1994 Fiscal Year Annual Research Report
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05680413
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 正昭 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (70114874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤塚 洋 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (50231808)
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| Keywords | 同位体分離 / 直流放電 / アーク放電 / プラズマ応用 |
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| Research Abstract |
実験装置の放電管部は内径約130mmのパイレックス管の中にあり、両電極本体は銅製で、その先端には中空のタンタル箔がついている。放電は電極間で石英製のキャピラリー内がプラズマで充填される様に起こる。同位体分離実験の際にはこの装置本体と両電極側につけたガス溜で閉じ切った状態にして放電を行う。今回の研究に於いては充填ガスにネオンを用いた。
放電に関して陰極の形状と圧力を操作する事により、長時間持続する放電形態が得られた。この放電形態の電気的特性を調べた後に、分離平衡までの到達時間を調べ、同位体分離の実験を行った。同位体の分析には四重極質量分析計を用いて、^<20>Neと^<22>Neの組成分析を行いその分離係数αと濃縮係数ε(ε=α-1)を求めた。今回の研究に於いて変化させたパラメーターは、電流、キャピラリー長さ、圧力であり1つのパラメーターのみを変化させ、その時の分離係数の変化を調べた。初めに圧力を変化させた時の分離係数の変化を調べ、キャピラリー長さ、電流に関係なく圧力が低いほど分離係数が大きくなることが分かった。同様に分離係数に対する電流依存性とキャピラリー長さ依存性を調べ、電流は大きい程、キャピラリー長さは長い程、分離係数は大きくなることが分かった。
これら3つのパラメーターを一括して整理する為に、E.L.Dumanらの理論式から濃縮係数εは電流Iとキャピラリー両端の電圧降下V_pに比例し、圧力P、断面積S、イオンドリフト速度v_<ip>に反比例する式を導いた。全てのデータについてIV_p/PSv_<ip>の項でおおよそ整理できることが分かった。
次いで放電管中にアルゴンを添加し、そのネオンの同位体分離に及ぼす影響を調べた。その結果、ネオン中のアルゴンの濃度と共に、同位体分離係数は驚くべき向上が見られた。
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