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大場 弘則; 西村 昭彦; 小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-Research 2000-033, 17 Pages, 2000/08
JAERI-Research-2000-033.pdf:0.65MB
原子法レーザーウラン濃縮では、電子ビーム加熱で生成したウラン原子にレーザー光を照射し、
Uのみをイオン化して回収する。電子ビーム加熱でウランを蒸発させると熱励起や電子ビームによる励起で蒸発原子が上準位に多く分布する可能性があり、準位分布はレーザー分離の対象となる原子密度を知るうえで重要である。ここではレーザー誘起蛍光法でウラン原子の準安定準位密度を測定した。準位密度分布から求めた原子励起温度は推定蒸発面温度(~3000K)より低く、蒸発量を増加させるとともに2000K程度まで低下し、蒸発した原子のほとんどが基底準位及び下準位に分布することがわかった。
大場 弘則; 西村 昭彦; 小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-Research 2000-030, 17 Pages, 2000/08
JAERI-Research-2000-030.pdf:1.51MB
電子ビーム加熱で生成した原子ビーム中には、蒸発部で発生したプラズマが含まれている。原子法レーザーウラン濃縮では、このプラズマを取除く必要があり、そのためにプラズマの特性を知ることが重要である。本研究では、ウランプラズマの電子温度及びイオンの割合を静電プローブで測定した。電子温度は0.13eVで蒸発面温度に比べ低い値であった。原子ビーム中イオン量の割合は最大で3%以上であった。電子ビーム入力を一定に保ちながら電子ビームの加速電圧を低くした時、加熱用電子ビーム電流が増大し、電子によるウランの電離断面積も大きくなるため、原子ビーム中のイオン量の割合が増加した。このことは、蒸発部生成プラズマは蒸発ウラン原子と加熱用電子ビームとの衝突電離で発生することを示している。
柴田 猛順; 小倉 浩一
JAERI-Tech 99-001, 11 Pages, 1999/01
電子ビーム加熱蒸発で生成したウラン原子ビーム組成を質量分析計を用いて行った。不純物としてUOのみが検出され、その量はウラン原子ビームの1%以下であった。U
(M=476)のピークは検出されず、原子ビーム中にU
分子やウランクラスターが原子ビーム中に混在していないことがわかった。またタングステンも検出されず、液体ウラン内に対流熱伝導抑制のために入れたタングステンが、ウランとともに蒸発することは非常に少ないことがわかった。これは蒸着ウランの化学分析で、タングステンが検出限界以下であることと一致した。
大場 弘則; 雨川 和博; 柴田 猛順
JAERI-Research 98-011, 18 Pages, 1998/03
JAERI-Research-98-011.pdf:0.81MB
原子法レーザーウラン濃縮における蒸発基礎データ取得試験の効率化を図るため、電子ビーム加熱で生成したウラン蒸気の諸特性値をレーザー光吸収法を用いて同時に測定する手法を考案した。ウラン蒸気中に複数のスリットを設け、レーザー光を浸透させて基底状態のウラン原子の吸収スペクトルを測定した。測定された吸収スペクトルから、蒸発角度分布、基底準位原子密度、蒸気速度及び蒸気流並進温度を求めた。その結果、一回のレーザー光の波長掃引でこれらの蒸気特性値が測定できるだけでなく、蒸発速度を高くすると蒸気流の垂直方向並進温度は流れ方向の並進温度に近づくという知見などが得られた。
大場 弘則; 柴田 猛順
Proc. of 6th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases (SPG'98), p.241 - 245, 1998/00
水冷銅るつぼを用いる通常の電子銃蒸発源は熱損失が大きく蒸発効率が低いこと、原子ビームが蒸発面での液体金属対流による不安定現象で変動することが知られている。これらを改善するために、多孔質体とハースライナーを用いた蒸発を銅、ガドリニウム, セリウムについて試みた。ハースライナーは遮熱しているため、熱伝導によるるつぼへの熱損失が低減できるので、少ない投入電力で表面温度を高くできる。さらに蒸発の生じる多孔質体表面では、対流や液面のくぼみが形成されない。今回の試験で、少ない投入電力で高密度でかつ変動がないこと、多孔質体材料に汚染されないこと、クラスターが生成しないことが見いだされ安定した原子ビーム生成が可能となった。
大場 弘則; 柴田 猛順
日本機械学会熱工学講演会講演論文集, 0, p.202 - 204, 1995/00
電子ビーム照射による金属蒸気生成において、熱効率向上のために多孔質高融点金属に銅を含浸させ、その蒸発特性を調べた。液体銅からの蒸発と比較するために、蒸発面温度分布を測定した。計測は単色フィルターとCCDカメラで蒸発面を撮像し、画像処理を施して行った。多孔質体を用いると、少ない投入電力で表面温度を高くでき、大量に蒸発できることがわかった。また、るつぼ内の熱収支を考察することで熱効率の向上が説明できた。
大場 弘則; 有澤 孝; 西村 昭彦; 小倉 浩一; 柴田 猛順
真空, 35(3), p.282 - 285, 1992/03
電子ビーム加熱で金属を蒸発させると蒸発部でプラズマが生成する。電子銃加熱で生成した原子ビームを用いて、原子衝突等の実験を行うには、この蒸発部生成プラズマを除去する必要がある。一方逆に、CVD等のためには、原子の反応性を高めるため電離度が高いほど望ましいこともある。いずれの場合についても、蒸発部生成プラズマ特性を知ることが重要である。ここではラングミュアプローブを用いて蒸発部生成ガドリニウムプラズマの電子温度および電離度を測定した。その結果、電子温度が蒸発面温度に比べはるかに低いこと、電離度は1%程度で電子ビーム電流に依存し、実験値と推定値とがほぼ一致することがわかった。
大場 弘則; 小倉 浩一; 柴田 猛順
真空, 35(12), p.1001 - 1004, 1992/00
電子ビーム加熱で金属を蒸発させると蒸発部でプラズマが発生する。これまで著者等はガドリニウムを電子銃加熱で蒸発させ、蒸発部生成プラズマの特性として電子温度および蒸気中のイオン量を測定し、蒸発部でのイオンの生成過程等を考察した。本研究では、蒸発部で生成したガドリニウムイオンのドリフト速度を飛行時間法で測定した。その結果、イオンのドリフト速度は蒸発原子速度に比べ1.3~1.4倍速く、プラズマの空間電位差で加速されるとして計算した値とほぼ一致することがわかった。
大場 弘則; 有澤 孝; 西村 昭彦; 小倉 浩一; 柴田 猛順
Atomic Collision Research in Japan, No.17, p.101 - 102, 1991/00
電子ビーム加熱で金属を蒸発させると蒸発部でプラズマが生成する。電子銃加熱蒸発で生成した原子ビームを用いて、原子衝突実験を行うには、この蒸発部生成プラズマを除去する必要がある。プラズマ除去のためには、それ自体の特性を知ることが重要である。本研究では、ガドリニウムを電子銃加熱で蒸発させ、静電プローブを用いて、蒸発部生成ガドリニウムプラズマの電子温度および電離度を測定した。その結果、電子温度が蒸発面温度に比べはるかに低いこと、電離度は1%程度でそれは電子ビーム電流に依存することが判った。
