CN103608869A

CN103608869A - 核转化方法和核转化装置

Info

Publication number: CN103608869A
Application number: CN201180045124.6A
Authority: CN
Inventors: 水野忠彦; 石川泰男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2014-02-26
Also published as: JPWO2012011499A1; BR112013001396A2; US20130188763A1; KR20130042570A; EP2597652A4; WO2012011499A1; SG187027A1; EP2597652A1; MY164232A

Abstract

本发明提供了一种核转化方法及其装置，从而可以通过使用简单结构产生热能和氢。利用加热器（6，115），在没有氧的情况下将由诸如SUS304或铁的金属材料形成的反应池（1，100）加热到500°C或更高。然后，将水引入反应池（1，100），以便生成水蒸汽。通过水蒸气和反应池（1，100）的内壁之间的反应，引起核转化，并且产生氢和热能。通过在反应池（1，100）中提供至少包含碱金属和氧的反应剂（NaOH，K₂TiO₃等），在不使用水的情况下出现核反应。为了激活核反应，水蒸气可以提供到包含反应剂的反应池（1，100）中，并且可以在反应池（1，100）中放置叶片（f）（124）作为金属元素源，以便进一步扩大金属表面。

Description

核转化方法和核转化装置

技术领域

本发明涉及用于在低温下发生核反应的方法和装置。

背景技术

本申请人提交了有关从水产生氢的发明的若干申请，其中使镍、铬和铁元素与碱性金属熔融盐接触，使细颗粒群从熔融盐的液体表面扩散在反应空间中，并使蒸汽与细颗粒群接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1专利申请第2009-9733号

专利文献2专利申请第2009-125号

专利文献3专利申请第2009-120757号

专利文献4专利申请第2009-0356号

发明内容

本发明要解决的问题

在这些申请中，公开了可以通过物理和化学反应将水分解。但是，存在只通过物理和化学反应不能充分说明的现象。

解决问题的手段

在核转化的第一方法中，将金属材料布置在消除了氧的环境中，以及将水供应给该环境中，使得蒸汽与金属材料的表面接触，从而产生核转化。

在核转化的第二方法中，将金属材料布置在没有氧的环境中，布置至少包括碱金属和氧的反应剂，将金属材料和反应剂加热成使细颗粒从反应剂的表面扩散在该环境中，从而在细颗粒与金属材料的表面之间发生核反应。进一步，优选的是，将水供应给没有氧的环境。并且，优选地在超过490°C的温度上加热该环境。

本发明的第一核转化装置包含由金属材料制成的中空反应池、加热反应池的加热设备、和从反应池的内部消除空气的空气消除设备，以及将水供应给反应池。并且，将金属元素供应体存放在反应池中。更进一步，将热交换器布置在反应池中，以便可以通过热交换器取出热能。

本发明的第二核转化装置包含由金属材料制成的中空反应池、加热反应池的加热设备、从反应池的内部消除空气的空气消除设备、和存放在反应池中和至少包括碱金属和氧的反应剂。并且，优选地将水供应给反应池。进一步，优选地将具有小直径的气体排放管配备在反应池上。

本发明的第三核转化装置包含产生没有氧的环境的密封外壳、布置在密封外壳中和上面具有纳米大小的金属颗粒的一对相对电极、和将电流供应给电极的电源，在相对电极之间供应诸如蒸汽、氘、氚或氦3那样的反应气体。

本发明的第四核转化装置包含产生没有氧的环境的密封外壳、布置在密封外壳中、上面保持纳米大小的金属颗粒的作为热导体的纳米颗粒保持体、和加热纳米颗粒保持体和密封外壳的加热设备，将诸如蒸汽、氘、氚或氦3那样的反应气体供应到密封外壳中。

发明效果

本发明的核转化方法利用了在近似500°C激活金属表面以便产生等离子环境的SUS304或铁的金属表面的特征。当使蒸汽与金属表面接触时，将蒸汽电离产生包括金属离子和氧离子的纳米量级的细氧化物颗粒。那时，颗粒吸收它们邻域中的电子，从而使电子变重。其结果是，颗粒中的原子收缩，使那些原子核之间的长度变短。进一步，重电子被吸收在颗粒之间的边界上的氧离子或氢离子中，使氧离子或氢离子收缩，从而使原子核之间的长度变短，增加了核转化的可能性。这种核转化相继发生，但是，反应池不会被熔化掉，因为放热反应和吸热反应在核转化时间成比例。进一步，如果将至少包括碱金属和氧的反应剂存放在反应池中，则使微小氧化物颗粒扩散，与金属表面接触，从而产生纳米量级的微小氧化物颗粒。如上所述，此时，产生重电子使原子收缩，形成容易出现核反应的条件。因此，存在在500°C的低温上发生核反应的可能性。

更进一步，本发明的核转化装置包含在超过500°C的温度上加热反应池的加热设备、和从反应池的内部消除空气的诸如真空泵那样的空气消除设备。可以将水供应给反应池中。可以将诸如氢氧化钾（KOH）、氢氧化钠（NaOH）或钛酸钾（K₂TiO₃）那样的反应剂存放在无水的反应池中。进一步，可以将反应剂和水两者存放在反应池中。这种简单结构可以产生许多氢和热能。如果反应池配有热交换器，则可以容易地取出热能。另外，如果反应池配有直径比反应池小的气体排放管来产生氢，则通过气体排放管使氢的温度降低。因此，无需降低氢的温度的器件。

更进一步，如果在其表面上具有纳米量级的金属颗粒的导电电极彼此相反使得在两个电极之间带电，以及将像氘、氚或氦3那样的气体供应给该环境中，则可以容易地利用小尺寸的装置产生核反应。

另外，如果将上面具有金属纳米颗粒的纳米颗粒支持体布置在无氧的反应池中，以及在超过500°C的温度上加热反应池的同时将像蒸汽、氘、氚或氦3那样的气体供应给该环境，则可以容易地利用小尺寸的装置产生核反应。

附图说明

图1示出了例示本发明的基本概念的纵向型的核转化系统S₁的示意性结构图；

图2示出了在通过质谱仪分析从显示在图1中的垂直型反应池中收集反应气体的情况下原子比谱的视图；

图3示出了垂直型反应池的切片的透视图；

图4示出了例示本发明的基本概念的垂直型的另一核转化系统S₂的示意性结构图；

图5示出了在通过质谱仪分析从显示在图4中的垂直型反应池中收集反应气体的情况下原子比谱图；

图6示出了例示本发明的基本概念的横向型的另一核转化系统S₃的示意性结构图；

图7示出了例示气体排放管上温度的变化的曲线图；

图8示出了例示显示在图1中的反应池的内壁的状况的说明图；

图9示出了例示显示在图4中的反应池的内壁的状况的说明图；

图10示出了核转化系统S₄的示意性结构图；

图11示出了在反应池的内壁上形成的合金膜的剖视图；

图12示出了例示反应池的压强与所生成氢的体积之间的关系的曲线图；

图13示出了例示反应池的温度与所生成氢的体积之间的关系的曲线图；

图14示出了在从反应池的内部消除了氧的情况下质谱仪的原子比谱的视图；

图15示出了在将氧供应给反应池的情况下质谱仪的原子比谱的视图；

图16示出了例示反应池的侧壁的切片的透视图；

图17示出了例示在显示在图16中的切片的壁上与高度位置有关大量检测到的元素的原子比的曲线图；

图18示出了例示在显示在图16中的切片的内壁上与高度位置有关少量检测到的元素的原子比的曲线图；

图19示出了例示另一种反应池的切片上与高度位置有关大量检测到的元素的原子比的曲线图；

图20示出了例示另一种反应池的切片上与高度位置有关少量检测到的元素的原子比的曲线图；

图21示出了例示实验期间γ射线和中子的生成的曲线图；

图22示出了实际核转化装置的示意性结构图；

图23示出了实际核转化装置的示意性透视图；

图24示出了从实际核转化装置中收集的反应气体的质谱；

图25示出了核裂变反应堆的示意性结构图；

图26示出了应用本发明的有毒材料分解反应堆的示意性结构图；

图27示出了应用本发明的金属表面处理反应堆的示意性结构图；

图28示出了稀有金属生产系统的示意性结构图；

图29示出了按照本发明的核转化系统S₈的示意性结构图；

图30示出了显示在图29中的反应池的透视图；

图31示出了作为本发明的其他实施例之一的反应池的透视图；

图32示出了按照本发明的核转化系统S₉的示意性结构图；

图33示出了显示在图32中的反应池的局部剖开图；

图34示出了与显示在图32中的核转化系统S₉连接的氢收集管的说明图；

图35示出了按照本发明的核转化系统S₁₀的示意性结构图；

图36示出了按照本发明的核转化系统S₁₁的示意性结构图；

图37示出了中子产生装置的透视图；

图38示出了显示在图37中的中子产生装置的主体的剖视图；

图39示出了核转化系统S₁₂的示意性结构图；以及

图40示出了核转化系统S₁₃的示意性结构图。

具体实施方式

图1示出了核转化系统S₁的基本概念。具有中空圆柱形状的反应池1的上表面含有供水的水管2、排放反应气体的气体排放管3、和保持热电偶4的保持圆柱5，反应池1被板状加热器6覆盖着。并且，排放管3配有测量反应池1内部的气体压强的压强计4。

反应池1由金属，例如，SUS304（18%铬-8%镍-其余铁）或铁（热轧结构钢55400；0.05%以下的磷，0.05%以下的硫，其余铁）制成，加热器6可以在超过700°C的温度上加热反应池。进一步，通过作为空气消除设备的真空泵V·P将反应池1抽成真空（0.1帕），以便从中几乎完全消除了空气中的氧。

在反应池1由陶瓷制成的情况下，需要像SUS304那样的叶片5作为金属元素供应体，它可以由与反应池1相同的材料制成。此外，在反应池1由金属制成的情况下，叶片5的添加增加了激活反应的反应表面。

第一实验例子

反应池1的材料是SUS304，它的内径是11.5cm，它的高度是18cm，以及它的厚度是3mm。在抽成真空和在近似700°C上加热之后，一次将0.5cc的水供应给它，在25天内供水94次，以便总共供应23.5cc的水。总共生成73l的氢。在供水94天之后稳定地生成氢，但是，在良好条件下停止供水。每次操作以这样的方式进行，即在每次供水之后关闭排放管3上的阀门，在气压（蒸汽和氢）平均增加到0.054兆帕（Mpa）之后打开布置在管道3上的阀门。其结果是，在491°C的最低温度上开始生成以及在超过600°C的温度上稳定地生成氢。

通过质谱分析从反应池中收集的气体，以获得有关每个质量数的原子比（M/e谱）。氢的质量比是95.4%，其他气体几乎检测不到。

如图3所示，将反应池1的侧壁切成切片7，通过能力强的显微镜检查它的内外表面7a，7b。

如表1所示，在它的外表面上检测到如下元素。

[表1]

如表2所示，在它的内表面上检测到如下元素。

[表2]

外表面7a具有与普通SUS304相同的成分，但是，在内表面7b上检测到实验之前未检测到的钠（Na5.9%）、铝（Al14.2%）、镧（La2.7%）、和铈（Ce2.7%）。与那些元素的出现相反，铁的成分减少了（51.7%）。

另外，在内外表面上几乎未检测到氧。

在表3，4，5，6，7，8和9上分别示出了有关铬（Cr）、铁（Fe）、镍（Ni）、硅（Si）、钙（Ca）、铜（Cu）和锌（Zn）的一些同位素分析和显著点。

[表3]

正常质量比指的是地球上Cr的正常分布，实验质量比指的是实验之后在切片上检测到的Cr的分布。

[表4]

两种情况之间的差异很小。

[表5]

在检测的Ni中，同位素之间的差异变小。

[表6]

Si原来不存在，但是，在正常和实验质量比之间存在小差异。

[表7]

Ca原来不存在，检测的Ca44与正常相比具有较大值。

[表8]

同位素正常质量比% 实验质量比%

Cu63 69.20 68.80

Cu65 30.80 31.20

Cu原来不存在，两种分布几乎相同。

[表9]

Zn原来不存在，检测的Zn67具有比正常大的值。

进一步，实验之后在反应池1的底板上找到少量微小不锈钢颗粒9，该颗粒具有磁性，以及金属结构不是奥氏体。

取代不锈钢反应池，制备由铁（SS400）制成和具有相同形状和尺寸的的反应池。其中没有氧地加热铁反应池，以便在近似500°C上生成氢。

实验例子2

在将空气（氧）供应给每次灌入0.5cc水的反应池1的情况下，在在近似700°C上加热反应池之前不生成氢，并且在两天之后停止氢的生成。在反应池1的内壁上找到大量红锈。

分析1

在上述的不清楚转化系统中，检测到高密度的氢，但是几乎检测不到氧。另外，在反应池1的内壁上几乎检测不到氧化物。并且，考虑到不锈钢颗粒9的存在，可能存在一些不清楚的反应。也就是说，猜想从反应池1的内壁扩散了不锈钢颗粒（蒸气），以及在反应池冷却的时候有一部分蒸气滴落在他的底壁上。当在近似500°C上加热反应池1时，在它的内壁附近形成等离子环境，该等离子环境包括铁离子（Fe²⁺）、铬离子（Cr³⁺）、镍离子（Ni²⁺）和电子（图8）。当这些离子和电子与蒸汽接触时，该蒸汽以如下方式电离。

H₂O→2H⁺+O⁺+3e^----反应式（1）

氢离子在包括许多电子的环境中变成氢原子（H），使得两个氢原子组合形成氢分子（H₂）。

此时，氧原子引起与铁离子（Fe²⁺）和铬离子（Cr³⁺）的腐蚀反应，产生氧化铁（Fe₂O₃）和氧化铬（Cr₂O₃）。在反应池由铁制成的情况下，只产生氧化铁。这些氧化物包含纳米量级的微小颗粒，在氧化反应的情况下，颗粒将它们邻域中的电子吸收其中。吸收其中的电子变重，使氧化物颗粒中的每个氧原子收缩，从而使两个原子的原子核之间的长度变短。因此，可能产生核聚变反应，引起作为将蒸汽电离的能量消耗的热能。实际上，反应池的温度不会突然升高，但是，存在其温度在短时间内（例如，1微秒）升高和降低的可能性。进一步，在在氧化物颗粒的边界上存在氧离子的情况下，重电子被吸收到氧离子中，引起氧离子之间的核反应。

进一步，蒸汽也包括氘，因此可能通过氘和重电子之间的反应产生氚和质子的组合体，或氦3（³He）和中子的组合体。

并且，现在将在核转化系统S2中说明核聚变引起的新产生元素。

图4示出了省略了水管2（图1）和将反应剂8存放在反应池1的底部上的核转化系统S₂。反应剂的纳米量级的微小颗粒10扩散到反应池1的内部，形成反应空间R。此外，在这种情况下，如果反应池1由陶瓷形成，则需要一些叶片5。

实验例子3

在系统S₂中，在在500°C上将固体钛酸钾（K₂TiO₃）或固体钛酸钠（Na₂TiO₃）用作反应剂8的情况下，不灌水地生成包括氧的气体。测量氧的成分。也就是说，如图5所示，该气体包括40%的氮、36%的氢、和9%的氧。40%的氮和9%的氧表明在收集气体的时候可能有空气与气体混合。但是，作为反应剂，在500°C的温度上在液体状态下可以使用氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH）来获得好结果。

进一步，在将氧化钠（Na₂O）、氧化钛（TiO₂）或钛酸镁（MgTiO₃）用作反应剂的情况下，在500°C的温度上，甚至在700°C上都不生成氢。也就是说，反应剂必须包括碱金属、氧、过渡金属和氢。

分析2

如上所述，在将钛酸钾（K₂TiO₃）或钛酸钠（Na₂TiO₃）用作反应剂的情况下无水地在近似500°C上生成氢被认为是如下原因。也就是说，如图9所示，在内壁1a附近以与图8相同的方式生成金属元素的蒸气。当使钛酸钾（K₂TiO₃）的微小颗粒与金属蒸气接触时，钛酸钾的颗粒被电离，以如下方式分成钾（K⁺）、钛离子（Ti4⁺）、氧离子（O⁺）和电子（e^-）。

K₂TiO₃→2K⁺+Ti⁴⁺+3O⁺+9e^----反应式（2）

这种电离可以在存在碱金属（K、Na等）和过渡金属（Ti、Cr等）的情况下发生，如果只使用过渡金属或碱土金属（Ma、Ca等）来取代碱金属则不能发生（MgTiO₃）。反应式（2）中的氧离子（O⁺）具有与反应式（1）中的氧离子（O⁺）相同的功能，以便与从壁中蒸发的金属离子形成细氧化物颗粒，以及细氧化物颗粒吸收它们领域中的电子（e^-）形成重电子，从而发生核反应。现在在核转化系统S₃中说明核反应新生成的元素。

图6示出了含有横向型圆柱反应池11的核转化系统S₃，横向型圆柱反应池11配有水管21和气体排放管12。将保持热电偶13的保持管20紧固在反应池11的端面上，热电偶13检测反应池11中反应空间R的温度。并且，反应池11通过板状加热器15来加热，其中含有反应剂16。作为反应剂，氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH）是优选的。此外，在这种情况下，反应空间R充满了反应剂的细颗粒。

实验例子4

不仅在如图1和4所示的垂直型反应池1中，而且在横向型反应池11中，从排放管3或12排放的气体的温度与室温接近。也就是说，在反应池中的任何地方都必然发生气体温度的下降。因此，将热电偶14放置在与反应池11的上壁的外壁相隔7cm的地方来测量该地方的温度。在这种情况下，反应池11的直径（内径）及其高度分别是10cm和30cm，排放管12的内径近似1.5cm。结果显示在图7中。

曲线A示出了热电偶13的数据，曲线B示出了热电偶14的数据。按照这些数据，在供水和不供水两种情况下，曲线A的变化较小，在

的范围内。但是，曲线B示出了在供水的时间上突然下降超过200°C，在预定时间之后温度上升。也就是说，在供水的时间（13:4:10和17:27:30）上，温度在近似

的范围上，由强烈的吸热反应引起，分别从近似400°C的温度下降到最低点lp₁和lp₂。气体本身下降超过该范围，在近似室温上从排放管12排出。反应池11的反应空间R中的温度不会如热电偶13的数据所示下降，在排放管12中使气流变窄，引起强烈的吸热反应。也就是说，为了在室温上排放氢，排放管12的直径必须窄到小于反应池的直径以便使气体流得更快。

图10示出了配有反应池100的核转化系统S₄，反应池100具有圆柱形状和由不锈钢SUS304（Cr18%-Ni8%-其余Fe）制成。水管102和氢管103支持在反应池100的上表面上，水管102的下端与布置在反应池100的底部上的水锅105相对，将水供应给水锅105。水管102与管式泵106连接，将预定数量的水从水箱107供应给水锅105以产生蒸汽。

氢管103通过阀门109与冷却器108连接，通过布置在其中的冷却剂将冷却器108冷却到-70°C以下。并且，冷却器108冷却带有氢的从反应池100流出的蒸汽，以便将它与氢分开。从冷却器108流出的氢通过流量计111，从与第一支管112a连接的谱仪112排到外面。进一步，第二支管112b与真空泵113连接，真空泵113在与第一支管112a连接的阀门114闭合的状态下将核转化系统S₄抽成真空。

反应池100被在

的温度上加热反应池100的板状加热器115覆盖。将具有极高吸收能力的反应剂120存放在反应池100的底部上。反应剂的温度通过热电偶121来检测，反应池100的反应空间R中的压强通过压强计122来检测。将控制器123与管式泵106、板状加热器115、压强计122、阀门109和流量计111连接。将由SUS304制成的叶片124布置在反应池100的底部上形成反应场。

1.关于反应场

（1）环境

必须从核转化系统S₄中消除空气中的氧，如果在反应池100中存在空气中的氧（除了水中的氧之外），则使反应池100的内壁和叶片124熔化成反应剂120，使得强烈地发生氧化，短时间内破坏系统S₄。

实验例子5

但是，在在反应池中不存在空气中的氧的情况下，在反应池100的内壁上层状地形成薄合金膜。当将NaOH用作以后提到的反应剂以及将SUS304用作反应剂时，金属膜的成分如表10所示。

[表10]

按照上表10，包括Na以及SUS304合金的成分的合金膜具有比SUS304高的硬度，由于含有Na而变得非常脆。该合金膜具有形成反应场，而决不会破坏反应场的功能。

（2）反应剂

（a）熔融盐

作为熔融盐，每一种分别属于元素周期表的第一和第二族和具有大吸收能力的碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物是合适的。碱金属氢氧化物包括，例如，氢氧化钾（KOH）和氢氧化钠（NaOH），碱土金属氢氧化物，例如，氢氧化锶（Sr(OH)₂）。在它们的熔点以上加热这些反应剂使其液化，以便它们被电离，分成金属离子（K⁺，Na⁺，Sr2⁺）和氢氧根离子（OH^-）。另外，可以将至少两种碱金属氢氧化物混合，也可以将碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物混合。这些反应剂的每一种具有超过300°C的熔点，优选的是在400至500°C的温度上加热熔融盐。

（b）复合金属氧化物

取代熔融盐，可以使用像K₂TiO₃、Na₂TiO₃、K₂MgO₂或Na₂MgO那样的复合金属氧化物。它们是这样获得的，即将碱金属氢氧化物（KOH，NaOH）和金属氧化物（氢氧化物）（TiO₂，MgO，Ca(OH)₂等）加热到相互反应，从而相互联合碱金属、另一种金属和氧。它们的每一个都是固体，具有极高的吸收能力。

相反，熔融盐是液体。不适合将液态熔融盐提供给移动交通工具（船只等），但是，处在固态下的反应剂对于移动交通工具是方便的。这些反应剂优选地在近似500°C上加热，甚至在这个温度上也保持固态。熔融盐可以在比固态熔融盐低的温度上反应。

核转化系统S₄需要水、反应剂和金属元素，系统S₁需要反应剂和金属元素，以及系统S₂需要反应剂和金属元素。像氧化钠（Na₂O）或钛酸镁（MgTiO₃）那样的固态反应剂不适用系统S₂，系统S₄可以使用这样的固态反应剂。进一步，只有氧化钛（TiO₂）不能用于任何系统。也就是说，只有氧化物不能用于任何系统。但是，例外的是，可以使用氧化钠（Na₂O），因为当有水时形成氢氧化钠（NaOH）。

实验例子6

在以使KOH或NaOH与其他金属氧化物（氢氧化物）反应加以脱水的方式制成的复合金属氧化物用作反应剂的情况下，反应结果（所生成氢的数量）如表11所示。

[表11]

在上表11中，◎表示“非常好”，○表示“好”，△表示“生成少量氢”，以及×表示“不产生氢”。多种氧化物表示那些氧化物的混合物。例如，“TiO₂，Cr₂O₃”的表达式表示两种氧化物的混合物。如上表11所示，在KOH和NaOH两种情况下，与TiO₂、Cr₂O₃或MgO的组合是优选的。也就是说，这样的组合形成优选地作为固态反应剂的钛酸钾（钠）、铬酸钾（钠）或镁酸钾（钠）。

实验例子7

3）金属元素

金属元素的存在对于核反应的领域是有效的，反应池100和叶片124的材料对反应场的形成有很大影响。在NaOH（熔融盐）、KOH（熔融盐）、K₂Ti₂O₅（K₂TiO₃）（固体）或Na₂Ti₂O₅（Na₂TiO₃）（固体）作为反应剂与各种材料一起用于反应池100和叶片124的情况下，有关生成氢的结果显示在表12中，这四种反应剂每一个的重量都是相同的。其结果是，第1，2，4，18，19和20号实验是好的，也就是说，作为外壳的SUS304（18%Cr-8%Ni-其余铁）和作为叶片的SUS304、作为外壳的SUS316L（18%Cr-12%Ni-2.5%MO–低碳-其余铁）和作为叶片的SUS304、或作为外壳的SUS304和作为叶片的Fe的组合都是好的。第5号表明不包括Ni的SUS430（作为外壳和叶片两者）不发生反应。按照第6，8，10和11，Ni的外壳得不出好的结果。总的说来，Ni（第7号）、Pd（第12号）和Pt（未示出）的至少一种作为叶片是有效的，添加至少一种过渡金属是有效的（第1，2，4，7，18，19，20号）。作为外壳和叶片两者的SUS304的组合未示出，但是，即使只有外壳由SUS304制成而叶片不是，也可以预期有好的反应。另外，如果将由SUS304制成的叶片加入反应池中，可以预期有较好的结果。进一步，即使不从其表面伸出地将叶片埋入反应剂中，也可以达到相同的效果。

[表12]

4）反应空间

主要反应空间不在反应剂120的内部，而是在许多细颗粒g从反应剂120的表面向上扩散的反应空间R上。

也就是说，在熔融盐（NaOH或KOH）的情况下，这些氢氧化物的颗粒在300至500°C的温度上扩散，使它们填充发生反应的反应空间R。此外，在固体反应剂（K₂TiO₃）的情况下，那些固体反应剂的细颗粒从固体反应剂的表面扩散，以相同方式填充反应空间。

在从系统的内部消除了氧的情况下，Cr、Ni和Fe的成分不会从两者都由SUS304制成的反应池100的内壁和叶片104熔化成这两种反应剂（熔融盐和固体）。将氢氧化钠供应给在其中之一中供应空气和从另一种中消除空气以及在500°C上加热的两种反应池。在这种情况下，在其中存在空气的外壳中检测到红锈，但是，其中没有空气的外壳保持原来，叶片的重量没有变化。

实验例子8

在将作为反应剂的氢氧化钠（NaOH）供应给反应池100以及阀门109闭合的情况下，反应池100内部的压强与氢的生成数量之间的关系和反应池内部的温度与氢的生成数量之间两者的关系分别如图12和13所示。实验以如下方式进行。通过板状加热器115（由热电偶121和控制器123控制）在300至500°C的温度上加热反应池100，在反应空间R中金属元素的表面附近形成等离子环境。在加热反应池100之前通过操作管式泵113从系统中完全排出空气。

在反应池100被加热之后，由管式泵106通过水管102将来自水箱107的预定数量水供应给水锅105，以便产生蒸汽。此时，关闭氢管103的阀门109，并且当由于反应空间R中氢的生成使压强上升到超过预定数值（例如，3个大气压）时，由控制器123打开它。

也就是说，反应空间R的压强与氢的生成数量成比例，氢的生成数量在反应剂120的温度达到450°C之后突然增加（图13）。进一步，不清楚反应的活性水平与氢生成数量成比例。

更进一步，通过氢管103供应的氢由冷却器108冷却。如果排放未分解的蒸汽，则变成冰保留在冷却器108中。在冷却器108中找到主要由反应池100中氧的核转化生成的各种元素。实际上，在NaOH用作反应剂120以及反应池100和叶片124由SUS304制成的情况下，从冷却器108中收集到如表13所示的各种元素。

[表13]

在上表13中，实验前未存在于系统之中和此后数量异常大地新生成的元素是Si，Cu和Ca。可以认为，氧（O）、钠（Na）、铁（Fe）、镍（Ni）和铬（Cr）的至少一种转化成它们的每一种。尤其，依照如后所述的气体分析，一点也未检测到氧。

在将其抽成真空（在反应池100中没有氧）之后将水供应给反应池100的情况下，质谱仪112表明了97%以上的H2和0.6%的N₂，但是，一点也未检测到质量数为32的氧（O₂）。

但是，在其中存在空气而未抽成真空的状态下将水供应给反应池100的情况下，如图15所示，检测到40%的H₂、30%的N₂和6%的O₂。此时，认为未发生核反应。

在核转化系统S₄运行了大约10天之后检查反应池100的内部。如图16所示，在反应池100的侧壁的内表面上检测到在SUS304的原始材料中不存在的铝元素。结果显示在图17和18中，分别地，垂直轴表示原子比（mol%）和横轴显示池片101a的高度。假设反应池120的高度是D1，在位置D1上Al的原子比的数值相对于Fe的原子比显著提高了，Al的原子比随着池高增加而下降，而Fe的原子比随着池高增加而上升。在超过4cm的高度位置上，检测到SUS304的正常原子比。

图18示出了少量元素的原子比，Mn和Cu的原子比尤其在位置D1上下降，那些数值随着高度的数值变大而上升。Ca的原子比急剧上升。

图19和20示出了由相同材料制成的另一种反应池的内壁在实验之后的状态。在这种情况下，Fe的数量在位置D1附近是小的。相反，Cr的数量是大的，即，22到25%，在4cm附近下降到20%。关于Ni，它的原子比不随高度而变，关于Na，它的原子比几乎是平坦的（图19）。关于少量金属（图20），Si的原子比的变化是显著的，并检测到小于1%的Mn。进一步，检测到小于0.1%的Al。

这样，反应池100的内壁受等离子环境的影响，通过不清楚的转化改变元素的原子比。

不清楚的转化发出γ射线或中子，因此，进行放射性射线的测量。在图21中，检测到强度略高于本底的放射性射线。也就是说，γ射线的本底值是0.057±0.0085μs/h，检测到略高于0.0635μs/h上限的部分。中子的本底值是0.119±0.022μs/h，检测到略高于0.141μs/h上限的部分，但是，这些值都不会对人体选成影响。

分析3

在上述的不清楚转化系统S₄中，将具有高吸收能力的反应剂存放在反应池100中，将蒸汽供应给该反应池100，以便填充含有捕获蒸汽的纳米量级的细颗粒的反应空间R。带有蒸汽的微小颗粒在金属表面上反应，以这样的方式产生氧化物，即细颗粒中的氧和蒸汽在金属离子（Cr³⁺，Ni²⁺和Fe³⁺）的等离子环境中与金属离子（尤其Fe³⁺和Cr³⁺）结合。此时，氧化物的一部分包含吸收周围电子的纳米量级的微小颗粒。微小氧化物颗粒中的电子变重使包括重电子的原子收缩，使原子核之间的距离缩短。因此，易发生核反应。另外，包括在微小颗粒中的重电子被吸收在它们边界附近的其他原子（例如，氧离子、氢离子等）中使那些原子收缩。这样，易发生不清楚的反应。尤其，蒸汽包括易引起核反应的近似1/7000的氘，存在D-D反应的可能性。从而，有可能发出中子和质子产生氢。

这样，如果供应反应剂和蒸汽两者，则可以产生许多氢，以及易发生产生热能的核反应。

现在说明应用例子。

本发明的核转化系统可以用作如图22和23所示产生大量氢的氢生成设备。

也就是说，氢生成系统S₅被安放在水箱T中，含有布置加热管141的横向型反应池140，水箱T形成屏蔽中子的超过30cm（t=30）的水墙。将棒状加热器142可拆卸地放入加热管141中，在放置像NaOH那样的反应剂144的反应池140中以预定间距布置许多叶片143。加热器142在300至500°C的温度上加热反应剂。将蒸汽生成装置147形成的超过100°C的蒸汽供应给高频感应加热装置146，将高频感应加热装置146在超过200°C的温度上加热的过热蒸汽通过阀门145供应给反应池140，并通过板状加热器148加热装置147。含有氢生成系统S₅的水箱T通过与水箱T连接的管道149将水供应给装置147。水箱T用于屏蔽将水供应给氢生成系统S₅时发出的少量中子射线，水墙的厚度优选的是超过30cm。取代水箱T，可以布置由聚乙烯形成的墙体。

进一步，通过阀门150将氢气体从反应池140供应给冷却器151。如果氢气包括蒸汽，则通过由冷却剂152冷却的冷却器151从氢气中消除蒸汽。冷却器151具有可以打开和关闭的底板153，丢弃通过核转化形成和储存在其中的像钙（Ca）和硅（Si）那样的残留物。

反应池140优选地在450至500°C的温度上加热。在反应池140由直径在12cm上和长度为60cm的圆柱形成以及以5cm的间隔布置叶片的实验中，反应池140和叶片由SUS304制成，以超过20%（在图24中，27%）的比率检测到质量数3的气体。通过更精确的测量将质量数3的气体判断为氦3。

相对于一般氢气，质量数2的气体具有0.9998的原子比，质量数3（氦3）的气体具有0.00015的原子比，以及质量数4（氘）的气体具有0.00005的原子比，但是，在反应池40中生成的氦3的气体具有超过27%的最大值。在图24中，质量数2，3和4的气体分别具有0.7299、0.27和0.00005的数值。

上述氦3是从核聚变中获得的元素，氦3（³He）与氘（2D）之间或两个氦3之间的聚变引起数量大的热能。

图25示出了含有核聚变反应池160的低湿核聚变系统S₆，核聚变反应池160包含SUS304的主体161、高频感应线圈162、水从中通过带走反应池160的热能的水循环外套163。将SUS304的叶片164和像NaOH那样的反应剂布置主体161中，主体161在其上壁上配有蒸汽供应管161、氦3（³He）、氘（2D）等的气体供应管167、和聚变之后生成的氦（⁴He）、氢等的气体排放管168。将气体供应管与离心机169连接，离心机169将氦3（³He）与显示在图22中的氢生成系统收集的氢分离，并将分离的氦3（³He）供应给核聚变反应池160，同时储存分离的氢（H₂）以便以各种方式使用。离心机169也与气体排放管168连接，将排放气体分成，例如，氢（H₂）和氦4（⁴He）。取代那些离心机169和170，由钯合金制成的分离叶片可以用于将氦与把分开。氢和氦分子的大小比近似4:1，因此它们的分离是相对容易的。

可以将上述核转化反应应用于有毒材料的分解。如图26所示，具有与显示在图22中的反应池140相同的结构的分解池190与蒸汽管191、有毒材料箱192、和含有气体分离设备194的排放管193连接，以便分解箱子192中的有毒气体。分解池190可以分解诸如二氧化碳、二恶英（C₁₂H₄O₂Cl₄）、PCB（多氯联苯）等的有毒气体。

进一步，上述核转化系统可以用于金属表面处理。也就是说，处理池180含有像NaOH那样的反应剂181，SUS304的叶片浸泡在反应剂181中，将水锅183布置在处理池180的侧壁上，并且使水管184的下端与水锅183相对，以便在水锅183中生成蒸汽。由加热器（未示出）在大约500°C的温度上加热处理池180。处理池180具有使要处理的金属板186挂在处理池180中的可拆卸盖185。金属板186暴露在等离子环境中以便在一秒钟内加热和冷却许多次，从而改变金属的晶体结构，以便可以形成，例如，非晶膜。此时，作为副产物，可以产生氢，通过氢管187将它收集起来。并且，图28示出了含有存放反应剂（NaOH）的反应池201的稀有金属生成系统S₈，反应池201由加热器（未示出）在300至500°C的温度上加热。反应池201含有稀有金属收集盘203布置在上面的一些叶片202，在盘子203的中心上形成开孔203a，以便反应剂的细颗粒可以向上通过。

蒸汽管204与反应池201的上盖、和储存要转化成其他材料的纳米量级的细颗粒的材料箱207连接。细颗粒由抽吸泵208与预定数量的蒸汽馈入反应池201中，转化储存在盘子203中。通过收集管205将一些轻的转化金属和气体供应给冷却器210中的内部圆筒211。冷却器210被冷却剂212冷却，通过排放管213排放氦3和氢。并且，取代要在反应池201中转化的金属，可以只将气体存储在箱子207中。这样，可以获得稀有金属。

并且，核转化系统S₈含有从过热蒸汽生成设备302供应过热蒸汽的横向圆柱反应池301，过热蒸汽生成设备302由在蒸汽产生箱304中产生的蒸汽馈入其中的高频感应线圈303加热，水箱304中的水由氢燃烧器306加热。反应线圈301具有如图30所示，配有四根加热管311的圆柱外壳310，在每根加热管311中安放了棒状电加热器312。加热管311使多个圆形叶片313保持预定间隔，每个圆形叶片313起金属元素供应体的作用，具有让氢和蒸汽从中通过的多个开孔O。

将反应剂314放在外壳310中，在反应剂314的上面形成反应空间R。大量微小颗粒从反应剂的表面扩散，微小颗粒在反应空间R的金属表面附近形成等离子环境。叶片313和外壳310由加热器312加热。将蒸汽管315紧固在外壳310的上表面的端部上，以便向其供应来自过热蒸汽生成设备302的蒸汽，并且将氢管316紧固在蒸汽管315的相对侧上。使微小颗粒循环通过的循环管317从外壳310的侧壁伸出，沿着使水循环的热交换盒318延伸，循环水取出外壳310的热能。也就是说，循环管317、热交换盒318和循环水形成热能取出装置。

氢管316含有让氢气和氦气（³He）通过流入分离设备318中的收集核反应之后的残留物的残留物盒370，分离设备318含有将它们相互分离的分离膜318a。将氦3储存在气体圆筒319中，并与储存在圆筒320中的氘气（D₂）混合，以便通过核聚变管321供应给反应池301。混合气体进行聚变反应，产生1000至2000°C的热能。这种热能可以通过调整从蒸汽管315馈送的蒸汽的数量来控制。

将分离设备318分离的氢（H₂）一次性储存在氢筒322中以便供应给氢燃烧器306。在高温上使反应池301中的反应剂314蒸发，将反应剂314的一部分与氢气和氦气一起供应给残留物盒370。也就是说，反应剂314被消耗掉，因此，如图30所示，可以布置补充圆筒323，以便为反应池301补给反应剂314。补充圆筒323含有馈送筒324，馈送筒324在其上部和下部上分别配有两个阀门325和326，以便可以通过两个阀门的打开和关闭操作没有空气地将反应剂供应给反应池。

当没有空气中的氢地在400至500°C的温度上加热反应剂314时，蒸气状微小颗粒从反应剂的表面扩散，与金属元素供应体，即，反应池301的内表面、叶片313和加热管311的外表面一起形成等离子环境。金属元素供应体可以是板状、团状或粒状，这种等离子环境可以发生核转化。

进一步，现在说明其他实施例。

在图31中，垂直型反应池340含有反应剂存放主体330，反应剂存放主体330呈现低矮的和具有较大直径的圆柱形外壳的形状，以便将反应剂存放在其中，周围布置着形成反应空间室332的许多小圆柱形外壳，反应剂的细颗粒经由各自连接管333从主体330供应给这些外壳。主体330和反应空间室332被作为加热空气生成设备的氢燃烧器334加热，氢燃烧器334含有多根支管334a，支管334a设有使氢从中流出燃烧的许多开孔。将包含热交换管的热能取出设备335布置在每个反应空间室332中，以便使水在设备335中通过水循环系统337循环。在预定定时通过供水系统336将水供应给设备335，因此可以通过氢收集系统338收集氢。

将SUS304的叶片（未示出）布置在反应剂存放主体330和反应空间室332中，取代通过供水系统336供水，可以将蒸汽供应给反应空间室332。

在图32至34中，核转化系统S₉含有垂直型的圆柱反应池350，圆柱反应池350被布置在作为加热设备的加热炉351中，加热炉351含有作为加热空气生成设备的氢燃烧器352，氢燃烧器352产生在300至500°C的温度上加热反应池35的加热空气（热空气）。反应池350具有圆柱形外壳353，在外壳353的中心上设有加热空气路径354。外壳353被分离板355分离成上部和下部，分别形成反应空间室358和反应剂存放空间357。

反应剂存放空间357含有作为金属元素供应体的两个圆形叶片359，360，反应空间室358被沿着它的径向延伸的四个分隔板361，362，363，364分隔成四个反应空间室358a，358b，358c，358d。反应空间室以这样的方式分别与在分隔板355上形成的四个连接开孔355a，355b，---，355d相对，即每个空间室充满通过那些连接开孔从反应剂喷射的微小颗粒。每个反应空间室配有供水管365、氢收集管366和使水循环的热交换管367，将水锅368布置在每个反应空间室中，以便与每根供水管365相对，供水管365从从水箱371供水的供水圆筒369延伸出来。将每根氢收集管366与水平氢收集圆筒370连接，以便它的末端处在灌入其中的水中，并且将圆筒370与将氦3（3He）与氢分离的分离设备372连接。

在图35中，核转化系统S₁₀含有加热炉380，加热炉380配有炉筒831和热空气筒382。加热炉380含有氢燃烧器383，热空气筒382在它的侧面上含有保持部分384，用于保持在每一个中安放着水平反应池386的两个加热筒385。每个反应池386配有热能取出设备387。除了加热器件之外，反应池386具有与如图29所示相同的形状。热空气围绕反应池386流动，加热反应剂及其外壳。每个加热筒385在加热筒386的末端的上部含有排放热空气的热空气排放部分388。

在图36中，核转化系统S₁₁含有反应池390，反应池390配有绕着高频感应线圈392的圆柱形外壳391，线圈392由控制器393控制，以便频率超过20GHz的电流流入线圈392中，从而加热反应池390。将像水循环管390那样的热能取出设备393布置在外壳391中。线圈392具有形成等离子环境以便显著提高核转化效率的功能。使来自热能取出设备393的高温流馈入驱动涡轮发电机的涡轮机中。

在这种反应中，当供水时，从反应池中喷射中子，因此，系统S₁₁可以适用于中子喷射设备。接着，现在将说明中子喷射设备。

在图37中，中子产生机器M含有主体400，主机400配有由SUS304制成的垂直型圆柱反应池401，在反应池401中存放着SUS304的叶片402、反应剂403和水锅404。反应池401由板状加热器405在300至500°C的温度上加热，使水管的末端与水锅404相对。进一步，氢管407从反应池401的上表面向上延伸，围绕反应池401形成包含由氢化合物或混凝土形成的中子吸收材料的屏蔽体408。反应池在其侧面上含有沿着横向从加热器405和屏蔽体408的开孔部分408a延伸的长方形引导体409，以便将中子射线引向检测物品。由于中子射线可以通过反应池401的墙壁，所以没有必要在反应池401的墙壁上形成开孔。

在图37中，通过电磁阀410将水管406与压缩机412以2到3个大气压压缩的水箱411连接，依照电磁阀410的打开和关闭操作，以预定压强将水箱411中的水供应给反应池401。反应池401配有压强计413和温度计414，将电磁阀410、压缩机412、压强计413、温度计414和板状加热器405与控制器415连接，以便依照反应池401的温度和压强控制板状加热器405，和通过压缩机412和电磁阀410控制供水。当将水供应给反应池401时，确认一些中子从中喷射出来，因此可以依照水馈入的数量和定时控制喷射在检测物品上的中子的数量。

可以与中子的生成一起产生氢气（H₂）以便排放到该环境中。将中子引向所希望方向的引导体409优选地由几乎不吸收中子的锆（Zr）制成。

接着，现在将说明两种核转化系统S₁₂和S₁₃。

如上所述，从低温核转化需要存在纳米量级的微小颗粒、重电子和有核转化倾向的元素的观点来看，可以提供如图39所示的系统S₁₂，其中无氧地将一对相对电极501，501布置在密封外壳500中，每个电极501具有在它的内表面上以这样的方式形成的纳米颗粒层502，即，例如，通过汽相淀积使纳米量级的金属颗粒粘在导电板501上。将电力从电源503供应给相对电极，以便在它们之间带电，从而以这样的方式发生核反应，即通过纳米颗粒和重电子的作用缩短每个纳米颗粒中元素的原子核之间的长度。尤其，如果供应像氘（D2）、氦3（³He）和氚（3T）那样的核反应气体，则易发生D-D反应、D-H反应或D-T反应。金属纳米颗粒优选地通过氧化镍（NiO）附着在导体501上。

在图40中，由加热器511在超过500°C的温度上加热排放氧的密封外壳510，将纳米颗粒保持板512布置在密封外壳510中。保持板512是良导热体，上面具有金属纳米颗粒层513。优选地将易引起核反应的像氘（D2）、氦3（³He）或氚（³T）那样的气体供应给密封外壳510。在系统S₁₃中，由于在超过500°C的温度上加热密封外壳511，所以可以将蒸汽用作反应气体。但是，在系统S₁₂中，由于不加热密封外壳500，所以不能将蒸汽用作反应气体，因为蒸汽在低温下会变成水。

Claims

1.一种核转化方法，其中将金属材料布置在消除了氧的环境中，对金属材料加热，以及将水供应给该环境，从而产生核转化。

2.一种核转化方法，其中将金属材料布置在没有氧的环境中，布置至少包括碱金属和氧的反应剂，以及将金属材料和反应剂加热成使细颗粒从反应剂的表面扩散在该环境中，从而在细颗粒与金属材料的表面之间发生核反应。

3.按照权利要求2所述的核转化方法，其中将水供应给没有氧的环境。

4.按照权利要求1或2所述的核转化方法，其中在超过490°C的温度上加热该环境。

5.一种用于核转化的装置，其包含：

由金属材料制成的中空反应池；

用于加热反应池的加热设备；以及

用于从反应池的内部消除空气的空气消除设备，

其中将水供应给该反应池。

6.按照权利要求5所述的用于核转化的装置，其中将金属元素供应体存放在反应池中。

7.一种用于核转化的装置，其包含：

由金属材料制成的中空反应池；

用于加热反应池的加热设备；

用于从反应池的内部消除空气的空气消除设备；以及

存放在反应池中并且至少包括碱金属和氧的反应剂。

8.按照权利要求7所述的用于核转化的装置，其中将水供应给反应池。

9.按照权利要求5或7所述的用于核转化的装置，其中将热交换器布置在反应池中，使得能够通过热交换器取出热能。

10.一种用于核转化的装置，其包含：

用于产生没有氧的环境的密封外壳；

布置在密封外壳中并具有纳米量级的金属颗粒的一对相对电极；以及

用于将电流供应给电极的电源，

其中在相对电极之间供应诸如蒸汽、氘、氚或氦3那样的反应气体。

11.一种用于核转化的装置，其包含：

用于产生没有氧的环境的密封外壳；

布置在密封外壳中并具有纳米量级的金属颗粒的、作为热导体的颗粒保持体；以及

用于加热颗粒保持体和密封外壳的加热设备，

其中将诸如蒸汽、氘、氚或氦3那样的反应气体供应到密封外壳中。