JP2015129735A - レーザービーム、又は半導体レーザーを使用して、Ｄ−Ｈｅ３，又はＢ１１−ｐを核融合燃料とした、中性子を一切放出しない核融合発電炉の自己点火条件の点火手段として、半導体レーザーを使用して自己点火を行なう核融合発電炉。 - Google Patents

Abstract

【課題】中性子を放出しない核融合炉発電システムに於いて、反水素ビームによるウラン箔核分裂後の熱電流の自己磁場閉じ込めを利用する核融合燃料ペレットに関して、最適化したペレットの構造及び投入方法を提供する。
【解決手段】反水素ビーム管２、劣化ウラン箔５、金属セル４及び核融合液体燃料３からなる極低温燃料ペレット１は、二個の球をメガネ状に接合した面には劣化ウラン箔５を配置して、真空容器６の中心で反水素ビーム発生装置１８で照射して、燃料ペレット内のウラン２３８に衝突させて核分裂後に、反水素ビーム管２を通過する電流で発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３等からなる核融合燃料３の核融合ブラズマ１０を真空容器６の中心部に閉じ込めて、核融合エネルギーを吸収したブランケット７内部の熱で発電する核融合発電システムとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、反水素ビームによるウラン箔核分裂後の熱電流磁場閉じ込めを利用して、核融合重水素ヘリウム３プラズマを間歇的に発生することにより、重水素ヘリウム３中性子を放出しない核融合発電に関するものである。

また、本発明は、中性子を放出しない核融合炉発電システムに於いて、反水素ビームを使用するか、又はレーザービーム、又は高密度電磁波、又は加速器を使用して加速をした陽子イオンビーム、又は炭素イオンビーム（以下、略して、陽子イオンビーム、又は炭素イオンビーム、又は反水素ビームとする）を使用しての、ウラン箔核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）に利用する核融合燃料ペレットに関して、D-He3,p-B11ペレットを使用して、ペレットの構造及び投入方法を最適化する。

さらに、本発明は、反陽子と陽電子の反水素ビーム２による劣化ウラン核分裂後の熱電流の自己誘導磁場閉じ込めを利用する核融合炉９による発電に於いて、反水素ビーム管２、劣化ウラン箔５、金属セル４及び核融合液体燃料３からなる極低温燃料ペレット１は、二個の球をメガネ状に接合した面には劣化ウラン箔５を配置して、反水素ビーム２を左右から重ならないように一対以上を設置し、細い線１３で吊るして、核融合炉真空容器６上部８のペレットガイド１６から細線レーザーカッタ１４で自然落下させるか、又はロボットアームを使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をするか、又はその他の手段を使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をして、核融合燃料ペレット1が真空容器6を、途中通過時にトリガ信号を発信して、真空容器６の中心に到達した瞬間に反水素ビーム発生装置１８で照射して、反陽子ビームを燃料ペレット内のウラン２３８の陽子に衝突させてウランを核分裂後に、金属セル４を通過した熱電流が反水素ビーム管２を通過する電流で発生する円筒状の磁場を利用して、D-He3,p-B11等からなる核融合燃料３の核融合プラズマ１０を真空容器６の中心部に閉じ込めて、核融合エネルギーを吸収したブランケット７内部の熱で発電して、中性子を放出しない核融合炉にすることを特徴とする核融合発電システムとする。さらに、真空容器中に反陽子beamイオンで、単一パルスで硼素B11-p核融合試験を計画する。

また、本発明は、ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、反水素の変わりに、水素イオン（陽子）、又は炭素イオン（以下、略して、陽子線、又は炭素線、又は粒子線とする）を、例えば、三菱電機株式会社が、癌の病巣をピンポイントで照射をして、病巣を破壊するための、癌治療を目的に研究開発をした、商品名が、三菱の『粒子線治療装置』として使用をしている、粒子線加速器を使用して、1秒間に地球を、約5周回以上の速さである、光速の70％以上の速さまで加速器を使用して加速をした、運動エネルギーが、400Mev以上に加速をした、陽子イオンビーム、又は炭素イオンビームを、反水素ビームの変わりに使用をして、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することを目的とする。

さらに、本発明は、ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、反水素の変わりに、半導体レーザー励起全固体レーザー（以下、略して、レーザー光線とする）、又は高密度電磁波を使用して、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することを目的とする。

また、本発明は、中性子を全く放出しないで、極く安全な、１万Kwから10万Kw前後の「超小型ブラックホール型核融合発電炉」の研究開発を行なって、タンカーなどの大型船舶を駆動させることが出来て、二酸化炭素を一切発生させない動力源の研究開発を行なうことを目的とする。

さらに、本発明は、中性子を全く放出しないで、極く安全な、10万Kwから20万Kw前後の、核融合発電炉のD-D反応、又はD-T反応よりも、D-He3反応は、より一段と高いプラズマパラメーターを必要とするが、その特徴は核融合反応の結果発生をする粒子は、すべて荷電粒子である。この荷電粒子の運動エネルギーを効率よく直接に電力に変換をする。いわゆる直接発電が原理上で可能なことである。このD-He3反応型式の「超小型ブラックホール型核融合発電炉」の研究開発を行なって、大型航空機に積載が出来る、超軽量で、極く安価な運航費用にて、大型航空機を運航することが出来て、二酸化炭素を一切発生させない動力源の研究開発を行なうことを目的とする。

また、本発明は、レーザービーム、又は半導体レーザーを使用して、D-He3,又はB11-pを核融合燃料とした、中性子を一切放出しない核融合発電炉の自己点火条件の点火手段として、半導体レーザーを使用して自己点火を行なう核融合発電炉の研究開発を行なうことを目的とする。

以下のような核融合反応が反応のしやすさの順にある。
（1）D-T 重水素＋三重水素 ： ヘリウム（3.5MeV） ＋ 中性子（14.1 MeV）
（2）D-D 重水素＋重水素 ： ヘリウム3（0.8MeV）＋中性子（2.5MeV）
（3）D-He3 重水素＋ヘリウム３： ヘリウム4（3.7MeV）＋陽子（14.7MeV）
(4) B11-p 硼素B11+陽子：ヘリウム４(8.66MeV)
括弧内はそれぞれの粒子の持つ運動エネルギーを eV（電子ボルト）の単位で示す。これらの反応に関係する物質のうち、重水素（D）は通常の水に含まれ、ほぼ無尽蔵に存在するといえる。三重水素（T）は半減期12.7年で弱いβ線をだす放射性物質で、天然にはわずかしか存在しない。上記（1）のD−T反応で発生した中性子をリチウムに当てると三重水素が発生する。ヘリウム3（He3）は地球上には極くわずかしか存在しないが、月には豊富に存在することが確認されている。D−T反応で発生する中性子は14.1MeV（約1，400万電子ボルト）と高いエネルギーを有し、この運動エネルギーを熱エネルギーに変換する炉構造物（ブランケット）を放射化する。安全上、実用の核融合炉の構造材には放射化しにくい材料（シリコンカーバイトやバナジウム合金等）の利用を考慮する必要がある。（2）のD−D反応の中性子のエネルギーは 2.5MeVと低く、中性子による構造材の損傷は低減する。
（3）のD−He3反応もより高いプラズマパラメーターを必要とするが、その特徴は核融合反応の結果発生する粒子はすべて荷電粒子であり、粒子の運動エネルギーを効率良く直接電力に変換する、いわゆる直接発電が原理のうえで可能なことである。陽子による構造材の損傷は小さいが、高速の陽子の長時間照射で材料はかなり放射化するので、この場合も低放射化材料の開発は必要となる。さらに資源としてのヘリウム３の確保に課題がある。核融合炉としての利用の観点からは、比較的に容易なD−T反応を第一候補とし、研究の進んだ段階でさらなる性能向上にD−He3反応の利用を考慮する。
核融合反応で出てくるエネルギーは一定なので、必要なエネルギーを核融合反応から取り出すためには、頻度良く粒子が衝突する必要がある。衝突の頻度は、一定の領域に反応粒子が多いこと、その領域に1個の粒子が長く滞在することで向上する。即ち密度が高く、高温粒子の滞在の時定数（閉じ込め時間）が長いプラズマを実現しなければならない。
この3つの条件、温度、密度と閉じ込め時間の積を変数として、高温プラズマを保つための加熱入力と核融合出力が等しい条件を臨界プラズマ条件と呼び、高温プラズマを保つための核融合入力と核融合出力のアルファ粒子の持つ成分が等しい条件を自己点火条件と言い、ローソン図といわれる。アルファ粒子は高温プラズマ中に発生すると水素と同様に荷電粒子として磁場容器内に閉じ込められ、自らの持つエネルギーでプラズマを加熱する。自己点火条件は外部からの入力なしで 核融合反応が持続しうる条件である。磁場閉じ込め方式は、一度プラズマが自己点火すれば、定常燃焼が自動継続するので、エネルギー利得が自動的に定まる電力発振源と見做せる。これら３つのプラズマ条件の積、温度×密度×閉じ込め時間を核融合積と呼びプラズマパラメーターの指標として用いる。D−T反応の場合、閉じ込め時間が数秒で密度は 10²⁰/m³（100兆個/cm³）、温度10keV（約1億度）以上が自己点火条件の範囲にはいる。D-He3の場合、閉じ込め時間が数ミリ秒で密度は 10²⁰/m³、温度100keV（約10億度）以上が自己点火条件である。
磁場方式（トカマク）の核融合炉については、国際核融合実験炉に続いて建設し二十年後の発電実証を目指すデモ核融合炉、さらに小型レーザー核融合炉などの設計研究を続けてきている。さらに、安価な装置を用いて高制御に核融合を発生させるために、レーザー光を利用することが試験されていて、レーザー装置を利用した核融合反応を利用した発電は、核分裂反応と比較してより安全な方法として期待されている。特許文献公開２０１１−１２７９６８「核融合ターゲット材、核融合装置、及び核融合方法」によると、この核融合装置は、重水素又は三重水素を含有するターゲット基板と、ターゲット基板上に積層され、重水素又は三重水素を含有する薄膜層とを含む核融合ターゲット材と、収納する真空容器と薄膜層に向けて、連続した第１及び第２のパルスレーザ光を照射するレーザー装置とを備え、第１パルスレーザ光の強度は、第２パルスレーザ光の強度よりも小さく、且つターゲット基板から薄膜層を剥離可能な値に設定されている。

反物質である反陽子と陽電子は、それぞれ通常物質である陽子、電子と対消滅し、高エネルギーのガンマ線を発生する。電子−陽電子対消滅はポジトロンＣＴ通称ＰＥＴに利用されている。また反陽子は陽子との対消滅でＧｅＶ級の超高エネルギーガンマ線を発生するが、ガンマ線の高透過力を利用した非破壊検査、ガンの放射線治療、核融合反応の点火などに利用できる。反陽子、陽電子は反物質であり、宇宙において大量に存在する通常物質と対消滅するので、保存、蓄積することが困難であり、実用的利用が難しくなっている。通常は反陽子、陽電子を粒子ビームとして磁場による偏向、収束効果を利用した蓄積リングに保存、蓄積するか、静電気的多重極を用いたイオントラップが用いられる。反水素、陽電子の結合した反水素は電気的中性になるので磁気的、電気的に閉じ込めることが難しく、光子圧をもちいたトラップなどが考案されているが、保存、蓄積可能な反物質量は極微量である。反水素原子ビームを取り出すため、特殊な尖った電場と磁場を持つカスプトラップ法では、反水素原子の原材料反陽子を装置内に蓄積・冷却し、陽電子付近に反陽子を打ち込む。反陽子は陽電子と衝突して冷たくなり、両者が結合して冷たい反水素原子になる。この反水素原子は電気的に中性なため、電場の影響を受けずに四方八方に拡がり、再電離トラップに到達する。この到達した反水素原子の一部は、陽電子をはがされ反陽子に戻ってとどまる。この再電離反陽子の数から、打ち込んだ反陽子の少なくとも７％が反水素原子に変換されていることが分かった。

特許文献の公開２０１０−５００７３「反物質保存蓄積装置」によると、正電荷と負電荷の粒子からなるプラズマを磁気によって閉じ込める超高真空容器と排気装置および磁気閉じ込め装置を備え、反陽子と陽電子を電荷的中性が保たれるようにほぼ同数磁気閉じ込め装置に注入することを第一の特徴とし、さらに反陽子と陽電子の混合したプラズマの温度が低下し反陽子と陽電子の結合した中性反水素が発生しないようにプラズマを加熱し温度維持を行う装置を備えたことを特徴とする反物質保存蓄積装置を構成する。

特許公開２００５−１８９２２４「動力用核融合炉」では、イオン源付きの線形加速器を同一センターライン上で向き合わせたイオンビーム発生システムを使用している。このイオンビームを必要な数だけ球形圧力容器（真空）の中心点で交差させ、イオンビームボールができる。加速パルスを同期させて、同一ポイント、同一タイミングで正面衝突させると、高速・高密度の陽イオンは中心点で正面衝突を繰り返し、核融合反応が発生する。
特表２０１０−５４０９６２（Ｐ２０１０−５４０９６２Ａ ローレンス・リバモア・ナショナル・セキュリティ・エルエルシー）「核融合炉熱核融合炉慣性によるプラズマ閉じ込めを使用するもの」では、レーザー慣性閉じ込め核融合・核分裂エネルギー発電プラントの核融合・核分裂ハイブリッドシステムは、重水素と三重水素の核融合反応により中性子を生成する慣性閉じ込め核融合を利用している。核融合中性子が核分裂燃料または親物質燃料の未臨界ブランケットを駆動する。燃料を通して循環される冷却材が燃料から熱を取り出し、その熱を利用して電気を生成する。慣性閉じ込め核融合反応は、中心ホットスポット点火核融合または高速点火核融合、及び直接または間接駆動を用いて実行することができる。核融合中性子が核分裂ブランケットで燃料を超高度に燃焼させ、よって核廃棄物を燃焼することができる。燃料は劣化ウラン、天然ウラン、濃縮ウラン、使用済核燃料、トリウム、及び兵器級プルトニウムを含む。ＬＩＦＥ機関が安全かつ持続可能な方法で世界的な電力需要に応じることができ、同時に劣化ウラン、使用済核燃料及び余剰兵器物質などの大変好ましくない物質の蓄積を大幅に減少させることができる。

反陽子と陽電子の反水素による重水素ヘリウム３核融合炉発電に於いて、反水素ビームによるウラン箔核分裂後の熱電流の磁場閉じ込めを可能とする、核融合燃料ペレットの構造に関するものである。そこで本発明は、反水素による核融合反応を比較的高効率で誘起させることができ、装置を小型化する核融合燃料ペレット、核融合装置、及び核融合方法を提供することを課題とする。中性子に由来する重水素・トリチウムD−Ｔ核融合の基本課題を回避するため、中性子を発生しない核融合反応である重水素・ヘリウム３ D−³He 核融合でも発生するが、それは核融合エネルギーの僅か1％程度で、炉の寿命を通じて炉材料の損傷や放射化は間題にならない。実際問題としてはD-3He核融合燃料を利用したヘリウム3エネルギーは、中性子の発生を極力おさえる目的に適したものと考えられる。このD−³He核反応はD−Ｔ核反応のミラー反応で、反応に伴う発熱量もほぼ同程度である。ヘリウムの荷電数はトリチウムの2倍なので核反応のクーロン障壁が大きく、より高い点火温度が要請される。燃焼温度が高いので燃料プラズマからの輻射によるエネルギー損失が大きく、これを補うべくD−Ｔ核融合に比べて５倍ほど大きな閉じ込めパラメータ、例えば平均数密度5×10²／立方米で平均温度８３ｋｅＶ以上のプラズマが必要である。

本発明のために、反水素で天然または劣化ウランUを核分裂して、D³He核融合の発電システムをシミュレーションして概念設計をした。小球ペレットを反水素で点火するため、ウラニウム金属箔表面上に反陽子 p- が衝突して、ウラニウム内の陽子 ｐ と対消滅し即発核分裂を引き起こし、核分裂破片 と中性子 ができる。この時に発生するエネルギー6.5 MeVで、ウラニウム金属箔は数万度の高温になる。この核融合の発電システムの直径約１０ｍ球状真空容器の上部から、極低温のペレット(²³⁸Ｕ核分裂およびD³He 熱核融合液体物質を含む)として直径１ｃｍ未満の小球一対を、真空容器の中心に向かって自然落下させる。このペレット中心に向かって反水素中性ビームが、各小球中のウラニウムディスク箔に間歇的に発射する。そこでは重いウラニウム核の中の反陽子消滅により、パイオンおよび核分裂破片は、１５３ｋｅＶまで核融合燃料を熱して点火する。

反水素ビーム(個数N_a)がウラン箔(質量m_u、比熱c_u)に衝突後、その箔温度T_u の時間t変化はパイオンエネルギーE_p、核分裂片エネルギーE_f ,と箔(熱伝導率k_u)・ペレット被服金属ジャンクション温度T_jによる。
m_u c_u dT_u/dt = N_a (E_p + E_f) - k_u (T_u- T_j)
このジャンクション(質量m_j 、比熱c_j )温度T_j も、箔温度T_u やペレット被覆金属(熱伝導率k_j)から冷接点温度３Ｋの関数である。
m_j c_j dT_j /dt = k_u (T_u - T_j) - k_j (T_j - 3)
ペレット中心金属管の熱電流は、熱・冷点温度差に比例(比例係数s)するから、ペレットの半径方向rでの磁場Hは次式になり、その結果を図5に示す。
H = s (T_j - 3) / (2 p r)
反陽子はペレット中心管を通過してウランと反応し消滅して、三つのパイオンは236 MeVのエネルギーがある。パイオンエネルギー236MeVの半分Eは、ウラン箔を通り核融合物質をプラズマにしますから、磁場Hでのイオン(質量Mp)旋回半径rgは電荷qのにもよる。
r_g = (2 M_p E )^0.5 / (q H )
この旋回半径rg は、ペレット内半径より小さい必要がある。
核融合燃料(原子数N)の初期温度Tは、反水素ビームN_aとパイオンと融合のエネルギー和(E_p + E_f = 118 MeV) により、この温度は150 keV以上の必要がある。
T = N_a (E_p+ E_f) / N , N_a = 10¹³
この初期イオン数密度n_iは、その体積Vに反比例する。
n_i = N / V
核融合の閉込め時間τ は、ペレット被覆のシェル金属(厚さh 密度ρ Poisson ratio n ヤング率Y) への縦波の通過時間である。
τ = h { r(1 + n)(1 - 2n ) / (1 - n) / Y}^0.5
燃料燃焼割合 f は、核融合反応の確率 a, t とn_i.の関数である。
f = t a n_i / ( 1 + t a n_i )
過渡的なイオン密度nは、反応率 s`に比例する。
d n / d t = - s n²/ 2
熱電電流がU金属(約５万度)およびペレットの表面金属を流れて、図５のように 300テスラT以上の誘導磁界が10ｎｓの間に発生し、ペレットのまわりの薄い金属シェルを熱絶縁し、プラズマを閉じ込める。厚さ約２ｍｍのＵ合金の金属シェルは慣性核融合を、さらに図６のように約300ｎｓにわたり自己誘導磁場で核融合を持続できる。

反水素ビームによる劣化ウラン核分裂後の熱電流の磁場閉じ込めを利用する核融合炉による発電に於いて、反水素ビーム管、劣化ウラン箔、金属セル及び核融合燃料らなる燃料ペレットは、二個の球をメガネ状に接合した面には 劣化ウラン箔を配置して、 核融合炉真空容器の上部から自然落下させ、真空容器の中心で反水素をウランの陽子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セルを通過し熱電流が反水素ビーム管から発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３等の核融合燃料の核融合ブラズマを閉じ込められる。核融合積の D-He3の場合、閉じ込め時間が数マイクロ秒で密度 10¹⁸ cm^-3、温度100keV 以上の自己点火条件を満足し、ブランケット部の高熱約 500 ℃でタービン発電する核融合発電システムを提供できる。

また、中性子を放出しない核融合炉発電システムに於いて、反水素ビームによるウラン箔核分裂後の熱電流の自己磁場閉じ込めを利用する核融合燃料ペレットに関して、D-He3,p-B11ペレットを使用して、ペレットの構造及び投入方法を最適化する。

さらに、反陽子と陽電子の反水素ビーム２による劣化ウラン核分裂後の熱電流の自己誘導磁場閉じ込めを利用する核融合炉９による発電に於いて、反水素ビーム管２、劣化ウラン箔５、金属セル４及び核融合液体燃料３からなる極低温燃料ペレット１は、二個の球をメガネ状に接合した面には劣化ウラン箔５を配置して、反水素ビーム２を左右から重ならないように一対以上を設置し、細い線１３で吊るして、核融合炉真空容器６上部８のペレットガイド１６から細線レーザーカッタ１４で自然落下させるか、又はロボットアームを使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をするか、又はその他の手段を使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をして、核融合燃料ペレット1が真空容器6を、途中通過時にトリガ信号を発信して、真空容器６の中心に到達した瞬間に反水素ビーム発生装置１８で照射して、反陽子ビームを燃料ペレット内のウラン２３８の陽子に衝突させてウランを核分裂後に、金属セル４を通過した熱電流が反水素ビーム管２を通過する電流で発生する円筒状の磁場を利用して、D-He3,p-B11等からなる核融合燃料３の核融合プラズマ１０を真空容器６の中心部に閉じ込めて、核融合エネルギーを吸収したブランケット７内部の熱で発電して、中性子を放出しない核融合炉にすることを特徴とする核融合発電システムとする。さらに、真空容器中に反陽子beamイオンで、単一パルスで硼素B11-p核融合試験を計画することが出来る効果がある。

また、ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、反水素の変わりに、水素イオン（陽子）、又は炭素イオン（以下、略して、陽子線、又は炭素線、又は粒子線とする）を、例えば、三菱電機株式会社が、癌の病巣をピンポイントで照射をして、病巣を破壊するための、癌治療を目的に研究開発をした、商品名が、三菱の『粒子線治療装置』として使用をしている、粒子線加速器を使用して、1秒間に地球を、約5周回以上の速さである、光速の70％以上の速さまで加速器を使用して加速をした、運動エネルギーが、400Mev以上に加速をした、陽子イオンビーム、又は炭素イオンビームを、反水素ビームの変わりに使用をして、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することが出来る効果がある。

さらに、ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、反水素の変わりに、レーザー光線とする、又は高密度電磁波を使用して、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することが出来る効果がある。

また、中性子を一切放出しない核融合発電炉を研究開発する目的として、半導体レーザー励起全固体レーザー（以下、略して、半導体レーザーとする）を使用して、D-D（重水素＋重水素）反応の、核融合反応に成功をしている。例えば、浜松ホトニクスの半導体レーザーを使用して、より一段と、高温度が必要で、核融合反応が難しい。けれども、中性子を放出しない、D-He3（重水素＋ヘリウム3）、又はB11-p（硼素B11＋陽子）を核融合燃料とした、中性子を一切放出しない、ウラン箔核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、ブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）の、自己点火条件の点火手段として、浜松ホトニクスが研究開発に成功をした半導体レーザーを使用して、ウラン箔に半導体レーザーを照射して核分裂を起こさせて、ウラン箔核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉を形成するのであれば、核融合燃料が、D-He3,又はB11-pの自己点火の場合に必要な自己点火条件である。熱電流自己磁場閉じ込め時間が数ミリ秒で、密度は10²⁰/m³、温度100Kev（約10億度）以上の自己点火条件を達成することが出来る効果がある。

さらに、中性子を一切放出をしない核融合発電炉を構成するのに、レーザービーム、又は半導体レーザー励起全固体レーザービーム（以下、略して、半導体レーザーとする）を使用して、核融合燃料である、D-He3,又はB11-pを核融合燃料とした、中性子を一切放出しない核融合発電炉の自己点火条件である。例えば、高熱を閉じ込める時間が数ミリ秒で、密度は10²⁰/m³、温度100Kev（約10億度）以上の自己点火条件を、半導体レーザーを使用して達成することが出来る核融合発電炉を形成することが出来る効果がある。

図１は、反陽子と陽電子の反水素ビーム２による劣化ウラン核分裂後の熱電流の磁場閉じ込めを利用する核融合炉９による発電に於いて、反水素ビーム管２、劣化ウラン箔５、金属セル４及び核融合燃料３からなる燃料ペレット１は、二個の球をメガネ状に接合した面には 劣化ウラン箔５を配置して、 反水素ビーム２を左右から重ならないように一対以上を設置し、核融合炉真空容器６の上部８からペレット重力安定錘１２の効果で水平姿勢で自然落下させるため、細い線１３で吊るして、核融合炉真空容器６上部８の ペレットガイド１６ から細線レーザーカッタ１４で自然落下させるか、又はロボットアームを使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をするか、又はその他の手段を使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をして、核融合燃料ペレット1が真空容器6を、途中通過時にトリガ信号を発信して、反水素ビーム発生装置１８で照射して 、真空容器６の中心で反水素をウラン２３８の陽子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セル４を通過し熱電流が反水素ビーム管２で発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３等の核融合燃料３の核融合ブラズマ１０を閉じ込めて、ブランケット７内部の熱で核融合発電１１発電することを特徴とする核融合炉システムである。 反水素ビーム管２、劣化ウラン箔５、金属セル４及び核融合燃料３からなる燃料ペレットは、二個の球をメガネ状に接合した面には 劣化ウラン箔５を二対配置して、 反水素ビーム２を左右上下から重ならないように設置した横水平断面図である。 燃料ペレット１は、二個の球をメガネ状に接合した面には 劣化ウラン箔５を配置して、 反水素ビーム２を左右から重ならないように一対以上を設置し、核融合炉真空容器上部からペレット吊り下げ糸１３ で鉛直にし、吊り下げ糸レーザーカッタ１４で切り、ペレット通過トリガ１５で遅延パルスを発生し、ペレット重力安定錘の効果で水平姿勢で自然落下させる。 燃料ペレット１を核融合炉真空容器上部から水平姿勢で自然落下させ、真空容器６の中心で反水素をウラン２３８の陽子に衝突させてウラン核分裂後に、核分裂破片で核融合燃料をプラズマにすると同時に、金属セル４を通過し熱電流が反水素ビーム管２で発生する円筒状の磁場を利用すると、重水素・ヘリウム３等の核融合燃料３の核融合ブラズマ１０を閉じ込められる。核分裂破片の核融合燃料中の飛程が短い場合には、中空の核分裂破片管１９で核融合燃料の奥の方まで核分裂破片を導入する。 反水素ビームがウラン箔に衝突後、その箔温度 の時間変化はパイオンエネルギー 、核分裂片エネルギーと箔・ペレット被服金属ジャンクション温度による。このジャンクション温度も、箔温度やペレット被服金属から冷接点温度3K の関数である。ペレット中心金属管の熱電流は、熱・冷点温度差に比例するから、ペレットの半径方向での磁場Hとウラン箔を図5に示す。 真空容器中心で反水素をウラン２３８の陽子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セル４を通過し熱電流が反、チタン又は白金製の水素ビーム導管２周囲で発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３の核融合燃料３の核融合ブラズマ密度を図６に示す。 核融合燃料ペレットの金属殻４の材質を、錫、タングステンとウラン合金にした場合、核融合温度、閉じ込め温度や核融合燃料閉じ込め時間などを図７に示す。 真空容器上部からペレット吊り下げ糸で鉛直にし、吊り下げ糸レーザーカッタ１４で切り、ペレット通過トリガ１５で遅延パルスを発生し、ペレットガイド１６ により水平固定姿勢で自然落下できるので、反水素ビームを正確に反水素ビーム管２に通すことができる試験装置を図７に示す。

図１のように、反陽子と陽電子の反水素ビーム２による劣化ウラン核分裂後の熱電流の磁場閉じ込めを利用する核融合炉９による発電に於いて、反水素ビーム管２、劣化ウラン箔５、金属セル４及び核融合液体燃料３からなる極低温燃料ペレット１は、二個の球をメガネ状に接合した面には 劣化ウラン箔５を配置して、 反水素ビーム２を左右から重ならないように一対以上を設置し、核融合炉真空容器６の上部８からペレット重力安定錘１２の効果で水平姿勢で落下させるために、細い線１３で吊るして、核融合炉真空容器６上部８の ペレッガイド１６ から細線レーザーカッタ１４で自然落下させる。途中通過時にトリガ信号を発信して 、反水素ビーム発生装置１８で照射して 、真空容器６の中心で反水素をウラン２３８の陽子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セル４を通過し熱電流が反水素ビーム管２で発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３の核融合燃料３の核融合ブラズマ１０を閉じ込めるミュレーションをした。金属真空容器周りのブランケット７内部の熱は液体アルカリ金属で冷却し、水と熱交換して既存の蒸気発電１１発電する核融合発電システである。

図１のように小さなペレット１は、直径７ｍｍの小さな二個の球をメガネ状に接合した面には 劣化ウラン箔５を配置して、 反水素ビーム２を左右から重ならないように一対を設置して、真空容器上部からペレット吊り下げ糸１３ で鉛直にした。吊り下げ糸をレーザーカッタ１４で切り、ペレット通過トリガ１５で遅延パルスを発生し、鉛製重力安定錘の効果で水平姿勢で自然落下できるので、水素イオンビーム２０ を正確に反水素ビーム管２に通すことができる試験装置を図７に示す。核融合炉真空容器６の上部８から水平姿勢で落下させるために、図３のように細い線１３で吊るして、核融合炉真空容器６上部８の ペレットガイド１６ から細線レーザーカッタ１４で自然落下させた。細い線１３の種類としては、糸、アルミ線やカーボンファイバを比較したら、軽くて引っ張り応力に強いカーボンファイバ(< 0.1mm d)が適していた。

図２のように、小さな二個の球をメガネ状に接合した面には 劣化ウラン箔５を配置して、 反水素ビーム２を左右から重ならないように、ペレット２対を設置して、反水素ビーム発生装置１８で照射して 、真空容器６の中心で反水素をウランの陽子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セル４を通過し熱電流が反水素ビーム管２で発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３の核融合燃料３の核融合ブラズマ１０を閉じ込めて、ブランケット７内部の熱で核融合発電１１発電をミュレーションした。陽電子も反陽子も通常加速器を用いて比較的高いエネルギーの粒子として生成されるので、それらを、原子冷却（減速）技術を用いて粒子の運動エネルギーを数十ケルビンの熱運動レベル以下に落とす。生成の際は他の粒子と反応するため、高真空中の磁気（Penning）トラップ容器内で陽電子と反陽子を混合し貯蔵する。

図４のように、ペレット直径を３ｃｍに大きくして、二個の球をメガネ状に接合した面は 劣化ウラン箔５を配置して、 反水素ビーム２を左右から重ならないように、ペレット１対を設置して、反水素ビーム発生装置１８で照射して 、真空容器６の中心で反水素をウランの陽子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セル４を通過し熱電流が反水素ビーム管２で発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３の核融合燃料３の核融合ブラズマ１０を閉じ込めて、単一の爆発を起こし、核融合による大規模土木工事用爆薬とできる。

中性子を放出しない核融合炉発電システムに於いて、反水素ビームによるウラン箔核分裂後の熱電流の自己磁場閉じ込めを利用する核融合燃料ペレットに関して、D-He3,p-B11ペレットを使用して、ペレットの構造及び投入方法を最適化する。
反陽子と陽電子の反水素ビーム２による劣化ウラン核分裂後の熱電流の自己誘導磁場閉じ込めを利用する核融合炉９による発電に於いて、反水素ビーム管２、劣化ウラン箔５、金属セル４及び核融合液体燃料３からなる極低温燃料ペレット１は、二個の球をメガネ状に接合した面には劣化ウラン箔５を配置して、反水素ビーム２を左右から重ならないように一対以上を設置し、細い線１３で吊るして、核融合炉真空容器６上部８のペレットガイド１６から細線レーザーカッタ１４で自然落下させるか、又はロボットアームを使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をするか、又はその他の手段を使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をして、核融合燃料ペレット1が真空容器6を、途中通過時にトリガ信号を発信して、真空容器６の中心に到達した瞬間に反水素ビーム発生装置１８で照射して、反陽子ビームを燃料ペレット内のウラン２３８の陽子に衝突させてウランを核分裂後に、金属セル４を通過した熱電流が反水素ビーム管２を通過する電流で発生する円筒状の磁場を利用して、D-He3,p-B11等からなる核融合燃料３の核融合プラズマ１０を真空容器６の中心部に閉じ込めて、核融合エネルギーを吸収したブランケット７内部の熱で発電して、中性子を放出しない核融合炉にすることを特徴とする核融合発電システムとする。さらに、真空容器中に反陽子beamイオンで、単一パルスで硼素B11-p核融合試験を計画することを実施例５とする。

ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、水素イオン（陽子）、又は炭素イオン（以下、略して、陽子線、又は炭素線、又は粒子線とする）を、例えば、三菱電機株式会社が、癌の病巣をピンポイントで照射をして、病巣を破壊するための、癌治療を目的に研究開発をした、商品名が、三菱の『粒子線治療装置』として使用をしている、粒子線加速器を使用して、1秒間に地球を、約5周回以上の速さである、光速の70％以上の速さまで加速器を使用して加速をした、陽子イオンビーム、又は炭素イオンビームを、反水素ビームの変わりに使用をして、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することを実施例6とする。

ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、反水素の変わりに、水素イオン（陽子）、又は炭素イオン（以下、略して、陽子線、又は炭素線、又は粒子線とする）を、例えば、三菱電機株式会社が、癌の病巣をピンポイントで照射をして、病巣を破壊するための、癌治療を目的に研究開発をした、商品名が、三菱の『粒子線治療装置』として使用をしている、粒子線加速器を使用して、1秒間に地球を、約5周回以上の速さである、光速の70％以上の速さまで加速器を使用して加速をした、運動エネルギーが、400Mev以上に加速をした、陽子イオンビーム、又は炭素イオンビームを、反水素ビームの変わりに使用をして、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することを実施例７とする。

ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、反水素の変わりに、レーザー光線とする、又は高密度電磁波を使用して、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することを実施例８とする。

中性子を一切放出しない核融合発電炉を研究開発する目的として、半導体レーザー励起全固体レーザー（以下、略して、半導体レーザーとする）を使用して、D-D（重水素＋重水素）反応の、核融合反応に成功をしている。例えば、浜松ホトニクスの半導体レーザーを使用して、より一段と、高温度が必要で、核融合反応が難しい。けれども、中性子を放出しない、D-He3（重水素＋ヘリウム3）、又はB11-p（硼素B11＋陽子）を核融合燃料とした、中性子を一切放出しない、ウラン箔核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、ブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）の、自己点火条件の点火手段として、浜松ホトニクスが研究開発に成功をした半導体レーザーを使用して、ウラン箔に半導体レーザーを照射して核分裂を起こさせて、ウラン箔核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉を形成するのであれば、核融合燃料が、D-He3,又はB11-pの自己点火の場合に必要な自己点火条件である。熱電流自己磁場閉じ込め時間が数ミリ秒で、密度は10²⁰/m³、温度100Kev（約10億度）以上の自己点火条件を達成することが出来ることを実施例９とする。

中性子を一切放出しない核融合発電炉を構成するのに、レーザービーム、又は半導体レーザー励起全固体レーザービーム（以下、略して、半導体レーザーとする）を使用して、核融合燃料である、D-He3,又はB11-pを核融合燃料とした、中性子を一切放出しない核融合発電炉の自己点火条件である。例えば、高熱を閉じ込める時間が数ミリ秒で、密度は10²⁰/m³、温度100Kev（約10億度）以上の自己点火条件を、半導体レーザーを使用して達成することが出来る核融合発電炉を形成することを実施例１０とする。

直径約十米の核融合真空容器中心で反水素を減損ウラン２３８の陽子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セル４を通過し熱電流が反水素ビーム管２で発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３の核融合燃料３の核融合ブラズマ１０を一秒に一回余り発生して、ブランケット７内部の熱で百万キロワット級の核融合発電することができる。当該の核融合発電装置のペレットは、ペレット直径を大きくして、図４のように核分裂破片導入管１９を追加すると、核分裂破片が核融合燃料の奥にも達して、大規模土木工事にも応用できる。

１ ペレット
２ 反水素ビーム導管
３ 核融合燃料
４ ペレットの金属殻
５ ウラン箔
６ 真空容器
７ ブランケット
８ ペレット落下装置
９ 外壁
１０ 真空
１１ 発電設備
１２ ペレット重力安定錘
１３ ペレット吊り下げ細い線
１４ 吊り下げ糸レーザーカッタ
１５ ペレット通過トリガ
１６ ペレットガイド
１７ 真空排気装置
１８ 反水素ビーム発生装置
１９ 核分裂破片導入管
２０ 水素イオンビーム

Claims (9)

1. 反陽子と陽電子の反水素ビームによる劣化ウラン核分裂後の熱電流の磁場閉じ込めを利用する核融合炉による発電に於いて、反水素ビーム管、劣化ウラン箔、金属セル及び核融合液体燃料からなる極低温燃料ペレットは、二個の球をメガネ状に接合した面には ウラン箔を配置して、 反水素ビームを左右から重ならないように一対以上を設置し、核融合炉真空容器の上部からペレット重力安定錘の効果で水平姿勢で自然落下させ、真空容器の中心で反水素をウラン２３８の陽子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セルを通過した熱電流が反水素ビーム管で発生する円筒状の磁場を利用して、重水素・ヘリウム３等の核融合燃料の高温の核融合ブラズマを閉じ込めて、ブランケット内部の熱で中性子を放出しない核融合発電することを特徴とする核融合発電システム。
2. 請求項１において、核融合ペレットは、直径７ｍｍ程度の小さな二個の球をメガネ状に接合した面には 劣化ウラン箔を配置して、 反水素イオン（反陽子）ビームを左右から重ならないように一対以上を設置し、真空容器上部からカーボンファイバ製のペレット吊下げ線 で鉛直にした後、吊下げ線レーザーカッタで切り、ペレット通過トリガで遅延パルスを発生し、ペレットは鉛製重力安定錘及び真空容器上部の ペレットガイドの効果で水平固定姿勢で自然落下して、核融合炉真空容器の中心で核融合発電することを特徴とする核融合発電システム。
3. 請求項１において、核融合燃料ペレットの金属殻の材質は錫、タングステン又はウラン
   等の合金にして、反水素ビーム導管はチタン、銅又は白金等として、反水素をウランの陽
   子に衝突させてウラン核分裂後に、金属セルを通過した強い熱電流が反水素ビーム管で発
   生する円筒状の強磁場を利用して、重水素・ヘリウム３等の核融合燃料の高温の核融合ブ
   ラズマを閉じ込めて、核融合発電することを特徴とする核融合発電システム。
4. 請求項１において、当該の核融合発電装置のペレットは、二個の球をメガネ状に接合し
   た面には劣化ウラン箔を配置して、反水素ビームを左右から重ならないように一対を設置
   し、ペレット直径を３ｃｍ余りに大きくして、核分裂破片導入管を追加すると、核分裂破
   片が核融合燃料の奥にも達する大規模土木工事の中性子を放出しない核爆薬。
5. 中性子を放出しない核融合炉発電システムに於いて、反水素ビームによるウラン箔核分裂後の熱電流の自己磁場閉じ込めを利用する核融合燃料ペレットに関して、D-He3,p-B11ペレットを使用して、ペレットの構造及び投入方法を最適化する。
   反陽子と陽電子の反水素ビーム２による劣化ウラン核分裂後の熱電流の自己誘導磁場閉じ込めを利用する核融合炉９による発電に於いて、反水素ビーム管２、劣化ウラン箔５、金属セル４及び核融合液体燃料３からなる極低温燃料ペレット１は、二個の球をメガネ状に接合した面には劣化ウラン箔５を配置して、反水素ビーム２を左右から重ならないように一対以上を設置し、細い線１３で吊るして、核融合炉真空容器６上部８のペレットガイド１６から細線レーザーカッタ１４で自然落下させるか、又はロボットアームを使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をするか、又はその他の手段を使用して、核融合燃料ペレット1を真空容器6の中心部分に設置をして、核融合燃料ペレット1が真空容器6を、途中通過時にトリガ信号を発信して、真空容器６の中心に到達した瞬間に反水素ビーム発生装置１８で照射して、反陽子ビームを燃料ペレット内のウラン２３８の陽子に衝突させてウランを核分裂後に、金属セル４を通過した熱電流が反水素ビーム管２を通過する電流で発生する円筒状の磁場を利用して、D-He3,p-B11等からなる核融合燃料３の核融合プラズマ１０を真空容器６の中心部に閉じ込めて、核融合エネルギーを吸収したブランケット７内部の熱で発電して、中性子を放出しない核融合炉にすることを特徴とする核融合発電システムとする。さらに、真空容器中に反陽子beamイオンで、単一パルスで硼素B11-p核融合試験を計画することが出来ることを特徴とする核融合発電システム。
6. ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、水素イオン（陽子）、又は炭素イオン（以下、略して、陽子線、又は炭素線、又は粒子線とする）を、例えば、三菱電機株式会社が、癌の病巣をピンポイントで照射をして、病巣を破壊するための、癌治療を目的に研究開発をした、商品名が、三菱の『粒子線治療装置』として使用をしている、粒子線加速器を使用して、1秒間に地球を、約5周回前後の速さである、光速の70％前後の速さまで加速器を使用して加速をした、陽子イオンビーム、又は炭素イオンビームを、反水素ビームの変わりに使用をして、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することを特徴とする核融合発電システム。
7. ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、反水素の変わりに、水素イオン（陽子）、又は炭素イオン（以下、略して、陽子線、又は炭素線、又は粒子線とする）を、例えば、三菱電機株式会社が、癌の病巣をピンポイントで照射をして、病巣を破壊するための、癌治療を目的に研究開発をした、商品名が、三菱の『粒子線治療装置』として使用をしている、粒子線加速器を使用して、1秒間に地球を、約5周回以上の速さである、光速の70％以上の速さまで加速器を使用して加速をした、運動エネルギーが、400Mev以上に加速をした、陽子イオンビーム、又は炭素イオンビームを、反水素ビームの変わりに使用をして、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することを特徴とする核融合発電システム。
8. ウラン箔核分裂を起こさせる目的の反水素が、日本国内に於いては入手が困難なので、反水素の変わりに、レーザー光線とする、又は高密度電磁波を使用して、ウラン箔核分裂を起こさせて、劣化ウラン核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉、又はブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）を構成することを特徴とする核融合発電システム。
9. 中性子を一切放出しない核融合発電炉を研究開発する目的として、半導体レーザー励起全固体レーザー（以下、略して、半導体レーザーとする）を使用して、D-D（重水素＋重水素）反応の、核融合反応に成功をしている。例えば、浜松ホトニクスの半導体レーザーを使用して、より一段と、高温度が必要で、核融合反応が難しい。けれども、中性子を放出しない、D-He3（重水素＋ヘリウム3）、又はB11-p（硼素B11＋陽子）を核融合燃料とした、中性子を一切放出しない、ウラン箔核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉（以下、略して、ブラックホール型核融合発電炉、又は長浦−清家−今仁式核融合発電炉とする）の、自己点火条件の点火手段として、浜松ホトニクスが研究開発に成功をした半導体レーザーを使用して、ウラン箔に半導体レーザーを照射して核分裂を起こさせて、ウラン箔核分裂後の熱電流自己磁場閉じ込め型核融合発電炉を形成するのであれば、核融合燃料が、D-He3,又はB11-pの自己点火の場合に必要な自己点火条件である。熱電流自己磁場閉じ込め時間が数ミリ秒で、密度は10²⁰/m³、温度100Kev（約10億度）以上の自己点火条件を達成することが出来ることを特徴とする核融合発電システム。