JPH08164331A - 電子ビーム照射ガス処理用反応容器 - Google Patents

電子ビーム照射ガス処理用反応容器

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JPH08164331A
JPH08164331A JP30799794A JP30799794A JPH08164331A JP H08164331 A JPH08164331 A JP H08164331A JP 30799794 A JP30799794 A JP 30799794A JP 30799794 A JP30799794 A JP 30799794A JP H08164331 A JPH08164331 A JP H08164331A
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JP
Japan
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electron beam
magnetic field
electron
reaction vessel
reaction
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JP30799794A
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English (en)
Inventor
Okikimi Tokunaga
興公 徳永
Hideki Nanba
秀樹 南波
Masa Tanaka
雅 田中
Yoshimi Ogura
義己 小倉
Yoshitaka Doi
祥孝 土居
Masahiro Izutsu
政弘 井筒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Chubu Electric Power Co Inc
Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Ebara Corp
Chubu Electric Power Co Inc
Japan Atomic Energy Research Institute
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子ビームの反応容器壁面でのロスを低減
し、しかも反応容器全体での反応効率を低下させないよ
うな、電子ビーム照射ガス処理用反応容器を提供する。 【構成】 反応容器内に電子ビームの拡散を抑制するよ
うな磁場を与える。その必要磁束密度は、電子のビーム
束の周縁部で約10〜10000ガウスである。磁場の
形態としては種々のものが可能であるが、電子のビーム
束の周縁部にあり、かつ電子の入射方向から見て反時計
回りの向きの磁場、あるいは電子の入射方向と並行の向
きの磁場がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームを透過させ
る窓をもち、その窓を通して内部のガスに電子ビームを
照射することによって化学反応を起こさせる電子ビーム
照射ガス処理用反応容器に関する。
【0002】
【従来の技術】反応容器内のガスに、当該反応容器に付
属する窓を通して電子ビーム照射して当該ガスに化学反
応を生じさせる電子ビーム照射ガス処理法は実用化され
ている。しかし、反応容器に関しては、ガス中に拡散す
る電子ビームの拡がりに合わせる工夫はなされている
が、電子ビームの拡散そのものを調整することはなされ
ていない。
【0003】また、走査型の電子加速器においては、走
査によって偏向させられた電子の進路を、電子が窓に入
射する直前に窓に垂直に入射するように磁場で曲げる考
案がなされているが、通常は薄い金属箔で作られている
窓を透過する際の散乱、および反応容器内のガスによる
散乱に起因する電子ビームの拡散を抑制することはなさ
れていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】反応容器内の電子ビー
ムの拡散を抑制しない従来の方法では、拡散した電子が
反応容器の壁面に衝突し、化学反応を引き起こすために
有効に使われずロスを発生するという問題があった。一
方、そのような壁面でのロスを減らすため、反応容器を
電子ビームの到達範囲を含むように十分大きくすると、
電子ビームの強度が弱く、化学反応が十分進まない部分
が生じて、結果として全体の反応効率が低くなるという
問題があった。
【0005】本発明は、電子ビームの反応容器壁面での
ロスを低減し、しかも反応容器全体での反応効率を低下
させないような電子ビーム照射ガス処理用反応容器を提
供することを目的とする。
【0006】
【発明を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、反応容器内に電子ビームの拡散を抑制
するような磁場を与えることにした。その必要磁束密度
は、電子のビーム束の周縁部で約10〜10000ガウ
スである。磁場の形態としては種々のものが可能である
が、電子のビーム束の周縁部にあり、かつ電子の入射方
向から見て反時計回りの向きの磁場(図3、5、7、
8)、あるいは電子の入射方向と並行あるいは反並行の
向きの磁場(図9、10)が考えられる。このうち、電
子のビーム束の周縁部にあり、かつ電子の入射方向から
見て反時計回りの向きの磁場を生じる態様としては、電
子のビーム束の周縁部に複数の永久磁石をN極とS極を
向い合うように間隔をもって配置(図3、5、8)す
る。永久磁石の配置方法としては、必要磁束密度を満た
し、かつ排ガスの通過を妨げなければどのような配置で
もよいが、例えば、図5の永久磁石の間隔約600mm
で,該磁石の表面での磁束密度は1000ガウスであつ
た。また、電子の入射方向と並行の向きの磁場を生じる
態様としては、電子のビーム束を束ねるように螺旋状に
巻かれた電線を直流電流を流す(図10)方式がある。
この方式でも、必要磁束密度を満たし、かつ排ガスの通
過を妨げなければどのような配置でもよいが、例えば、
図10の方式で100ガウスを得るためには、1Aの電
流を流す電線を1m当たり10000回、あるいは10
Aの電流を流す電線を1m当たり1000回巻く必要が
ある。この場合、特に、電子のビーム束を束ねるように
螺旋状に巻かれた電線を流れる直流電流を、電子ビーム
発生装置に供給すれば、電子ビームの拡散を抑制するた
めの余分の電力が不必要になる。
【0007】
【作用】電子ビームが、通常は薄い金属箔で作られてい
る窓および反応容器内のガスで散乱されると、電子の進
路は最初の入射方向からずらされる。また、散乱の際に
二次電子が発生した際も、一次電子の入射方向とは異な
った方向に進行する。一方、電子の進路に磁場がある
と、ローレンツ力によって、電子の速さを変えずに、し
たがって電子のエネルギーを失わせることなく電子の進
路を曲げることができる。したがって、反応容器内に適
当な向きの磁場を与えることによって、電子がもともと
の入射方向から逸脱して反応容器の壁面に電子が衝突す
ることを防ぐことができる。
【0008】電子のビーム束の周縁部に、電子の入射方
向から見て反時計回りの磁場がある場合、電子の入射方
向をx軸、周縁部の各点での磁場の向きをy軸に選ぶ
と、電子がもともとのビーム束から逸脱しようとする速
度成分は、座標系を右手系にすればz軸の正方向にな
る。一方、電子が受けるローレンツ力のz軸方向の成分
は、電子のx軸方向(=入射方向)の速度をvx とする
と−eBvx で、これは必ず負である。ここで、eは素
電荷、Bは磁束密度である。したがって、ローレンツ力
は、上記のビーム束から逸脱しようとするz軸の正方向
の向きの速度を打ち消すように作用し、これによって、
電子の拡散が抑制されることになる。
【0009】なお、このような磁場は、電子のビーム束
の周縁部に複数の永久磁石をN極とS極を向い合うよう
に間隔をもって配置(図5、8)することによって生じ
させることができる。
【0010】次に、電子の入射方向と並行または反並行
の向きの磁場がある場合には、電子が入射方向から逸脱
する速度成分をもっても、その速度成分によってそのま
ま直進することは起こらず、螺旋状の運動をするため、
この場合も電子が拡散することが抑制されるようにな
る。そして、このような磁場は、電子のビーム束を束ね
るように螺旋状に巻かれた電線を直流電流を流す方式
(図10)によって生じさせることができる。
【0011】以下、本発明を実施例により説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。
【0012】
【実施例】図1に示す水平設置型の反応容器1で、入口
2から窒素酸化物200ppmを含み、温度が60°C
である排ガス12,500m3N/hを導き、加速電圧が
800kVである3台の電子加速器3〜5で合計90m
Aの電子ビームを照射したところ、70%の窒素酸化物
が除去された。この場合、反応容器断面での電子ビーム
の強度分布は図2のようになっており、発生した電子ビ
ームの約25%が反応容器の壁面でロスしている。
【0013】次に、図1に示すものと反応容器の外底部
に、図3に示すように加速器1台ごとに1組の永久磁石
6〜7を設置したところ、反応器内部に図中の矢印付き
曲線で示すように、電子のビーム束の周縁部に、電子ビ
ームの入射方向に向かって反時計回りの向きで強さが2
0〜30ガウスの磁場が生じた。この磁場付き反応器の
入口から窒素酸化物200ppmを含み、温度が60°
C である排ガス12,500m3N/hを導き、加速電
圧が800kVである3台の電子加速器で合計90mA
の電子ビームを照射したところ、75%の窒素酸化物が
除去された。この場合、反応容器断面での電子ビームの
強度分布は図4のようになっており、磁場によって反応
容器底面でのロスが減少することによって、壁面全体で
のロスは約20%となっている。
【0014】最後に、図1に示すものと同じ反応容器の
内部に、図5に示すように加速器1台ごとに永久磁石8
〜23を設置したところ、反応器内部に図中の矢印付き
曲線で示すように、電子のビーム束の周縁部に、電子の
入射方向に向かって反時計回りの向きで50〜1000
ガウスの磁場が生じた。この磁場付き反応器の入口から
窒素酸化物200ppmを含み、温度が60°C であ
る排ガス12,500m3N/hを導き、加速電圧が80
0kVである3台の電子加速器で合計90mAの電子ビ
ームを照射したところ、85%の窒素酸化物が除去され
た。この場合、反応容器断面での電子ビームの強度分布
は図6のようになっており、磁場によって反応容器底部
でのロスが減少することによって、壁面全体でのロスは
約10%となっている。
【0015】反応容器壁面でのロスは(P3%)、以下
のように算出する。
【0016】電子加速器から出力された電子ビームのパ
ワーP0は、次のように分配される。
【0017】P0=P1(照射窓部でのロス)+P2(反
応容器内のガスに吸収されるパワー)+P3(反応容器
壁面でのロス) 従って、P3(%)=P3/P0x100=(P0−P1
2)/P0x100 P1: 照射窓部は薄い金属箔と冷却ガス層(空気,ヘリ
ウムあるいは窒素)からなり、それぞれの物質を透過す
る際のロスに関しては実測データが公開されており、照
射窓部でのロスは公開データをもとに計算される。
【0018】P2: 反応容器内にCTAフイルムを張
り巡らせた状態で電子ビームを照射すると、照射電子ビ
ームの強度に比例して、CTAフイルムの吸光度が変化
する。従って、張り巡らせたCTAフイルムの吸光度か
ら反応容器内各所でガスに吸収された電子ビームのパワ
ー(kW)が計算され、それを反応容器内すべてにわた
つて積分すると、反応容器内にあるガス全体に吸収され
た電子ビームのパワーの総量P2(kW)が計算され
る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、電子ビームの反応容器
壁面でのロスを低減し、しかも反応容器全体での反応効
率を向上させる電子ビーム照射ガス処理用反応容器を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に使用した水平設置型の反応容器の概略
図である。
【図2】電子ビームの拡散抑制をしない時の、反応容器
断面での電子ビームの強度分布を示す。
【図3】加速器1台ごとに1組の永久磁石を、反応容器
の外底部に設置した時の、電子ビームの入射方向から見
て反時計回り向きの磁場の発生を示す。
【図4】図3に示す磁場による、反応容器断面での電子
ビームの強度分布を示す。
【図5】加速器1台ごとに反応容器の内部に、電子のビ
ーム束の全周縁部に、複数の永久磁石をN極とS極を向
い合うように間隔をもって設置した状態を示す。
【図6】図5の電子のビーム束の全周縁部に複数の永久
磁石を設置による、反応容器断面での電子ビームの強度
分布を示す。
【図7】反応容器内の磁場が、電子のビーム束の周縁部
にあり、かつ電子の入射方向から見て反時計回りの向き
の状態を示す。
【図8】電子のビーム束の周縁部に複数の永久磁石を、
N極とS極を向い合うように間隔をもって配置すること
により、磁場が電子のビーム束の周縁部にあり、かつ電
子の入射方向から見て反時計回りの向きに起る状態を示
す。
【図9】反応容器内の磁場が、電子の入射方向と並行の
向きの状態を示す。
【図10】電子のビーム束を束ねるように螺旋状に巻か
れた電線に直流電流を流すことにより、磁場が電子の入
射方向と並行の向きに起る状態を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南波 秀樹 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子力 研究所高崎研究所内 (72)発明者 田中 雅 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の1 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 小倉 義己 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の1 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 土居 祥孝 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 井筒 政弘 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビームを透過させる窓をもち、その
    窓を通して内部のガスに電子ビームを照射することによ
    って化学反応を起こさせる反応容器において、容器内に
    電子ビームの拡散を抑制する磁場を持つことを特徴とす
    る電子ビーム照射ガス処理用反応容器。
  2. 【請求項2】 反応容器内の磁場が、電子のビーム束の
    周縁部にあり、かつ電子の入射方向から見て反時計回り
    の向きであることを特徴とする、請求項1に記載の反応
    容器。
  3. 【請求項3】 電子のビーム束の周縁部にあり、かつ電
    子の入射方向から見て反時計回りの向きの磁場が、電子
    のビーム束の周縁部に複数の永久磁石をN極とS極を向
    い合うように間隔をもって配置することによって生じて
    いることを特徴とする、請求項2に記載の反応容器。
  4. 【請求項4】 反応容器内の磁場が、電子の入射方向と
    並行または反並行の向きであることを特徴とする、請求
    項1に記載の反応容器。
  5. 【請求項5】 電子の入射方向と並行の向きの磁場が、
    電子のビーム束を束ねるように螺旋状に巻かれた電線を
    流れる直流電流によって生じていることを特徴とする、
    請求項4に記載の反応容器。
  6. 【請求項6】 電子のビーム束を束ねるように螺旋状に
    巻かれた電線を流れる直流電流が、電子ビーム発生装置
    に供給されていることを特徴とする、請求項5に記載の
    反応容器。
  7. 【請求項7】 磁場の強さが、電子のビーム束の周縁部
    で少なくとも10ガウスであることを特徴とする、請求
    項1〜6のいずれかに記載の反応容器。
JP30799794A 1994-12-12 1994-12-12 電子ビーム照射ガス処理用反応容器 Pending JPH08164331A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5939026A (en) * 1997-01-31 1999-08-17 Hitachi, Ltd. Apparatus for processing gas by electron beam
CN110519906A (zh) * 2019-08-23 2019-11-29 无锡爱邦辐射技术有限公司 卧式电子加速器钢筒与电极的连接装置

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