Development of special rotor for centrifugal separation of isotopes in solid pure metals

固相の純金属にて同位体遠心分離を行うための特別なローターの開発

小野 正雄  ; 末吉 正典*; 岡安 悟  ; Hao, T.; 江坂 文孝  ; 大澤 崇人  ; 井口 裕介*; 真下 茂

Ono, Masao; Sueyoshi, Masanori*; Okayasu, Satoru; Hao, T.; Esaka, Fumitaka; Osawa, Takahito; Iguchi, Yusuke*; Mashimo, Tsutomu

新しい着想を試すために、気相ではなく固相状態で同位体遠心分離を行うための2つの沈降槽を有したロータの開発を行った。この着想は、固体中の構成原子の沈降現象を基本原理としている。インジウムを用いた性能確認試験では、ロータは、97000回転/分もの回転速度でも、外部の試料供給装置から射出供給した試料を回転の安定性を損なうことなくすべて受け止めることができ、さらに、固体状態でも、ロータ内の沈降槽間を非常に強い遠心加速度場の影響で生じる塑性変形流動によって試料が移動することを確認した。また、試料の同位体比を二次イオン質量分析器(SIMS)を用いて評価したところ、設計にて意図した通りの同位体分離が起きていることを確認した。

A prototype rotor with 2 grooves for the multi-stage centrifugal isotope separation in solid state was developed to test a new idea. This idea is based on the sedimentation of constitutional atoms in solid. In the performance test using indium specimen, it is verified that the developed rotor can receive all injected molten-indium droplets from an automatic raw-material feeding system even at the high rotational speed of 97,000 r.p.m. without the loss of rotational stability, and the received indium specimens can be transferred in/between 2 grooves through the plastic flow under the influence of strong centrifugal force even in the solid state. The isotope ratio of centrifuged indium specimens was analyzed employing the Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS), and it is confirmed that intended isotope separation by the centrifugation is realized in the solid state.