One of the laser isotope separation schemes utilizes selective two step photoionization technique, which can be termed as the physical -atomic laser isotope separation process. In the two step photoionization scheme, pre-designated atoms, e.g. 235U, are excited and ionized selectively, and guided to and collected by electrodes. The initial process, the selective ionization process, is determined by various rate equations and can be characterized by the selectivity, the separation factor and the quantum efficiency. However the final value of the separation factor is determined by physical parameters in the separation process, the final process.
In this thesis, the various physical processes in connection with the two-step photoionization scheme are examined in detail and parametric variations of the major variables have been computed. Based on the parametric study, we have proposed a preliminary conceptual design for a $^{235}U$ isotope separator, which utilizes tunable lasers and differentially-pumped magnetic separator.
레이저를 이용하여 동위원소를 분리하는 방법의 하나가 선택적 2단계 광전리 현상을 이용하는 방법이다. 이 방법은 기체원자를 이용하고, 물리적 분리법에 속하는데, 우라늄-235 같이 미리 선정된 원자를 선택적으로 여기시키고, 다시 전리시켜, 전극까지 인도하여 모은다. 첫 단계, 즉 선택적 이온화 과정을 적합한 미분 방정식으로 나타내는데, 그 특성을 선택도, 분리율과 광자율로 규정 지을수 있다. 그러나 궁극적인 선택도와 분리율은 마지막 과정인 분리과정의 물리적변수들에 의해 결정된다.
이 논문에서는 2단계 광전리법과 관련지어 여러가지 물리적 과정들을 자세히 살펴보고, 주된 변수들을 변화시켜가며 그 영향을 계산해보았다. 이들 계산결과에 기초를 두고, 주파수를 조정할수 있는 레이저와 차등압 자기 분리기를 이용하는 우라늄-235 동위원소 분리장치를 간단히 개념적으로 설계하였다.
