JPH02271289A - 電気化学核融合方法 - Google Patents

電気化学核融合方法

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JPH02271289A
JPH02271289A JP1094851A JP9485189A JPH02271289A JP H02271289 A JPH02271289 A JP H02271289A JP 1094851 A JP1094851 A JP 1094851A JP 9485189 A JP9485189 A JP 9485189A JP H02271289 A JPH02271289 A JP H02271289A
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JP
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reaction
nuclear fusion
tank
deuterium
oxygen
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JP1094851A
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English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21BFUSION REACTORS
    • G21B3/00Low temperature nuclear fusion reactors, e.g. alleged cold fusion reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は、核融合反応をより確実に実施せしめるととも
に、その核融合反応の程度を制御する方法に関するもの
である。
「従来の技術」 電気化学的に核融合反応(コールド・ニュークリア・フ
ュージョンともいう)を行わしめることが、S、 E、
ジョーンズ等により発明、報告されている。そのタイト
ルは「オブザベイシッン・オブ・コールド・ニュークリ
ア・フュージョン・イン・コンデンスト・マター」と題
され、S、E、ジョーンズ、[!、P、バルマー、J、
B、フリエ、Dル、デエツカー、G、L、ジエンセン、
J、M、ソーン、s、p、テーラ−(以上ブリガム・ヤ
ング大学)およびJ、ラフエルスキ(アリシナ大学)で
示されている。
これは、重水を含む溶液中に一対の電極である陰極側に
パラジウムまたはチタン、陽極側に金または白金を挿入
し、この電極間に直流電圧を印加している。さらにその
電気化学的核融合反応は大気圧で行っている。
この反応は大気圧で行うため、原子状重水素(ロ)同士
が互いに結合し、核融合を起こす存在確率がlよりはる
かに低い。
また電極の一部に反応が起きると、そこでの昇温により
その局部化した部分において、核融合反応がおきてしま
う、また重水素同士を融合される触媒として用いられる
パラジウムは被毒しやすく、この被毒膜を破って核融合
を均一に生ぜしめることが困難である。このため、この
核融合反応にバラツキが大きく、再現性に欠けるもので
あった。
また核融合とは別に、同時に併発する電気化学反応によ
り分解された大部分をしめる反応生成物は、重水素とし
て大気中に放出されてしまい、実際の核融合反応に用い
られる重水素の数は期待値よりもはるかに小さいもので
あった。このため、この核融合反応を確実に高い確率で
制御する方法の開発が待たれていた。
「発明の目的」 本発明はこれら従来の問題点を解決するものであり、電
気化学核融合反応を確実に行うため、この反応環境を高
圧下に保持することにより、成功したものである。特に
この反応容器内の圧力を1.3〜20気圧と大気圧より
高くし、かつ電気化学反応により気体として発生した重
水素および酸素を同一容器内に閉じ込めることにより、
反応容器内を所定の圧力とした。そしてもし反応容器内
の圧力が危険を越える所定の圧力以上になる場合には、
安全弁を開いて大気中に酸素を放出せしめんとしたもの
である。さらにこの反応により生じた熱エネルギをこの
容器内で熱変換器より導入された熱伝導媒体に移し、こ
の媒体を外部に取り出すことにより、核融合反応により
生じたエネルギ、特に熱エネルギをこの核融合反応室よ
り分離して単なる熱エネルギ源として、工業的応用、例
えば発電、暖房等に用いんとするものである。
「発明の梼成」 本発明は、大気圧よりも大きい高圧下での電気化学核融
合が可能な反応方法を提供するものである。
即ち、一対の電極として、例えば陰極としてパラジウム
またはチタン、陽極として金または白金を用いる。その
中に重水(ozO)および所定の金属塩を添加した。そ
れら塩はFe5Oa ’ 7H2O,NfCIg ・6
HzO,PdC1□CaCO31LiSOn、Na5O
n H10HgO,Can4(POn)x・H2O,T
iSO4・HzsO4・8HtOまたはAuCNである
さらにこの溶液に対し、HNOsを添加し、PH(ぺ−
ハー)を3またはそれ以下とするようにした。実験では
塩は重水100gに対し0.03〜0.3g例えば0.
13gとした。
原子状重水素(Dまたはdと記す)はパラジウム側のカ
ソード(陰極)側で生成され、酸素はアノード(陽極)
側で生ずるように外部より電圧を印加した。ここに直流
またはパルス状の直流電圧を印加した。またこの電気化
学核融合の証明にはこの容器の近くに中性子カウンタを
配設した。
かくして陰極側において、 d +d −e″He(0,82MeV)+n(2,4
5MeV)の反応を期待できる中性子(n)を計測する
ことができた。
同時に、 d + d 4P(3,02MeV)+t(1,OIM
eV)の反応も期待することは可能である。
さらに核融合の結果、重水溶液の温度上昇がみられた。
そして2.5MeVのエネルギをもつ中性子はその数は
必ずしも多くないが、ニュートロン・スペクトロメータ
によりその存在が検出することができた。
さらにその中性子の発生の程度および温度上昇の程度は
、容器内の圧力が大きくなると、それにつれて大きくな
る。大気圧で行う場合に比べて、陰極側の反応は加圧型
とすることにより、核融合反応は明らかに助長された。
加圧の程度は1.3気圧(大気を1気圧とする)から2
0気圧まで変化させた。もちろんこれ以上の圧力にして
もよいが、その場合、何らかの拍子に爆発の起こる危険
性をあるため、反応効率はすすむが危険を伴うと推定さ
れる。
また加圧型での核融合とするに際し、中性子が次の核融
合を増殖させ核爆発を生じさせないために、電気化学反
応の程度を制御する。そのため、反応に必要な電圧に比
べ十分高い電圧を印加し、かつその印加時間をパルス化
(間歇化)することによりその反応が核融合臨界値をこ
えないように制御した。即ち、毎分1〜1000回のパ
ルス電圧を印加し、またパルス巾も連続(いわゆる直流
連続電圧)(100χ)から0.1χまで変化させた。
すると例えば直流連続電圧印力aの場合、わずか20V
程度から核融合反応の存在が観察された。直流のパルス
電圧を印加する場合、十分高い電圧である例えば30〜
100v、特に例えば40Vとし、さらにこのデユーテ
ィ比50%(1回の周期のうち、50%が電圧を印加し
、50%は電圧をOとする)、回数を1分間に30回と
することにより、核融合の程度を押さえる(制御する)
ことが可能となった。
以下に実施例に従って本発明を記す。
「実施例」 実施例1 第1図は、本発明を用いた核融合反応容器を示す。
図面において、加圧型反応容器(4)内には塩が添加さ
れた重水(010)を含む溶液(1)が封入させである
。一対の電極(3) 、 (2)はそれぞれパラジウム
と金とを用いた。パラジウム側の電極(3)が陰極にな
るように電源(5)より連続直流電圧またはパルス状の
直流電圧を印加した。
この反応容器内の温度上昇が進みすぎることを防ぐとと
もに、熱交換をして、外部に核融合エネルギを取り出す
ための熱交換器(12) 、 (13)を具備し、この
スパイラル状にパラジウム陰極近傍に熱交換器を配設し
た。それぞれの電極間にはリチウムガラスからなる遮蔽
板を配設し、−度反応して生じた重水素(Dオ)(11
)と酸素(0,)(11’)とが互いに混合し、化学発
熱反、応を生じないようにした。
これら重水素と酸素は容器の圧力上昇用に用いた。さら
に圧力調整用に安全弁(8)、(8’)を有し、電力計
(9)、(9’)を有している。直流電源(5)はリー
ド(6) 、 (7)によりそれぞれの電極(3) 、
 (2)に連結されている。これらは反応容器(4)と
は電気的に分離している。
この反応容器は実験用のため、内容量は20ccが入る
程度にしである。しかしこの大きさは工業的に用いられ
る場合、10〜104倍としてもよく、これら小規模の
装置を複数個併用して用いることも可能である。
外部よりの補充用の溶液は(15)より加圧注入系(1
6)を介して容器(4)内に連続的に注入させ得るよう
にした。
この実験例は高圧型の容器内に塩を添加した重水(ag
o)を1occ、塩として、N1Ch ・6HJを重水
に対して0.13体積%添加した。さらにPI+2.8
となるように硝酸を添加した。ここに直流(連続)電圧
を印加した。パラジウム側を陰極とした。
するとこの陰極側から重水(D2)が発生し、かつ中性
子カウンタ(図示は省略)からの検出があった。この時
、反応を大気圧とした場合、2.5MeVのエネルギの
カウント数は約5(3〜10)シかみられなかったが、
圧力を加圧例えば3気圧としたら、このカウント数は約
4倍に大きくなった。さらに熱変換器(12) 、 (
13)を通じて水を循環させたが、その循環水は明らか
に発熱がみられた。この加圧による核融合反応により生
じた重水素(11)および酸素(11“)を外気に放出
させることなく高圧容器(4)内に閉じ込め、安全弁を
通じて不要物を放出することにより、一定の圧力とすれ
ばよい。
この不要物としての放出ガスは酸素を放出することによ
り成就した。即ち加圧状態で重水と酸素とが再び電気化
学発熱反応をし、急激な発熱を防ぐことが目的である。
かかる実施例において、パラジウム側での触媒反応を防
ぐため触媒源を除去することは重要である。
実施例2 実施例1において、さらに印加電源(5)の電圧(18
)を40Vと大きくさせた。すると電源(17)も同様
に大きくなり、この反応は陰極に重水素が付着した。し
かしこの重水素が電極に付着すると実験的に電極面積を
小さくしてしまう傾向がある。また反応の電極全面に均
一に行うことができない。
このため局部集中した反応部での発生した中性子の増価
でより正の核融合反応がおきやすい欠点がある。
このため、むしろこの実験例では、印加電圧を核融合反
応を生ずるには十分な電圧を印加し、かつそのパルス巾
デユーティ比(1周期中に電圧を印加している時間)を
100χ(直流DCのこと)ではなく10〜90%まで
可変して核融合反応を間歇的におこさせた。すると、こ
の反応を陰極全体に生ぜしめ、かつ核融合反応の程度も
、中性子がさらに次の中性子を増殖させない、いわゆる
核融合の発生を制御させることができた。具体的には実
施例1において電圧として50Vを印加し、かつデユー
ティ比を10〜90%にまで可変した0例えば50′&
(1分間のうちの50%の時間において50Vの電圧が
一対の電極間に印加されている)となるようにした。
このデユーティ比を0,1から0,9と変化させること
により、中性子の数もそれに比例して多くなった。さら
に重要なことは、実施例1においては約1時間反応をさ
せると、電極が被毒され、さらに以後同じ電圧では十分
な核融合反応が生じない。
このため、高い電圧を加えなければならなかった。
しかし、この実施例では、10時間たっても、初期とお
なし印加電圧で核融合反応を生じさせることが可能とな
った。また、循環水の温度上昇も、室温から40℃近く
に昇温した。
「効果」 本発明により、これまで不可能とされていた連続的かつ
人工的な核融合の程度を制御し続ける反応を行うことが
可能となった。そのため、工業的にきわめて大きな効果
を有する。
この熱変換器で取り出したエネルギをさらに効率よくせ
しめて、100°Cの沸騰水として取り出すことも装置
の改良、大型化で可能であり、これらも本発明の一変形
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の作製方法を実験するための装置の概要
を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、容器内に重水を含む溶液を配設し、前記溶液中に一
    対の電極を配設し、前記一対の電極間に電気エネルギを
    加えることにより高圧の雰囲気にし、核融合反応を生ぜ
    しめることを特徴とする電気化学核融合方法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記容器を密閉方
    式とせしめ、反応生成物である重水および酸素を閉じ込
    めることにより核融合を高圧下で行うことを特徴とする
    電気化学核融合方法。 3、特許請求の範囲第1項において、高圧は1.3〜2
    0気圧に保持したことを特徴とする電気化学核融合方法
JP1094851A 1989-04-13 1989-04-13 電気化学核融合方法 Pending JPH02271289A (ja)

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