DE3910806A1

DE3910806A1 - Verfahren und anordnung zu kernverschmelzungsreaktionen bei tiefen temperaturen

Info

Publication number: DE3910806A1
Application number: DE3910806A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Prof Dr Dr Hora; George H Prof Dr Miley
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1990-10-11

Description

Seit langem ist bekannt, daß bei Reaktionen von Atomkernen in exothermer Weise Energien von der Größenordnung von etwa einer millionmal so viel wie bei chemischen Reaktionen frei werden können. Abgesehen von Spaltungsreaktionen bei schweren Kernen mit sich vervielfachenden Kettenreaktionen, die zu unkontrollierten Explosionen führen können, welche dann zur Zuendung von Reaktionen von anderen, z. B. leichten Kernen verwendet werden können, ist die kontrollierte Form der Kernreaktionen bis jetzt noch nicht zur Erstellung einer exothermen Energieerzeugungsquelle möglich gewesen. Bei allen energiebringenden Reaktionen dieser Art müssen die zu reagierenden Kerne auf hohe Energien beschleunigt werden, was immer sehr viel mehr Energie erfordert, als danach durch die Reaktion freigesetzt wird.

Eine bekannte Methode ist die Erzeugung der hohen Energie der zu reagierenden Kerne indem eine so hohe Temperatur von mehr als 10 Millionen Grad absolut erzeugt wird, so daß in dem entstehenden Plasma die ionisierten Atome oder Kerne die nötige Energie zur Kernreaktion erhalten. Hierzu muß das Plasma genügend lange bei einer genügend hohen Dichte zusammengehalten werden, was durch magnetische Felder oder durch Trägheitseinschluß bewirkt wird. Bisher sind wirtschaftliche Anlagen mit Energiegewinn lediglich in der physikalischen Konzeption, z. B. bei der sogenannten Laserfusion, erreicht worden.

Da die Vorgänge bei Kernfusionsreaktoren äußerst kompliziert und technisch noch nicht gelöst sind, besteht der Wunsch, daß Kernreaktionen in anderer Weise zum Ablauf gebracht werden. Eine Methode dieser Art ist die kalte Fusion (1), bei der Elektroden von Palladium oder Titan durch Elektrolyse mit schwerem Wasser mit Deuterium stark beladen werden wie zuvor in einer sehr großen Anzahl von Publikationen beschrieben wurde (Siehe Gmelin′s Handbuch der Anorganischen Chemie, Bände Ti und Pd), und dann Kernreaktionen vor sich gehen, wie man an der Emission von Neutronen und Gammastrahlung gemessen hat. Der Nachteil dieser Anordnungen und Methoden besteht darin, daß bei dem elektrolytischen Vorgang eine starke Verschmutzung eintritt, und die kalten Fusionsreaktionen entweder überhaupt nicht oder nur zu gewissen Zeiten in irreversibler Weise vor sich gehen.

Erfindungsgemäß werden die Verschmutzungen vermieden, indem anstelle des bisher verwendeten Elektrolyten die kondensierten Materialien zur Beladung mit schwerem Wasserstoff Deuterium oder mit überschwerem Wasserstoff Tritium in eine Atmosphäre dieses Gases gegeben werden oder bei Verwendung von dichten oder kondensierten Atmosphären erfindungsgemäß eine geeignete Oberflächenstruktur des kondensierten Materials eingehalten wird.

Ferner ist die Verteilung von positiven Ladungen für den Aufbau der Doppelschicht für den allgemeinen Fall von kondensierten Materialien bis jetzt nicht untersucht worden.

Erfindungsgemäß wird in den metallischen Elementen mit der hohen Löslichkeit von Wasserstoff und seiner Isotope die Verteilung der positiven Kerne (Ionen) in der Form nahezu freier Beweglichkeit zur Erzeugung einer höheren Konzentration als positive Schicht zur Vervollständigung der Doppelschicht zu einem geringeren mittleren Abstand geführt. Hierdurch werden erfindungsgemäß die besonderen Kernreaktionen im Bereich in oder nahe der obersten Gitterschicht oder Atomschicht des kondensierten metallischen Elementes mit viel höherer Wahrscheinlichkeit vor sich gehen als im Inneren des Elementes.

Die Kernreaktionen werden vorzugsweise ein stark exothermer Austausch von Neutronen sein, wobei die Klasse der von der Hochtemperaturfusion bekannten D + D Reaktion erhalten werden, aber - zum Unterschied vom Hochtemperaturfall - mit möglicherweise ganz anderen Wahrscheinlichkeiten. so entsteht eine sehr viel größere Anzahl von Tritium als Neutronen im Gegensatz zum 50 : 50 Verhältnis im Hochtemperaturfall. Ferner erlauben die vorzugsweise in der Oberflächenschicht konzentrierten Ionen unterhalb der schwimmenden Elektronenschicht Reaktionen, die vorher schon in der Literatur vermutet wurden (2), wobei z. B. das Isotop Palladium 105 von einem Deuteriumkern ein Neutron erhält und Palladium 106 und ein Wasserstoffkern entsteht unter Freisetzung von etwa 5 MeV Energie.

Erfindungsgemäß wird die Oberfläche des kondensierten Materials mit der darin enthaltenen hohen Konzentration von Wasserstoffisotopen mit bekannten Mitteln der Oberflächenphysik und -technologie von Schwefel- Lithium und anderen Atomen in sehr genauer Weise frei gehalten so daß die Kernreaktionen in der Oberfläche lange unverändert ablaufen. Ferner werden zur Erzeugung sehr großer Oberflächen schaumartige oder schwammartige Strukturen des kondensierten Materials, wie z. B. beim Platinmohr mit dazwischen befindlicher dichter oder kondensierter Atmosphäre von Wasserstoffisotopen verwendet. Zur Anwendung kommen als Wirtsmaterialien Metalle der achten Gruppe des periodischen Systems wie Eisen, Kobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, oder Platin.

Insbesondere mit Eisen wird eine preiswerte Konfiguration erzielt, die hohe Konzentration der Emission von radioaktiven Strahlen, oder Tritiumerzeugung und eine hohe Energieerzeugungsdichte liefern. Bei der hohen Energieerzeugung muß die Anordnung in einem System mit Wärmeaustauschern auf die gewünschte Temperatur genau konstant gehalten werden, wobei die abgeführte Energie als Nutzenergie freigesetzt wird.

Bei Auslegung der Reaktion für bevorzugte Neutronenemission und entsprechender Steuerung je nach Temperaturabhängigkeit wird von einer bestimmten hohen Konzentration des Neutronenflusses ab die Steuerung von Kernspaltungsreaktionen möglich, einschließlich der Auslösung von explosiven Kernspaltungsreaktionen.

Referenzen

(1) Pressekonferenz von M. Fleischmann und S. Pons, Utah, 23. März 1989
(2) J. Rand MacNally, jr. Fusion Technology 7, 331 (1985).

Claims

1. Erzeugung von Kernverschmelzungsreaktionen zur Erzeugung von Neutronen, Alpha- Beta- oder Gammestrahlung als Strahlungsquelle oder für exotherme Vorgänge der Energieerzeugung, gekennzeichnet dadurch, daß metallische Elemen te der achten Gruppe des periodischen Systems in eine Atmosphäre von leichtem Wasserstoff, und/oder Deuterium, und/oder Tritium gebracht werden und das Metall auf Temperaturen zwischen 0°C und seinem Schmelzpunkt gehalten wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Volumen des Metalls und der Gasatmosphäre auf die genannte Temperatur aufheizbar sind und eine solche Wärmeisolation gegen die Umwelt vorgesehen ist, daß während des Heizens oder nach Abschalten des Heizens eine Temperatur erreicht wird, die nicht über dem Schmelzpunkt des Metalles liegt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 zur Energieerzeugung, gekennzeichnet dadurch, daß außerhalb des Volumens des Metalles und des Gases ein Neutronenabsorber angebracht ist, in dem die abgegebene Energie durch einen Wärmeaustauscher an ein stromerzeugendes System oder zur thermisch-elektrischen Direktumwandlung abgegeben wird.

4. Anordnung nach Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß entstehende Alpha- oder Betateilchen zu einer elektrostatischen Direktumwandlung in Elektroenergie verwendet werden.

5. Anordnung nach Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Elemente der achten Gruppe des periodischen Systems Palladium, Platin oder Eisen verwendet werden.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß in das Metall ein Anteil von Bor-11 oder Lithum-6 oder Lithium-7 Isotopen eingebracht sind.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß ein Zustand besonders hoher Konzentration von Wasserstoffionen oder von dessen Iso topen erzeugt wird durch Auffüllen von Elektronen in den tieferen Elektronen schalen der Elemente der Achtergruppe des Periodensystems zur ladungsmäßigen Kompensation des Wasserstoffionengases.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß Metall der achten Gruppe des Periodensystems in einen Zustand großer Oberflächen konzentration gebracht wird als Platinmohr und ähnliche Zustände der übrigen Elemente oder Mischungen davon.

9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erhöhung der Konzentration des Wasserstoionengases im Metall an dessen Oberfläche eine elektrische Gasentladung zur Ionisation des Gases angebracht wird.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Kompressibilität des Metalles auf den für den Zustand der Maximalkonzen tration der Wasserstoff und ähnlichen Ionen im Metall geeichten Wert gebracht wird.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß damit explosive Kernspaltungsreaktionen eingeleitet werden.