JP3265475B2 - 強力レーザ光線の発生方法と装置及びそれを用いた核融合方法と装置。 - Google Patents

強力レーザ光線の発生方法と装置及びそれを用いた核融合方法と装置。

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    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は物体の切断又は穴
明け、溶接その他に用いられているレーザ光線の効力を
増強させる強力レーザ光線の発生方法と装置、及びそれ
を用いた核融合方法と装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来レーザにはエキシマレーザ、ヤグレ
ーザ、ガラスレーザ、炭酸ガスレーザ、その他があり、
物体の切断、穴明け、溶接、その他に広く用いられてい
る。又現在実験段階できわめて微小な出力ではあるが核
融合にも用いられている。しかし前記のような各種レー
ザにおいて、そのレーザ光の効力には一定の限度があ
り、その効力を増強することが望まれている。例えばレ
ーザ光による前記のように金属を切断したり穴明けを行
う場合、金属はレーザ光をよく反射するので非常に高い
出力を要求される。
【0003】このため、このような要求に応じるために
図示は省略するが例えば金属の切断する箇所に純粋の酸
素を、レーザ光と同時に吹き付けている。この場合金属
が酸素と化合する反応により、その部分が弱化し、弱化
した部分がレーザ光によって切断される。即ちこのよう
に切断の場合でも酸素による弱化のような補助手段を必
要とするようにレーザ光の効力は強力でなく、その増強
手段が望まれていた。
【0004】又その他の場合としてはレーザによる核融
合がある。現在我が国においては国立大阪大学、米国に
おいてはローレンス・リバモア国立研究所及びロス・ア
ラマス国立研究所等においてレーザによる核融合が研究
されており、ごく微弱な核融合が行われている。
【0005】これらの核融合の方法について述べると、
それはレーザ発振器として、ネオジウム・ガラスレーザ
(来国 リバ・モア国立研究所)が用いられ、四方から
重水素と三重水素が充填されているガラス球にレーザ光
を照射するものである。なおこの場合ガラス球に充填す
るこのは重水素だけであっても差支えはないが、重水素
と三重水素の方が反応が起り易い。
【0006】そして前記のようにレーザ光の照射を受け
たガラス球の内部はプラズマを生じ、これが外側に向け
て噴出する。そうするとその反作用が内側に向けて働
き、圧縮され、この圧縮により超高温、高密度状態が形
成され、核融合が点化される。これにより核融合反応が
全体に起り、核融合エネルギーが放出される。
【0007】しかし現在のところ、そのエネルギー利得
(核融合出力/レーザ照射エネルギー)は僅か0.2%
(国立大阪大学)に過ぎない。このような微弱な出力の
原因はレーザの効力が小さく、レーザエネルギーが不足
と考えられ、レーザの効力の増強が望まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の状況
にかんがみてなされたもので、その目的は従来のレーザ
よりも一層効力を強めることのできる強力レーザ光線の
発生方法と装置及びそれを用いた核融合方法と装置を提
供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の強力レーザ光
線の発生方法と装置はレーザ装置から放出するレーザ光
線を、イリジウムとタングステン及びモリブデンからな
る合金で構成されているX線レーザ陽極の反射面に衝突
させて、反射レーザ光線を発生し、その反射面にX線装
置から放出するX線を衝突させて、反射X線を発生し、
前記各反射レーザ光線と反射X線を同一方向の同一直線
上で波動調して、X線レーザ光線を形成する方法と装
である。
【0010】またこの発明の上記強力レーザ光線の発生
方法と装置を用いた核融合方法と装置は、水を高圧に加
圧して水滴電離空間内に噴射する際に生ずる水滴粒子を
レーアード効果によって電離し、これを黒鉛セラミック
ヒータの多孔熱空間に通して重水化、トリチウム化し、
それをX線レーザ陽極の反射面で反射する反射レーザ光
線に、同一反射面で形成する反射X線を同調合体してな
る強力レーザ光線を照射するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明におけるX線レーザ光線
の放射法と装置は図1に示す如く真空石英管1内に配置
したX線レーザ陽極2の反射面3に向けて、X線装置4
から放出するX線5と、レーザ装置6から放出するレー
ザ光線7を照射し、その際反射する反射X線5aと反射
レーザ光線7aとを同調合体してX線レーザ光線8と称
する強力レーザ光線とし、それを石英真空管1の一部分
に形成したベリリウム出力窓10から、その外部に向け
て放射するものである。
【0012】上記X線レーザ陽極2は真空石英管1内の
上部に配置され、X線装置4の一部分を構成するカソー
ドヒータ11と、レーザ装置6の一部分を構成する出力
ミラ12は夫々真空石英管1内の下部に配置されてい
る。
【0013】真空石英管1は基台13上に固定されてお
り、その基台13内に前記カソードヒータ11以外のX
線装置4と、出力ミラ12を除くレーザ装置6が配置さ
れている。
【0014】X線装置4の低圧カソードコイル14は前
記カソードヒータ11にリード線15a,15bで接続
され、またその低圧カソードコイル14は陽極高圧コイ
ル16と対をなしてオートトランス17を構成し、その
陽極高圧コイル16の端子6aと前記X線レーザ陽極2
の端子2aとをリード線16bで接続し、さらにその陽
極高圧コイル16の端子16c,16dとし、X線電源
端子18a,18bを夫々リード線19a,19bで接
続する。
【0015】レーザ装置6の前記出力ミラ12と全反射
ミラ21との間にエキシマ放電管22を設け、そのエキ
シマ放電管22の外周に高電圧パルス発生器23を配置
し、その外側に放電電離スタータ24及びレーザガス冷
却器25を具備し、さらに全反射ミラ21の外側に設け
られている高電圧パルス発生器26にレーザ光電源端子
27a,27bを結合している。
【0016】X線レーザ陽極2は高温に耐えられ、かつ
原子価の周期律の大きいイリジウム(77Ir)とタン
グステン(74W)とモリブデン(42Mo)の三つの
金属の合金材で構成されている。
【0017】レーザ装置6の出力ミラ12から放出する
エキシマレーザ光線7は前記X線レーザ陽極2の反射面
3に衝突して反射し、その反射面3から反射レーザ光線
7aとなって、前記合金材の電子が光電子効果(199
8年発行・岩波科学百科302頁「アインシュタイン光
子論」参照)によって飛び出す。
【0018】X線装置4のカソードヒータ11からX線
レーザ陽極2に向けて放出するX線5を構成する高速熱
電子流(図示しない)が、X線レーザ陽極2に衝突し
て、その合金材の金属原子を励起させ、反射面3におけ
る衝突接点でブラッグ反射を以てX線電磁波を発生す
る。(昭和63年、東書、高校物理教科書、物理(03
2)251頁参照)
【0019】このようにしてレーザ装置6からのレーザ
光線7の紫外線と、X線装置4からのX線5の電子流と
の二つの電磁波が、X線レーザ陽極2の反射面3上で、
波動同調の現象を誘起し、同時にその振巾合体の総合電
磁波エネルギの発動出力が著しく増加する。
【0020】さらに述べれば、前記エキシマレーザ装置
6から放射されたレーザ光線7がX線レーザ陽極2の反
射面3上で反射して反射レーザ光線7aとなる際におけ
る光電子反作用による電磁波放射光と、その一方のX線
5がX線レーザ陽極2の反射面3上で上記ブラッグ反射
して反射X線5aになる際に硬X線電磁波放射光とが、
同一方向の同一直線上で波動調してX線レーザ光線8
からなる強力レーザ光線となり、そのエネルギが両電磁
波出力の和となってさらに強化される。
【0021】次にこの発明の上記強力レーザ光線の発生
方法と装置20を利用した核融合方法と装置について述
べると図2に示す如く、高さが凡そ10m前後の堅型円
形高炉ドーム30の下方に高水圧ポンプ31の多孔噴霧
ノズル32を配置し、その上部に水滴電離空間33を形
成し、その水滴電離空間33の上方にこれと接面して、
水蒸気を分解するための多孔熱空間を有するグラフアイ
トからなるセラミックスヒータ34を設置し、その上方
に高炉内出力空間35を形成する。
【0022】高炉内出力空間35の中心部35cに向け
て、その両側に図1に示す強力レーザ光線発生装置20
を設置し、また高炉内出力空間35の上部層36の両側
に出力エネルギ取出口37を設け、さらに該上部層36
の天井部に総排気口38を形成する。
【0023】前述のセラミックヒータ34の材質を、黒
Cを主成分とするグラフアイトにするのは水蒸気H
Oを高熱のグラフアイトCに接触して重水Hと炭酸
ガスに分解する(C+HO→CO+H)ためであ
り、またこのセラミックヒータ34をコイル形のタング
ステン電熱線(図示していない)で加熱するように構成
している。
【0024】高圧水ポンプ31は図示してないモータで
回転し、給水口39から海水、淡水、或いは雨水等の水
を吸い込んで高圧にし、例えば500kg/cmに加
圧して噴霧ノズル32から水滴電離空間33に高速で噴
射噴霧する。
【0025】この際、噴射噴霧された水を気象現象にお
ける雷雲の発生に関するシンプソン(Cinpson)
の水滴分裂説におけるレーアード(Leiard)効果
のイオン化作用(昭和46年3月3日 朝倉書店発行の
気象概論 182頁20〜23行参照)によって水素イ
オンH+と水酸化物イオンOHに帯電する。
【0026】水滴電離空間33に充満された水滴イオン
分子粒の群は噴霧ノズル32から間断なく噴出する水滴
粒の上昇力によって、高炉ドーム30の中央部に設けら
れている水蒸気分解用の多孔熱空間を有するグラフアイ
トセラミックヒータ34内に流入し、その中の多孔熱空
間壁内を通る際、加熱されて活性化され、水分子の分解
反応(1989年発行 岩波科学百科29頁参照)を起
こし、グラフアイト黒鉛Cと水分子HOでC+H
O→CO+Hの分解現象が生ずる。
【0027】この水蒸気分解反応で生じた重水素H
は2つの陽子が並び合う原子核同士が、互に同方向右ス
ピンをするオルト水素と、対峙して反対方向に左右スピ
ン運動をするパラ水素(同 岩波科学百科665頁参
照)の二種類がある。
【0028】かくして、多孔グラフアイトセラミックヒ
ータ34の上表面上の熱孔34aから重水Hと炭酸ガ
スCOの粒子群が高炉内出力空間35内に噴き昇って
飛散乱舞する。
【0029】高炉内出力空間35内の重水素Hと炭酸
ガスCOの粒子群に前述の強力レーザ発生装置から放
射するX線レーザ光線8を照射し、重水素H又はその
際生ずる三重水素Hトリチウム原子の核子内の素粒子
にX線レーザ光線8から成る強力レーザ光線の持ってい
る強大な通過、浸透、活力、活性エネルギを与えて、励
起する。
【0030】上記励起した核子内色クオークのスピン振
動エネルギは、即、重水HやトリチウムHの原子に
スピン運動力を顕現させる。
【0031】このようにして高炉内出力空間35に充満
飛散している重水素原子群とトリチウム原子群の振動を
高め、スピン運動量を増加し、原子衝突活力を連鎖的に
発動させて、炉内温度を臨界に進める。
【0032】さらに前記X線レーザ光線8の連続照射に
よる効果的補填力によって、水素〜ヘリウムDT反応に
よる核融合反応が発生し、その際に生ずる高温の熱エネ
ルギを出力エネルギ取出口37より外部に取出す。
【0033】
【発明の効果】この発明の強力レーザ光線の発生方法と
その装置は前述のとおりであって、レーザ光線とレーザ
光線をX線レーザ陽極の反射面に衝突して反射して、反
射レーザ光線に反射X線を同調合体するから、その反射
面上で波動同調の現象を誘起し、その振巾を合体して電
磁波エネルギを著しく増大して反射レーザ光線と反射X
線とからなる強力レーザ光線を得ることができる。
【0034】またこの発明の核融合方法とその装置は上
述のとおり、水滴電離空間に噴射した水滴粒子をレーア
ード効果によって電離し、これを黒鉛セラミックヒータ
の多孔熱空間に通して重水化及びトリチウム化し、それ
に前記強力レーザ光線を照射するから、その強力なエネ
ルギによって核融合反応を起こすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す正面図である。
【図2】図1の装置を用いた核融合装置の正面図であ
る。
【符号の説明】
1 真空石英管 2 X線レーザ陽極 3 反射面 4 X線装置 5 X線 5a 反射X線 6 レーザ装置 7 レーザ光線 7a 反射レーザ光線 8 X線レーザ光線 11 カソードヒータ 20 強力レーザ光線発生装置 30 高炉ドーム 31 高水圧ポンプ 32 噴霧ノズル 33 水滴電離空間 34 黒鉛セラミックヒータ 35 高炉内出力空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−46098(JP,A) 特開 平10−290053(JP,A) 特開 平10−284773(JP,A) 特開 平3−254164(JP,A) 特開 平2−1999(JP,A) 特開 昭50−133791(JP,A) 特開 昭50−88995(JP,A) 特開 平1−309000(JP,A) 特開 昭63−88502(JP,A) 特表 平2−500705(JP,A) 特表 昭63−500485(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 4/00 G21B 1/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ装置から放出するレーザ光線を合金
    で構成するX線レーザ陽極の反射面に衝突させて反射レ
    ーザ光線を発生し、また該反射面にX線装置から放出す
    るX線を同一反射面に衝突させてその合金のブラッグ反
    射による反射X線を発生し、前記反射レーザ光線と反射
    X線を同じ向きの同一直線上で波動同調してX線、レー
    ザ光線を形成することを特徴とする強力レーザ光線の発
    生方法。
  2. 【請求項2】X線レーザ陽極がイリジゥムとタングステ
    ン及びモリブデンからなる合金で構成されていることを
    特徴とする請求項1記載の強力レーザ光線の発生方法。
  3. 【請求項3】合金で構成するX線レーザ陽極の反射面に
    向けてレーザ装置の出力ミラとX線装置のカソードヒー
    タを設け、それらをレーザ装置から放出されるレーザ光
    線とX線装置から放出されるX線が前記反射面に衝突し
    て生ずる反射レーザ光線と反射X線が同一直線上で同じ
    向きになるように配置することを特徴とする強力レーザ
    光線の発生装置。
  4. 【請求項4】X線レーザ陽極がイリジゥムとタングステ
    ン及びモリブデンからなる合金で構成されていることを
    特徴とする請求項3記載の強力レーザ光線の発生装置。
  5. 【請求項5】水を高圧に加圧して水滴電離空間に噴射す
    る際に生ずる水滴粒子をレーアード効果によって電離
    し、これを黒鉛セラミックヒータの多孔熱空間に通し
    て、重水化、トリチウム化し、それに合金で構成する
    線レーザ陽極の反射面で反射する反射レーザ光線、同
    反射面で反射する反射X線同一方向の同一直線上で
    波動調してなる強力レーザ光線を照射することを特徴
    とする核融合方法。
  6. 【請求項6】X線レーザ陽極がイリジゥムとタングステ
    ン及びモリブデンからなる合金で構成されていることを
    特徴とする請求項5記載の核融合方法。
  7. 【請求項7】高炉ドーム内の下部に位置する水滴電離空
    間に向けて高圧水ポンプの噴射ノズルを設け、該高炉ド
    ーム内における前記水滴電離空間の上方に多孔熱空間を
    形成する黒鉛セラミックヒータを設け、その多孔熱空間
    を形成する黒鉛セラミックヒータの上方に高炉内出力空
    間を形成し、この高炉内出力空間に向けて請求項3記載
    の強力レーザ光線発生装置を設けることを特徴とする核
    融合装置。
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