JPH0335193A - 電気分解法によるトリチウム生成発熱反応用陰極 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、重水素を含有する液体を室温下で電気分解す
ることにより、電気分解に要するエネルギーよりも大な
るエネルギーを液体中に発生するトリチウム生成発熱反
応用に使用する陰極に関するものである。

［従来の技術］ 将来のエネルギー源としての制御熱核融合の研究開発は
、専ら超高温プラズマを成る空間に閉じ込めることを核
融合実現の前提条件として進められている。

このプラズマ閉じ込めによる制御熱核融合としては、超
高温プラズマを電磁的に制御する磁場閉じ込め方式と、
高エネルギー密度の電磁波や粒子線を核融合燃料の小球
に照射して爆縮する慣性閉じ込め方式とが考えられてい
る。

先ず磁場閉じ込め方式によるものでは、トカマク装置を
採用したものが有望視されている。これは１重水素やト
リチウムを１億度以上の高温にして、強力な磁場により
超高密度でドーナツ状のト−ラスに閉じこめ、原子核ど
うしを衝突させて融合させるものである。この方式の核
融合実現の前提となる臨界プラズマ条件の達成を目的と
して、例えば日本原子力研究所の臨界プラズマ試験装置
ＪＴ−６０に代表されるような大型トカマク装置の開発
が進められている。

一方、慣性閉じ込め方式としては、レーザ核融合が代表
的なものである。このものでは、重水素とトリチウムか
らなる燃料小球に高出力のレーザを照射して瞬間的に爆
縮すると、超高温プラズマが生成され、核融合反応が起
こると期待されている。その実現に向けて高出力レーザ
の開発が進められている。

［発明が解決しようとする課題］ 但し、現状では何れの方式も核融合反応の持続達成には
至っておらず、その実現の時期についても不確かである
。更に、何れの方式も超高温条件達成のために国家規模
の巨額な投資が必要とされ、産業規模での制御熱核融合
の実現を困難としている。

ところが１９８９午３月、米国ユタ大学のポンズ教授と
英国サラサンプトン大学のフライシュマン教授等は、簡
単な実験装置による室温下の核融合実現（いわゆる常温
核融合）の可能性を報告した。

同教授等によれば、重水（電導性を与えるために少量の
塩基物を添加）を満たしたガラス容器内に、白金（陽極
）とパラジウム（陰極）の電極を入れて電・気分層を行
なうと、核融合のような特異なトリチウム生成発熱反応
の発生が観測されるという、この反応の原理の詳細は未
だ明らかでないが、現状では次のような見解もなされて
いる。

重水が電気分解されると、負に荷電した酸素は白金（陽
極）に引き寄せられ、正に荷電した重水素はパラジウム
（陰極）に引き寄せられる。ここでパラジウムは軽い元
素を取り込む性質があるので、水素原子はパラジウム格
子中に追いやられる。このバラジウ、ム格子中に閉じ込
められた重水素が超高密度となると、重水素核どうしが
トンネル効果で融合して　”Ｈ（ｄ、ｐ）３Ｈ反応が生
じると推定される。

この推定の真偽或いは上記反応が果たして真の核融合で
あるか否かについては今後の検討が待たれるが、何れに
せよ上記反応による発熱をエネルギー源として利用する
ことが期待される。

本発明は係る状況に鑑みて成されたものであり、その目
的とするところは、上記電気分解法によるトリチウム生
成発熱反応において、パラジウムに代る好適な陰極を提
供することである。また、上述のトリチウム生成発熱反
応が仮りに核融合反応によるものとすれば、核融合を常
温で安価に実現し得る陰極を提供することも本発明の課
題である。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を達成するために本発明は、少量の塩基物を添
加した重水（０２０）からなる電解液を白金（Ｐｔ）陽
極と陰極とで電気分解することＣより、この電気分解に
要するエネルギーよりも大なるエネルギーを前記電解液
中に発生させるトリチウム生成発熱反応に用いる前記陰
極として、以下の二種類のうちの何れかを採用したもの
である。

（ａ）パラジウム（Ｐｄ）を被覆したＬａＮｉ、合金（
ｂ）多孔質アルミナ（ＡＩ１２０ｓ）コンテナ中に収納
したＬａＮｉ、合金 尚、何れの場合においても、電解液は前記塩基物を添加
した重水に代えて、０．１規定の硫酸（ＯＩＮ−１１５
０４）と０．１規定の重水酸化リチウム（０，ｌＮ−Ｌ
ｉ０ｄ　）との混合溶液を用いてもよい。

［作用］ 本発明の作用機構自体は現状では明らかでないが、本発
明の特徴は陰極としてランタン（Ｌａ）系合金の内のＬ
ａＮｉ、合金を採用したことにある。この合金は水素吸
着性が高く、水素や重水素に対し特有の性質乃至作用を
有するものとして選定したものである。但し、ＬａＮｉ
５合金陰極を直接に重水中に浸すとＬａＮｉ５合金が剥
落してしまうため、ＬａＮｉ５合金には何等かの被覆を
設けることが望ましい。そのため本発明では、上記陰極
（ａ）の如＜ＬａＮｉ５合金にパラジウムを被覆したり
、或いは上記陰極（ｂ）の如（ＬａＮｉ５合金を多孔質
アルミナコンテナ中に収納するなどして剥落を防止して
いる。

次に、本発明の主要な作用について粗い推定を述べる。

ＬａＮｉ５合金の高い水素吸着性は、正に荷電した重水
素を１ａＮｉｓ合金格子中に閉じ込め、重水素を超高密
度状態にする働きをなすと予想される。高密度の荷電粒
子の振る舞いについては未だ不明であるが、重水素を超
高密度状態にすることが核融合反応若しくはトリチウム
生成発熱を伴なう未知の反応を引き起こすと推定される
。この作用において、重水素を格子中に閉じ込める点は
上述のボンズ教授等によるパラジウム陰極を用いた方法
と同様である。しかしＬａＮｉ、合金の水素吸収性はパ
ラジウムのそれよりも高い故、上記反応を起こすために
は、パラジウム陰極よりもむしろＬａＮｉ５合金陰極を
用いる方が効果的であると考えられる。

本発明の特徴と利点を一層明確にするために、好ましい
実施例について添付図面とともに説明すれば以下の通り
である。

［実施例］ 本発明の一実施例として、上記陰極を使用した電気分解
法によるトリチウム生成発熱反応の実験例を以下に示す
。

く実験装置〉 第１図には電気分解法によるトリチウム生成発熱反応を
実現するための概略装置構成が示されている。

図において、容器ｌには電解液２として重水が満たされ
ている。但し、重水は絶縁物なので塩化リチウムなどの
塩基物を少量混入させである。

一方、電極としてはバッテリー３の＋側に白金（陽極）
４、同じく一側に上記（ａ）　、　（ｂ）の何れかの本
発明のＬａＮｉ５合金（陰極）５を用いている。

また、画電極４．５の間には重水素イオン透Ａ膜６を配
置しである。ここでＬａＮｉ５合金としてはＬａＮｉ５
合金鋳造品を用いる。これは、水素原子をＬａＮｉ、合
金の格子中に閉じこめることが本発明の主要な作用と推
定されるので、ＬａＮｉ５合金の結晶構造が変形してい
ないことが望まれるためである。従って結晶構造が崩れ
易い圧延合金の使用は好ましくない。

く実験条件〉 上述の実験装置により次の条件で電解液の電気分解を行
なった。

電圧：２５Ｖ（連続及びパルス状に印加）電流：　２〜
ｌ　ＯＯＯｍＡ／ａｍ’ 印加時間：５０分以上 通電開始前の電解液の温度：２５°Ｃ く実験結果〉 （ａ）　、　（ｂ）の何れの陰極５を用いた場合でも、
通電開始後５０分後に電解液の温度が４０°Ｃに上昇し
、電解液内のトリチウムがバックグラウンド値の約３倍
に増加した。この結果から、核融合のような特異なトリ
チウム生成発熱反応が生じたと推定される。

尚、重水の電気伝導度を向上させる目的で、電解液２と
して０．ＩＮ−）１ｓＯ，とＯ，１Ｎ−ＬｉＯｄとの混
合溶液を採用した場合にも上記実験結果と同様の結果が
得られた。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の陰極によれば、電気分解法
による顕著なトリチウム生成発熱反応を起こすことがで
きる。この場合、電解ｌ夜にヒートパイプを挿入して発
電機に連結すれば、電気エネルギーを取り出すことが可
能となる。

また、本発明の陰極にはＬａＮｉ５合金が採用されてい
るが、ＬａＮｆｓ合金はパラジウムよりも水素吸収性が
高く、価格も安価であるという利点を有しているため、
トリチウム生成発熱反応用の陰極として好適である。

更に、上述のトリチウム生成発熱反応が核融合反応であ
るとすれば、従来より開発が進められていた磁場閉じ込
め方式や慣性閉じ込め方式に比べて非常に安価に核融合
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る陰極を使用した電気分
解法によるトリチウム生成発熱反応の実験装置の概略構
成を示す説明図である。 ［主要部の符号の説明］ ２・・・・・・電解液、４・・・・・・陽極（白金）５
・・・・・・陰極（ＬａＮｉ、合金）代 理 人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少量の塩基物を添加した重水からなる電解液を白
   金陽極と陰極とで電気分解することにより、この電気分
   解に要するエネルギーよりも大なるエネルギーを前記電
   解液中に発生させるトリチウム生成発熱反応に用いる前
   記陰極であつて、パラジウムを被覆したＬａＮｉ＿５合
   金からなることを特徴とする電気分解法によるトリチウ
   ム生成発熱反応用陰極。
2. （２）前記ＬａＮｉ＿５合金を、前記パラジウムを被覆
   するに代えて、多孔質アルミナコンテナ中に収納したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の電気分解法によるトリ
   チウム生成発熱反応用陰極。