JP2014095713A

JP2014095713A - 常温核融合反応法及び装置

Info

Publication number: JP2014095713A
Application number: JP2013249110A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Kawamura; 雄造川村
Original assignee: IDEA RES KK; IDEA RESEARCH KK
Current assignee: IDEA RES KK; IDEA RESEARCH KK
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-05-22

Abstract

【課題】常温核融合反応から直接高電圧高電流の電気出力を取出すことにより設備費用低減化及び運転安定化を図ることができる常温核融合反応装置を提供する。
【解決手段】電解液を収容する容器１１５と、この容器１１５内の電解液中に設置された加速用正電極１２０及び加速用負電極１１８と、予備電解を行うための電解用正電極１１９及び電解用負電極（加速用正電極１２０）と、電解液中に配設された正極側集電極（正極側参照電極１２１）及び負極側集電極（負極側参照電極１２２）と、を備えた常温核融合反応装置。電解用正電極１１９と電解用負電極１２０との間に予備電解電圧が印加されて予備電解が行われ、その後加速用正電極１２０と加速用負電極１１８との間に加速電圧が印加されて常温核融合が行われ、このときの電気エネルギーが正極側集電極１２１及び負極側集電極１２２を通して取り出される。
【選択図】図７

Description

本発明は、常温核融合反応法及び装置に関する。

従来の常温核融合反応法及び装置は電解液中に於ける高電圧電気分解反応により行われている。

しかしながら、従来の常温核融合反応法及び装置は反応条件が明確に規定し難く制御が困難であり規模拡大も出来ない状態にとどまっていた。

太陽エネルギー入門、ソル、ウィーダー著押出勇雄監修Ｐ８放射エネルギー流固体内核反応研究ＮＯ１．工学社Ｐ１５９．第７章大森唯義。Ｐ２１９．第９章水野忠彦

常温核融合反応の条件が明確に規定し難く制御が困難であり反応装置の設計方針が定まらず規模拡大もできない状態にとどまっていた。本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、反応条件を制御し維持することを提供することを目的としている。

さらに反応から直接高電圧高電流の電気出力を取り出すことにより設備費用の低減化及び運転の安定化を確実にすることを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は常温核融合反応法及び装置において、電解液中に印加する電圧に対応する距離をもって加速用正電極及び加速用負電極を配設し、更に、電解液中で予備電解を行うための電解用正電極及び電解用負電極を配設するとともに、電解液中において発生する電気エネルギーを取り出すための正極側集電極及び負極側集電極を配設し、
前記電解用正電極と前記電解用負電極との間に予備電解電圧を印加して電解液中で予備電解を行い、その後前記加速用正電極と前記加速用負電極との間に加速電圧を印加させて常温核融合を行い、この常温核融合状態における電気エネルギーを前記正極側集電極及び前記負極側集電極を通して取り出すことを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。常温核融合反応法及び装置において、電解液中に印加する電圧に対応する距離を持って電解液中に設置した正電圧、負電圧を与える電極（加速用正電極及び加速用負電極）を使用しその電極に電圧を付与して電極付近にグロウ放電発光を発生せしめて常温核融合状態を発生させている。この常温核融合に際して、電解用正電極と電解用負電極との間に予備電解電圧を印加して予備電解を行い、その後加速用正電極と加速用負電極との間に加速電圧を印加させて常温核融合を行っている。そして、この常温核融合状態における電気エネルギーを正極側集電極及び負極側集電極を通して外部に取り出している。このような常温核融合反応法及び装置で構成しているので、実用化を進めることが出来る。

本反応に必要な原料は安価で安全な水であり装置内の反応により消費される量は水素１グラムが石炭２０トンに相当する程僅かであり極めて経済的である。

本発明を実施するための基本的エネルギーの最良の形態の説明図である本発明の概念をあらわす模式図である本発明を実施するための最良の反応装置の説明図である本発明を実施するための最良の反応装置の説明図である本発明を実施するための最良の反応装置の説明図である本発明の概念をあらわす模式図である本発明を実施するための最良の反応装置の説明図である

放射エネルギーと核反応は本発明の基礎になるので詳細に説明する。

よく知られている電気溶接時の放電アークの温度は絶対温度６０００ｋでありこれは太陽の表面輻射温度に近い。ステハン、ボルツマンの黒体の表面より輻射される熱量は絶対温度ｋの４乗に比例するとされ、６，０００ｋ約７０，０００キロワット／平方メートルである。一方太陽は正確には５，８００ｋとされ６４，０００キロワット／平方メートルである。また太陽は地球から１．５億キロメートル離れた位置にあるが、巨大な大きさの故にその視角は０．５３度あり１０メートルの位置からの大きさを約９２．５ミリメートルに近似することが出来る。すなわち、その位置に直径９２．５ミリメートルの５，８００ｋ放射源を置くことに近似する。またこの面積は６７７平方ミリであり１平方メートルに対する比率は１４８．９分の１であるのでこの位置に４２９．８キロワットの放射源を置くことに近似するのである。またこれは１０メートルの位置に置かれた太陽電池が太陽常数１キロワット／平方メートルの太陽光に対して、２００ワット／平方メートルの電気出力を発生することに対応する。これはエネルギーの原因である５，８００ｋの６４，０００キロワット／平方メートルに対する試験電極グロウ放電発光の出力と太陽電池の対応を表す。

このようにグロウ放電発光を太陽電池により監視することで核反応の状態を想定し反応条件を制御すれば安定且つ安全に運転を続けることができる。このようにグロウ放電発光を生ずるのに必要なエネルギーは極めて大きい。核反応における詳細は確定されていないがその反応レベルの高さから考えても出力は主に電磁波輻射と考えられる。金属製気密容器であれば熱として出るが高温高圧となれば完成度の高い制御が要求されるであろう。現在テスト中の反応装置は常温常圧に近い条件であり大きな耐圧を必要とせず、出力の多くは紫外線、可視光線、赤外線として放射するので半導体変換器すなわち一般に利用される太陽電池により電力に変換することができる。核融合反応は化学反応の１００万倍の高いレベルの反応でありこの出力が電磁波に変換される時に紫外光の範囲に限定される場合は反応出力は熱エネルギーを持たず、本発明のごとき電解液中放電反応によるこの核反応は燃料自体の自立反応でなく外部よりのエネルギー投入によりトリガされる反応であるので、エネルギー投入が無ければただちに反応を停止することができる極めて安全性の高いものである。この電源切断による反応停止は度々のテストにより確実に行うことができるので操作に全く不安はない。また外部よりのエネルギー投入に対する核反応出力は反応のレベルにより調節可能であり数千倍を超える大出力も可能と思われる。実験に使用した太陽電池パネルは京都セラミックＬＡ３６１Ｋ５１最大出力動作電圧１６．９Ｖ、短絡電流３．２５Ａの規格であるがテスト時は規格を超える出力をみた。現在テスト計画中の設備は１２，０００平方ミリメートルの電極表面放射面を持つものであるがこれは前記の近似太陽の１．７８６倍の面積であり約７６８キロワットのエネルギー出力に相当する、これが電磁波＝光子出力でなければ装置は忽ち溶融蒸発するであろう。電解液中のグロウ放電発光の重要性と光子出力の意味がここにあるのである。また参照電極の場合正電圧を印加する前に電解液を電解し水素イオンを作る作業があり５ボルト程度の電圧により陽極付近を水素陽イオンで満たし正電圧による加速を早める。テスト時電極距離２００ミリにおいて加速電圧は１００ボルト以上３００ボルトである。参照電極から外部へ出力すると加速電圧は印加電圧より降下しこの電圧降下が外部負荷抵抗に消費されるのでこの差が反応エネルギーのバロメータとなり印加電圧による反応の制御を行うことが可能となる。

また、陰極、陽極に電解による水素、酸素が発生するのでこの気体の混合をさける為各電極近傍にガス排出管を設置して、分離した気体を外部に集めた後に混合し燃焼して熱エネルギーを取り出し、この排気ガスを冷却し液化部分を反応容器に戻すと共に分離したガスを成分ごとに分別し利用する。これは分離したガスに含まれる重水素、三重水素を外部に出さないために重要な意味を持つことである。重水素、三重水素は反応に必要な原料であるとともに、特に三重水素は半減期１２．３３年の放射性元素であり三重水素水として放出することはできない。自然界では上空で発生するこの三重水素水が生物の進化に大事な役割を果たしていると言われておりこのバランスを崩すことを未来世代に残すことは許されない。これが本発明の重要な点の１つである。

また、電極部は反応の速度と効率に重要であり更に研究開発が待たれることと思われる。核融合反応は周知のごとく原子番号１番水素から２８番ニッケルにいたる原子核子結合エネルギーの増加曲線上の原子によるエネルギー差を取り出すことで行うのであるが、自然界で宇宙スケール時間で自動的に１番水素、２番ヘリウム、から順次原子番号を増す反応が自動的に行われニッケル付近にいたる原子核子結合エネルギーの増加曲線が終わり、以後エネルギーを吸収する原子核子結合エネルギーの減少反応が続き多くの元素が生まれ９２番元素ウラニウムでほぼ終了している。本発明で行う作業はこの自然が行う仕事を人間が行うのであるから充分な自制を持つことが必要であろう。電極反応に関する材料は原子核子結合エネルギーの大きい安定な元素２８番ニッケル付近と、原子核子結合エネルギーの小さい原子番号の小さい元素を組合せることで強度と反応性を与えるのが望ましいと考える。詳細は今後の研究開発により改良が待たれるポイントであろう。

以下、各図により説明する。

第１図は地球上の１平方メートル受光面より見た２太陽の視角度０．５３度を表す模式図であり、第２図は輻射面３の９２．５ミリメートルの円球の断面６を距離１０メートルの位置より見た受光中心３を含む１平方メートル受光面４に太陽電池発電パネルを置いた概要図であり、模式図１の太陽が放射する６４，０００キロワット／平方メートルを受け取る地球上１平方メートルの太陽電池パネル１に対して、概要図６の４２９．キロワットの放射源６に対面する距離１０メートルにある受光面上の１平方メートルの太陽電池発電パネルの出力が近似することを表したものであり、太陽電池発電パネルは半径１０メートルの表面積１，２５６平方メートルの２０パーセントを利用すれば約２５０平方メートルとなり２００ワット／平方メートル出力の発電パネルの場合５０キロワットの出力となる、出力は連続出力であるから一般的太陽電池の不連続稼動に比べれば約３倍の１５０キロワットの発電能力を持つ。第２図は本発明を実施する反応容器の概要図であり容器７は暑さ３ミリメートルの透明石英ガラスであり耐熱プラスチックカバー８により封じられている。９は電極部であり輻射面１７をもつ。１０は電極部を冷却する熱媒体を移送する管で送入送出管がある。

１１は正電源を供給する導体である。１２は電解により生じた水素ガス３３０及び水蒸気を排出する管であり、１３は電解液供給管でレベルセンサー１４により液面を検知しレベルを維持する。１５は負電源を供給する導体であり、１６は正負電極付近で発生する気体の混合を避け正負電極室を分離し発生ガスの混合を防ぐことができる。１８は電極輻射面に対する受光部である。

１９は発生する酸素ガスの排出管である。

第３図により反応容器およびエネルギーの取り出しに関する拡大方法について説明する。ここに記載されている反応容器は大容量の容器で本体を耐熱電気絶縁性被覆金属製にしたもので蓋は耐熱電気絶縁材料で構成し所用の管等は従来と同じであるが本体の左端上部に透明壁をもち電極輻射部を観察する光センサを持つ耐圧室を設置したもので大容量のプラントとしての利用が可能である。

第４図は容器７より出る水素ガス３０と酸素ガス３１は混合器５０に入り混合され発火温度以下に冷却された逆火防止器５１を経て燃焼器５２で高温度で燃焼する。この熱エネルギーは５３熱出力器により利用されて排気は冷却器５４により冷やされ水蒸気は液化し分離水５５となる。これは配管により容器７に戻る。ガス冷却器５４で液化しないガス成分はガス分別器５６により各ガス成分に分別され利用される。これは反応によって生じた希ガス類である。

第５図は電極についての説明図であり、冷却水管１０１は給水管１１０の内部に深く入り底面近くから全体に広がり上部付近で排水管に流入する。このような形式は一般的なもので、サイズに適した流れ動作を考慮すればよい。

電極は輻射面の１例として、４０メッシュ程度のステンレス金網を使用し熱膨張を防ぐため、中央にひだ状の突出部１１３を設けて圧縮による極板の離脱を防止し端部は止め具１１４により押しつけている。この金網に酸化マグネシウム粉末とカーボン繊維とマグネシウム粉末を混合し少量のバインダと共に乾燥した。また輻射綿以外の側面、裏面、上下面は電気絶縁性の耐熱被覆処理を施した。

第７図は他の電極についての説明図であり、１１５は透明石英製の容器で横方向に細長い円筒形である。１１６は正電極を取り付けた耐熱、電気絶縁性のカバー用である。１１７は負電極を取り付けた耐熱、電気絶縁性のカバーである。１１８は電解用の正電極で、１１９は電解用の負電極と加速用の正電極を兼用している。１２０は正極側の参照電極であり、１２１は負極側の参照電極である。１２２は容器内で生じた気体等を排出し、気液を分離した後液体は容器に戻し気体は上部排気口より熱交換器で冷却し、液体部は反応器に戻し再利用する。この熱交換器は反応器より数１０倍以上の大型の設備が必要である。これは比較的低レベルの核反応時に生じる大量の熱を利用するときに適用される。

本図による実施例では２ボルト１アンペアの予備電解後２５０ボルトの加速電圧を加えた時の状態は負極近傍からミルク状の部分が広がり直ぐに激しい沸騰状態になり両電極間の全体に微小の火花が無数に生じ、反応は空間全体に広がることが想定された。この時には液は見る間に蒸発しレベルが下がり電極が露出したので電圧を５０ボルトに落とした。これで沈静下したがこの間の液蒸発量は電力に換算すると６０ｋｗ時間に相当する、また同様のテストでは参照電極から取り出した電力は２００ボルト１０アンペアであり２キロワット時間の性能がある。このような状況は核反応がなければ起こりえないことであり、１，０００ｃｃ足らずこの小さい反応器が生み出す奇跡ともいえようか。

本発明は電力及び熱エネルギーの利用に関する広範囲な分野に利用される。

１受光面
２太陽
３輻射面
４受光面
７容器
８耐熱カバー
９電極
１０冷却管
１１正電極
１４電解液レベルセンサー
１５負電極
１６分離膜
１７輻射面
１８受光部
１９排出管
３０酸素ガス
３１水素ガス
５０混合器
５１逆火防止器
５２燃焼器
５３熱出力器
５４冷却器
５５分離水
５６ガス分別器
１０１冷却水管
１１３突出部
１１４止め具
１１５容器
１１６正極側カバー
１１７負極側カバー
１１８加速用負極電極
１１９電解用正電極
１２０電解用負電極、加速用正電極
１２１正極側参照電極
１２２負極側参照電極
１２３液面
１２４排気管

Claims

電解液を収容する容器と、前記容器内の電解液中に印加する電圧に対応する距離をもって設置された加速用正電極及び加速用負電極と、電解液中で予備電解を行うための電解用正電極及び電解用負電極と、電解液中に配設された正極側集電極及び負極側集電極と、を備え、
前記電解用正電極と前記電解用負電極との間に予備電解電圧が印加されて予備電解が行われ、その後前記加速用正電極と前記加速用負電極との間に加速電圧が印加されて常温核融合が行われ、この常温核融合状態における電気エネルギーが前記正極側集電極及び前記負極側集電極を通して取り出されることを特徴とする常温核融合反応装置。
前記加速用正電極が前記電解用負電極としても機能することを特徴とする請求項１に記載の常温核融合反応装置。
電解液中に印加する電圧に対応する距離をもって加速用正電極及び加速用負電極を配設し、更に、電解液中で予備電解を行うための電解用正電極及び電解用負電極を配設するとともに、電解液中において発生する電気エネルギーを取り出すための正極側集電極及び負極側集電極を配設し、
前記電解用正電極と前記電解用負電極との間に予備電解電圧を印加して電解液中で予備電解を行い、その後前記加速用正電極と前記加速用負電極との間に加速電圧を印加させて常温核融合を行い、この常温核融合状態における電気エネルギーを前記正極側集電極及び前記負極側集電極を通して取り出すことを特徴とする常温核融合反応方法。