ
て、、照射しているレーザ光の波長の適否の判断および
波長調整が運転中においても適宜短時間で実施すること
が可能であり、常に最適な運転条件で装置を稼動するこ
とができる。そのため、同位体の分離効率が高く、運転
管理も極めて簡素化される。
That is, according to the isotope separation device 1 of the present embodiment, the excited state of a specific isotope for the purpose of recovery is determined by the fluorescence measuring device 12
It can be confirmed by the amount of fluorescence detected in. Therefore, it is possible to appropriately judge the wavelength of the radiated laser light and adjust the wavelength even during operation, in an appropriate short time, and it is possible to always operate the device under optimum operating conditions. Therefore, the isotope separation efficiency is high and the operation management is extremely simplified.

次に、他の実施例を第5図に従って説明する。Next, another embodiment will be described with reference to FIG.

第5図に示す実施例は、第3図に示す実施例において設
けた1台のレーザ光発振装置17に加え、さらに二次励起
用のレーザ光発振装置17aと電離イオン化用のレーザ光
発振装置17bを装備したものである。同位体原子は3段
階に亘ってそれぞれ波長の異なるレーザ光を照射される
ことによって段階的に励起され、さらに電離イオン化す
るように構成される。また、一次励起用および二次励起
用のレーザ光発振装置17,17aには個別に蛍光測定装置12
が1台ずつ装備される。そして、2台の蛍光測定装置12
によって一次励起段階と二次励起段階の各段階毎の蛍光
発生量が独自に計測されることにより、励起状態にある
同位体原子の発生量が推定され、さらに、各段階で使用
しているレーザ光の波長の適否を個別に判断できる上
に、偏差があれば適正値に調整することが可能である。
The embodiment shown in FIG. 5 includes, in addition to the laser light oscillator 17 provided in the embodiment shown in FIG. 3, a laser light oscillator 17a for secondary excitation and a laser light oscillator for ionization ionization. It is equipped with 17b. The isotope atom is excited stepwise by being irradiated with laser light having different wavelengths in three steps, and is further ionized and ionized. Further, the laser light oscillators 17 and 17a for the primary excitation and the secondary excitation are individually provided with the fluorescence measuring device 12
Will be equipped one by one. And two fluorescence measuring devices 12
The amount of fluorescence of each isotope atom in the excited state is estimated by independently measuring the amount of fluorescence generated in each stage of the primary excitation stage and the secondary excitation stage, and the laser used in each stage. Whether or not the wavelength of light is appropriate can be determined individually, and if there is a deviation, it can be adjusted to an appropriate value.

本実施例によれば発生する蛍光量の多少を基準にして実
質的にレーザ光の波長の設定を0.001Å程度までの高い
精度で実施することが可能となり、同位体の分離効率を
大幅に向上することができる。
According to this example, it is possible to set the wavelength of the laser light substantially accurately with a precision of up to about 0.001 Å based on the amount of fluorescence generated, and to greatly improve the isotope separation efficiency. can do.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の同位体分離装置によれば、回収を目的とする特
定の同位体の励起状況に対応して発生する蛍光量を測定
する蛍光測定装置が装備されており、同位体の励起状況
を運転中に確認することができる。したがって、使用し
ているレーザ光の波長の調整を適宜実施することが可能
であり、常に最適な運転条件で装置を稼動することがで
きる。そのため、同位体の分離効率が高く、運転管理が
容易である。
The isotope separation device of the present invention is equipped with a fluorescence measuring device for measuring the amount of fluorescence generated corresponding to the excitation state of a specific isotope for the purpose of recovery, and operates the isotope excitation state. You can check inside. Therefore, it is possible to appropriately adjust the wavelength of the laser light being used, and it is possible to always operate the device under optimum operating conditions. Therefore, the isotope separation efficiency is high and the operation management is easy.

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

第1図は本発明に係る同位体分離装置の一実施例を模式
的に示す横断面図、第2図は第1図におけるII-II矢視
断面図、第3図は蛍光測定装置の構成例を示す系統図、
第4図は同位体の原子が蛍光を発生する状態を示す説明
図、第5図は他の実施例を示す系統図、第6図は従来の
同位体分離装置の構成を模式的に示す横断面図である。 1……同位体分離装置、2……真空容器、3……金属原
料、4……蒸発用るつぼ、5……リニア電子銃、6……
電子ビーム、7……蒸気流、8……コリメータ、9……
レーザ光、10……製品回収電極、11……廃品回収電極、
12……蛍光測定装置、13……蒸気孔、14……蛍光集光
器、15……光電子倍増管、16……積分器、17,17a,17b…
…レーザ光発振装置、18……波長制御器、19……光ファ
イバ、20……分岐レーザ光、21……部分反射ミラー、22
……全反射ミラー、23……蛍光発生信号、24……波長制
御信号、25……フォトダイオード、Ei……励起状態、E0
……基底状態。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the isotope separation device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. System diagram showing an example,
FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which isotope atoms generate fluorescence, FIG. 5 is a system diagram showing another embodiment, and FIG. 6 is a cross section schematically showing the constitution of a conventional isotope separation device. It is a side view. 1 ... Isotope separation device, 2 ... Vacuum vessel, 3 ... Metal raw material, 4 ... Evaporating crucible, 5 ... Linear electron gun, 6 ...
Electron beam, 7 ... Vapor flow, 8 ... Collimator, 9 ...
Laser light, 10 …… Product recovery electrode, 11 …… Waste product recovery electrode,
12 …… Fluorescence measuring device, 13 …… Vapor hole, 14 …… Fluorescent concentrator, 15 …… Photomultiplier tube, 16 …… Integrator, 17,17a, 17b…
… Laser light oscillator, 18 …… Wavelength controller, 19 …… Optical fiber, 20 …… Branch laser light, 21 …… Partial reflection mirror, 22
...... Total reflection mirror, 23 ...... Fluorescence generation signal, 24 ...... Wavelength control signal, 25 …… Photodiode, Ei …… Excited state, E 0
…… Ground state.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数種類の同位体を含む金属原料を加熱蒸
発せしめて蒸気流を生成し、この蒸気流に所定波長を有
するレーザ光を照射して蒸気流中の特定の同位体を選択
的に励起し、さらに電離過程を経てイオン化し、このイ
オン化した同位体を電界によって分離する同位体分離装
置において、励起された同位体原子が基底状態に遷移す
るときに発生する蛍光を検知する蛍光測定装置を設けた
ことを特徴とする同位体分離装置。
1. A metal raw material containing a plurality of isotopes is heated and evaporated to generate a vapor stream, and the vapor stream is irradiated with laser light having a predetermined wavelength to selectively select a particular isotope in the vapor stream. Fluorescence measurement to detect the fluorescence generated when the excited isotope atom makes a transition to the ground state in an isotope separation device that excites to ionization, ionizes it through an ionization process, and separates this ionized isotope by an electric field An isotope separation device characterized by comprising a device.
【請求項2】蛍光測定装置は、蒸気流中に発生した蛍光
を検知し集光する蛍光集光器と、蛍光集光器で集光され
た蛍光を電気信号に変換する光電子増倍管と、光電子増
倍管から出力された蛍光発生信号を波形解析する積分器
と、波形解析結果により照射しているレーザ光の波長に
おける蛍光発生量の標準値から偏差を演算し、その偏差
を解消する方向に波長を調整する波長制御信号をレーザ
光発振装置に出力する波長制御器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。
2. A fluorescence measuring device comprising: a fluorescence concentrator for detecting and condensing fluorescence generated in a vapor stream; and a photomultiplier tube for converting the fluorescence condensed by the fluorescence concentrator into an electric signal. , The integrator that analyzes the waveform of the fluorescence emission signal output from the photomultiplier tube, and the deviation from the standard value of the fluorescence emission amount at the wavelength of the laser light that is being irradiated is calculated based on the waveform analysis result, and the deviation is eliminated. The isotope separation device according to claim 1, further comprising a wavelength controller that outputs a wavelength control signal for adjusting a wavelength in a direction to a laser light oscillation device.
【請求項3】蛍光測定装置は、相互に波長の異なるレー
ザ光を発振する複数のレーザ光発振装置に個別に装備し
た特許請求の範囲第1項または第2項記載の同位体分離
装置。
3. The isotope separation device according to claim 1 or 2, wherein the fluorescence measuring device is individually provided in a plurality of laser light oscillating devices that oscillate laser lights having different wavelengths.
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