ITPI20110079A1

ITPI20110079A1 - Metodo e apparato per generare energia mediante reazioni nucleari di idrogeno adsorbito per cattura orbitale da una nanostruttura cristallina di un metallo

Info

Publication number: ITPI20110079A1
Application number: IT000079A
Authority: IT
Inventors: Francesco Piantelli
Original assignee: Chellini Fabio; Ciampoli Leonardo; Meiarini Alessandro; Piantelli Silvia
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2013-01-15
Also published as: WO2013008219A2; DK2754156T3; HRP20160704T1; EP2754156A2; WO2013008219A3; EP2754156B1

Description

Descrizione dellâ€™invenzione industriale dal titolo â€ METODO E APPARATO PER GENERARE ENERGIA MEDIANTE REAZIONI NUCLEARI DI IDROGENO ADSORBITO PER CATTURA ORBITALE DA UNA NANOSTRUTTURA CRISTALLINA DI UN METALLOâ€

DESCRIZIONE

Ambito dellâ€™invenzione

La presente invenzione si riferisce a un perfezionamento del metodo per generare energia e del generatore di energia descritto nella domanda di brevetto internazionale WO2010058288, rivendicante la prioritÃ italiana ITPI2008A000119, qui incorporata come riferimento.

In particolare, la presente invenzione si riferisce a un metodo e a un generatore per aumentare la produzione di energia rispetto a quanto possibile con il metodo e il generatore descritti nella domanda di brevetto sopra indicata. Lâ€™invenzione riguarda inoltre un metodo e un generatore in grado di regolare la produzione di energia secondo il metodo e con il generatore di tale precedente domanda di brevetto.

Problema tecnico

Da WO9520816 Ã ̈ noto un metodo per ricavare energia da reazioni nucleari prodotte dallâ€™interazione tra idrogeno e un nucleo metallico.

Da WO2010058288 Ã ̈ noto un metodo per ricavare energia da reazioni nucleari di un nucleo comprendente nanostrutture cristalline a cluster di un metallo di transizione, nonchÃ© un generatore per attuare tale metodo.

Tra gli aspetti critici del metodo e del generatore, vi Ã ̈ la necessitÃ di realizzare un aumento di produttivitÃ , in modo da raggiungere livelli industrialmente accettabili.

Un altro aspetto critico del metodo Ã ̈ la regolazione della potenza generata. Parimenti critici, nel generatore, sono i dispositivi per attuare tale regolazione.

Sintesi dellâ€™invenzione

Ãˆ quindi scopo della presente invenzione fornire varianti del metodo e del generatore descritti in WO2010058288, che consentano di incrementare la generazione di energia raggiungendo livelli industrialmente accettabili.

Ãˆ un altro scopo della presente invenzione fornire varianti di tale metodo e di tale generatore, che permettano di modulare in modo affidabile e preciso la potenza erogata dal generatore.

Questi e altri scopi sono raggiunti da un metodo per produrre energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno e un metallo di transizione, tale metodo includendo le fasi di:

- predisposizione di un materiale primario comprendente tale metallo di transizione,

- alimentazione e mantenimento dellâ€™idrogeno a contatto con il materiale primario;

- riscaldamento del materiale primario fino a una temperatura iniziale superiore a una determinata temperatura critica, in particolare, creando nel materiale primario un gradiente di temperatura predeterminato;

- sollecitazione impulsiva sul materiale primario, in modo da provocare una formazione di ioni H<->a partire dallâ€™idrogeno, e da provocare reazioni di cattura orbitale di tali ioni H<->da parte del materiale primario;

- prelievo di una potenza termica da tale calore di reazione, mantenendo la temperatura del materiale primario al di sopra della temperatura critica,

la caratteristica del metodo essendo di prevedere una fase di incremento di detti ioni H<->a disposizione delle reazioni di cattura orbitale, in modo da passare da una prima concentrazione degli ioni H<->ad una seconda concentrazione degli ioni H<->nellâ€™idrogeno a contatto con il materiale primario, e in modo da aumentare la frequenza delle reazioni di cattura orbitale ed aumentare la generazione di calore di reazione fino ad un valore di calore di reazione aumentato.

In particolare, il materiale primario comprende una quantitÃ predeterminata di nanostrutture cristalline a cluster di tale metallo di transizione, aventi un numero di atomi del metallo di transizione inferiore a un numero determinato di atomi. In tal modo, vengono provocate reazioni di cattura orbitale di tali ioni H<->da parte del materiale primario delle nanostrutture cristalline a cluster e successivamente di reazioni di cattura nucleare degli ioni H<->da parte degli atomi del metallo appartenenti a tali cluster, con successiva cascata su orbitali piÃ¹ profondi e con possibilitÃ di cattura nucleare da parte del nucleo del metallo con generazione del calore di reazione.

PiÃ¹ in dettaglio, durante il processo di cattura orbitale, gli ioni H<->possono perdere la propria coppia di elettroni e formare protoni<1>H<+>. Una prima porzione dei protoni<1>H<+>subisce reazioni nucleari di cattura diretta da parte dei nuclei degli stessi atomi del cluster in cui ha avuto luogo la cattura orbitale, mentre una seconda porzione dei protoni<1>H<+>puÃ² venire espulsa per repulsione coulombiana dai nuclei che ne hanno provocato la cattura orbitale. I protoni espulsi hanno unâ€™energia calcolabile e caratterizzabile. Ad esempio, nel caso del Nichel, lâ€™energia Ã ̈ prossima a 6,7 MeV, come rilevato in camera di Wilson per mezzo dellâ€™equazione di Bethe. Una parte dei protoni della seconda porzione, che non reagisce con altri nuclei del materiale primario, puÃ² uscirne e interagire con un materiale in grado di dare luogo a reazioni protonedipendenti, se presente.

Come si vedrÃ nel seguito, tale circostanza puÃ² essere vantaggiosa al fine di incrementare la produzione di ioni H-secondo lâ€™invenzione.

Il metallo di transizione puÃ² essere, ad esempio, Nichel. In tal caso, esempi di reazioni di cattura diretta, indicate nel seguito anche come reazioni primarie, ossia di cattura orbitale seguita da cattura nucleare, sono indicate piÃ¹ avanti come {1a},{1b},{1c},{1d},{1e}.

Preferibilmente, lâ€™idrogeno a contatto con i cluster ha una pressione compresa tra 50 mbar e 10 bar assoluti, in particolare tra 100 mbar e 4 bar assoluti, preferibilmente tra 150 e 800 mbar assoluti.

Preferibilmente, la fase di generazione di nuovi ioni H-prevede una fase di ionizzazione dellâ€™idrogeno a contatto con i cluster.

In particolare, la fase di ionizzazione dellâ€™idrogeno puÃ² comprendere una fase di somministrazione di un vettore energetico allâ€™idrogeno , in modo da favorire la dissociazione molecolare dellâ€™idrogeno e una ulteriore formazione di H<->che si aggiunge a detta formazione di ioni H-che si formano per interazione tra lâ€™idrogeno molecolare H2e una superficie dei cluster. A tale processo collaborano gli elettroni di valenza del metallo di transizione, il cui trasferimento dal metallo di transizione allâ€™idrogeno Ã ̈ favorito dalla somministrazione di energia.

In particolare, tale vettore energetico puÃ² comprendere radiazioni ionizzanti di varia natura e frequenza. In particolare, tali radiazioni ionizzanti possono essere radiazioni luminose di elevata intensitÃ , provenienti ad esempio da lampade di potenza a spot concentrato o da sistemi laser. In alternativa, o in aggiunta, tali radiazioni ionizzanti possono essere radiazioni UV, radiazioni X, radiazioni Î±, radiazioni Î², radiazioni Î³.

Ad esempio, puÃ² essere prevista una fase di predisposizione in prossimitÃ del nocciolo attivo di materiali che emettono naturalmente particelle Î± come Polonio, Torio, Uranio, Plutonio, Americio e i transuranici in genere.

Ad esempio, puÃ² essere prevista una fase di predisposizione in prossimitÃ del nocciolo attivo di materiali radioattivi come ad esempio il<137>Cs e lo<90>Sr e gli emettitori di radiazioni Î³ e particelle cariche ionizzanti appartenenti alle tre catene radioattive naturali (<232>Th,<235>U,<238>U) e a quella artificiale del<239>Pu.

Inoltre, o in alternativa, tale vettore energetico puÃ² comprendere somministrazione di fasci di particelle. Ad esempio, tali fasci di particelle possono comprendere particelle come protoni, iperoni, mesoni, leptoni. Ad esempio, tali fasci di particelle possono comprendere ioni accelerati di un qualsiasi elemento, preferibilmente di ioni metallici.

In particolare, Ã ̈ prevista una fase di modulazione della potenza termica, mediante una variazione di intensitÃ delle radiazioni ionizzanti e/o mediante una variazione di intensitÃ del fascio di particelle. Oltre ad avere una funzione di arricchimento e potenziamento di un generatore del tipo descritto in WO2010058288, la tecnica ora descritta per incrementare la produzione di ioni H<->consente anche una regolazione della potenza termica prelevata.

In una forma realizzativa, Ã ̈ prevista una fase di predisposizione di una quantitÃ di un materiale secondario che si affaccia sul materiale primario ed entro una distanza massima predeterminata dal materiale primario, il materiale secondario essendo atto a interagire con protoni di energia superiore a una soglia di energia predeterminata, emessi dal materiale primario, per mezzo di reazioni nucleari protonedipendenti che decorrono con rilascio di radiazioni, in particolare di radiazioni Î±, Î², Î³, X, e/o di particelle, le radiazioni e/o particelle raggiungendo lâ€™idrogeno che si trova in prossimitÃ del materiale primario permettendo il compimento di tale di eccitazione.

PiÃ¹ in dettaglio, tali protoni di energia superiore a una soglia di energia predeterminata vengono emessi dai cluster per repulsione coulombiana durante il processo di cattura orbitale degli ioni H<->da parte degli atomi dei cluster del materiale primario.

In particolare, il materiale secondario atto a interagire con i protoni Ã ̈ scelto tra:

ï£§ Litio, in particolare Litio comprendente frazioni predeterminate di isotopi<6>Li e<7>Li. In tal caso, esempi di reazioni protone-dipendenti sono le reazioni indicate piÃ¹ avanti come {2a},{2b},{3a},{3c}. Alcune di tali reazioni decorrono con produzione di particelle Î±.

ï£§ Boro, in particolare Boro comprendente frazioni predeterminate di isotopi<10>B e<11>B. In tal caso, esempi di reazioni protone-dipendenti sono le reazioni indicate piÃ¹ avanti come {4a},{4b},{5a},{5b}. Alcune di tali reazioni decorrono con produzione di particelle Î±.

ï£§ un metallo di transizione, vantaggiosamente, scelto tra i capostipiti delle quattro famiglie di decadimento,<232>Th,<236>U,<239>U,<239>Pu. In tal caso, esempi di reazioni protonedipendenti sono le reazioni indicate piÃ¹ avanti come {8a},{8b},{8c},{8d}, che decorrono con rilascio di particelle Î².

Lâ€™uso di materiali Î±-emittenti come materiale secondario puÃ² inoltre dare luogo a reazioni Î±-dipendenti con il metallo del materiale primario, ad esempio, nel caso del Nichel, alle reazioni {9a}, {9b}, {9c}, {9d}, {9e}.

In particolare, il materiale primario comprende Nichel. La fase di prelievo della potenza termica viene effettuata mantenendo la temperatura del nucleo attivo al di sopra della temperatura critica, per favorire la produzione continua di H-. La fase di prelievo viene preferibilmente condotta in modo da garantire la possibilitÃ di prefissare la potenza in uscita dal generatore. A tale scopo, la fase di ionizzazione dellâ€™idrogeno puÃ² comprendere le fasi di:

â€“ riduzione della potenza termica prelevata, tale riduzione provocando un aumento predeterminato di temperatura del materiale primario da una temperatura di lavoro a una temperatura aumentata, tale da provocare un aumento di concentrazione degli ioni H-;

â€“ mantenimento della temperatura del materiale primario mediante aumento della potenza termica prelevata fino ad un valore di potenza termica aumentata stazionaria.

La riduzione di potenza termica puÃ² essere ottenuta riducendo la portata di un fluido termovettore predisposto in modo da ricevere calore dal nucleo attivo.

In particolare, la fase di mantenimento della temperatura Ã ̈ una fase di transitorio controllato, al termine della fase di transitorio la potenza prelevata raggiungendo un valore superiore alla potenza prelevata stazionaria.

In altre parole, diminuendo istantaneamente o temporaneamente la potenza termica prelevata, si ha un aumento di temperatura con aumento della produzione di H<->e quindi aumento del numero di H<->prodotti e catturati dai nuclei del metallo di transizione. In tal modo, Ã ̈ possibile ottenere un aumento dellâ€™energia termica complessivamente prelevata fino a raggiungere un valore predeterminato.

Oltre ad avere una funzione di arricchimento e potenziamento di un generatore del tipo descritto in WO2010058288, la tecnica ora descritta per incrementare la produzione di ioni H<->consente anche una regolazione della potenza termica prelevata.

La fase di incremento della formazione di ioni H<->puÃ² comprendere una fase di:

â€“ predisposizione di un materiale donatore di elettroni comprendente almeno un elemento chimico donatore di elettroni su un substrato;

â€“ convogliamento ed impatto dellâ€™idrogeno sul substrato.

Tale almeno un elemento chimico donatore di elettroni puÃ² essere particolare scelto tra quegli elementi del gruppo IA e del gruppo IIA della tavola periodica di Mendeleev che hanno elettronegativitÃ secondo Pauling in valore assoluto minore o uguale a 1, ossia puÃ² essere scelto tra Cesio, Bario, Stronzio, Rubidio, Litio, Sodio, Calcio, Potassio, Francio, Radio. Preferibilmente, lâ€™elemento chimico donatore di elettroni Ã ̈ il Cesio.

In alternativa, il materiale donatore di elettroni Ã ̈ ottenuto dalla combinazione di un primo elemento con un secondo elemento tale che tale materiale donatore abbia complessivamente unâ€™elettronegativitÃ Pauling in valore assoluto inferiore o uguale a 1.

In tal modo vengono messi a disposizione piÃ¹ elettroni e viene favorita la formazione di H-, in aggiunta alla quantitÃ di ioni H<->che si formano per interazione del lâ€™idrogeno gassoso con la superficie del nocciolo attivo, ossia dei cluster, e del riscaldamento del nocciolo attivo.

In particolare, Ã ̈ prevista una fase di circolazione di un flusso di idrogeno in una camera di generazione che racchiude il materiale primario, in modo che tale flusso compia ripetutamente la fase di convogliamento ed impatto sul materiale donatore di elettroni. In questo modo, la concentrazione di ioni H<->nel flusso di idrogeno circolante, in particolare di un flusso di idrogeno circolante in circuito chiuso, puÃ² essere mantenuta ad una concentrazione sostanzialmente costante per un tempo predeterminato, oppure puÃ² essere incrementata rispetto alla concentrazione che avrebbe una quantitÃ statica o circolante di idrogeno allâ€™interno della camera di generazione, o di una corrente che attraversa la camera di generazione, o di una combinazione di una corrente e di un ricircolo di idrogeno. Tale modalitÃ di alimentazione e trattamento dellâ€™idrogeno permette di limitare o evitare scarti/emissione di idrogeno, a favore della sicurezza dellâ€™economia del processo.

In particolare, Ã ̈ prevista una fase di modulazione della potenza termica, mediante una variazione di portata di tale circolazione di idrogeno nella camera di generazione. Infatti, allâ€™aumentare/diminuire la portata dellâ€™idrogeno, aumentare/diminuisce lâ€™efficacia degli impatti con il materiale donatore di elettroni e quindi aumentare/diminuisce lâ€™ulteriore formazione di ioni H-.

<4>Per effetto della presenza di particelle Î± (<2+>

2He ) prodotte dalle reazioni sopra indicate, nel gas che si trova in prossimitÃ del nocciolo attivo si forma una certa quantitÃ di elio atomico He. Tale elio atomico puÃ² accumularsi e/o raggiungere livelli di concentrazione tali da generare un avvelenamento inaccettabile del processo di produzione di energia. Infatti, lâ€™elio atomico puÃ² dare luogo a detachment del secondo elettrone degli ioni H-, riducendo la quantitÃ di ioni H<->disponibili per il processo di cattura orbitale.

CiÃ² puÃ² verificarsi, in particolare, nel caso di attivazione della fase di circolazione come sopra indicato attraverso la diminuzione degli H-.

Per evitare un tale accumulo di elio atomico, Ã ̈ possibile prevedere una fase di allontanamento ossia di spurgo continuo o intermittente di una quantitÃ di gas, associata a una fase di reintegro o make-up di una quantitÃ di idrogeno corrispondente alla quantitÃ spurgata con il gas contenente elio. Una fase di preriscaldamento del gas di reintegro puÃ² essere prevista per mantenere la temperatura del reattore a un valore di temperatura di processo superiore alla temperatura di Debye.

Gli scopi dellâ€™invenzione sono altresÃ¬ raggiunti da un generatore di energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno e un metallo di transizione, il generatore di energia comprendendo:

ï£§ un nocciolo attivo che include una determinata quantitÃ di un materiale primario comprendente il metallo di transizione;

ï£§ una camera di generazione contenente il nocciolo attivo ed atta a contenere idrogeno in modo da realizzare un contatto dellâ€™idrogeno con il materiale primario del nocciolo attivo;

ï£§ mezzi riscaldanti per riscaldare il nocciolo attivo nella camera di generazione fino a una temperatura iniziale di processo superiore a una determinata temperatura critica; ï£§ mezzi dâ€™innesco per produrre una sollecitazione impulsiva sul nocciolo attivo,

la camera di generazione e i mezzi dâ€™innesco e/o i mezzi riscaldanti essendo atti a causare una formazione di ioni H-a partire dallâ€™idrogeno e reazioni di cattura orbitale degli ioni H<->da parte del materiale primario, con generazione di un calore di reazione;

ï£§ mezzi per prelevare dalla camera di generazione una potenza termica, e per mantenere la temperatura del nocciolo attivo al di sopra della temperatura critica mentre viene prelevata la potenza termica,

la caratteristica principale del generatore essendo di comprendere mezzi incrementare gli ioni H<->disponibili per le reazioni di cattura orbitale in modo da passare da una prima concentrazione degli ioni H<->ad una seconda concentrazione degli ioni H<->nellâ€™idrogeno a contatto con il materiale primario, e in modo da aumentare la frequenza delle reazioni di cattura diretta ed aumentare la generazione di calore di reazione fino ad un valore di calore di reazione aumentato .

Un siffatto generatore abilita lâ€™esecuzione del metodo secondo lâ€™invenzione, con un notevole incremento di produttivitÃ rispetto al generatore descritto in WO2010058288, a paritÃ di metallo o metalli di transizione e a paritÃ di condizioni dâ€™innesco e di condizioni operative adottate.

In particolare, il materiale primario comprende Nichel. Il nocciolo attivo puÃ² comprendere un supporto in un materiale metallico o non metallico e un rivestimento di tale supporto realizzato con il materiale primario, nella forma di cluster nanometrici. Il rivestimento di cluster nanometrici puÃ² essere realizzato con un procedimento scelto tra quelli indicati in WO2010058288, ad esempio con un procedimento di deposito chimico, elettrolitico, mediante spraying, mediante sputtering.

Vantaggiosamente, il supporto metallico del nocciolo attivo comprende un metallo allo stato vetroso, ossia uno o piÃ¹ metalli in cui Ã ̈ sostanzialmente assente una struttura cristallina ordinata.

Il supporto del nocciolo attivo puÃ² comprendere un metallo di transizione, in particolare un metallo di transizione allo stato amorfo come sopra indicato. Tale metallo di transizione puÃ² essere scelto tra Ni, Cr, Zr e Mo o una loro combinazione, e puÃ² includere un metallo basso fondente come Al. Ad esempio, il supporto puÃ² essere formato da una lega secondo percentuali approssimative di 63% Ni, 10% Cr, 5% Zr, 15% Al. Il metallo di tran sizione del supporto puÃ² essere presente anche nel materiale primario, in forma di cluster nanometrici.

Preferibilmente, i mezzi per incrementare gli ioni H-comprendono mezzi di ionizzazione dellâ€™idrogeno a contatto con il materiale primario cluster.

In particolare, i mezzi di ionizzazione comprendono mezzi di sollecitazione del gas idrogeno mediante somministrazione di un vettore energetico allâ€™idrogeno e di eccitazione del materiale primario mediante somministrazione di energia.

In particolare, tali mezzi di sollecitazione -eccitazione possono essere mezzi per somministrare radiazioni ionizzanti di varia natura e varia frequenza. Ad esempio, possono essere previsti mezzi di somministrazione di radiazioni luminose ad elevata intensitÃ , in particolare prodotte da lampade di potenza a spot concentrato o da sistemi laser. In alternativa, o in aggiunta, tali mezzi di somministrazione di radiazioni ionizzanti possono essere mezzi di somministrazione di radiazioni UV, di radiazioni X, di radiazioni Î±, di radiazioni Î², radiazioni Î³. Ad esempio si possono introdurre nel reattore materiali emettenti particelle Î± come il Po, il Th, lâ€™U, il Pu, lâ€™Am e i Transuranici in genere.

Inoltre, o in alternativa, tali mezzi di eccitazione possono essere mezzi per somministrare fasci di particelle. Ad esempio, possono essere previsti mezzi di somministrazione di particelle come protoni, iperoni, mesoni, leptoni, ioni accelerati di un qualsiasi elemento, preferibilmente di ioni metallici.

I particolare, il generatore comprende mezzi di variazione del calore di reazione e della potenza termica comprendenti mezzi di variazione di intensitÃ delle radiazioni ionizzanti e/o dei fasci di particelle.

In una forma realizzativa, i mezzi di somministrazione di un vettore energetico una quantitÃ di un materiale secondario, in particolare Litio e/o Boro come sopra indicato, disposta entro una distanza massima predeterminata dal materiale del nocciolo attivo, il materiale secondario essendo un materiale atto a interagire con protoni di energia superiore a una soglia di energia predeterminata, in modo che protoni emessi a seguito della cattura orbitale degli ioni H<->provochino reazioni nucleari secondarie esoenergetiche che decorrono con rilascio di radiazioni, in particolare di radiazioni Î± e/o radiazioni Î² e/o radiazioni Î³, e/o radiazioni X, e/o di particelle.

In una forma realizzativa esemplificativa, lâ€™elemento secondario forma una porzione di un elemento di contenimento del nocciolo attivo, in particolare di una parete della camera di generazione. In particolare, tale elemento di contenimento comprende una lega di un metallo strutturale assieme al materiale secondario. In alternativa, il materiale secondario forma elementi secondari solidali allâ€™elemento di contenimento. Data la relativa semplicitÃ di fabbricazione, tale forma realizzativa Ã ̈ adatta per generatori di piccola potenza e di costo contenuto.

In unâ€™altra forma realizzativa esemplificativa, il nocciolo attivo comprende una pluralitÃ di elementi primari sostanzialmente piani, in particolare lamine, realizzati almeno in parte con il materiale primario, e sono previsti una pluralitÃ di elementi secondari sostanzialmente piani, in particolare lamine, realizzati almeno in parte con il materiale secondario, in cui gli elementi primari e gli elementi secondari sono vantaggiosamente disposti in modo che ciascun elemento primario si interponga tra due elementi secondari, e ciascun elemento secondario si interponga tra due elementi primari. CiÃ² permette di realizzare unâ€™elevata superficie di materiale secondario esposto, a paritÃ di dimensioni del generatore, tanto maggiore quanto sono piccoli lo spessore e la distanza tra gli elementi primari sostanzialmente piani e gli elementi secondari sostanzialmente piani.

Come descritto in precedenza, ma senza escludere altre possibilitÃ , gli elementi primari sostanzialmente piani del nocciolo attivo possono comprendere:

ï£§ un supporto in un materiale non metallico, oppure un supporto metallico, in particolare un supporto metallico di un metallo amorfo;

ï£§ un rivestimento di tale supporto realizzato in tale materiale primario, nella forma di cluster nanometrici. In alternativa, ma senza escludere altre possibilitÃ , gli elementi secondari sostanzialmente piani possono comprendere un materiale strutturale assieme al materiale secondario, ad esempio nella forma di una lega avente struttura amorfa.

In una forma realizzativa, i mezzi di regolazione della produzione di calore comprendono mezzi di variazione della quantitÃ di materiale secondario che si affaccia sul materiale primario ed Ã ̈ disposta entro la distanza massima predeterminata.

In particolare, i mezzi di regolazione della produzione di calore comprendono:

ï£§ un corpo di regolazione;

ï£§ mezzi per spostare il corpo di regolazione (30) entro la camera di generazione rispetto al materiale primario tra una prima posizione e una seconda posizione, corrispondenti rispettivamente a unâ€™esposizione massima e a unâ€™esposizione minima del materiale secondario sul materiale primario.

In una forma realizzativa il corpo di regolazione comprende un corpo schermante interposto tra il materiale primario e il materiale secondario, mobile tra la prima posizione di massima esposizione e la seconda posizione di minima esposizione.

In unâ€™altra forma realizzativa, il corpo di regolazione comprende un corpo portante il materiale secondario disposto in prossimitÃ del materiale primario, il corpo portante essendo mobile tra la prima posizione di massima esposizione e la seconda posizione di minima esposizione. In particolare, il corpo portante di regolazione puÃ² essere interposto tra il nocciolo attivo e un elemento di contenimento del nocciolo attivo, oppure puÃ² comprendere una pluralitÃ di elementi secondari interposti tra di porzioni del nocciolo attivo contigue le une alle altre, ad esempio tra elementi primari sostanzialmente piani disposti gli uni paralleli agli altri.

In tal modo, mediante uno spostamento predeterminato del corpo di regolazione, ossia del corpo schermante e/o del corpo portante Ã ̈ possibile aumentare/diminuire la quantitÃ di materiale secondario esposto, e ottenere un corrispondente incremento/decremento delle reazioni secondarie e delle radiazioni e/o particelle prodotte dal generatore.

In una forma realizzativa esemplificativa, il nocciolo attivo comprende un corpo cavo, e il corpo di regolazione comprende un corpo portante disposto scorrevole allâ€™interno di una cavitÃ del nocciolo attivo. Il corpo cavo del nocciolo attivo puÃ² essere un corpo tubolare la cui sezione trasversale puÃ² avere una qualsiasi forma geometrica piana, provvisto di una cavitÃ centrale allungata; il corpo di regolazione puÃ² essere un corpo allungato, per esempio un corpo avente la forma di cilindro o di un parallelepipedo la cui sezione trasversale puÃ² avere una qualsiasi forma geometrica piana, ellittica, poligonale con un qualsiasi numero di lati, tale da consentire uno spostamento, in particolare uno scorrimento coassiale allâ€™interno della cavitÃ del corpo tubolare.

In unâ€™altra forma realizzativa esemplificativa, il corpo di regolazione comprende una pluralitÃ di elementi di regolazione sostanzialmente piani solidali lâ€™uno allâ€™altro, disposti in modo che ciascun elemento di regolazione si interponga scorrevolmente tra due elementi secondari, o tra un elemento primario ed un elemento secondario secondochÃ© il corpo di regolazione sia un corpo portante o sia un corpo schermante, e tali mezzi per spostare il corpo di regolazione sono atti a realizzare uno scorrimento relativo tra gli elementi di regolazione e gli elementi primari e/o gli elementi secondari reciprocamente interposti, secondo la giacitura comune agli elementi sostanzialmente piani primari e/o secondari e agli elementi di regolazione sostanzialmente piani, in modo da variare solidalmente rispettive porzioni di superficie di ciascun elemento secondario affacciate sugli elementi primari, variando la quantitÃ di materiale secondario esposto ai protoni emessi dal materiale primario degli elementi primari del nocciolo attivo, ossia esposto ai protoni emessi dai cluster del materiale primario. CiÃ² permette di realizzare unâ€™elevata capacitÃ di regolazione del generatore a paritÃ di dimensioni del generatore, in misura crescente al diminuire dello spessore e della distanza reciproca tra gli elementi primari sostanzialmente piani e gli elementi secondari sostanzialmente piani.

In particolare, gli elementi primari sostanzialmente piani e/o secondari e/o gli elementi di regolazione sostanzialmente piani sono disposti solidalmente girevoli attorno a un asse del generatore, e i mezzi di regolazione comprendono mezzi di rotazione relativa della pluralitÃ di elementi primari e/o secondari e della pluralitÃ di elementi di regolazione attorno a tale asse.

In una possibile alternativa, i mezzi di regolazione comprendono mezzi di traslazione relativa della pluralitÃ di elementi primari e/o secondari sostanzialmente piani e della pluralitÃ di elementi di regolazione sostanzialmente piani secondo una direzione della giacitura comune agli elementi primari e/o secondari e agli elementi di regolazione.

In particolare, i mezzi di ionizzazione comprendono: â€“ mezzi per ridurre la potenza termica prelevata stazionaria durante la fase di prelievo di potenza termica, in modo che la riduzione di potenza prelevata provochi un aumento predeterminato di temperatura del materiale primario da una temperatura di lavoro a una temperatura aumentata, in modo da incrementare la formazione degli ioni H-;

â€“ mezzi per mantenere la temperatura del materiale primario mediante un aumento della potenza prelevata, in particolare per ripristino della temperatura di lavoro, al termine della fase di ripristino la potenza prelevata raggiungendo un valore superiore alla potenza prelevata stazionaria.

In particolare, i mezzi di ionizzazione comprendono:

â€“ un materiale donatore di elettroni comprendente almeno un elemento chimico donatore di elettroni, disposto in prossimitÃ del nocciolo attivo;

â€“ mezzi per convogliare e far compiere allâ€™idrogeno un impatto sul materiale donatore di elettroni.

Lâ€™almeno un elemento donatore di elettroni Ã ̈ scelto tra Cs, Ba, Sr, Rb, Li, Na, Ca, K, Fr, Ra, in particolare tale elemento donatore di elettroni Ã ̈ Cesio.

In alternativa, il materiale donatore di elettroni Ã ̈ ottenuto dalla combinazione di un primo elemento con un secondo elemento tale che il materiale donatore abbia complessivamente una elettronegativitÃ Pauling in valore assoluto inferiore o uguale a -1.

In particolare, sono previsti mezzi per creare e mantenere una circolazione di un flusso dâ€™idrogeno nella camera di generazione, in modo che lâ€™idrogeno colpisca ripetutamente il materiale donatore di elettroni. Tali mezzi per creare e mantenere la circolazione di idrogeno allâ€™interno della camera di generazione possono prevedere un dispositivo come un ventilatore che puÃ² essere installato lungo un percorso anulare ricavato nella camera di generazione attorno al nocciolo attivo, oppure puÃ² essere installato lungo un ramo di tubazione disposto tra una luce di uscita e una luce di ingresso per lâ€™idrogeno dalla/nella camera di generazione.

In particolare, il generatore comprende mezzi per modificare la portata di tale circolazione in modo da regolare la potenza termica. Infatti, allâ€™aumentare/diminuire la portata dellâ€™idrogeno, aumenta/diminuisce lâ€™efficacia degli impatti con il materiale donatore di elettroni e quindi aumenta/diminuisce lâ€™ulteriore formazione di ioni H-. Tali mezzi per modulare la portata possono comprendere mezzi per variare la portata imposta da tale ventilatore, ad esempio un inverter, oppure un passaggio a sezione variabile interno al percorso anulare, ovvero una valvola installata lungo la tubazione di ramo di tubazione tra lâ€™ingresso e lâ€™uscita dellâ€™idrogeno.

Preferibilmente, sono previsti mezzi di spurgo continuo o intermittente di una quantitÃ di gas, e mezzi di reintegro ossia make-up di una quantitÃ di idrogeno corrispondente alla quantitÃ spurgata con il gas contenente elio, in modo da evitare lâ€™accumulo di elio atomico nel gas allâ€™interno della camera di generazione.

Vantaggiosamente, sono previsti mezzi di preriscaldamento di un gas di reintegro associati a tali mezzi di reintegro o make-up, in modo da mantenere la temperatura della camera di generazione a un valore di temperatura di processo superiore alla temperatura di Debye.

Breve descrizione dei disegni

Lâ€™invenzione verrÃ di seguito illustrata con la descrizione di forme realizzative del generatore e del metodo secondo lâ€™invenzione, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

ï£§ la figura 1 Ã ̈ un diagramma a blocchi di una forma realizzativa del metodo, secondo lâ€™invenzione, per generare energia mediante reazioni nucleari di idrogeno adsorbito su una struttura cristallina di un metallo;

ï£§ la figura 2 Ã ̈ una rappresentazione schematica di uno strato cristallino comprendente cluster depositati sulla superficie di un substrato;

ï£§ la figura 3 Ã ̈ una rappresentazione schematica delle interazioni tra idrogeno e cluster in un ingrandimento locale della figura 2;

ï£§ le figure 4 e 5 sono rappresentazioni schematiche della cattura orbitale di uno ione H<->da parte di un atomo di metallo di transizione, e le successive fasi di reazioni nucleari di fusione per cattura nucleare di una porzione degli ioni H<->da parte di nuclei del metallo di transizione, con produzione di calore, e di trasformazione di altri ioni H<->in protoni<1>H<+>, seguita da espulsione coulombiana dallâ€™atomo di metallo di transizione e successiva cattura in un materiale atto a catturare protoni e interagire con essi mediante reazioni nucleari protone-dipendenti, con ulteriore produzione di energia sotto forma di calore;

ï£§ la figura 6 Ã ̈ una vista in sezione longitudinale di un generatore per produrre energia secondo una forma realizzativa esemplificativa della presente invenzione; ï£§ la figura 7 Ã ̈ una rappresentazione analoga a quella di figura 2, in cui Ã ̈ riportato anche un elemento comprendente un materiale secondario;

ï£§ la figura 8 Ã ̈ una vista prospettica schematica di un nocciolo attivo comprendente due corpi cilindrici tubolari concentrici e di un corpo di regolazione tubolare atto allâ€™inserimento tra i due corpi cilindrici del nocciolo attivo, secondo una forma realizzativa;

ï£§ la figura 9 Ã ̈ una vista prospettica schematica di un nocciolo attivo e di un corpo di regolazione comprendenti rispettive pluralitÃ di corpi piani atti ad assumere una configurazione interfogliata;

ï£§ la figura 10 Ã ̈ una vista in sezione parziale del nocciolo attivo e del corpo di regolazione di figura 9, secondo un piano di sezione definito dalla linea A-A;

ï£§ la figura 11 Ã ̈ una vista prospettica schematica esplosa di un nocciolo attivo e di un corpo di regolazione comprendenti rispettive pluralitÃ di corpi piani girevoli atti ad assumere una configurazione interfogliata;

ï£§ la figura 12 Ã ̈ una vista frontale del generatore di figura 11;

ï£§ la figura 13 Ã ̈ una vista prospettica schematica di un generatore secondo unâ€™altra forma realizzativa esemplificativa della presente invenzione, in cui Ã ̈ prevista una cella di generazione elementare comprendente elementi o corpi tubolari coassiali rispettivamente primario e secondario e un elemento o corpo tubolare di regolazione schermante atto allâ€™inserimento tra i corpi tubolari primario e secondario della cella elementare;

ï£§ la figura 14 mostra un diagramma che rappresenta schematicamente un metodo per aumentare la produzione di ioni H<->e quindi la potenza termica prodotta;

ï£§ le figure 15 e 16 sono viste in sezione longitudinale di un generatore per produrre energia secondo rispettive forme realizzative esemplificative della presente invenzione; ï£§ le figura 17 Ã ̈ una vista in sezione longitudinale parziale di un generatore per produrre energia secondo unâ€™altra forma realizzativa esemplificativa della presente invenzione.

Descrizione di forme realizzative preferite

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, viene descritto un metodo per produrre energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno 31 e un metallo di transizione. Il metodo prevede una fase 110 di predisposizione di un materiale primario 19 comprendente una determinata quantitÃ di cluster micronanometrici 21 del metallo di transizione. In una forma realizzativa, i cluster 21 formano uno strato 20 che Ã ̈ disposto su un substrato 22 ed Ã ̈ limitato da una superficie di interfaccia 23. Lo strato 20 di cluster 21 forma assieme al substrato 22 un nocciolo attivo 18. Lo spessore d dello strato di cluster 20 Ã ̈ preferibilmente compreso tra 1 nanometro ed 1 micron.

Per avere il carattere di cluster, i cristalli 21 devono comprendere un numero di atomi del metallo di transizione non superiore ad un numero critico predeterminato, al di sopra del quale i cristalli perdono il carattere di cluster. Nel caso di materiale depositato su un substrato 22, come in figura 2, la deposizione deve avvenire in modo da garantire che un centimetro quadrato della superficie 23 delimiti mediamente almeno 10<9>cluster 21. Il nocciolo attivo 18 puÃ² quindi essere formato in un modo che esponga i cluster 21 in superficie. Ad esempio, puÃ² comprendere un materiale di supporto sul quale i cluster sono depositati o formati. Il metallo di transizione puÃ² essere depositato mediante un procedimento di deposito chimico, elettrolitico, mediante spraying, mediante sputtering e cosÃ¬ via. Un elenco di metodi di deposizione idonei Ã ̈ indicato nella domanda di brevetto WO2010058288. In unâ€™altra forma realizzativa, alternativa, il nocciolo attivo puÃ² comprendere un metallo di transizione in forma di particelle come polvere, sciolte o sinterizzate.

In una successiva fase di trattamento 120 (figura 1) dei cluster 21 con idrogeno 31 (figura 3), lâ€™idrogeno 31 viene portato a contatto con la superficie 23 dei cluster 21, in modo da ottenere una popolazione di molecole 33 di idrogeno H2adsorbite sulla superficie 23.

Il metodo comprende inoltre una fase riscaldamento 130 della superficie 23 dei cluster da una temperatura iniziale di processo T0, tipicamente la temperatura ambiente, fino a una temperatura T1superiore a una temperatura critica predeterminata TD, nota come temperatura di Debye.

Come giÃ descritto in WO2010058288, per effetto dellâ€™adsorbimento e della temperatura, il legame tra gli atomi delle molecole di idrogeno 33 si indebolisce, fino a creare le condizioni per una scissione omolitica o eterolitica delle molecole 33. Si formano allora, rispettivamente, coppie di atomi di idrogeno H 34 e/o coppie di ioni ciascuna formata da uno ione idrogeno negativo H<->35

<+>

e da uno ione idrogeno positivo H 36, a partire da ciascuna molecola biatomica H233 di idrogeno. Pertanto, ai fini del processo, ha luogo una fase 135 di generazione di ioni idrogeno negativi H<->35.

PiÃ¹ in dettaglio, in prossimitÃ della superficie 23 dei cristalli si crea un equilibrio dinamico tra idrogeno<+>

molecolare H -2e, in particolare, ioni H 36 e H 35, tale equilibrio essendo piÃ¹ o meno spostato a favore delle forme ioniche H<+>e H<->in dipendenza del valore di parametri operativi caratteristici come la temperatura T, la pressione P dellâ€™idrogeno che lambisce la superficie 23 e eventualmente della velocitÃ v dellâ€™idrogeno 31.

I cluster 21 con lâ€™idrogeno 35 in forma di ioni H-costituiscono un nocciolo attivo 18 in cui lâ€™idrogeno, sotto forma di ioni H<->35, Ã ̈ disponibile per la cattura orbitale da parte degli atomi dei cluster 21 del metallo di transizione (figura 3), inizialmente favorito dalle dimensioni del cluster che si comporta come un atomo gigante e successivamente per la cattura nucleare da parte degli atomi 38 dello stesso cluster 21.

Lâ€™idrogeno 31 puÃ² subire anche un assorbimento interstiziale, un assorbimento ai bordi di grano e un assorbimento in microfratture del metallo di transizione, tuttavia tali fenomeni di assorbimento sono inessenziali ai fini della cattura orbitale dello ione H<->35, e per questo motivo non sono rappresentati.

PerchÃ© avvenga la cattura orbitale Ã ̈ necessario superare un gap di energia. A tal fine, dellâ€™energia viene fornita da una sollecitazione impulsiva 140 dâ€™innesco del processo (figura 1). La fase 140 di sollecitazione impulsiva dâ€™innesco consiste nella somministrazione di un impulso di energia, ad esempio in una delle forme e con una delle procedure descritte in WO2010058288. Tale impulso di energia provoca la fase 150 di cattura orbitale degli ioni H<->da parte di atomi 38 (figura 3) del cluster 21.

Come mostrato schematicamente in figura 4 e in figura 5, particolari (a) e (b), durante la cattura orbitale 150, ha luogo una sostituzione di un elettrone 43. PoichÃ© gli ioni H<->35 catturati negli orbitali 37,37â€™,37â€ del metallo di transizione hanno una massa che Ã ̈ tre ordini di grandezza superiore a quella di un elettrone 43, la fase di cattura orbitale 150 prosegue con una migrazione dello ione H-catturato, che raggiunge gli strati o orbitali piÃ¹ profondi 37â€™,37â€ , con emissione di elettroni Auger 43â€™ e di raggi X 44. CiÃ² viene mostrato schematicamente in figura 4 e in figura 5, particolare (c). In altre parole, la cattura orbitale 150 prosegue con una trasformazione degli ioni H-35 in protoni<1>H<+>35â€™, a seguito della perdita di due elettroni per ciascuno ione H-.

Avendo raggio di Bohr confrontabile con il raggio del nucleo, i protoni<1>H<+>35â€™ possono essere catturati dal nucleo 38â€™ dellâ€™atomo 38 e subire una fase 151 comprendente, oltre ad altri eventi descritti nel seguito, reazioni nucleari di cattura e fusione con i nuclei 38â€™, come mostra schematicamente il particolare (d1) di figura 5. In tal modo, viene provocato un riassestamento strutturale che dÃ luogo a un nuovo nucleo 42â€™ di un elemento Meâ€™ 42 diverso dal metallo di transizione Me. Assieme al riassestamento, avviene un rilascio di energia Q per difetto di massa. Tale energia cosÃ¬ messa in gioco si manifesta sotto forma di calore, come mostra schematicamente il particolare (e1) di figura 5.

I metalli interessati, come descritto in WO2010058288, possono essere Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Th, U, Pu e transuranici, una lega o un miscuglio in genere tra due o piÃ¹ dei metalli elencati.

In particolare, il metallo di transizione Ã ̈ Nichel, comprendente tipicamente gli isotopi<58>Ni(68,1%),<60>Ni(26,2%),<61>Ni(1,14%),<62>Ni(3,64%),<64>Ni(0,93%).

Nel caso del Nichel, le reazioni primarie interne di cattura diretta, calcolate tenendo conto della conservazione dello spin e della paritÃ , oltre al coefficiente di Gamow, si possono scrivere:

ï£§<1>H<+>+<58>Ni-><59>Cu 3,417 MeV {1a} ï£§<1>H<+>+<60>Ni-><61>Cu 4,796 MeV {1b} ï£§<1>H<+>+<61>Ni-><62>Cu 5,866 MeV {1c} ï£§<1>H<+>+<62>Ni-><63>Cu 6,122 MeV {1d} ï£§<1>H<+>+<64>Ni-><65>Cu 7,453 MeV {1e}

Tutte le reazioni sopra indicate hanno il medesimo fattore di probabilitÃ [0] ed avvengono con conservazione dello spin e della paritÃ .

Globalmente, la fase 151 Ã ̈ associata a una produzione di calore di reazione q, e ad una fase 160 (figura 1) di prelievo di potenza termica Q, impiegando mezzi di estrazione che possono per esempio essere mezzi di estrazione a fluido di tipo convenzionale, come sarÃ descritto piÃ¹ avanti.

Come mostra ancora la figura 1, il metodo comprende inoltre una fase 200 di generazione di ulteriori ioni H-, in modo che la concentrazione degli ioni H<->35 nellâ€™idrogeno 31 a contatto con i cluster (21) aumenti, passando da un primo valore ad un secondo valore superiore al primo valore. Il primo valore di concentrazione corrisponde agli ioni H<->35 che si formano sulla superficie dei cluster, secondo lo schema sopra indicato.

Per effetto di tale aumento di concentrazione di ioni H-35, aumenta la frequenza delle reazioni di cattura orbitale e poi delle reazioni di cattura nucleare, sopra descritte, ed aumenta pertanto il calore di reazione q generato.

La fase 200 di generazione di nuovi ioni H<->puÃ² avvenire attraverso una ionizzazione di atomi di idrogeno 31 a contatto con detti cluster 21, impiegando adatti mezzi di ionizzazione come descritto nel seguito.

La differenza tra il secondo e il primo valore di concentrazione dipende dai mezzi e dai modi di realizzazione della fase 200 di creazione di ulteriori ioni H-, o di ulteriore ionizzazione dellâ€™idrogeno ad opera di mezzi ionizzanti distinti dalla superficie dei cluster 21 e dai mezzi di riscaldamento del materiale primario 19. In particolare, la fase 200 di creazione di ulteriori ioni H-puÃ² essere associata a una fase 300 di regolazione del calore di reazione prodotto, opzionale e per questo rappresentata con linee tratteggiate.

La fase 200 di creazione di ulteriori ioni H<->puÃ² comprendere una fase di sollecitazione ossia di eccitazione del gas 31 mediante somministrazione di energia attraverso un vettore energetico 69. Tale vettore energetico puÃ² comprendere radiazioni ionizzanti di varia natura e di varia frequenza. Ad esempio, le radiazioni ionizzanti possono essere radiazioni luminose provenienti da lampade di potenza a spot concentrato o da sistemi laser. In alternativa, o in aggiunta, tali radiazioni ionizzanti possono essere radiazioni ultraviolette, radiazioni X, radiazioni Î±, radiazioni Î², radiazioni Î³.

In una forma realizzativa, la fase 200 di creazione di ulteriori ioni H<->puÃ² prevedere una fase di predisposizione in prossimitÃ del nocciolo attivo di materiali che emettono naturalmente particelle Î± come Po, Th, U, Pu, Am e i transuranici in genere.

In unâ€™altra forma realizzativa, il vettore energetico 69 per realizzare la fase 200 di creazione di ulteriori ioni H-mediante somministrazione energia puÃ² comprendere fasci di particelle di energia predeterminata. Ad esempio, tali fasci di particelle possono comprendere particelle come protoni, iperoni, mesoni, leptoni. Ad esempio, tali fasci di particelle possono comprendere ioni accelerati di un qualsiasi elemento appartenente alla tabella di Mendeleev, preferibilmente ioni accelerati di ioni metallici.

In particolare, la fase 300 di modulazione del calore di reazione q e della potenza termica Q associata alla fase 200 di creazione di ulteriori ioni H<->puÃ² avvenire mediante una variazione di intensitÃ delle radiazioni ionizzanti e/o mediante una variazione di intensitÃ della somministrazione di particelle.

In alternativa, come mostra schematicamente ancora la figura 5, particolare (d2), i protoni<1>H<+>35â€™ possono subire una fase di espulsione per repulsione coulombiana rispetto al nucleo di metallo di transizione. In tal modo, tali protoni dÃ nno luogo a protoni espulsi 35â€ dai rispettivi atomi 38 in cui Ã ̈ avvenuta la cattura orbitale. PiÃ¹ in dettaglio, se la trasformazione degli ioni H<->35 in protoni<1>H<+>35â€™ avviene a una distanza superiore a quella che permette la cattura nucleare, ossia una distanza superiore a circa 10<-14>m, vengono espulsi protoni<1>H<+>35â€ con unâ€™energia che puÃ² essere determinata attraverso misure in camera a nebbia. CiÃ² dipende dalla repulsione coulombiana tra i protoni<1>H<+>35â€™ e il nucleo 38â€™. Lâ€™energia dei protoni espulsi 35â€ Ã ̈ circa 6,7 MeV, come da calcolo, e come confermano prove sperimentali secondo la tecnica indicata.

Una parte dei protoni espulsi 35â€ per repulsione coulombiana possono interagire con altri nuclei del medesimo cluster 21 in cui si sono formati o anche con nuclei di altri cluster 21.

Con riferimento ancora alla figura 5, particolari d2, e2, una parte dei protoni espulsi 35â€ espulsi dai rispettivi nuclei 28 in cui Ã ̈ avvenuta la cattura orbitale (figure 4 e 5), che non reagiscono con altri nuclei del materiale primario 19, possono lasciare il materiale primario 19 come protoni emessi 35â€ â€™.

Come mostrato schematicamente in figura 7, la fase 200 di creazione di ulteriori ioni H<->puÃ² prevedere una fase di predisposizione di una quantitÃ di un particolare materiale secondario 28 in prossimitÃ del nocciolo attivo 18. Il materiale secondario 28 Ã ̈ un materiale in grado di interagire con protoni aventi unâ€™energia superiore a una soglia di energia predeterminata, secondo reazioni nucleari protonedipendenti, nel seguito indicate anche come reazioni secondarie, che decorrono con rilascio di radiazioni 49 (figura 5), in particolare di radiazioni Î± e/o radiazioni Î² e/o radiazioni Î³, e/o di particelle 49 ad alta energia.

Il materiale secondario 28 Ã ̈ disposto prospiciente ossia affacciato sulla superficie 23 del nocciolo attivo 18, ossia sui cluster 21. In altre parole, un ipotetico osservatore solidale alla superficie 23 Ã ̈ in grado di vedere il materiale secondario 28. Il materiale secondario 28 Ã ̈ disposto a una distanza predeterminata S dalla superficie 23 del nocciolo attivo 18, sufficientemente piccola perchÃ© le radiazioni emesse siano in grado di raggiungere molecole di idrogeno 31 che si trovano in prossimitÃ del materiale di transizione, producendo ioni H<->35 disponibili per la cattura orbitale da parte degli atomi dei cluster 21. Il valore massimo S* della distanza S a cui si deve trovare il materiale secondario Ã ̈ dellâ€™ordine dei millimetri.

Il materiale secondario 28 puÃ² avere la forma di una lÃ mina 29, o anche altre forme, come nelle forme realizzative descritte piÃ¹ in dettaglio nel seguito.

In tal modo, il materiale secondario 28 puÃ² essere raggiunto dai protoni 35â€ â€™ emessi dai cluster 21 del nocciolo attivo 18, come sopra descritto, durante e a seguito della fase 150 di cattura orbitale. Tali protoni emessi 35â€ â€™ devono raggiungere il materiale secondario 28. A tal fine, la distanza tra i cluster 21 e il materiale secondario 28 deve essere inferiore alla lunghezza del cammino libero medio che i protoni<1>H<+>sono in grado di compiere prima di decadere allo stato di idrogeno atomico. Nel caso del Nichel i protoni emessi possono raggiungere unâ€™energia di circa 6,7 MeV. Con una pressione di idrogeno compresa tra 150 e 800 mbar, il cammino libero medio Ã ̈ circa 7,5 cm. Pertanto tale condizione Ã ̈ soddisfatta alla luce della condizione S<S* come sopra indicato.

In particolare, il materiale secondario 28 puÃ² comprendere Litio. Il litio contiene in natura lâ€™isotopo stabile<7>Li, presente per circa il 92,4% e lâ€™isotopo stabile<6>Li presente per circa il 7,6%. Le possibili reazioni protone-dipendenti sono:

ï£§<1>H<+>+<7>Li -><8>Be(Î±) 17,255 MeV {2a} ï£§<1 7 4>

H Li -><2+ 4 2+>

2He2He 17,347 MeV {2b} ï£§<1>H<+>+<6>Li -><7>Be 5,606 MeV {3a} ï£§<1 6 4 4>

H Li -><2+>

3He2He 4,019 MeV {3b} Inoltre, o in alternativa, il materiale secondario 28 Ã ̈ Boro. Il Boro contiene in natura lâ€™isotopo stabile<11>B, presente per circa lâ€™81,2% e lâ€™isotopo stabile<10>B presente per circa il 19,8%. Le possibili reazioni protone-dipendenti sono:

ï£§<1>H<+>+<11>B -><12>C 15,957 MeV {4a} ï£§<1>H<+>+<11 4>

B-><2+ 8>

2He Be (Î±) 8,590 MeV {4b} ï£§<1>H<+>+<10>B -><11>C 8,689 MeV {5a} ï£§<1>H<+>+<10 4>

B -><2+ 7>

2He Be 1,145 MeV {5b} Tra tali reazioni, quelle indicate con {2b},{3b},{2a}, {4b},{5b} decorrono con produzione di particelle Î±, indicate<4>

con la notazione<2+ 8>

2He , Be, oltre che con produzione di energia. Le particelle Î± prodotte secondo tali reazioni raggiungono il metallo di transizione del nucleo attivo incrementando il tasso di formazione di ioni H<->35 e quindi la frequenza con cui avvengono le reazioni di cattura orbitale e le reazioni di cattura nucleare, per cui aumenta il calore di reazione q prodotto nellâ€™unitÃ di tempo. CiÃ² aumenta sensibilmente la produttivitÃ energetica del metodo basato sulla fusione anarmonica stimolata tra H<->e un metallo di transizione (FASEC), e di un dispositivo o reattore a protoni basato su tale metodo.

A loro volta, le particelle Î± prodotte secondo alcune delle reazioni sopra indicate possono inoltre dar luogo a reazioni nucleari con<10>B,

ï£§<4 2+ 11 15>

2He B -> N 10,991 MeV {6a}; ï£§<4 2+ 11 - 14>

2He B-> n(Î² ) N 0,158 MeV {6b}; ï£§<4 2+ 11 1 14 ->2He B-> H C(Î² ) 0,784 MeV {6c}; ï£§<4 2+ 10 14>

2He B -> N 11,612 MeV {7a}; ï£§<4 2+ 10 - 13>

2He B-> n(Î² ) N (Î² ) 1,059 MeV {7b}; ï£§<4 2+ 10 1 13>

2He B-> H C 4,062 MeV {7c}; ï£§<4 2+ 10 2 12>

2He B-> H C 1,340 MeV {7d}, alcune delle quali ({6b},{6c},{7b},{7c}) decorrono con produzione di radiazioni utili per ionizzare lâ€™idrogeno a ioni H-.

Inoltre, o in alternativa, il materiale secondario 28 puÃ² essere un metallo di transizione, che puÃ² appartenere sia al blocco d della tavola periodica, sia al blocco f, formato dai lantanoidi e dagli attinoidi. Nel caso particolare di impiego di<232>Th,<236>U,<239>U, capostipiti di rispettive catene naturali di decadimento, o di<239>Pu, capostipite di una catena di decadimento artificiale, le possibili reazioni protone-dipendenti sono, nellâ€™ordine:

<1>H<+>+<232>Th -><233>Pa(Î²-) 5,249 MeV {8a}<1>H<+>+<235>U -><236>Np(Î²-) 4,833 MeV {8b}<1>H<+>+<238>U -><239>Np(Î²-) 5,287 MeV {8c}<1>H<+>+<239>Pu(Î±)-><240>Am(Î²<+>) 4,372 MeV {8d} Come detto in precedenza, le particelle Î± prodotte secondo le reazioni {2b},{2d},{4b},{4d} possono dare luogo a reazioni Î±-dipendenti con il metallo del materiale primario. Ad esempio, nel caso del Nichel si possono avere le reazioni:

4<2+ 58 62>

2He Ni-> Zn(Î²) 3,369 MeV {9a} 4<2+ 60 64>

2He Ni-> Zn 3,952 MeV {9b} 4<2+ 61 65>

2He Ni-> Zn(Î²) 4,116 MeV {9c} 4<2+ 62 66>

2He Ni-> Zn 4,579 MeV {9d} 4<2+ 64 68>

2He Ni-> Zn 5,333 MeV, {9e} alcune delle quali ({9a},{9c},{7b},{7c}) decorrono con produzione di radiazioni utili per ionizzare lâ€™idrogeno a ioni H-.

In caso di incremento della formazione di ioni H-mediante reazioni secondarie, la fase 300 (figura 1) di regolazione prevede una fase di variazione della quantitÃ di materiale secondario 28 raggiungibile dai protoni 35â€ â€™ emessi dalla struttura a cluster 20 del metallo di transizione, cioÃ ̈ dal nocciolo attivo. Con riferimento alla figura 7, tale quantitÃ Ã ̈ proporzionale alla porzione di superficie 29 di materiale 28 che si trova entro una distanza S* dal nocciolo attivo 18.

In figura 6 Ã ̈ mostrato un generatore di energia 101 secondo una forma realizzativa dellâ€™invenzione, in cui i mezzi di ionizzazione comprendono mezzi di somministrazione 60 di un vettore energetico 69 allâ€™idrogeno. Il generatore 101 Ã ̈ provvisto di un nocciolo attivo 18 comprendente:

ï£§ una quantitÃ di un materiale primario, comprendente a sua volta cristalli di un metallo di transizione nella forma di cluster micro-nanometrici, in cui i cluster hanno generalmente un numero di atomi del metallo di transizione inferiore a un numero prefissato di atomi;

ï£§ ioni H-, disponibili per una successiva fase di cattura orbitale da parte degli atomi del metallo di transizione.

Il nocciolo attivo 18 ha in questo caso una forma allungata, ad esempio la forma di un cilindro o di una barretta. Il nocciolo attivo 18 Ã ̈ disposto allâ€™interno, preferibilmente in una posizione centrale, di una camera di generazione allungata 53 definita da una parete di scambio termico 55. Esternamente alla parete di scambio termico 55 Ã ̈ realizzata una camera di scambio termico 54, sostanzialmente anulare, che a sua volta Ã ̈ delimitata da una parete esterna 51. In particolare, la camera allungata 53 e la camera di scambio termico 54 possono avere forma cilindrica.

La camera di generazione 53 Ã ̈ provvista di una luce di ingresso 78â€™ e di una luce di uscita 78â€ , rispettivamente per lâ€™ingresso e lâ€™uscita di idrogeno gassoso 31 (figura 3), in questo caso in corrispondenza di porzioni di estremitÃ opposte.

La camera di scambio termico 54 Ã ̈ provvista di una luce di ingresso 64 e di una luce di uscita 65, in corrispondenza di porzioni di estremitÃ opposte della camera di generazione 53, rispettivamente per lâ€™ingresso e lâ€™uscita di un fluido termovettore, non rappresentato, che in uso asporta la potenza termica Q derivata dal calore di reazione q. Nella forma realizzativa rappresentata, la camera di generazione 53 Ã ̈ chiusa alle estremitÃ per mezzo di una prima testata 52 e di una seconda testata 59. Le testate 52,59 possono essere collegate meccanicamente alla camera di generazione 53 con mezzi di collegamento preferibilmente reversibili di tipo convenzionale, ad esempio con mezzi flangiati 51â€™.

Nella forma realizzativa rappresentata, sono previsti mezzi di preriscaldamento del nocciolo attivo nella forma di un avvolgimento elettrico 56, in uso collegato a una sorgente di forza elettromotrice, non rappresentata, in modo che lâ€™avvolgimento 56 sia percorso da una corrente predeterminata. Lâ€™avvolgimento 56 Ã ̈ dimensionato in modo che tale corrente sviluppi una potenza termica in grado di riscaldare il nocciolo attivo 18, in un tempo prefissato ed industrialmente accettabile, da una prima temperatura, tipicamente la temperatura ambiente, fino a una seconda temperatura o temperatura iniziale di processo, superiore a una determinata temperatura critica TD, dipendente in primo luogo dal metallo di transizione presente nel materiale primario.

Il generatore 101 comprende inoltre mezzi dâ€™innesco del processo di cattura orbitale degli ioni H<->da parte del metallo di transizione del nocciolo attivo 18. Nella forma realizzativa esemplificativa mostrata in figura 6, i mezzi dâ€™innesco sono costituiti da elettrodi 61,62, atti ad imporre impulsivamente alle estremitÃ del nocciolo attivo 18 una differenza di potenziale elettrico in modo da creare una corrente elettrica impulsiva attraverso una porzione elettrostrittiva, non rappresentata, del nocciolo attivo 18. Nella forma realizzativa rappresentata, gli elettrodi 61,62 si estendono rispettivamente dalle testate 52,59, e sono provvisti di mezzi per supportare e mantenere in posizione il nocciolo attivo 18 allâ€™interno della camera di generazione 53.

In alternativa o in aggiunta agli elettrodi 61,62, possono essere previsti mezzi dâ€™innesco 67, indicati in forma schematica, per proiettare un impulso di raggio laser sul nocciolo attivo.

Allâ€™interno della testata 52 sono disposti mezzi di somministrazione 60 di un vettore energetico 69, ad esempio radiazioni come radiazioni UV, X, Î±, Î², Î³, o fasci di particelle come protoni, iperoni, mesoni, leptoni, ioni accelerati.

In alternativa o in aggiunta ai mezzi di somministrazione 60, internamente ad un elemento di contenimento del nocciolo attivo 18 come la parete di scambio termico 55 possono essere disposte delle placchette, non rappresentate, comprendenti nel loro insieme una quantitÃ predeterminata di un materiale secondario atto a catturare protoni aventi unâ€™energia almeno uguale a una soglia di energia predeterminata.

Come giÃ descritto, il materiale secondario interagisce con i protoni 35â€ â€™ emessi dal nocciolo attivo 18, secondo reazioni nucleari protone-dipendenti, alcune delle quali decorrono con produzione di radiazioni e/o particelle utili ad aumentare la produzione di ioni H-.

In una forma realizzativa non rappresentata, la parete 55 di contenimento della camera di generazione puÃ² essere rivestita internamente con uno strato di materiale secondario, il quale puÃ² eventualmente essere ripristinato dopo esaurimento, per un nuovo ciclo operativo della camera di generazione 53, ovvero del generatore 101.

In unâ€™altra forma realizzativa, la parete 55 di contenimento della camera di generazione Ã ̈ realizzata in una lega contenente almeno superficialmente il materiale secondario. Ad esempio, la parete 55 puÃ² essere formata in una lega amorfa di Boro e/o Litio, come materiale secondario, e Fe o Ni come materiale strutturale, come la Fe/B 80/20%, o una lega da questa derivata per aggiunta di altri metalli strutturali o secondari.

Il numero di reazioni per unitÃ di tempo tra i protoni<1>H<+>35â€ â€™ e il materiale secondario 28 varia in dipendenza della quantitÃ di materiale disposto entro una distanza massima S*. Corrispondentemente, lâ€™intensitÃ delle radiazioni e/o la quantitÃ di particelle prodotte da tali reazioni varia tra un valore minimo, quando la quantitÃ di materiale secondario 28 disposto entro la distanza massima S* Ã ̈ minima, e un valore massimo, quando tale quantitÃ Ã ̈ massima. Corrispondentemente, lâ€™incremento di produzione di ioni H<->in seno al materiale primario, e quindi lâ€™incremento di produzione di calore di reazione, variano tra un valore minimo e un valore massimo.

Pertanto, oltre ad avere una funzione di arricchimento e potenziamento di un generatore del tipo descritto in WO2010058288, la presenza del materiale secondario 28 consente anche una regolazione della potenza termica Q prodotta.

La figura 8 mostra schematicamente in una vista prospettica unâ€™altra forma realizzativa del nocciolo attivo 18 in cui il nocciolo attivo 18 comprende due elementi primari formati da un primo corpo tubolare 24â€™ e da un secondo corpo tubolare 24â€ disposti concentrici attorno a un asse longitudinale comune 11, e comprendenti il metallo di transizione in forma di cluster 21. I corpi tubolari 24â€™ e 24â€ hanno uno spessore molto piccolo rispetto al diametro. I corpi tubolari 24â€™ e 24â€ hanno una base comune 24 avente ad esempio la forma di un cerchio o di una corona circolare comprendente una pozione perimetrale di una sezione piana del secondo corpo tubolare, esterno, 24â€ , in modo da fissare reciprocamente il primo corpo tubolare 24â€™ e il secondo corpo tubolare 24â€ in una posizione relativa. La posizione relativa dei due corpi tubolari 24â€™ e 24â€ puÃ² essere fissata anche con altri mezzi di fissaggio reciproco, per esempio una serie di elementi radiali, non rappresentati, compresi tra i due corpi tubolari 24â€™ e 24â€ e solidali con entrambi.

La figura 8 mostra inoltre schematicamente un elemento secondario formato da un corpo cilindrico di regolazione, che in questa forma realizzativa Ã ̈ un corpo tubolare 30, atto ad essere inserito scorrevolmente nellâ€™intercapedine 26 tra i due corpi tubolari 24â€™ e 24â€ che formano il nocciolo attivo 18. Il corpo cilindrico di regolazione 30 comprendente il materiale secondario atto a catturare e a interagire con i protoni ad alta energia provenienti dal nocciolo attivo 18. Il corpo di regolazione tubolare 30 Ã ̈ associato a mezzi non rappresentati per spostare tale corpo di regolazione 30 allâ€™interno dellâ€™intercapedine 26, variando in tal modo la quantitÃ di materiale secondario esposto ossia raggiungibile dai protoni ad alta energia 35â€ â€™ provenienti dal nocciolo attivo 18, in modo che aumentando/diminuendo tale quantitÃ di materiale secondario esposto mediante uno spostamento predeterminato del corpo di regolazione 30 si ottenga un corrispondente incremento/decremento ottenuta del tasso di reazioni protone-dipendenti e un incremento/diminuzione della produzione di radiazioni e/o particelle in grado di incrementare la produzione di H<->e la successiva cattura orbitale e nucleare in seno al nocciolo attivo 18.

Ovviamente, la forma di figura 8 Ã ̈ solo esemplificativa e non limitativa, e la disposizione di figura 8 puÃ² essere ovviamente generalizzata al caso, non rappresentato, di un solo o di una pluralitÃ di elementi o corpi tubolari concentrici primari 24â€™,24â€ ,â€¦ del nucleo attivo 18 e di una pluralitÃ di elementi o corpi tubolari concentrici secondari 30 del corpo di regolazione, aventi rispettivi diametri tali che ciascun corpo tubolare o elemento primario 24â€™,24â€ ,â€¦ si interponga generalmente tra due corpi tubolari o elementi secondari 30 e viceversa.

Le figure 9 e 10 mostrano schematicamente in una vista prospettica un nocciolo attivo 18 e un corpo di regolazione 30 comprendenti rispettivamente una pluralitÃ di elementi primari sostanzialmente piani 17, e una pluralitÃ di elementi secondari sostanzialmente piani 32. Nella forma realizzativa rappresentata, sia gli elementi primari 17 che gli elementi secondari 32 sono lamine primarie e secondarie, realizzate almeno in parte, rispettivamente, con il materiale primario, ossia con il metallo di transizione in forma di cluster micro-nanometrici, e con il materiale secondario. Le lamine 17 e 32 possono ovviamente avere una qualsiasi forma, anche diversa dalla forma rettangolare rappresentata in figura 9. Se necessario, per mantenere le lamine 17 e/o le lamine 32 in una configurazione piana sono previsti mezzi tenditori, non rappresentati, comprendenti, ad esempio cornici rigide o altri elementi di irrigidimento. Le lamine primarie 17 sono preferibilmente solidali lâ€™una allâ€™altra, come pure le lamine secondarie 32. Le lamine 17 e 32 sono disposte in modo che ciascuna lamina primaria 17 si interponga scorrevolmente tra due lamine secondarie, e che ciascuna lamina secondaria si interponga scorrevolmente tra due lamine primarie, ad eccezione ovviamente delle lamine primarie e/o secondarie estreme delle due pluralitÃ di lamine. In altre parole, le lamine primarie 17 del nocciolo attivo 18 e le lamine secondarie 32 del corpo di regolazione 30 sono almeno in parte interfogliate. Il passo P1tra le lamine primarie 17 Ã ̈ preferibilmente costante ed uguale al passo P2tra le lamine secondarie, pure preferibilmente costante. La distanza S tra almeno una porzione di ciascuna lamina secondaria 17 e porzioni corrispondenti delle lamine secondarie 32 viciniori, come pure la distanza tra almeno una porzione di ciascuna lamina secondaria 32 e porzioni corrispondenti delle lamine secondarie 17 viciniori Ã ̈ approssimativamente uguale alla metÃ del passo P comune alle lamine delle due pluralitÃ , diminuito della somma dei semispessori delle lamine 17 e 32. Tale distanza S Ã ̈ inferiore alla distanza massima predeterminata S*, oltre la quale radiazioni e particelle prodotte dal materiale secondario mediante reazioni protonedipendenti non possono interagire con lâ€™idrogeno in prossimitÃ dei cluster di materiale primario causando unâ€™ulteriore generazione di ioni H-.

In una forma realizzativa, sono inoltre previsti mezzi di regolazione comprendenti mezzi di scorrimento relativo tra le lamine primarie 17 e le lamine secondarie 32, secondo una direzione indicata dalla freccia 39 e appartenente alla giacitura comune alle lamine primarie 17 e secondarie 32 parallele.

Come mostrato sempre in Fig. 9, quando il corpo di regolazione 30 si trova a una coordinata X rispetto a unâ€™estremitÃ 40 del nocciolo attivo 18, il nocciolo attivo 18 rimane suddiviso in una porzione 18â€™, in cui le lamine 32 del corpo di regolazione 30 sono affacciate sulle lamine primarie viciniori del nocciolo attivo 18 e si trovano alla distanza S, e in una porzione 18â€ in cui, salvo una piccola zona contigua alla porzione 18â€™, la distanza tra le lamine primarie e le lamine secondarie prospicienti, e viceversa, Ã ̈ superiore alla massima distanza S*.

I mezzi di scorrimento relativo, non rappresentati, permettono di variare lâ€™estensione delle porzioni 18â€™ e 18â€ , ossia di variare solidalmente rispettive porzioni di superficie di ciascun elemento secondario 32 affacciate sugli elementi primari 17 viciniori, variando la quantitÃ di materiale secondario disposto ad una distanza S inferiore alla massima distanza S*, in modo da realizzare una regolazione delle reazioni secondarie protone-dipendenti tra tali protoni emessi e il materiale secondario e quindi, attraverso una regolazione dellâ€™incremento di produzione di ioni H<->causato dalle radiazioni e/o particelle prodotte dalle reazioni protone-dipendenti, una regolazione della potenza Q generata dal generatore.

La figura 11 mostra schematicamente in una vista prospettica esplosa un nocciolo attivo 18 e un corpo di regolazione 30 comprendenti rispettivamente una pluralitÃ di elementi primari sostanzialmente piani 17, e una pluralitÃ di elementi secondari sostanzialmente piani 32, nella forma di lamine primarie 17 e secondarie 32, rispettivamente realizzate almeno in parte con il materiale primario e con il materiale secondario. Le lamine 17 e 32 possono ovviamente avere una qualsiasi forma, anche se Ã ̈ preferibile la forma di porzioni di dischi circolari di figura 11. Mezzi tenditori, ad esempio del tipo indicato descrivendo la figura 9, possono essere previsti per mantenere le lamine primarie 17 e/o le lamine secondarie 32 in una configurazione piana. Nella forma realizzativa rappresentata, sono inoltre previsti elementi fissaggio reciproco 45 e 46 rispettivamente delle lamine primarie 17 e delle lamine secondarie 32, in modo che le lamine primarie 17 siano solidali lâ€™una allâ€™altra, come pure le lamine secondarie 32. Le lamine 17 e 32 sono disposte in modo che ciascuna lamina primaria 17 si interponga scorrevolmente tra due lamine secondarie, e che ciascuna lamina secondaria si interponga scorrevolmente tra due lamine primarie. Anche in questo caso, i passi P1e P2tra le lamine primarie 17 e le lamine secondarie 32 sono preferibilmente costanti ed uguali ad un passo comune P. La distanza S tra almeno una porzione di ciascuna lamina secondaria 17 e porzioni corrispondenti delle lamine secondarie 32 viciniori, come pure la distanza tra almeno una porzione di ciascuna lamina secondaria 32 e porzioni corrispondenti delle lamine secondarie 17 viciniori Ã ̈ approssimativamente uguale alla metÃ del passo comune P, diminuito della somma dei semispessori delle lamine 17 e 32. Tale distanza S Ã ̈ inferiore alla distanza massima predeterminata S*.

In una possibile forma realizzativa, sono inoltre previsti mezzi di regolazione comprendenti mezzi di rotazione relativa tra le lamine primarie 17 e le lamine secondarie 32, attorno ad un asse di rotazione comune 11â€™.

Come mostra la figura 12, quando il corpo di regolazione 30 si trova a una coordinata angolare Ï† rispetto a unâ€™estremitÃ 40 del nocciolo attivo 18, il nocciolo attivo 18 rimane suddiviso in una porzione 18â€™, in cui le lamine 32 del corpo di regolazione 30 sono affacciate sulle lamine primarie viciniori del nocciolo attivo 18 e si trovano alla distanza S, e in una porzione 18â€ in cui, la distanza tra le lamine primarie e le lamine secondarie viciniori, e viceversa, Ã ̈ generalmente superiore alla massima distanza S*.

I mezzi di rotazione relativa, comprendenti mezzi motori non rappresentati che agiscono su un albero 41, su cui sono calettate le lamine secondarie 32, permettono di variare lâ€™estensione delle porzioni 18â€™ e 18â€ , variando la quantitÃ di materiale secondario disposto ad una distanza S inferiore alla massima distanza S*, in modo da realizzare una regolazione delle reazioni secondarie tra i protoni emessi 35â€ â€™ e il materiale secondario, e quindi, attraverso una regolazione dellâ€™incremento di produzione di ioni H<->causato dalle radiazioni e/o particelle prodotte dalle reazioni protone-dipendenti, una regolazione della potenza Q generata dal generatore.

La figura 13 mostra schematicamente in una vista prospettica una cella di generazione elementare 58 di un dispositivo secondo unâ€™ulteriore forma realizzativa dellâ€™invenzione, in cui sono previsti un elemento primario 25â€™ avente la forma di un corpo tubolare, comprendenti nanostrutture cristalline a cluster di un metallo di transizione, ed un elemento secondario 25â€ anchâ€™esso con la forma di un corpo tubolare, avente il materiale secondario sulla propria superficie esterna e, quindi, affacciato verso lâ€™elemento primario 25â€™. I corpi tubolari 25â€™,25â€ sono disposti concentrici attorno a un asse longitudinale 11, e hanno uno spessore molto piccolo rispetto al diametro. I corpi tubolari 25â€™ e 25â€ hanno una base comune 25 avente ad esempio la forma di un cerchio o di una corona circolare comprendente una pozione perimetrale di una sezione piana del secondo corpo tubolare, esterno, 25â€ , in modo da fissare reciprocamente il primo corpo tubolare 25â€™ e il secondo corpo tubolare 25â€ in una posizione relativa. La posizione relativa dei due corpi tubolari 25â€™ e 25â€ puÃ² essere fissata anche con altri mezzi di fissaggio reciproco, per esempio una serie di elementi radiali, non rappresentati, compresi tra i due corpi tubolari 25â€™ e 25â€ e solidali con entrambi.

La figura 13 mostra inoltre schematicamente un elemento di regolazione 63 che in questa forma realizzativa Ã ̈ un corpo schermante avente la forma di un corpo tubolare, atto ad essere inserito scorrevolmente nellâ€™intercapedine 68 tra i due corpi tubolari primario e secondario 25â€™ e 25â€ . Il corpo schermante 63 Ã ̈ realizzato in un materiale e secondo uno spessore tale da renderlo atto a ostacolare i protoni emessi dai cluster del materiale primario del corpo tubolare primario 25â€™. Sono previsti mezzi, non rappresentati, per spostare il corpo schermante 63 allâ€™interno dellâ€™intercapedine 68, in modo da variare la quantitÃ di materiale secondario esposto ossia raggiungibile dai protoni 35â€ â€™ emessi dai cluster del metallo di transizione del corpo tubolare primario 25â€™, per cui aumentando/diminuendo tale quantitÃ di materiale secondario esposto mediante uno spostamento predeterminato del corpo di regolazione schermante 63 si ottiene un corrispondente incremento/decremento di ulteriori ioni H- 35 generati dalla ionizzazione dellâ€™idrogeno 31 e quindi un corrispondente incremento/decremento di potenza termica Q generata.

La disposizione di figura 13 puÃ² essere ovviamente generalizzata nel senso indicato descrivendo la figura 8, prevedendo piÃ¹ di una coppia di corpi tubolari primario e secondario 25â€™ e 25â€ e piÃ¹ di un corpo schermante 63.

In modo altrettanto evidente, Ã ̈ possibile dedurre dalle figure 9, 10, 11 forme realizzative in cui gli elementi sostanzialmente paralleli indicati come 32 sono, in alternanza, elementi primari ed elementi secondari, e gli elementi indicati come 17 sono elementi schermanti, ossia atti a impedire il passaggio di protoni, o viceversa. Ovviamente, in caso di presenza di mezzi di regolazione comprendenti mezzi di traslazione o di rotazione, il tasso delle reazioni protone-dipendenti varia in senso inverso a quello precedentemente descritto, ossia passa da un valore minimo quando vi Ã ̈ sovrapposizione tra gli elementi primari/secondari 32 e gli elementi schermanti 17, ad un valore massimo quando gli elementi schermanti 17 sono esclusi dagli spazi compresi tra gli elementi primari/secondari 32.

Il diagramma di figura 14 riporta in funzione del tempo t la temperatura T del nocciolo attivo (curva 74) e la potenza termica Q prelevata dal nucleo attivo 18 (curva 73). Con riferimento a tale diagramma, viene mostrata una variante del metodo secondo lâ€™invenzione, in cui la fase 200 di creazione di ulteriori ioni H<->comprende:

- una fase 71 di riduzione della potenza termica prelevata Q a partire da una potenza prelevata stazionaria Q0: la riduzione di potenza prelevata Q provoca un aumento della temperatura T del materiale primario 19 da una temperatura di lavoro T0a una temperatura aumentata T*. CiÃ² aumenta istantaneamente e transitoriamente la temperatura T in modo da incrementare la formazione degli ioni H-;

- una fase 72 di mantenimento della temperatura aumentata T* del materiale primario mediante aumento della potenza termica prelevata,

in particolare, in cui la fase 72 di mantenimento della temperatura aumentata T Ã ̈ una fase di transitorio controllato in cui la potenza prelevata Q raggiunge un valore Q* superiore alla potenza prelevata stazionaria Q0.

La figura 15 mostra schematicamente in sezione un generatore di energia 102 secondo una forma realizzativa dellâ€™invenzione, in cui sono previsti mezzi di ionizzazione del gas comprendenti un materiale 75 donatore di elettroni. Il generatore 102 comprende le caratteristiche del generatore 101, tranne i mezzi 60 di somministrazione di un vettore energetico ionizzante 69, che possono appartenere opzionalmente al generatore 102.

Nel generatore 102, le luci di ingresso ed uscita dellâ€™idrogeno 78â€™,78â€ nella/dalla camera di generazione 53 sono realizzate presso estremitÃ opposte della camera di generazione 53. Le luci di ingresso e di uscita 78â€™,78â€ sono collegate con rispettive tubazioni 82,84 di alimentazione/scarico di idrogeno gassoso, su cui sono disposte rispettive valvole di alimentazione/scarico 83,85. La camera di generazione 53 comprende un percorso anulare 76 per il gas attorno al nucleo attivo 18. In una forma realizzativa, internamente alla camera di generazione 53, lungo il percorso anulare 76, sono previsti mezzi 77 per creare e mantenere una circolazione 31â€™ di idrogeno 31 nella camera di generazione 53, lungo il percorso anulare 76. Tali mezzi di circolazione possono comprendere un ventilatore 77 atto allâ€™istallazione ed al funzionamento in presenza di idrogeno. Per lâ€™azionamento e il controllo di tale ventilatore 77 possono essere previsti mezzi di trascinamento magnetico in cui la porzione motrice Ã ̈ disposta allâ€™esterno della camera di generazione 53.

Lungo il percorso 76 del gas 31 allâ€™interno della camera di generazione 53, puÃ² essere disposto un materiale 75 donatore di elettroni, mediante un substrato o supporto 75â€™. Il materiale 75 donatore di elettroni comprende preferibilmente elementi con elettronegativitÃ Pauling in valore assoluto inferiore a 1, ossia alcuni metalli alcalini o alcalino-terrosi, in particolare Cesio. Assieme a tali metalli, il materiale 75 donatore di elettroni puÃ² inoltre comprendere altri elementi anche meno elettronegativi, scelti in modo che complessivamente lâ€™elettronegativitÃ Pauling sia in valore assoluto inferiore a 1. In prossimitÃ del substrato 75â€™ sono preferibilmente previsti mezzi 79 per convogliare lâ€™idrogeno 31 sul materiale 75 donatore di elettroni, disposti in modo che lâ€™idrogeno 31 urti sul materiale 75 donatore di elettroni. In questo modo, una quantitÃ di molecole di idrogeno H2, prelevando elettroni dal materiale donatore di elettroni, forma ioni idrogeno H-, che si aggiungono a quelli formati per adsorbimento e in stabilizzazione termica di molecole di idrogeno sulla superficie dei cluster 21 (figura 3).

La tubazione 82 e la valvola 83 possono essere utilizzati per caricare idrogeno nella camera di generazione 53 una o piÃ¹ volte durante la vita utile del dispositivo 102, oppure per alimentare un flusso controllato continuo o intermittente di idrogeno 31 nella camera di generazione 53. Similmente, la tubazione 84 e la valvola 85 possono essere utilizzati per scaricare lâ€™idrogeno dalla camera di generazione 53 una o piÃ¹ volte durante la vita utile del dispositivo 102, oppure per allontanare o spurgare dalla camera di generazione 53 un flusso controllato continuo o intermittente di gas 31â€ (figura 6). In particolare, possono essere previsti mezzi 78â€ ,84,85 di spurgo continuo o intermittente di una quantitÃ di gas, e mezzi di reintegro 78â€™,82,83 di una quantitÃ di idrogeno corrispondente alla quantitÃ spurgata con il gas contenente elio, per evitare accumulo di sostanze indesiderate nel gas allâ€™interno della camera di generazione 53, in particolare di elio atomico.

In una forma realizzativa, al ventilatore 77 sono associati mezzi per modulare la portata della circolazione 31â€™ di idrogeno 31. Tali mezzi di variazione della portata possono avere la forma di un inverter 77â€™. In una forma realizzativa non rappresentata, tali mezzi di variazione della portata possono comprendere un passaggio a sezione variabile lungo il percorso anulare 76 della camera di generazione 53.

Nella forma realizzativa rappresentata, gli elettrodi 61,62 ovvero i mezzi per supportare e mantenere in posizione il nocciolo attivo 18 allâ€™interno della camera di generazione 53, sono provvisti di cavitÃ o spazi di passaggio 76â€™ per garantire la circolazione dellâ€™idrogeno 31 lungo il percorso anulare 76.

La figura 16 mostra schematicamente in sezione un generatore di energia 103 in cui sono previsti mezzi di ionizzazione del gas comprendenti un materiale 75 donatore di elettroni, secondo unâ€™altra forma realizzativa, che differisce dalla dorma realizzativa del generatore 102 per quanto di seguito descritto. Il generatore 103 Ã ̈ provvisto di una camera di generazione 53 provvista di una luce di ingresso 78â€™ e di una luce di uscita 78â€ del gas che si trovano in prossimitÃ lâ€™una dellâ€™altra, e che sono separate, internamente alla camera di generazione 53, da un setto 80 sostanzialmente a tenuta di gas. Il percorso anulare 76 comprende un anello 76â€ esterno alla camera di generazione 53, che unisce la luce di uscita 78â€ con la luce di ingresso 78â€™. Lungo lâ€™anello esterno 76â€ Ã ̈ disposto il ventilatore 77 atto a funzionare in presenza di idrogeno e, nella forma realizzativa rappresentata, una valvola di regolazione 81 per modulare la portata di idrogeno 31 lungo lâ€™intero percorso anulare 76. Anche in questo caso, per modulare la portata di idrogeno 31 puÃ² essere previsto un inverter 77â€™ (figura 15) e la valvola di regolazione 81 puÃ² essere omessa. La valvola di regolazione 81 Ã ̈ disposta, nella forma realizzativa rappresentata, a valle del ventilatore 77. Le tubazioni 82,84 di alimentazione o reintegro e di scarico o spurgo dellâ€™idrogeno nella/dalla camera di generazione 53 sono collegate pneumicamente sullâ€™anello esterno 76â€ , in sequenza rispetto alla direzione del flusso dellâ€™idrogeno 31 lungo lâ€™anello esterno 76â€ .

La figura 17 mostra schematicamente in sezione un particolare di un generatore di energia 104 in cui sono previsti mezzi di ionizzazione del gas comprendenti un materiale 75 donatore di elettroni, secondo unâ€™altra ulteriore forma realizzativa, che differisce dalla forma realizzativa del generatore 103 per quanto di seguito descritto. In questo caso, sono previsti mezzi 86 per separare elio presente nella corrente di idrogeno in uscita dalla camera di generazione 53 attraverso la luce di uscita 78â€ , e per riciclare lâ€™idrogeno purificato dallâ€™elio nella camera di generazione 53 attraverso il ventilatore 77 e la luce di ingresso 78â€™. I mezzi di separazione possono comprendere, ad esempio, setacci molecolari, filtri al palladio.

Anche se nei generatori 101, 102, 103 e 104 delle figure 6, 15, 16 e 17 Ã ̈ rappresentato un nocciolo attivo 18 formato da un solo corpo allungato, il nucleo attivo 18 puÃ² essere formato da un pluralitÃ di corpi allungati, o comunque da una pluralitÃ di corpi che permettano la realizzazione di un percorso anulare analogo al percorso anulare 76.

Alcune parti dei generatori 101, 102, 103 e 104, in particolare la parete 55 di contenimento e scambio termico, possono essere realizzate in un metallo di transizione, preferibilmente nel metallo di transizione del nocciolo attivo 18, in modo da evitare fenomeni di corrosione galvanica differenziale e consentire una produzione ulteriore di energia per interazione dei protoni emessi dal nucleo con il metallo di transizione.

La descrizione di cui sopra di forme realizzative del metodo e del generatore secondo lâ€™invenzione, e delle modalitÃ di utilizzo del generatore, Ã ̈ in grado di mostrare lâ€™invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dallâ€™ambito dellâ€™invenzione. Sâ€™intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e, per questo, non limitativo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per produrre energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno (31) e un metallo di transizione, detto metodo includendo le fasi di: - predisposizione (110) di un materiale primario (19) comprendente detto metallo di transizione; - alimentazione e mantenimento di detto idrogeno (31), a contatto con detto materiale primario (19); - riscaldamento (130) di detto materiale primario (19) fino a una temperatura iniziale (T1) superiore a una determinata temperatura critica; - sollecitazione impulsiva (140) su detto materiale primario (19), in modo da provocare una formazione di ioni H<->(35) a partire da detto idrogeno (31), e da provocare reazioni di cattura (150,151) di detti ioni H<->(35) da parte di detto materiale primario (19), con generazione di un calore di reazione (q); - prelievo (160) di una potenza termica (Q) da detto calore di reazione (q), mantenendo la temperatura di detto materiale primario (19) al di sopra di detta temperatura critica, caratterizzato dal fatto di prevedere una fase (200) di incremento di detti ioni H<->(35) a disposizione di dette reazioni di cattura (150,151), in modo da passare da una prima concentrazione di detti ioni H<->(35) ad una seconda concentrazione di detti ioni H-(35) in detto idrogeno (31) a contatto con detto materiale primario (19) , e in modo da aumentare la frequenza di dette reazioni di cattura (150,151) ed aumentare detta generazione di calore di reazione (q) fino ad un valore di calore di reazione aumentato.
2. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detto materiale primario comprende una quantitÃ predeterminata di nanostrutture cristalline a cluster (21), ossia di cluster (21) di detto metallo di transizione, aventi un numero di atomi del metallo di transizione inferiore a un numero determinato di atomi.
3. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detta fase (200) di generazione di nuovi ioni H<->prevede una fase di ionizzazione di detto idrogeno (31) a contatto con detti cluster (21).
4. Un metodo come da rivendicazione 3, in cui detta fase di ionizzazione di detto idrogeno H<->(31)comprende le fasi di: â€“ predisposizione di un materiale donatore di elettroni (75) comprendente almeno un elemento chimico donatore di elettroni, in prossimitÃ di detto attivo materiale primario (19); â€“ convogliamento ed impatto di detto idrogeno (31) su detto materiale donatore di elettroni (75), in cui detto almeno un elemento chimico donatore di elettroni Ã ̈ scelto tra Cs, Ba, Sr, Rb, Li, Na, Ca, K, Fr, Ra, in particolare detto almeno un elemento chimico donatore di elettroni Ã ̈ Cesio, in alternativa, detto materiale donatore di elettroni (75) Ã ̈ ottenuto dalla combinazione di un primo elemento con un secondo elemento tale che detto materiale donatore abbia complessivamente unâ€™elettronegativitÃ Pauling in valore assoluto inferiore a 1, in particolare, Ã ̈ prevista una fase di circolazione (31â€™) di detto idrogeno (31) in una camera di generazione (53) che racchiude detto materiale primario (19), in modo che detto flusso (31â€™) di idrogeno (31) compia ripetutamente detta fase di convogliamento ed impatto sul materiale donatore, in particolare, Ã ̈ prevista una fase (300) di modulazione di detta potenza termica (Q) mediante una variazione di portata di detta circolazione (31â€™) di detto idrogeno (31) in detta camera di generazione (53).
5. Un metodo per produrre energia come da rivendicazione 3, in cui detta fase di ionizzazione di detto idrogeno (31)H<->comprende una fase di somministrazione di un vettore energetico (69) a detto idrogeno, detto vettore energetico (69) essendo scelto tra â€“ una radiazione ionizzante scelta tra: â€“ una radiazione luminosa; â€“ una radiazione UV; â€“ una radiazione X; â€“ una radiazione Î±; â€“ una radiazione Î²; â€“ una radiazione Î³; â€“ una combinazione di dette radiazioni; â€“ un fascio di particelle scelte tra: â€“ protoni; â€“ iperoni; â€“ mesoni; â€“ leptoni; â€“ ioni metallici; â€“ una combinazione di dette particelle; â€“ una combinazione di quanto sopra, in particolare, Ã ̈ prevista una fase di predisposizione di un materiale radioattivo in prossimitÃ di detto materiale primario (19), in particolare, Ã ̈ prevista una fase (300) di modulazione di detta potenza termica (Q), mediante una fase di variazione di intensitÃ di dette radiazioni ionizzanti e/o mediante una variazione di intensitÃ di detto fascio di particelle.
6. Un metodo per produrre energia come da rivendicazione 5, comprendente una fase di predisposizione (115) di una quantitÃ di un materiale secondario (28) che si affaccia su detto materiale primario (19) ed entro una distanza massima (S) predeterminata da detto materiale primario (19), detto materiale secondario (28) essendo atto a interagire con protoni (35â€ â€™) di energia superiore a una soglia di energia predeterminata, emessi dal materiale primario, per mezzo di reazioni nucleari protone-dipendenti che decorrono con rilascio di dette radiazioni (49) e/o di dette particelle (49), in cui detti protoni (35â€ â€™) sono emessi da detto materiale primario (19), in cui detta fase di somministrazione di un vettore energetico viene eseguita per mezzo di dette radiazioni e/o di dette particelle rilasciate da dette reazioni protone-dipendenti, in particolare, detto materiale Ã ̈ scelto tra boro, litio e un metallo di transizione.
7. Un metodo come da rivendicazione 3, in cui detta fase di ionizzazione di detto idrogeno H<->(31)comprende le fasi di: â€“ riduzione (71) di detta potenza termica prelevata (Q) a partire da una potenza prelevata stazionaria (Q0), detta riduzione (71) di potenza prelevata (Q) provocando un aumento predeterminato di temperatura (T) di detto materiale primario (19) da una temperatura di lavoro (T0) a una temperatura aumentata (T*), detta temperatura aumentata (T*) provocando un aumento di concentrazione di detti ioni H-; â€“ mantenimento (72) di detta temperatura aumentata (T*) di detto materiale primario (19) mediante ripristino di detta potenza termica prelevata (Q) fino ad una potenza termica aumentata stazionaria (Q0).
8. Un generatore di energia (101,102,103,104) per ottenere energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno (31) e un metallo di transizione, detto generatore di energia comprendendo: â€“ un nocciolo attivo (18) che include una determinata quantitÃ di un materiale primario (19) che comprende detto metallo di transizione; â€“ una camera di generazione (53) contenente detto nocciolo attivo (18) e atta a contenere detto idrogeno (31) per realizzare un contatto di detto idrogeno (31) con detto materiale primario (19); â€“ mezzi riscaldanti (56) per riscaldare detto nocciolo attivo (18) in detta camera di generazione (53) fino a una temperatura iniziale di processo (T1) superiore a una determinata temperatura critica; â€“ mezzi dâ€™innesco (61,62,67) per produrre una sollecitazione impulsiva (140) su detto nocciolo attivo (18), detta camera di generazione (53) e detti mezzi dâ€™innesco (61,62,67) e/o detti mezzi riscaldanti (56) essendo atti a causare una formazione di ioni H<->(35) a partire da detto idrogeno (31) e reazioni di cattura (150,151) di detti ioni H<->(35) da parte di detto materiale primario (19), con generazione di un calore di reazione (q); â€“ mezzi (54) per prelevare da detta camera di generazione (53) una potenza termica (Q) e per mantenere la temperatura (T) di detto nocciolo attivo (18) al di sopra di detta temperatura critica, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi per incrementare detti ioni H<->(35) disponibili per dette reazioni di cattura (150,151) in modo da passare da una prima concentrazione di detti ioni H<->(35) ad una seconda concentrazione di detti ioni H<->(35) in detto idrogeno (31) a contatto con detto materiale primario (35), e in modo da aumentare la frequenza di dette reazioni di cattura (150,151) ed aumentare detta generazione di calore di reazione (q) fino ad un valore di calore di reazione aumentato.
9. Un generatore di energia come da rivendicazione 8, in cui detto materiale primario comprende una quantitÃ predeterminata di nanostrutture cristalline a cluster (21), ossia di cluster (21) di detto metallo di transizione, dette nanostrutture cristalline (21) avendo un numero di atomi del metallo di transizione inferiore a un numero determinato di atomi.
10. Un generatore di energia (101,102,103,104) come da rivendicazione 8, in cui detti mezzi per incrementare detti ioni H<->(35) comprendono mezzi di ionizzazione di detto idrogeno (31) a contatto con detto materiale primario (35), detti mezzi di ionizzazione essendo scelti tra: â€“ mezzi di ionizzazione comprendenti: â€“ un materiale donatore di elettroni (75) in cui Ã ̈ presente un elemento chimico donatore di elettroni scelto tra Cs, Ba, Sr, Rb, Li, Na, Ca, K, Fr, Ra, disposto in prossimitÃ di detto nocciolo attivo (18); â€“ mezzi (79) per convogliare e far compiere a detto idrogeno un impatto su detto materiale donatore di elettroni (75), â€“ mezzi (60) per somministrare a detto idrogeno (31) un vettore energetico (69), scelto tra: â€“ radiazioni ionizzanti scelte tra radiazioni laser; radiazioni UV; radiazioni X; radiazioni Î±; radiazioni Î²; radiazioni Î³; una combinazione di dette radiazioni; â€“ fasci di particelle scelte tra protoni; iperoni; mesoni; leptoni; ioni metallici; una combinazione di dette particelle; â€“ una combinazione di quanto sopra, in particolare, in cui sono previsti mezzi di variazione di detto calore di reazione (q) e di detta potenza termica (Q) comprendenti mezzi di variazione di intensitÃ di dette radiazioni ionizzanti e/o di detti fasci di particelle, in particolare, sono previsti mezzi (77) per creare e mantenere una circolazione (31â€™) di detto idrogeno (31) in detta camera di generazione (53), in modo che detto idrogeno (31) colpisca ripetutamente detto materiale donatore di elettroni (75) provocando unâ€™ulteriore trasformazione di idrogeno (31) in ioni H-, in particolare, sono previsti mezzi (77â€™,81) per modificare la portata di detta circolazione (31â€™) di detto idrogeno (31) in detta camera di generazione (53), in modo da regolare detta ulteriore trasformazione di idrogeno (31) in ioni H-. in particolare, detti mezzi di somministrazione di un vettore energetico (69) comprendono una quantitÃ di un materiale secondario (28) disposta entro una distanza massima (L) predeterminata da detto materiale primario (19), detto materiale secondario (28) essendo atto a interagire con protoni di energia superiore a una soglia di energia predeterminata, in modo che protoni emessi a seguito di detta cattura orbitale (150) di detti ioni H<->(35) provochino reazioni nucleari secondarie che decorrono con rilascio di dette radiazioni e/o di dette particelle.