JPH03226694A

JPH03226694A - 電気化学型低温核融合方法

Info

Publication number: JPH03226694A
Application number: JP2022794A
Authority: JP
Inventors: Shoji Miyanaga; 昭治宮永
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-10-07

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、電気化学型核融合反応を超音波場において行
うことによって、より確実に実施する方法に関するもの
である。

「従来の技術ｊ昨年電気分解の方法を利用することによって核融合反応
を行わせるが、Ｓ、Ｅ、Ｊｏｎｅｓ等によって報告され
テイル。その報告はｒＯＢｓＥＲＶＡＴＩＯＮ　ＯＦ　
Ｃ０ＬＤ　ＮＵＣＬＥＡＲＦＵＳＩＯＮ　ＩＮ　Ｃ０Ｎ
ＤＥＮＳＥＤ　ＭＡＴＴＥＲＪと題され、Ｓ、　Ｅ、Ｊ
ｏｎｅｓ、　Ｅ、Ｐ、Ｐａｌｍｅｒ、　Ｊ、Ｂ、Ｃｒ１
ｒｒ、　Ｄ、　Ｌ、Ｄｅｃｌｃｅｒ、　Ｇ、　Ｌ、　Ｊ
ｅｎｓｅｎ、　Ｊ、Ｍ、Ｔｈｏｒｎｅ、　Ｓ、　Ｆ、Ｔ
ａｙｌｏｒ及びＪ、Ｒａｆｅｌｓｋｉによる研究である
。

これは、重水（０，０）及び少量の塩、　ＡｕＣＮ等を
含む電解液に、陰極としてパラジウムまたはチタンを陽
極として白金を用い電気分解反応を行うものである。

この反応は陰極材料界面における重水素核（ｄ）同士が
互いに結合し、核融合を起こすと思われるが、その非平
衡的反応のため再現性等に乏しい。

また電極の一部では、通常の電気分解反応が、同時に生
じている。また、重水素同士を核融合させる触媒として
用いられるパラジウムはその表面を非反応性の材料によ
って覆われる等の理由により被毒し触媒活性の程度を劣
化させやすく、この被毒膜を破って核融合を均一に生ぜ
しめる口上が困難である。このため、この核融合反応は
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、気体の重水素と
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
気化学型核融合反応を確実に行う為、この反応を超音波
場によっておこなうことにより、成功したものである。

特にこの超音波の周波数のオーダーを０．０１〜ＬＭＨ
ｚとして、キャビテーション作用によって高真空と高圧
力の繰り返しを起こし、陰極材料界面における重水素の
核融合を促進し、かつ、被毒膜の生成を抑制するもので
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
したエネルギ、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。

「発明の構成Ｊ本発明は、超音波場によって、電気化学型核融合の再現
性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（０２０）および所定の金属塩を添加した。そ
れら塩はＦｅＳＯ４・７Ｈ，Ｏ，ＮｉＣｌ２・６ＨｚＯ
，ＰｄＣＩｚ　、　ＣａＣＯ３，ｔ、１ｓｏ４．　Ｎａ
５Ｏａ　’　１０１１２０．　ＣａＨａ　（ＰＯ４）ｚ
　・Ｈ２Ｏ，Ｔｉ５Ｏｎ　’　ＨｚＳＯａ　’　８Ｈ２
０またはＡｕＣＮである。さらにこの溶液に対し、ＨＮ
Ｏ３を添加し、ＰＨ（ペーハー）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、酸素はアット（陽極）側
で生ずるように外部より電圧を印加した。ここに超音波
を導入することにより、キャビテーション作用を起こさ
せる。この超音波の周波数のオーダーは、０．０１〜１
ＭＨｚである。

陰極材料と同じ粉末を溶液中に混入することも効果的で
ある。また、この電気化学型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　−ｉ−ｄ　→３Ｈｅ（０，８２ＭｅＶ）＋ｎ（２，
’４５ＭｅＶ’）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　−＋Ｐ（３，０２ＭｅＶ）＋ｔ（１，ＯＩ
ＭｅＶ）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気圧まで変化させることが可能である。

また、陰極材料界面における非平衡性を増大させるため
に、超音“波を全波・半波切り換えするとともにパワー
を大きくすることも可能である。

同様の理由により、反応に必要な電圧に比べ十分高い電
圧を置型極間に印“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加の場合、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、核融合の制御を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、無事半反応容器（５）内には塩が添加さ
れた重水（０２０）を含む溶液（１）が封入させである
。電極としては円柱形状の電極（２）（３）（４）を用
い、その材料として陰極（３）にはパラジウム、陽極（
２）、（４）には白金を使用した。この電極部分の概略
断面構造を第２図に示します。

パラジウム側の電極（３）が陰極になるように電源（！
０より連続直流電圧またはパルス状の直流電圧を印加で
きる様にした。

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００）を具備し、反応容器内の重水（１
）をこの熱交換器ＧＯ）内に循環させることにより外部
にエネルギーを取り出せるようにした。また、重水（１
）を攪拌できるように反応容器内に撹拌手段０りを設け
、重水を撹拌しながら反応を進行させた。

それぞれの電極間にはリチウムガラスからなる遮蔽板側
を配設し、−度反応して生じた重水素（Ｄ２）と酸素−
（０□）とが互いに混合し、化学発熱反応を生しないよ
うにした。

この反応系全体に印加できるように超音波発生装置（６
）（７）が組み込まれている。この超音波発生装置の振
動部（６）が電極（２）を取り囲むように、構成されて
いる。この反応容器は実験用のため、内容量は２０ｃｃ
の重水が入る程度にしである。しかし工業的に用いよう
とした場合、この大きさを単純に１０〜１０４伯として
もよく、またこれら小規模の装置を複数個併用してする
ことでも対応可能である。

この実験例は容器内に塩を添加した重水（０２０）を１
０ｃｃ、塩として、ＮｉＣ１□・６Ｈ２０を重水に対し
て０．１３体積％添加した。さらに重水がＰＨ２，８と
なるように若干の硝酸を添加した。

この重水中に前記電極より直流（連続）電圧を印加する
。

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）からの検出があつこの時、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ず、バックグランドレヘルより若干
多い程度であった、次に５００　ＫＨ２の周波数の超音
波を振動部（６）より反応系全体に加えたところ、この
カウント数は約４倍に大きくなった。熱変換器００）を
通じて重水を循環させ外部に熱エネルギーとして取り出
すことができた。

本実施例の場合、第２図に示す様に陰極（３）を取り囲
み更にその表裏両面より挟むように陽極（２）（４）を
設けたので、陰極での核融合反応の効率を高めることが
できた。

また、印加する超音波の指向を電極に対向するように振
動部（６）を電極に対向する位置に設けたので更に陰極
での核融合反応の効率を高めることができた。

「実施例２」本実施例においても、実施例１と同様の反応装置を利用
した。

陰極材料として、チタンを使用し陽極材料として、白金
を使用した。

反応容器内に入れられる重水（１）には陰極材料と同じ
チタンの微粒子を１〜１０体積％（本実施例においては
３％）混ぜた。また、容器内の攪拌手段θ′ＩＪにより
常に重水を攪拌し続け、チタンの微粒子が反応容器の底
に体積しないように注意した。

このチタンの微粒子の粒径は約１０μｍ程度であり、あ
まり粒径が大きいと重水を攪拌しても、粒子が重水中に
均等に存在しなくなり、反応のさまたげとなってしまう
。

このような、反応系に実施例１と同様に電極に電流を流
し、同時に超音波を加えて、核融合反応を進行させた。

実施例１と比較して、約５０％程度の中性子のカウント
数が増加した。

また、加える超音波の周波数を大きくしてゆくに伴って
、カウントされる中性子の数が増加してゆく現象が観測
された。

「効果」本発明により、核融合反応の発生効率を人為的に高める
ことができ、工業的な応用も十分に利用可能なエネルギ
ー源とすることができた。

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図は本発明の実験するための装置の概要を示す。第２図は第１図の装置の電極部の概略断面図を示す。１１．。２、４゜３０．。５９．。６０．。１２、。重水陽極陰極反応容器振動部攪拌手段

Claims

【特許請求の範囲】１、容器内に重水を主たる成分とした溶液を満たし、前
記溶液中に一対の電極を配置し、前記一対の電極間に電
気エネルギーを加えることにより、電極界面と重水素の
相互作用によって、核融合を生ぜしめるに際し、反応系
を超音波場において行うことを特徴とする電気化学型低
温核融合方法。２、特許請求の範囲第１項において、反応系に加える超
音波の周波数のオーダーは、０．０１〜１ＭＨｚである
ことを特徴とする電気化学型低温核融合方法。３、特許請求の範囲第１項において、陰極材料と同じパ
ラジウム、チタン及び鉄・チタン合金等の水素吸蔵金属
よりなる微粒子を重水中に混ぜた状態で超音波を加える
ことを特徴とする電気化学型低温核融合方法。