JPH0445208B2 - - Google Patents
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明はレーザによる同位体の分離装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an isotope separation device using a laser.
［発明の技術的背景とその問題点］
レーザを使用するウラン同位体の分離技術は、
従来のガス拡散法、ノズル法、化学交換法、遠心
分離法等より分離能力が非常に大きく、カスケー
ドも組む必要がないといわれており、分離方法に
も金属ウランを用いた原子法と六フツ化ウランガ
スを用いた分子法が知られている。[Technical background of the invention and its problems] Uranium isotope separation technology using a laser is
It has a much greater separation capacity than conventional gas diffusion methods, nozzle methods, chemical exchange methods, centrifugation methods, etc., and it is said that there is no need to set up a cascade. A molecular method using uranium chloride gas is known.
現在、原子法におけるレーザ法によるウランの
濃縮装置は、第４図に示すように、フイラメント
１から電子ビーム２を偏向磁場３を介してるつぼ
４上に設置された金属ウラン５に照射する。 At present, a uranium enrichment apparatus using a laser method in the atomic method irradiates an electron beam 2 from a filament 1 to metallic uranium 5 placed on a crucible 4 via a deflecting magnetic field 3, as shown in FIG.
この電子ビーム２によつて衝撃された金属ウラ
ン５は、加熱されて2000°K〜3000°Kにまで加熱
されて、金属ウラン原子ビーム６となつて上方へ
進行していく。この原子ビーム６中には、236U
原子７および235U原子８が混合された状態になつ
ている。この原子ビーム６中の235Uの吸収線に相
当する振動数の選択励起レーザ９を照射する。こ
の選択励起レーザ光９によつて濃縮しようとする
235Uだけが励起される。 The metallic uranium 5 bombarded by the electron beam 2 is heated to 2000°K to 3000°K, and becomes a metallic uranium atomic beam 6 that travels upward. In this atomic beam 6, 236U
Atom 7 and 235 U atom 8 are in a mixed state. A selective excitation laser 9 having a frequency corresponding to the absorption line of 235 U in this atomic beam 6 is irradiated. This selective excitation laser beam 9 attempts to concentrate the
Only 235 U is excited.
次に励起した235Uをイオン化するための電離レ
ーザ光１０を照射する。この２種類のレーザ光９
と１０のビームにより原子ビーム６中の235U８が
電離され235U+１１に変化する。 Next, ionizing laser light 10 is irradiated to ionize the excited 235 U. These two types of laser light 9
The 235 U8 in the atomic beam 6 is ionized by the beams 1 and 10 and changes to 235 U + 11.
さて、このイオンを含む原子ビーム６に接地電
極１２と陰電極１３を用いて電界を作ると、電離
されている235U+１１のみが静電的に陰電極１３
に引き寄せられ、最終的には陰電極１３の表面に
吸着される。 Now, when an electric field is created in the atomic beam 6 containing these ions using the ground electrode 12 and the cathode 13, only the ionized 235 U + 11 is electrostatically attracted to the cathode 13.
is attracted to the surface of the cathode 13, and is finally adsorbed to the surface of the cathode 13.
一方、電離されていない236Uは、この電界の
影響を受けないので直進し、中性原子捕集プレー
ト１４に収集される。 On the other hand, unionized 236U is not affected by this electric field, so it travels straight and is collected by the neutral atom collection plate 14.
ところで、従来の原子法におけるレーザ法によ
るウランの濃縮装置では、るつぼ内の金属ウラン
が少なくなると新しい金属ウラン棒を上部からる
つぼへ入れる方法を採つている。従つて、新しい
金属ウラン棒を入れる時に原子ビームの乱れおよ
び一時的な原子ビーム中の原子密度の低下が発生
し、レーザ法によるウランの濃縮装置の性能の低
下、ウラン原子の飛散、生産される濃縮ウランの
濃縮度の不均一等が発生する問題があつた。 By the way, in a conventional uranium enrichment apparatus using a laser method in the atomic method, when the amount of metallic uranium in the crucible becomes low, a new metallic uranium rod is introduced into the crucible from above. Therefore, when inserting a new metal uranium rod, the atomic beam will be disturbed and the atomic density in the atomic beam will temporarily decrease, which will reduce the performance of the uranium enrichment equipment using the laser method, and cause the uranium atoms to scatter and be produced. There were problems such as uneven enrichment of enriched uranium.
［発明の目的］
本発明は以上の事情を鑑みてなされたもので、
レーザを使用したウラン同位体のうちで金属ウラ
ンを用いる原子法におけるレーザ法によるウラン
の濃縮装置において、濃縮ウランの濃縮度の均一
化、ウラン原子の飛散の防止および性能向上を達
成するレーザ法によるウランの濃縮装置を提供す
るものである。[Object of the invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and
Among the uranium isotopes, uranium enrichment equipment uses metallic uranium, which is an atomic method.The laser method achieves uniform enrichment of enriched uranium, prevents scattering of uranium atoms, and improves performance. The company provides uranium enrichment equipment.
［発明の概要］
本発明の電子ビームを発生させるフイラメント
と、電子ビームを偏向する偏向磁場と、偏向され
た電子ビームを受けて加熱され蒸発しウラン原子
ビームを発生する金属ウランと、金属ウランを保
持するるつぼと、金属ウランの蒸発面高さを測定
する蒸発面計と、金属ウランを前記るつぼの底部
から供給する金属ウラン供給装置と、前記蒸発面
計からの信号を受けて金属ウランの蒸発面高さを
一定に保つよう金属ウラン供給装置の供給速度を
制御する制御装置とによるレーザ法によるウラン
の濃縮装置である。[Summary of the Invention] A filament that generates an electron beam according to the present invention, a deflection magnetic field that deflects the electron beam, metallic uranium that is heated and evaporated to generate a uranium atomic beam upon receiving the deflected electron beam, and metallic uranium that generates a uranium atomic beam. a crucible for holding, an evaporation surface meter for measuring the height of the evaporation surface of uranium metal, a uranium metal supply device for supplying uranium metal from the bottom of the crucible, and a uranium metal supply device for evaporating metal uranium in response to a signal from the evaporation surface meter. This is a uranium enrichment device using a laser method and a control device that controls the supply rate of the uranium metal supply device to keep the surface height constant.
［発明の実施例］
以下第１図を参照しながら本発明に係るレーザ
法によるウランの濃縮装置の第１の実施例を説明
する。なお、第１図においては第４図と同一部分
には同一符号で装置の要部のみを概念的に構成図
で示している。[Embodiments of the Invention] A first embodiment of a uranium enrichment apparatus using a laser method according to the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, the same parts as in FIG. 4 are given the same reference numerals, and only the main parts of the apparatus are conceptually shown in a structural diagram.
第１図中符号１はフイラメントで、電子ビーム
２を発生する図示してない電子銃内に組込まれて
いる。符号３は偏向磁場で電子ビーム２を偏向さ
せる。符号４はるつぼであり、底面に金属ウラン
５を供給するための孔４ａを有している。金属ウ
ラン５は孔４ａから金属ウラン供給装置１８によ
つて下方から上方へ矢印で示したように押し出さ
れる。るつぼ４の上方には蒸発面計１６が配置さ
れており、この蒸発面計１６の出力信号は制御装
置１８へ入力され、制御装置１８の出力信号は金
属ウラン供給装置１８へ入力されて金属ウラン５
のるつぼ４への供給量をコントロールする。 Reference numeral 1 in FIG. 1 is a filament, which is incorporated into an electron gun (not shown) that generates an electron beam 2. Reference numeral 3 deflects the electron beam 2 with a deflection magnetic field. Reference numeral 4 denotes a crucible, which has a hole 4a at the bottom for supplying metal uranium 5. The uranium metal 5 is pushed out from the hole 4a by the uranium metal supply device 18 from the bottom to the top as shown by the arrow. An evaporation level gauge 16 is arranged above the crucible 4, and the output signal of this evaporation level gauge 16 is input to a control device 18, and the output signal of the control device 18 is input to a uranium metal supply device 18 to supply uranium metal. 5
Control the amount of supply to crucible 4.
ところで、金属ウランの供給時に引き起こされ
るウラン原子ビームの乱れ、原子密度の低下等の
問題は蒸発面の上に新しい金属ウラン棒を置くと
きの古い蒸発面から原子ビームが遮られることに
よるウラン原子の飛散、新しい蒸発面からの蒸発
が始まるまでの時間遅れ、古い蒸発面と新しい蒸
発面の高さの変化による原子ビーム形状の変化お
よび電子ビーム照射位置のずれ等によるものであ
る。 By the way, problems such as disturbance of the uranium atomic beam and reduction in atomic density caused when metallic uranium is supplied are due to the atomic beam being blocked by the old evaporation surface when a new metallic uranium rod is placed on the evaporation surface. This is due to scattering, a time delay until evaporation starts from a new evaporation surface, a change in the shape of the atomic beam due to a change in the height of the old evaporation surface and the new evaporation surface, and a shift in the electron beam irradiation position.
従つて、蒸発量に見合う分の金属ウランをるつ
ぼの底部から補つてなれば蒸発面を変化させず金
属ウランを供給できるので上のような問題点は発
生しないことになる。 Therefore, if metallic uranium corresponding to the amount of evaporation is supplemented from the bottom of the crucible, metallic uranium can be supplied without changing the evaporation surface, and the above problem will not occur.
るつぼの放熱を良くし、るつぼの温度が金属ウ
ランの融点以下となるようにすれば、るつぼと接
触するのは固体の金属ウランとなる。そこでるつ
ぼ４の底面に金属ウラン供給孔４ａを設け、そこ
から金属ウランを蒸発量に応じ供給することによ
つてるつぼ底部からの金属ウランの供給が実現で
きる。 If the heat dissipation of the crucible is improved and the temperature of the crucible is below the melting point of uranium metal, what comes into contact with the crucible will be solid uranium metal. Therefore, uranium metal can be supplied from the bottom of the crucible by providing a metal uranium supply hole 4a in the bottom of the crucible 4 and feeding metal uranium from there in accordance with the amount of evaporation.
しかして、フイラメント１により発生された電
子ビーム２は、偏向磁場３により曲げられてるつ
ぼ４内へ照射される。るつぼ内には金属ウラン５
があり、電子ビーム２の照射を受けて蒸発し原子
ビーム６を形成する。金属ウランの蒸発により蒸
発面は下降するので蒸発面の変化を蒸発面計１６
により検出し、その信号を制御装置１７へ入力
し、制御装置１７は蒸発面を所定の範囲に保つよ
う金属ウラン供給装置１８を制御する。従つて、
金属ウラン５の蒸発面は常に一定となる。 Thus, the electron beam 2 generated by the filament 1 is bent by the deflecting magnetic field 3 and irradiated into the crucible 4 . Metallic uranium 5 is inside the crucible.
is evaporated by the electron beam 2 and forms an atomic beam 6. As the evaporation surface descends due to the evaporation of metallic uranium, the change in the evaporation surface can be measured using an evaporation surface meter 16.
and inputs the signal to the control device 17, which controls the uranium metal supply device 18 to keep the evaporation surface within a predetermined range. Therefore,
The evaporation surface of metallic uranium 5 is always constant.
第１図に示した第１の実施例の構成によれば、
金属ウランの蒸発面を一定にしたまま金属ウラン
を供給することができるので、金属ウラン供給時
の電子ビームの乱れ、電子ビーム中の原子密度の
変化をなくすことができる。従つて、生産される
濃縮ウランの濃縮度の均一化、ウラン原子の飛散
の防止等を画ることができる。 According to the configuration of the first embodiment shown in FIG.
Since metallic uranium can be supplied while keeping the evaporation plane of metallic uranium constant, it is possible to eliminate disturbances in the electron beam and changes in the atomic density in the electron beam when metallic uranium is supplied. Therefore, it is possible to make the enrichment degree of the enriched uranium produced uniform and to prevent the scattering of uranium atoms.
第２図は本発明の第２の実施例を示したもの
で、第１図に示したるつぼ４の変りに金属ウラン
ガイド１９へ変えたものである。るつぼ４中に液
状の金属ウランがたまることがない場合は、これ
を単なる金属ウランガイド１９に変えることがで
きる。 FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which a metallic uranium guide 19 is used in place of the crucible 4 shown in FIG. If liquid metal uranium does not accumulate in the crucible 4, it can be replaced with a simple metal uranium guide 19.
また、第３図は本発明の第３の実施例を示した
ものである。この第３の実施例は金属ウラン５を
分離セル１５の外部から供給できるようにしたも
ので、金属ウラン供給装置１８を分離セル１５の
外部に配置し、金属ウラン５を分離セル１５内へ
導入する部分には予備真空室３０を設けて真空シ
ール２０によつて分離セル１５の真空度を確保で
きるような構造としている。予備真空室２０と分
離セル１５内は真空ポンプ２１により常に排気さ
れており、これにより分離セル１５内を所定の真
空度に保つている。 Further, FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In this third embodiment, metallic uranium 5 can be supplied from the outside of the separation cell 15, and the metallic uranium supply device 18 is arranged outside the separation cell 15, and the metallic uranium 5 is introduced into the separation cell 15. A preliminary vacuum chamber 30 is provided in the portion where the separation cell 15 is separated, and the structure is such that the degree of vacuum in the separation cell 15 can be ensured by the vacuum seal 20. The preliminary vacuum chamber 20 and the separation cell 15 are constantly evacuated by a vacuum pump 21, thereby maintaining the separation cell 15 at a predetermined degree of vacuum.
［発明の効果］
本発明は原料ウランを加熱蒸発させるるつぼへ
の原料ウランの供給を連続化させるためにるつぼ
の下部に孔を設けて、その孔を通して連続的に原
料の金属ウランを供給し、その金属ウランの蒸発
面の高さを保つよう原料ウランの供給速度を調整
できるように構成した装置である。[Effects of the Invention] The present invention provides a hole in the lower part of the crucible in order to continuously supply the raw material uranium to the crucible that heats and evaporates the raw material uranium, and continuously supplies the raw material metal uranium through the hole. This equipment is configured to be able to adjust the feed rate of raw uranium to maintain the height of the evaporation surface of metallic uranium.
よつて本発明によれば、原料の金属ウランの蒸
発面が安定化されることによりウラン濃縮装置か
ら生産される製品の濃縮度の安定化、分離セル内
へのウラン蒸気の飛散の低減、ウラン蒸気ビーム
の乱れの低減等を画ることができる。 Therefore, according to the present invention, by stabilizing the evaporation surface of metallic uranium as a raw material, the enrichment level of the product produced from the uranium concentrator is stabilized, the scattering of uranium vapor into the separation cell is reduced, and the uranium It is possible to reduce the turbulence of the steam beam.
第１図および第３図は本発明に係るレーザ法に
よるウランの濃縮装置のそれぞれの実施例要部の
みを示す構成図、第４図は従来のレーザ法による
ウランの濃縮装置を概念的に示す構成図である。
１……フイラメント、２……電子ビーム、３…
…偏向磁場、４……るつぼ、５……金属ウラン、
６……原子ビーム、７……236U、８……235U、
９……選択励起レーザ光、１０……電離レーザ
光、１１……235U+、１２……接地電極、１３…
…陰電極、１４……中性原子捕集プレート、１５
……分離セル、１６……蒸発面計、１７……制御
装置、１８……金属ウラン供給装置、１９……金
属ウランガイド、２０……予備真空室、２１……
真空ポンプ、２２……真空シール。
1 and 3 are configuration diagrams showing only the main parts of each embodiment of the uranium enrichment device using the laser method according to the present invention, and FIG. 4 conceptually shows the conventional uranium enrichment device using the laser method. FIG. 1... filament, 2... electron beam, 3...
...deflection magnetic field, 4...crucible, 5...metallic uranium,
6...Atomic beam, 7...236U, 8... 235U ,
9... Selective excitation laser beam, 10... Ionizing laser beam, 11... 235 U + , 12... Ground electrode, 13...
...Cathode electrode, 14...Neutral atom collection plate, 15
... Separation cell, 16 ... Evaporation surface meter, 17 ... Control device, 18 ... Metal uranium supply device, 19 ... Metal uranium guide, 20 ... Preliminary vacuum chamber, 21 ...
Vacuum pump, 22...vacuum seal.
Claims (1)
よつて蒸発させ原子ビームを発生させて該原子ビ
ームに235Uを選択励起するレーザと励起された
235Uを電離するレーザを照射して電離した235Uを
電界等により選択的に回収して濃縮ウランを得る
レーザ法によるウランの濃縮装置において、前記
電子ビームを発生させるフイラメントと電子ビー
ムを偏向する偏向磁場と、この偏向磁場によつて
偏向された電子ビームを受けて加熱され蒸発しウ
ラン原子ビームを発生する金属ウランと、この金
属ウランを保持するるつぼと、このるつぼ内の金
属ウランの蒸発面高さを測定する蒸発面計と、前
記金属ウランを前記るつぼの底部から供給する金
属ウラン供給装置と、前記蒸発面計からの信号を
受けて前記金属ウランの蒸発面高さを一定に保つ
よう金属ウラン供給装置を制御する制御装置とを
具備したことを特徴とするレーザ法によるウラン
の濃縮装置。1 Metallic uranium is evaporated from a filament with an electron beam to generate an atomic beam, and the atomic beam is combined with a laser that selectively excites 235 U.
In a uranium enrichment device using a laser method that obtains enriched uranium by irradiating a laser that ionizes 235 U and selectively recovering the ionized 235 U using an electric field, etc., the filament that generates the electron beam and the electron beam are deflected. A deflecting magnetic field, metallic uranium that receives an electron beam deflected by the deflecting magnetic field and is heated and vaporized to generate a uranium atomic beam, a crucible that holds this metallic uranium, and an evaporation surface of metallic uranium in this crucible. an evaporation surface meter for measuring the height; a metal uranium supply device for supplying the uranium metal from the bottom of the crucible; A uranium enrichment device using a laser method, comprising a control device for controlling a uranium metal supply device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21944584A JPS6197024A (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Uranium enriching device by laser method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21944584A JPS6197024A (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Uranium enriching device by laser method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197024A JPS6197024A (en) | 1986-05-15 |
| JPH0445208B2 true JPH0445208B2 (en) | 1992-07-24 |
Family
ID=16735520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21944584A Granted JPS6197024A (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Uranium enriching device by laser method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197024A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9900836D0 (en) * | 1999-01-15 | 1999-03-31 | British Nuclear Fuels Plc | Improvements in and relating to processing materials |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP21944584A patent/JPS6197024A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6197024A (en) | 1986-05-15 |
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Legal Events
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