JPH0360721A - Method and device for generating metallic vapor - Google Patents
Method and device for generating metallic vaporInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、加熱により目的とする金属を蒸発させる方法
に係り、特に該金属蒸気のイオン化を阻止し得る方法お
よびそのための装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method of vaporizing a target metal by heating, and particularly to a method and apparatus for preventing ionization of the metal vapor.
［従来の技術］
ウランのレーザ濃縮技術などでは金属蒸気を発生させる
必要があり、このために金属を高温に加熱している。例
えば米国特許第３，９６３，９２１号明細書には、目的
金属の蒸気を高密度で得るために、目的金属であるウラ
ンにウランよりも高沸点の金属を添加してウランとの金
属間化合物を作らせ、この金属間化合物を加熱すること
により、ウラン単独の場合よりも高密度の金属蒸気を得
る方法が開示されている。[Prior Art] Laser enrichment technology for uranium requires the generation of metal vapor, and for this purpose the metal is heated to a high temperature. For example, in US Pat. No. 3,963,921, in order to obtain vapor of the target metal at high density, a metal with a higher boiling point than uranium is added to uranium, which is the target metal, and an intermetallic compound with uranium is formed. A method is disclosed in which a metal vapor having a higher density than uranium alone can be obtained by heating the intermetallic compound.
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、ウランのようなイオン化ポテンシャルの
低い目的金属を高温に加熱すると、目的金属の一部が熱
電離によりイオン化する。特に前記米国特許に開示され
ている技術では、目的金属と金属間化合物を作る金属と
して、目的金属よりもイオン化ポテンシャルの高い金属
が用いられており、か力する金属が目的金属と共存する
ので目的金属のイオン化はより激しくなる。目的金属が
イオン化するとイオンと中性原子とでは電場及び磁場に
対する応答が異なり、また分光学的性質も異なるので、
目的金属蒸気の工業的な利用に問題が生じる。[Problems to be Solved by the Invention] However, when a target metal with a low ionization potential, such as uranium, is heated to a high temperature, a part of the target metal is ionized by thermal ionization. In particular, in the technology disclosed in the above-mentioned US patent, a metal with a higher ionization potential than the target metal is used as the metal to form an intermetallic compound with the target metal, and the metal that exerts force coexists with the target metal. Metal ionization becomes more intense. When the target metal is ionized, ions and neutral atoms respond differently to electric and magnetic fields, and have different spectroscopic properties.
Problems arise in the industrial use of target metal vapors.
この問題を排除するため、イオン化後の蒸気に電界をか
けてイオンを中性原子から分離することも考えられるが
、イオン化と同時に電子も生成プラズマ状態になってお
り、電界をかけてもシースが生じ、電界が内部まで深く
入らず、除去効率が低くなるので実用的ではない。In order to eliminate this problem, it may be possible to apply an electric field to the ionized vapor to separate the ions from the neutral atoms, but electrons are also generated at the same time as ionization and the plasma state is formed, so even if an electric field is applied, the sheath This is not practical because the electric field does not penetrate deep into the interior and the removal efficiency becomes low.
したがって、本発明は高温に加熱するにもかかわらず、
目的金属のイオン化を抑制して中性の目的金属蒸気を生
成させる方法およびそのための装置を提供することを目
的とする。Therefore, despite heating to high temperatures, the present invention
It is an object of the present invention to provide a method of suppressing ionization of a target metal to generate a neutral target metal vapor, and an apparatus for the same.
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記目的を遠戚するために、目的金属を加熱
してその金属蒸気を生成させるに際し、該目的金属より
もイオン化ポテンシャルの低い他の金属を共存させた状
態で加熱を行うものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object distantly, the present invention provides that, when heating a target metal to generate its metal vapor, another metal having a lower ionization potential than the target metal coexists. Heating is performed in this state.
［作 用］
本発明では、加熱により金属蒸気を得る際に、目的金属
よりイオン化ポテンシャルの低い金属を共存させるので
、イオン化ポテンシャルの低い金属の方がより多く熱電
離し、これに伴い電子濃度が増加し、したがって、目的
金属がイオン化するのが抑制され、目的金属の中性原子
の蒸気が得られる。[Function] In the present invention, when obtaining metal vapor by heating, a metal with a lower ionization potential than the target metal is allowed to coexist, so the metal with a lower ionization potential undergoes more thermal ionization, and the electron concentration increases accordingly. Therefore, ionization of the target metal is suppressed, and a vapor of neutral atoms of the target metal is obtained.
この事を理論的に説明する。単体の金属の熱電離は質量
作用の法則に従う。すなわち、高融点食ＪＵの熱電離は
、次のように表わすことができる。This will be explained theoretically. Thermal ionization of simple metals follows the law of mass action. That is, the thermal ionization of high melting point eclipse JU can be expressed as follows.
Ｋｉ
Ｕ；±Ｕ”＋ ｅ−”（１）
ここでＫｉは定数であり、金属の種類と温度が定まると
一定値になり、一般に次に示すＳ ａｈａの式から求め
ることができる。Ki U; ±U"+ e-" (1) Here, Ki is a constant, which becomes a constant value when the type of metal and temperature are determined, and can generally be determined from the Saha equation shown below.
・・（３） ここでＥｉはイオン化ポテンシャル、Ｔは温度。...(3) Here, Ei is ionization potential and T is temperature.
Ｐ Ｍ ｔ Ｐ Ｍ” ＋ Ｐ 、−は統計型率を表わ
す。単体の場合、温度が一定であればＫｉの値は一定と
なる。P M t P M" + P, - represents a statistical rate. In the case of a single substance, if the temperature is constant, the value of Ki is constant.
上記の（１）式から明らかなように、電子ｅ−の濃度が
高くなると平衡は左辺に移動し、その結果、目的金属Ｕ
のイオン化が抑制できることになる。As is clear from equation (1) above, as the concentration of electrons e- increases, the equilibrium shifts to the left side, and as a result, the target metal U
This means that the ionization of can be suppressed.
その様にするためには、単体の場合は外部から電子を供
給する以外に方法がないが、現状の技術では非効率で、
工業的な実施は難しい。In order to do this, in the case of a single unit, the only way is to supply electrons from outside, but current technology is inefficient and
Industrial implementation is difficult.
これに対し本発明においては、目的金／４Ｕよりもイオ
ン化ポテンシャルの低い金属Ｍを共存せしめるので、同
一温度では次式（４）のような熱電離が生じて、外部よ
り電子を供給するのと同じように電子ｅ−の濃度が高く
なる。On the other hand, in the present invention, since the metal M having a lower ionization potential than the target gold/4U coexists, thermal ionization as shown in the following equation (4) occurs at the same temperature, and electrons are supplied from the outside. Similarly, the concentration of electrons e- increases.
Ｍ−＋Ｍ” ＋ ｅ−・・・（４）
したがって、式（１）にて平衡が左辺にずれ、目的金属
Ｕのイオン化が抑制される。M−+M″+e− (4) Therefore, the equilibrium shifts to the left side in equation (1), and ionization of the target metal U is suppressed.
［実 施 例］
本発明の実施に際して、例えば目的金属に、該金属より
もイオン化ポテンシャルの低い他の金属を共存させる形
態としては、金属間化合物もしくは固溶体を作らせる方
法、又は気体、液体等として目的金属に供給する方法が
ある。しかし後述する図示の実施例では、金属間化合物
を用いる実施例と、液体として供給する実施例のみが示
されている。[Example] When carrying out the present invention, for example, the target metal may be made to coexist with another metal having a lower ionization potential than the metal, such as by making an intermetallic compound or a solid solution, or as a gas, liquid, etc. There is a method of supplying the target metal. However, in the illustrated embodiments described below, only embodiments using intermetallic compounds and embodiments in which the intermetallic compound is supplied as a liquid are shown.
以下の説明では、目的金属としてウランを例にとる。ウ
ランは融点１１３３℃、沸点３８１８℃であり、イオン
化ポテンシャルが５，１ｅＶと低く、高密度の蒸気を得
ようとすると熱電離を生じ易い金属の代表例である。In the following explanation, uranium will be used as an example of the target metal. Uranium has a melting point of 1133° C. and a boiling point of 3818° C., and has a low ionization potential of 5.1 eV, making it a typical example of a metal that tends to cause thermal ionization when trying to obtain high-density vapor.
ウランよりもイオン化ポテンシャルの低い金属元素とし
ては次の１８元素を挙げることができる。The following 18 elements can be cited as metal elements with lower ionization potential than uranium.
すなわち５リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウ
ム、セシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、
アルミニウム、ガリウム、インジウム、ランタン、サマ
リウム、ユーロピウム、エルビウム、ツリウム、プルト
ニウム、アメリシウムである。Namely 5 lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, strontium, barium, radium,
They are aluminum, gallium, indium, lanthanum, samarium, europium, erbium, thulium, plutonium, and americium.
これらの金属をウランとの親和性に基づいて種々の適切
な形態でウランと共存させて本発明を実施することがで
きる。すなわちこれらの元素はウランとの親和性を基に
３種類のグループに区分することができる。一つのクル
ープはウランと金属間化合物を作る元素であり、アルミ
ニウム、ガリウム、インジウムを挙げることができる。The present invention can be carried out by coexisting these metals with uranium in various appropriate forms based on their affinity with uranium. In other words, these elements can be classified into three groups based on their affinity with uranium. One croup is an element that forms an intermetallic compound with uranium, including aluminum, gallium, and indium.
もう一つのグループはウランと金属間化合物は作らない
が、固溶体を作り易い元素であり、サマリウム、ユーロ
ピウム、エルビウム、ツリウムを挙げることができる。The other group is elements that do not form intermetallic compounds with uranium but easily form solid solutions, and include samarium, europium, erbium, and thulium.
残りのグループは金属間化合物も固溶体も作り難いウラ
ンとの親和性の低い化合物であり、アルカリ金属元素と
アルカリ土類元素を挙げることができる。The remaining groups are compounds that have low affinity with uranium and are difficult to form into intermetallic compounds or solid solutions, and include alkali metal elements and alkaline earth elements.
ウランと金属間化合物を作る上記元素はいずれも低融点
であるからウランとの金属間化合物を製造し易い。しか
も、この金属間化合物はウラン単体よりも高融点となる
ので、高温での蒸発操作が可能となり大きな蒸気密度を
得易い、アルミニウム、ガリウム、インジウムの中では
インジウムがイオン化ポテンシャルが最も低く（イオン
化ポテンシ’ｒ ／Ｌ／Ｅ １＝５．８ｅＶ） 、 Ｕ
Ｉ ｎ３として蒸発させると、ウラン単体の場合と比
べて同一温度でイオン化を１０％程度に低減できる。し
たがって、第１図に示す実施例では、インジウムの金属
間化合物を使用した例が示されている。Since all of the above elements that form intermetallic compounds with uranium have low melting points, it is easy to form intermetallic compounds with uranium. Moreover, this intermetallic compound has a higher melting point than uranium alone, making it possible to perform evaporation operations at high temperatures and easily obtain large vapor densities.Among aluminum, gallium, and indium, indium has the lowest ionization potential (ionization potential). 'r/L/E 1=5.8eV), U
When evaporated as In3, ionization can be reduced to about 10% at the same temperature compared to uranium alone. Therefore, the embodiment shown in FIG. 1 uses an indium intermetallic compound.
一方、ウランとの親和性の低いアルカリ金属やアルカリ
土類金属はイオン化ポテンシャルの低い元素が多く、少
量の共存でもウランのイオン化を抑制する効果が大きい
が、ウランと固溶体や金属間化合物を作らないので、そ
の様な形態でウランと共存させることには困難がある。On the other hand, many of the alkali metals and alkaline earth metals that have low affinity with uranium have low ionization potential, and even small amounts of them coexisting have a large effect on suppressing uranium ionization, but they do not form solid solutions or intermetallic compounds with uranium. Therefore, it is difficult to coexist with uranium in such a form.
しかし、電子ビームによる加熱蒸発を考えると、ウラン
の蒸発はウランの表面近傍のみから生じるから、ウラン
の表面に連続的にこれら元素を気体又は液体の形態で供
給することによってウランと共存させることができ、こ
れによりウランのイオン化を効果的に抑制し得る。特に
セシウムはイオン化ポテンシャルが最も低い（３，９ｅ
Ｖ）元素であり、同一温度において０．１％共存すれば
ウラン単体の場合の１％程度にまでウランのイオン化を
抑制でき、また沸点が６９０℃であるためウラン加熱表
面に気体として連続的に供給することで大きなウランの
イオン化抑制効果が期待できる。セシウムの代りにルビ
ジウムを用いても同様である。なお、生成した後の蒸気
をウランの融点以上、沸点以下で且つセシウム（又はル
ビジウム）の沸点以上の温度に曝すことによって、液体
状になったウランからセシウム（又はルビジウム）を気
体状で分離して再使用できる。他方、バリウムはイオン
化ポテンシャルが５，２ｅＶと比較的低いので、↓：１
の割合でウランと共存すれば、同一温度でウラン単体の
場合の６％程度にまでウランのイオン化を抑制できる。However, considering thermal evaporation by an electron beam, the evaporation of uranium occurs only near the surface of uranium, so it is possible to make these elements coexist with uranium by continuously supplying these elements to the surface of uranium in gas or liquid form. This can effectively suppress uranium ionization. In particular, cesium has the lowest ionization potential (3,9e
V) is an element, and if 0.1% coexists at the same temperature, the ionization of uranium can be suppressed to about 1% of that of uranium alone, and since its boiling point is 690°C, it is continuously released as a gas on the uranium heating surface. By supplying it, we can expect a significant effect in suppressing uranium ionization. The same applies if rubidium is used instead of cesium. By exposing the generated vapor to a temperature above the melting point of uranium, below the boiling point, and above the boiling point of cesium (or rubidium), cesium (or rubidium) can be separated from the liquid uranium in a gaseous state. can be reused. On the other hand, barium has a relatively low ionization potential of 5.2 eV, so ↓:1
If it coexists with uranium at a ratio of
バリウムは融点７２５℃、沸点１６３７℃であり、液体
金属としてウラン表面に供給すると比重が３．５である
ためウラン（比重は１８）の表面に浮き、加熱表面では
ウランに多量のバリウムを共存させることができ、大き
なウランのイオン化抑制効果が期待できる。これらの金
属元素はウランとは混じり合わないので、回収後、比重
差を用いて容易にウランと分離して再使用することがで
きる。Barium has a melting point of 725℃ and a boiling point of 1637℃, and when it is supplied to the surface of uranium as a liquid metal, it floats on the surface of uranium (specific gravity is 18) because its specific gravity is 3.5, and a large amount of barium coexists with the uranium on the heated surface. This can be expected to have a significant effect on suppressing uranium ionization. These metal elements do not mix with uranium, so after recovery, they can be easily separated from uranium using the difference in specific gravity and reused.
ウランと共存金属元素とが金属間化合物や固溶体を形成
している場合、加熱蒸発するときには夫々単体として蒸
発するが、回収時には冷えて再び金属間化合物や固溶体
になり、これから化学分離により、共存させた金属元素
を回収して再使用することにより廃棄物発生量を低減し
、資源の有効利用をはかることができる。If uranium and coexisting metal elements form an intermetallic compound or solid solution, each will evaporate as a single element when heated and evaporated, but when recovered, it will cool down and become an intermetallic compound or solid solution again, and from now on, chemical separation will cause them to coexist. By collecting and reusing the metal elements that have been removed, the amount of waste generated can be reduced and resources can be used more effectively.
ウランに、それよりもイオン化ポテンシャルの低い金属
を共存させて高温に加熱すると、イオン化ポテンシャル
の低い共存金属元素はイオン化される。蒸気発生後、電
界をかけるとイオン化した共存金属元素を選択的に回収
することができ、後段工程での悪影響を低減することが
可能となる。When uranium is made to coexist with a metal that has a lower ionization potential and is heated to a high temperature, the coexisting metal elements that have a lower ionization potential are ionized. After steam generation, by applying an electric field, the ionized coexisting metal elements can be selectively recovered, making it possible to reduce adverse effects in subsequent steps.
なお加熱蒸発した蒸気にウラン同位体分離のためにレー
ザ光を照射してウラン同位体を選択的にイオン化させる
場合には、電界をかけると共存金属元素とウラン同位体
とが一緒に回収されるが、これは後に化学的に容易に分
離することができる。Note that when heating and vaporizing vapor is irradiated with laser light to selectively ionize uranium isotopes, coexisting metal elements and uranium isotopes are recovered together when an electric field is applied. However, this can later be easily separated chemically.
以下、第工図によって１本発明の一実施例を説明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings.
装置の内部は減圧され、その内部に金属間化合物である
ＵＩｎ３を収容するルツボ１、電子銃３．イオンを回収
する電極板６、この電極板６に連なっている回収用流路
８、回収容器９、蒸着板１１等が収納されている。ルツ
ボ１内のＵＩｎ３に電子銃３からの電子ビームを当てる
と、インジウムの一部が電離し、電子が発生する。この
ためウランのイオン化が抑制される。蒸気流４中には。The inside of the device is depressurized, and there is a crucible 1 containing UIn3, which is an intermetallic compound, and an electron gun 3. An electrode plate 6 for recovering ions, a recovery channel 8 connected to the electrode plate 6, a recovery container 9, a vapor deposition plate 11, and the like are housed. When UIn3 in the crucible 1 is irradiated with an electron beam from the electron gun 3, part of the indium is ionized and electrons are generated. Therefore, ionization of uranium is suppressed. During steam stream 4.
ウランイオンが抑制されて、主として中性ウラン。Uranium ions are suppressed, resulting in mainly neutral uranium.
中性インジウム及びインジウムイオンと電子が存在する
。この蒸気流にレーザ光５を照射し、ウラン同位体によ
る吸収スペクトルの差によりウラン−２３５を選択的に
励起し、イオン化する。そこで電極板６に電圧を印加し
て、イオン（インジウムイオンとウラン−２３５のイオ
ン）を該電極板６上に捕集する。電極板６はヒーターに
より約２００℃程度に加熱されている。インジウムは融
点が１５７℃であり、捕集されるウラン−２３５の割合
は非常に小さいので、ウラン−２３５はインジウム中に
溶解し、液体金属７として電極板６の表面を流下し、回
収用流路８を伝わって流れ、回収容器９中にインジウム
合金１０として回収される。回収された合金は後に化学
的にウラン−２３５とインジウムとに分離される。イオ
ン化しなかった残りのウラン−２３８と中性のインジウ
ムは蒸着板１工に付着して液体または固体となり、劣化
ウラン１２として回収され、後にそれからインジウムが
化学的に分離される。Neutral indium and indium ions and electrons are present. This vapor flow is irradiated with laser light 5, and uranium-235 is selectively excited and ionized due to the difference in absorption spectra of uranium isotopes. Therefore, a voltage is applied to the electrode plate 6 to collect ions (indium ions and uranium-235 ions) on the electrode plate 6. The electrode plate 6 is heated to about 200° C. by a heater. Indium has a melting point of 157°C, and the proportion of uranium-235 that is collected is very small, so uranium-235 is dissolved in indium and flows down the surface of the electrode plate 6 as liquid metal 7, and flows into the recovery stream. The indium alloy flows through channel 8 and is recovered as indium alloy 10 in recovery container 9. The recovered alloy is later chemically separated into uranium-235 and indium. The remaining uranium-238 and neutral indium that have not been ionized adhere to the vapor deposition plate 1 and become liquid or solid, and are recovered as depleted uranium 12, from which indium is later chemically separated.
本実施例によれば中性ウラン蒸気を発生させ、ウラン中
にｗ量に含まれるウラン−２３５だけを選択的に分離す
ることができる。According to this embodiment, it is possible to generate neutral uranium vapor and selectively separate only uranium-235 contained in the amount of w in uranium.
次に第２図により他の実施例を説明する。本実施例はウ
ランと共存させる金属としてバリウムを用い、これを液
体の形でウランに連続的に供給するものである。第２図
において、ルツボ１３中には金属ウラン１４が入れられ
ており、その上面を液体バリウム１５が覆っている。電
子銃１６で電子ビームエフを発生させ、ルツボ１３中の
内容物の中央部を加熱して蒸発させる。バリウムは電子
ビーム加熱による高温で熱電離し、電子漉度が高くなる
のでウランのイオン化が抑制される。バリウムはウラン
よりも蒸発し易いが蒸発すると後記の如く周囲から即座
にバリウムが供給される。ウランを効率良く蒸発させる
ためにはバリウムの層はできるだけ薄くする。発生した
蒸気流１８中にレーザー光を照射し、ウラン同位体によ
る吸収スペクトルの差を利用して、ウラン中のウラン−
２３５だけを選択的にイオン化し、回収電極板１９によ
り電界をかけて、ウラン−２３５のイオンとバリウムイ
オンを回収電極板１９で捕集する。Next, another embodiment will be explained with reference to FIG. In this embodiment, barium is used as a metal coexisting with uranium, and barium is continuously supplied to uranium in a liquid form. In FIG. 2, metal uranium 14 is placed in a crucible 13, and its upper surface is covered with liquid barium 15. An electron beam F is generated by the electron gun 16 to heat and evaporate the central part of the contents in the crucible 13. Barium thermally ionizes at high temperatures due to electron beam heating, and the ionization of uranium is suppressed due to the high electron concentration. Barium evaporates more easily than uranium, but once it evaporates, barium is immediately supplied from the surroundings as described below. In order to evaporate uranium efficiently, the barium layer should be as thin as possible. The generated vapor flow 18 is irradiated with laser light, and the uranium-
Only uranium-235 is selectively ionized, an electric field is applied by the recovery electrode plate 19, and uranium-235 ions and barium ions are collected by the recovery electrode plate 19.
回収電極板１９はヒーター２０により約１５００Ｋに保
たれており、電極板１９に捕集されたウラン−２３５及
びバリウムは液体２１の状態で回収電極板１９に沿って
流下する。そして液体２１は比重差分離槽２７に滴下し
、比重の軽い液体バリウム２９と比重の重い液体ウラン
３０に分離される。比重差分離槽２７はヒーター３１に
より約１５００Ｋに保持され、液体バリウム２９はオー
バーフローしてルツボ１３に戻る。一方、液体ウラン３
０は次の槽に連結管の下部を通して移り、貯槽２８に濃
縮ウラン３２として貯留される。The recovery electrode plate 19 is maintained at about 1500 K by a heater 20, and the uranium-235 and barium collected on the electrode plate 19 flow down along the recovery electrode plate 19 in the form of a liquid 21. The liquid 21 is then dropped into a specific gravity separation tank 27, where it is separated into liquid barium 29, which has a light specific gravity, and liquid uranium 30, which has a heavy specific gravity. The specific gravity separation tank 27 is maintained at about 1500 K by the heater 31, and the liquid barium 29 overflows and returns to the crucible 13. On the other hand, liquid uranium 3
0 is transferred to the next tank through the lower part of the connecting pipe and stored as enriched uranium 32 in the storage tank 28.
一方、イオン化しなかったウラン−２３８とバリウムの
蒸気は蒸着板２２に捕集される。蒸着板２２は、ヒータ
ー２３により約１０００Ｋに保持されており、ウランは
固体２４として付着し、バリウムは液体２５として蒸着
板２２に沿って流れ、同じく約１０００Ｋに保たれてい
る還流壁２６を伝わってルツボ１３に還流される。On the other hand, the uranium-238 and barium vapors that have not been ionized are collected on the vapor deposition plate 22. The vapor deposition plate 22 is maintained at about 1000K by a heater 23, and uranium is deposited as a solid 24, and barium flows as a liquid 25 along the vapor deposition plate 22, passing through the reflux wall 26 which is also maintained at about 1000K. The liquid is then refluxed to the crucible 13.
本実施例によると、ウランのイオン化抑制のために共存
金属として用いられたバリウムを容易にウランから分離
して有効に再びルツボ内のウラン表面に供給できる利点
がある。なお、バリウムの代りにストロンチウムを用い
てもよい。This embodiment has the advantage that barium, which was used as a coexisting metal to suppress ionization of uranium, can be easily separated from uranium and effectively supplied to the uranium surface in the crucible again. Note that strontium may be used instead of barium.
［発明の効果］
以上詳述したように１本発明によれば金属を加熱蒸発さ
せて金属蒸気を発生させる際に、目的金属よりもイオン
化ポテンシャルの低い他の金属を目的金属と共存させる
ので、目的金属が高温に加熱されても、共存金属が熱電
離を起こし、その結果、電子が供給されて目的金属のイ
オン化が防止される。したがって、本発明によると、中
性の目的金属蒸気を高密度で発生させることができる。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, when heating and vaporizing a metal to generate metal vapor, another metal having a lower ionization potential than the target metal is made to coexist with the target metal. Even when the target metal is heated to a high temperature, the coexisting metals undergo thermal ionization, and as a result, electrons are supplied and ionization of the target metal is prevented. Therefore, according to the present invention, neutral target metal vapor can be generated at high density.
また、共存金属のイオンは電界をかけることによって容
易に除去・回収できる。また、共存させた金属と目的金
属が一緒に回収されても、それらは化学的性質も物理的
性質も相違するので、目的金属と該共存させた金属との
分離を化学的に又は物理的手段で容易に行うことができ
る。In addition, ions of coexisting metals can be easily removed and recovered by applying an electric field. Furthermore, even if the coexisting metal and the target metal are recovered together, they have different chemical and physical properties, so the target metal and the coexisting metal can be separated by chemical or physical means. It can be easily done.
第１図は本発明の第１実施例の、また第２図は第２実施
例の模式説明図である。
１・・・ルツボ ２・・・金属間化合物３・
・・電子銃 ４・・・蒸気流５・・・レーザ
光 ６・・電極板９・・・回収容器
１１・・・蒸着板３・・・ルツボ １４・・・
金属ウラン５，２５，２９・・・液体バリウム
９・・・回収電極 ２３・・・蒸着板７・・・比
重差分離槽
（他１名）
ｌ ルツボ
２：金属間化合物
３：電子銃
４：Ｆ／Ａ気流
５：レーサー光
６、電極板
１１、蒸着板FIG. 1 is a schematic illustration of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a second embodiment. 1... Crucible 2... Intermetallic compound 3.
...electron gun 4...vapor flow 5...laser light 6...electrode plate 9...collection container
11... Vapor deposition plate 3... Crucible 14...
Uranium metal 5, 25, 29... Liquid barium 9... Recovery electrode 23... Vapor deposition plate 7... Specific gravity difference separation tank (1 other person) l Crucible 2: Intermetallic compound 3: Electron gun 4: F/A airflow 5: racer light 6, electrode plate 11, vapor deposition plate
Claims (1)
おいて、目的金属よりもイオン化ポテンシャルの低い他
の金属を共存させて高温に加熱することを特徴とする金
属蒸気の生成方法。 ２ 請求項１記載の金属蒸気の生成方法において、蒸気
として発生させる目的金属がウランであり、共存させる
他の金属がリチウム、カリウム、ルビジウム、セシウム
、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、アルミニウム
、ガリウム、インジウム、ランタン、サマリウム、ユー
ロピウム、エルビウム、ツリウム、プルトニウム、アメ
リシウムのうちの一種または複数種であることを特徴と
する金属蒸気の生成方法。 ３ 請求項１記載の金属蒸気の生成方法において、目的
金属と該目的金属よりもイオン化ポテンシャルの低い他
の金属との金属間化合物を高温に加熱することを特徴と
する金属蒸気の生成方法。 ４ 請求項３記載の金属蒸気の生成方法において、金属
間化合物がウランと、アルミニウム、ガリウムまたはイ
ンジウムとの金属間化合物である金属蒸気の生成方法。 ５ 請求項１記載の金属蒸気の生成方法において、目的
金属がウランであり、共存させる金属がセシウムまたは
ルビジウムであり、加熱されているウランの表面にセシ
ウムまたはルビジウムを気体の形で供給することを特徴
とする金属蒸気の生成方法。 ６ 請求項１記載の金属蒸気の生成方法において、目的
金属がウランであり、共存させる金属がストロンチウム
またはバリウムであり、加熱されているウランの表面に
ストロンチウム又はバリウムを液体の形で供給すること
を特徴とする金属蒸気の生成方法。 ７ 請求項１〜６のいずれかの項に記載の金属蒸気の生
成方法において、生成した蒸気に電界をかけてイオンを
除去することを特徴とする金属蒸気の生成方法。 ８ 請求項１〜７のいずれかの項に記載の金属蒸気の生
成方法において、生成した蒸気を再び液体または固体と
して回収した後に、目的金属に共存させた他の金属を目
的金属から化学的に分離することを特徴とする金属蒸気
の生成方法。 ９ 請求項５記載の金属蒸気の生成方法において、生成
した蒸気をウランの融点以上、沸点以下で且つセシウム
又はルビジウムの沸点以上の温度に曝すことにより、物
理的にウランとセシウムまたはルビジウムとを分離する
ことを特徴とする金属蒸気の生成方法。 １０ 請求項６記載の金属蒸気の生成方法において、生
成した蒸気を液体状で回収した後に液体状態で静置して
ウランとストロンチウムまたはバリウムとを物理的に比
重差分離することを特徴とする金属蒸気の生成方法。 １１ 金属を高温に加熱して金属蒸気を発生させる装置
であって、目的金属と該目的金属よりもイオン化ポテン
シャルの低い他の金属との金属間化合物を収容したルツ
ボ、該ルツボ内の上記金属間化合物を加熱蒸発させるた
めの加熱手段、該ルツボから蒸発した金属蒸気流からイ
オン化した金属を捕集する捕集板、該捕集板上に捕集さ
れた金属を回収する手段、からなる金属蒸気の生成装置
。 １２ 金属を高温に加熱して金属蒸気を発生させる装置
であって、目的金属を収容したルツボ、該ルツボ内の上
記目的金属の表面に該目的金属よりもイオン化ポテンシ
ャルが低く且つ比重が軽い他の金属を液体状態で供給す
るための供給流路、上記ルツボ内のこれら金属を加熱蒸
発させるための加熱手段、該ルツボから蒸発した金属蒸
気流からイオン化した金属を液体状態にて捕集する捕集
板、該捕集板に捕集された液体状態の金属を受け入れ上
記目的金属の液と上記他の金属の液とを比重差で上下に
分離し、後者を上記供給路八オーバーフローさせる比重
差分離槽。 からなる金属蒸気の生成装置。[Scope of Claims] 1. A method of generating metal vapor by heating a metal to a high temperature, characterized in that the metal vapor is heated to a high temperature in the presence of another metal having a lower ionization potential than the target metal. Method. 2. In the method for producing metal vapor according to claim 1, the target metal to be generated as vapor is uranium, and the other metals to be coexisting are lithium, potassium, rubidium, cesium, strontium, barium, radium, aluminum, gallium, indium, A method for producing metal vapor, characterized in that it is one or more of lanthanum, samarium, europium, erbium, thulium, plutonium, and americium. 3. The method for producing metal vapor according to claim 1, comprising heating an intermetallic compound of a target metal and another metal having a lower ionization potential than the target metal to a high temperature. 4. The method for producing metal vapor according to claim 3, wherein the intermetallic compound is an intermetallic compound of uranium, aluminum, gallium, or indium. 5. In the method for producing metal vapor according to claim 1, the target metal is uranium, the coexisting metal is cesium or rubidium, and the cesium or rubidium is supplied in the form of a gas to the surface of the heated uranium. Characteristic metal vapor generation method. 6. In the method for producing metal vapor according to claim 1, the target metal is uranium, the coexisting metal is strontium or barium, and strontium or barium is supplied in liquid form to the surface of the heated uranium. Characteristic metal vapor generation method. 7. The method for producing metal vapor according to any one of claims 1 to 6, comprising applying an electric field to the produced vapor to remove ions. 8. In the method for producing metal vapor according to any one of claims 1 to 7, after the generated vapor is recovered as a liquid or solid, the other metal coexisting with the target metal is chemically removed from the target metal. A method for producing metal vapor, characterized by separating it. 9. In the method for producing metal vapor according to claim 5, uranium and cesium or rubidium are physically separated by exposing the generated vapor to a temperature above the melting point of uranium, below the boiling point, and above the boiling point of cesium or rubidium. A method for producing metal vapor, characterized by: 10. The metal vapor generation method according to claim 6, wherein the generated vapor is collected in a liquid state and then allowed to stand still in the liquid state to physically separate uranium and strontium or barium based on the difference in specific gravity. How steam is produced. 11 A device for heating a metal to a high temperature to generate metal vapor, the crucible containing an intermetallic compound of a target metal and another metal whose ionization potential is lower than that of the target metal; A metal vapor comprising a heating means for heating and vaporizing a compound, a collection plate for collecting ionized metal from the metal vapor flow evaporated from the crucible, and a means for recovering the metal collected on the collection plate. generator. 12 A device for heating a metal to a high temperature to generate metal vapor, which includes a crucible containing a target metal, and another metal having a lower ionization potential and lighter specific gravity than the target metal on the surface of the target metal in the crucible. A supply channel for supplying metals in a liquid state, a heating means for heating and vaporizing these metals in the crucible, and a collection system for collecting ionized metals in a liquid state from the metal vapor flow evaporated from the crucible. plate, which receives the metal in a liquid state collected on the collection plate and separates the liquid of the target metal and the liquid of the other metal into upper and lower parts based on the difference in specific gravity, and the latter overflows into the supply channel 8; specific gravity difference separation; Tank. A metal vapor generation device consisting of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19461389A JP2672152B2 (en) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | Method and apparatus for producing metal vapor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP19461389A JP2672152B2 (en) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | Method and apparatus for producing metal vapor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360721A true JPH0360721A (en) | 1991-03-15 |
| JP2672152B2 JP2672152B2 (en) | 1997-11-05 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03628A (en) * | 1990-03-30 | 1991-01-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Dose packer |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP19461389A patent/JP2672152B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03628A (en) * | 1990-03-30 | 1991-01-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Dose packer |
| JPH0549534B2 (en) * | 1990-03-30 | 1993-07-26 | Sanyo Electric Co |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2672152B2 (en) | 1997-11-05 |
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