JPH04506564A - 電力発生方法及び装置 - 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】 電力発生方法及び装置 本発明は、１９８９年３月１３日に出願された「発熱方法及び装置（Ｈｅａｔ　 Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ）　Ｊ　と 題する米国特許出願節３２３，５１３号、１９８９年３月２１日に出願された「 中性ビーム方法及び装置（Ｎｅｕｔｒｏｎ−Ｂｅａｍ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄＡ ｐｐａｒａｔｕｓ）　Ｊと題する米国特許出願節３２６，６９３号；１９８９年 ４月１０日に出願された「発熱方法及び装置（ＨｅａｔＧｅｎｅｒａｔｉｎｇ　 Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ）　Ｊ　と題する米国特許出願節３ ３５．２３３号、１９８９年４月１４日に出願された「発熱方法及び装置（Ｈｅ ａｔ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」 　と題に出願された「電力発生方法及び装置（Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｎ ｇＭｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」と題する米国特許出願節３３ ９，６４６号、１９８９年５月２日に出願された「電力発生方法及び装置（Ｐｏ ｔｖｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ ）　Ｊと題する米国特許出願節３４６，０７９号；及び１９８９年５月１６日に 出願された［電力発生方法及び装置（Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　Ｍｅ ｔｈｏｄａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ）　Ｊと題する米国特許出願節３５２．４ ７８号の一部継続出願であり、これらの特許出願は参考としてここに取り上げる ものである。

本発明は、熱、中性子、トリチウム又は電力を発生するための方法及び装置に関 ・するもので、より詳細には、著しい熱を発生する条件、おそらくは核融合を含 む、のちとで原子量の低い核を金属格子において圧縮することにより発生する熱 を利用する装置に係る。

理想的なエネルギー源、及び少なくとも過去３０年にわたって集中的に科学的試 験を受け研究されてきたエネルギー源は、次のような特性を有している。

（ａ）エネルギー源は、海から実質上無尽蔵に得られる重水素を利用する。

（ｂ）エネルギー源は、比較的穏やかで且つ短寿命の反応生成物を発生する。

（Ｃ）エネルギー源は、例えば熱の形態では、システムへ入力されるエネルギー よりも実質的に多量のエネルギーを発生する。

サイズで構成する。

これまでのところ、これらの理想に近づくエネルギー源は１つも現われていない 。制御されたプラズマ融合に必要とされるプラズマ密度、温度及び閉じ込め時間 を得るために磁気的な封じ込め又は慣性による閉じ込めのいずれかを用いた高密 度プラズマ内で核融合反応によって重水素をエネルギーに変換する可能性につい ては、世界中で多大な科学的な努力が払われてきた。それにも拘らず、制御され た核融合を高温度プラズマ内で達成する可能性は何年も先のことと思われる。（ 例えば、テクノロジー・アセスメント・レポートを参照されたい。）ミューオン （μ粒子）触媒融合として知られている別の融合法においては、ミューオンを眉 いて核の電荷が「シールドＪされる（ミューオンは水素原子核にぴったりと結合 し、その正電荷を中性化する）。原子核はミューオンの質量が重いために互いに 引き付けられ、従って、トンネル効果による融合が比較的低い温度で生じる。こ れにより、高温度プラズマ法の成功を妨げていた高温度プラズマ閉じ込めの問題 がほとんど解消される。

しかしながら、所与のミューオンの寿命中の融合事象の数が少ないために、現在 のところ、自己持続反応を維持する方法を開発できるかどうかは明確でない。

本発明は、エネルギー、中性子、トリチウム及び／又は熱を特定のエネルギー形 態で発生するための装置及び方法を提供する。この装置は、アイソトープ水素原 子を蓄積することのできる格子構造を有する金属のような材料と、予め注目した エネルギーの１つ以上の形態での発生を誘起するに充分な化学的ポテンシャルま でアイソトープ水素原子を金属に蓄積するための手段とを具備している。

上記充分な化学的ポテンシャルとは、例えば、アイソトープ水素原子を所望の化 学的なポテンシャルまで格子構造体に蓄積するのに用いられるジュール熱等価値 よりも多量の熱の発生を誘起するに充分なものである。

好ましい金属は、第ＶＩ１．Ｉ族又は第１Ｖ　Ａ族の１つであり、パラジウムが 最も好ましい。その他の好ましい金属には、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウ ム、ロジウム、オスミウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、 又はその合金が含まれる。

本発明の装置の動作中に、充填された格子は中性子のバーストを時々発生し及び ／又は短い時間周期の著しい熱出力を受ける、これらの観察から、格子内で生じ る熱発生融合事象は、格子内又は格子に加えられる高エネルギー粒子又は線によ って刺激される核連鎖反応を含む（格子内に生じる融合又は他の核反応によって 生じるような）ことが示唆される。それ故、本発明の１つの特徴は、γ線、α又 はβ粒子、高エネルギー又は熱中性子、或いは高エネルギープロトンのような高 エネルギー線又は粒子で充填格子を励起するか又は衝撃することにより格子内の 核反応を刺激又は促進することを含む。

重要な実施例において、本装置は、アイソトープ水素原子ソースを構成する流体 と、上記ソースからアイソトープ水素原子を発生して金属格子に蓄積するための 手段とを具備する。好ましいアイソトープ水素ソースは重水である。上記流体は 、少なくとも１つの水に混和し得るアイソトープ水素溶媒成分を含む水溶液であ り、上記金属はこの水溶液に少なくとも部分的に沈められ、そして上記蓄積手段 は、上記溶媒の成分を吸着アイソトープ水素原子に電解的に分解し、この吸着ア イソトープ水素原子を金属格子に蓄積するための電荷発生ソースを含む。

本発明の装置は１発電分野の当業者に良く知られているように発生した熱を使用 することにより電気を発生するのに使用することができる。上記格子構造体に発 生した熱を電気エネルギーに変換するための手段は、蒸気タービンや半導体サー モエレクトリックデバイスや熱イオン放射器のような発電機を含む。

又、このような装置によって熱中性子ビームを発生することもできる。これは、 アイソトープ水素原子を蓄積できる結晶格子構造を有する金属より成る反応炉を 含み、上記結晶格子構造には、中性子発生事象を誘起するに充分な化学的ポテン シャルまでアイソトープ水素原子が蓄積され、これは熱中性子の発生によって明 かとなる。上記化学的ポテンシャルは、標準圧力においてアイソトープ水素で平 衡がとられた金属格子内のアイソトープ水素原子の化学的ポテンシャルに比して 少なくとも約０．５ｅＶである。更に、上記反応炉で発生した熱中性子の少なく とも一部分を熱中性子ビームにコリメートするための例えば発散中性子コリメー タのような手段も設けられている。ターゲット材料の熱中性子放射線写真をとる こともでき、これは、ターゲット材料を通過した熱中性子ビーム内の中性子を受 け取るように配置された記録手段を用いるものである。この記録手ンバータと、 この放射線に感じるフィルムとを備えている。更に、ターゲット材料の中性子捕 獲γ線分光器を使用することもでき、これは、材料が中性子を捕獲した際に発生 するγ線スペクトルを測定する手段を含む。ターゲット材料の中性子散乱分析で あって、ターゲット材料に向けられたビームとは異なる角度の散乱中性子の分布 を測定するための中性子検出器を含むようなものも、本発明の１つの特徴である 。

本発明の装置は、上記金属が電解セルにおいて一連の積層されたメンブレーン（ 膜）として形成され、これらメンブレーンの対によりセルが一連の閉じた電解区 画に仕切られるような構成である。

電荷発生ソースが電解式のものである場合には金属がカソードでありそして好ま しくは、２−２００　ＯｍＡ　ｃｍ−”（カソード表面積）の電流において電解 による分解が行なわれるが、用途によっては、約１０．　ＯＯＯｍＡ　ｃｍ−” までの高い電流レベル及びそれ以上の電流レベルを使用することもできる。

ある実施例においては、アイソトープ水素原子ソースをもつ流体が、水素アイソ トープより成るガスの触媒発生を阻止するのに有効な触媒毒を含む。又、流体は 二酸化リチウム及び／又は硫酸リチウムを含んでもよい。硫酸リチウムは、約０ ．１Ｍないし約１．０Ｍの硫酸リチウムである。

又、アイソトープ水素原子ソースは、１つ以上の融合金属アイソトープ水酸化物 であってもよい。蓄積を行なう手段は、粒状形態の材料又は金属と融合金属水酸 化物との密接な混合物を形成し、ソースからのアイソトープ水素原子を金属粒子 へ移動し易くするために混合物を加熱し、そして金属格子におけるアイソトープ 水素原子の化学的なポテンシャルが少なくとも約０．５ｅＶに達したときに上記 混合物を冷却することを含む。

この実施例では、好ましい組合せは、パラジウム、ニッケル、鉄、コバルト又は その合金との組合せであり、アイソトープ水素原子のソースは、融合されたリチ ウムデウテライド、ナトリウムデウテライド、ボタジウムデウテライド、又はそ の混合物である０粒状の金属系統を加熱する好ましい方法は、少なくとも約０． ５ｅＶの化学的ポテンシャルを約１μ秒以内に発生する条件のもとて高エネルギ ー熱源によって混合物を加熱することを含む。

本発明の好ましい装置は、１つの動作形態において、重水、通常水又は二重水の ようなアイソトープ水素原子ソースを含む。

ある実施例においては、好ましい金属として、パラジウム、ロジウム、ルテニウ ム、イリジウム、コバルト、チタン、ジルコニウム、又はこれら金属のフェルミ オンアイソトープを含む合金が含まれる。本発明の装置の金属は、パラジウム、 ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ニッケル、コバルト、鉄、ジ ルコニウム、チタン、白金、ハフニウム、及びその合金から選択された基体の複 合体と、この基体上の薄い金属フィルムで、パラジウム、ロジウム、ルテニウム 、イリジウム、ジルコニウム、又はその合金より成る金属フィルムとである。

或いは又、金属は、アイソトープ水素原子を融合反応を誘起する程度まで蓄積で きない基体の複合体上に積層された薄いフィルムであってもよい。このような薄 い金属フィルムは、厚みが約５０−５００人であるのが好ましいが、もつと厚い フィルムも適当である。

熱を電気に変換する手段は、蒸気出力タービン又は発電機と、熱源からタービン 又は発電機へ熱を伝達するための熱伝達システムとを備えている。この変換手段 は、半導体サーモエレクトリックデバイスであってもよいし、熱イオン放射装置 を用いてもよい。

更に、本発明は、熱及び中性子を発生すると共に、発電を行なうか又は仕事を行 なう方法も提供する。この方法は、（ａ）アイソトープ水素原子を蓄積すること のできる格子構造を有する材料（好ましくは第ＶＩＩＩ族又はＩＶ　Ａ金属）を 、アイソトープ水素原子ソースより成る流体と接触させ、そして（ｂ）格子構造 体にアイソトープ水素原子の蓄積を誘起して熱又は中性子を発生させるに充分な 濃度を得るようにする段階を含む。

このようにして得られた濃度のアイソトープ水素原子は、少なくとも約０．５ｅ Ｖの化学的なポテンシャルを有することを特徴とする。アイソトープ水素原子ソ ースは、水、重水又は三重水の少なくとも１つである。１つの好ましい実施例に おいて、上記段階（ｂ）は、アイソトープ水素原子ソースを電気化学的に分解し そしてアイソトープ水素原子を格子構造体へ電解的に圧縮することを含む。

トリチウム及び／又はトリチアテッドガス、トリチアテッド水及びヘリウムを含 む反応副産物は、商業的に使用するため及び種々の目的で用いられる中性子放射 のために公知のプロ七本発明の方法は、発電のための方法として、発生した熱を 用いて種々の公知手段により電気を発生する段階を更に備えている。仕事を行な う方法としては、例えば、ステアリングエンジンを使用することにより、発生し た熱を用いて仕事を行なう段階を含む。

これら方法の段階（ｂ）は、アイソトープ水素原子蓄積を誘起するエネルギー人 力条件を含む。このエネルギー人力条件は、材料をカソードとして作用させる電 解を含むのが最も好ましい。材料は金属であるのが好ましく、電解は、前記した ように、約２ないし約２０００ｍＡ　ｃｒａ−”カソード表面積の電流又はそれ より高い電流密度レベルで行なわれる。好ましい実施例においては、本発明の装 置又は方法の材料が、表面及び表面付近の不純物を取り除くように処理された金 属である。このような不純物があると、アイソトープ水素原子を蓄積する金属の 能力が損なわれる。又、この金属は、既に吸着されている水素原子の少なくとも 一部分を除去するようにガス抜きされる。このような処理としては、金属セグメ ントの表面を加工してその表皮部分を除去し、そしてこの表面加工に続いて加工 残留物を除去する研磨段階が行なわれる。ガス抜きは、少なくとも部分真空への 露出と加熱との一方又は両方を含む。

中性子ビームを発生する方法として、上記方法は、（ｃ）発生した中性子を中性 子ビームに整形する更に別の段階を含む。

ターゲット材料の中性子ビームを分析する方法として、上記方法は、　（ｄ）上 記炉によって発生した中性子の少なくとも一部一ムをターゲット材料に向け、そ して（ｆ）ビームを材料に向けることによって発生した物理的な事象を測定する という段階を含む。

第１−ＩＡ図は、本発明に月いられるパラジウムのような金属の格子における立 方体面中心の結晶構造を示す図である。

第１−１８図は、格子の膨張したβ形態と、アイソトープ水素原子を格子へ拡散 するところを示す図である。

第１−２図は、アイソトープ水素核を金属ロッドの格子に対して圧縮するための 電解セルの一実施例を示す概略図である。

第１−３図は、セルのプレス構成においてバイポーラセルスタックを有していて 、重陽子のようなアイソトープ水素核を金属の格子に対して圧縮するための電解 セルの実施例を示す概略図である。

第１−４図は、金属格子においてアイソトープ水素原子を電解圧縮するための別 の方法を示す概略図である。

第ｒ−５図は、本発明に用いるように構成された薄膜パラジウム電極を概略的に 示す図である。

第１−６図は、本発明に用いるように構成されたパラジウム被覆電極を概略的に 示す図である。

第ｒ−７図は、第１−２図に示すような装置から得た重水サンプルからのβ線崩 壊のスペクトルをカラン８フ分で示す図である。

第１−８図は、蒸気駆動発電機の概略図で、本発明から得たエネルギーを利用す る１つの方法の実施例を示す図である。

図である。

第１１−５図は、本発明の一実施例によって構成された中性子ビーム発生器の概 略断面図である。

第１Ｉ−６図は、本発明の一実施例により中性子放射線写真用に設計された中性 子ビーム装置の概略図である。

第Ｕ−７図は、本発明の別の実施例により中性子散乱又は回折分析用に設計され た中性子ビーム装置の概略図である。

第１Ｉ−８図は、本発明の別の実施例により中性子捕獲γ線分光用に設計された 中性子ビーム装置の概略図である。

第１１１−１図は、単一区画の真空デューワ熱量計セルを示す図である。

第１ＩＩ−２Ａ図は、ガルバノスタット発振に対して保護するためのフィードバ ック回路の回路図である。

第１Ｉ［−２Ｂ図は、高出力電流ガルバノスタットとして使用される非常に安定 な調整電源の回路図である。

第１１１−３Ａ図は、０．１Ｍ　Ｌｉ０Ｄ溶液中Ｇ：０，４Ｘ１０Ｃ１ｌのＰｄ ロッドを入れた場合の槽上の温度対時間（上部）とセルのポテンシャル対時間デ ータ（下部）とを示すグラフである。

供給した電流は８００ｎ＋Ａであり、槽の温度は２９．８７℃であり、そして推 定されるＱｆはＯ，１５８Ｗである。測定時間（校正パルスの端で行なった）は 、実験の開始後約０．４５ＸＩＯ。

Ｓである。

第１ｎ−３Ｂ図は、測定時間が約０．８９Ｘ１０”ｓであ）Ｊ、推定されるＱｆ が０．１７８Ｗであること以外は、第ｍ−３Ａ図第［［１−３Ｃ図は、測定時間 が約１．３２Ｘ１０°Ｓであり、推定されるＱｆが０．３２７Ｗであること以外 は、第１ＩＩ−３Ａ図と同じである。

第１ＩＩ−４Ａ図は、０．１Ｍ　Ｌｉ０Ｄ溶液中４．−０．２ＸＩＯｃｍのＰｄ ロッドを入れた場合の槽上の温度対時間（上部）とセルのポテンシャル対時間デ ータ（下部）とを示すグラフである。

供給した電流は８００ｍＡであり、槽の温度は２９．９０℃であり、そして推定 されるＱｆは０．３７６Ｗである。測定時間（校正パルスの端で行なった）は、 実験の開始後約０．２８Ｘ１０”Ｓである。

第１ＩＩ−４Ｂ図ハ、測定時間が約０．５４×１０１５であり、推定されるＱｆ が０．８８８Ｗであること以外は、第１ＩＩ−４Ａ図と同じである。

第ｍ−４Ｃ図は、測定時間が約１．３２Ｘ　１０’ｓであり、推定されるＱｆが １．５３４Ｗであること以外は、第１ＩＩ−４Ａ図と同じである。

第１ＩＩ−５Ａ図は、０．ＩＭ　Ｌｉ０Ｄ溶液中Ｇ：０，４Ｘ１゜２５ｃｍのＰ ｄロッド電極を入れた場合のセルの温度対時間（上部）とセルのポテンシャル対 時間（下部）とを示すグラフである。電流密度は６４　ｍＡ　ＣＢ−’であり、 槽の温度は２９．８７℃である。

第トづ８図は、０．１Ｍ　Ｌｉ０Ｄ溶液中に０，４Ｘ１゜２５ｃｍのＰｄロッド 電極を入れた場合のセルの温度対時間（上部）とセルのポテンシャル対時間（下 部）とを示すグラフである。電流密度は６４ｍＡｃｍ−”であり、櫂の温度は２ ９．８７℃である。これは、第１［１−５Ａ図に示したものとは異なるセルであ る。

第１ＩＩ−６Ａ図は、第１［１−５Ａ図のセルに対し、過剰なエンタルピの発生 率を時間の関数として示した図である。

第１ＩＩ−６Ｂ図は、第１ＩＩ−５Ｂ図のセルに対し、過剰なエンタルピの発生 率を時間の関数として示した図である。

第１ＩＩ−７Ａ図は、第１ｎ−５Ａ図のセルに対し、特定の全過剰エネルギー出 力を時間の関数として示した図である。

第ｍ−７Ｂ図は、第ｍ−５Ｂ図のセルに対し、特定の全過剰エネルギー出力を時 間の関数として示した図である。

第１［［−８図は、０．１Ｍ　Ｌｉ０Ｄ溶液中４．１ｍ０，４Ｘ１．２５ＣＩＩ ＩのＰａ１ｔ極を入れた場合に、セルが郡騰された時間中のセルの温度対時間を 示す図である。

第ｍ−９図は、表ｍ−３及びｍ−Ａ　６．１　内ノテー’）（７１１を数・対数 （過剰エンタルピ対電流密度）のグラフである。

本発明の１つの特徴によれば、好ましくは重水素原子のようなアイソトープ水素 原子は、水素を分解できる金属の格子に蓄積したときに、格子内で圧縮及び移動 を行なえるようになレバこれは金属格子内に熱発生事象を生じるに充分なもので ある。

これは融合に関連したものであると考えられ、格子から放射される熱の量及び時 間巾と、核融合生成物の発生とによって明らかとなる。これらの熱発生事象は、 中性子及びトリチウムの生成及びおそらくは他の核反応生成物に関連したもので ある。

セクションｒでは、金属格子内に熱発生事象又は中性子発生事象に必要な条件を 達成するのに適した材料及び状態を説明する。

セクション■では、本発明による中性子の発生及び使用を説明する。

セクション■では、本発明による熱及び中性子発生に関連した状態及び事象の詳 細な分析について説明する。

皇交之且之土 での Ａ、遣ＪＪ側五 本発明に用いるのに適した金属及び金属合金は、例えば、（ｉ）水素を水素原子 に電気分解し、（ｉｉ）水素原子を格子表面に吸着しそして（ｆｉｔ）原子を格 子に拡散することによって金属格子において水素を分解することのできるもので ある。

又、金属は、アイソトープ水素原子を例えば水酸化物飽和付近の高い密度で金属 格子に圧縮したときにその構造完全性を維持できるものであるのが好ましい。即 ち、金属格子は、アイソトープ水素原子が次第に密度を増すように格子に蓄積さ れて圧縮されたときにクラックを生じることなく膨張できるものでなければなら ない。

拡散によって水素原子を取り上げる能力は、多数の金属について実験されている （これらは、ここでは、それに関連する金属合金や、選択された不純物でドープ された金属を含むものとして定義する０例えば、ミューラ氏等、ロン氏等、ベジ ロギュー氏、ダンダバ二氏等の文献を参照されたい。もちろん、第１族の金属、 特に、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリ例えば、パラジウム／銀及びパ ラジウム／セリウム合金が好ましく、又、第１ＶＡ族の金属であるチタニウム、 ジルコニウム及びハフニウムも好ましい。

第１族の金属は、第１−ＩＡ図に示すような立方体面中心格子構造を有している 。アイソトープ水素原子を格子に拡散した状態では、格子は膨張したβ形態をと ることができ、この形態では、高密度の拡散原子を格子に受け入れて局部的な歪 やクラックを効果的に防止することができる。

アイソトープ水素が充填された金属格子内で生じると考えられる核融合事象に対 する１つの機構は、金属格子内の原子価電子とアイソトープ水素対との間の相関 を含み、これは水素原子対をより局所化し、ひいては、より融合し易くする。こ の機構により生じる融合は、フェルミオン金属、即ちｎ（１／２）スピン状態を 特徴とする金属にとって好ましいものである。例示的なフェルミオン金属は、チ タンアイソトープ”Ｔｉ、、及びＴ’１ｍ５（天然に生じるＴｉ核種の約１３％ を形成する）と、”Ｐｄ、、、（天然に生じるＰｄ核種の約３２％を形成する） と、’　Ｇ　Ｏａｍ　（天然に生じるＣＯ核種の１００％を形成する）と、”Ｒ ｕ、、及び“”ｕ＋＊＋（天然に生じる核種の約３０％を形成する）と、”Ｒｈ 、、、　（天然に生じるＲｈ核種の１００％を形成する）と、“Ｉ　ｒ＋＊ｓ　 （天然に生じるＩｒ核種の約６３％を形成する）と、“”Ｐｔ、、、（天然に生 じるＰＬ核種の約３３．８％を形成する）とを含んでいる。

天然に生じるパラジウムは、’Ｐｄｌ＄８アイソトープが天然に生じるＰｄに存 在する他の主なアイソトープに比べて比較的大きな中性子断面積を有しているの で、特に好ましい。天然に生じるロジウムも非常に好ましい格子を形成すると予 想される。

以下で明らかとなるように、金属格子は、アイソトープ水素原子を充填するのに 好ましい表面特性も有して（又は、有するように処理されて）いなければならな い。以下で述べるようにアイソトープ水素の水を電気化学的に分解することによ り金属が充填される場合には、表面は、格子表面に原子アイソトープ水素を電解 形成するのに好ましいものでなければならないと共に、原子アイソトープ水素を 格子に充分吸着するのに好ましいものでなければならない、この後者の要件は、 金属表面が原子アイソトープ水素を分子ガスに効率的に触媒変換するが格子への 吸着を犠牲にするパラジウムのような金属では満足されなこのため、及び当業者 に容易に明らかなように、パラジウムのような金属は、他の点ではアイソトープ 水素の融合にとって好ましい金属格子環境を与えるが、適当なものではない。以 下に述べるように、格子表面における分子水素ガス形成の問題は、触媒毒を用い て潜在的に使用不能な金属を使用できるようにすることにより最小限に抑えるこ とができる。

パラジウムのようなバルクフェーズ金属に白金のような不純物を含ませると、水 素原子吸着を犠牲にして分子ガスの形成を促進することにより、格子へのアイソ トープ水素原子の充填を禁止する。この点については、多数の金属不純物は、キ ャスに金属の表面へ移動する傾向があることが知られている。このため、キャス ティング又はアニーリングによって形成されたパラジウムのような金属は、それ らの表面領域に著しい白金不純物を有することになり、それ故、比較的値かな充 填効率しか示さない、これに対し、キャスティング又はアニーリングの後に加工 等によって外面領域を除去することにより形成されたソリッドな格子は、表面の 不純物が比較的少ない。この加工された格子は、加工プロセスによる表面汚染物 を除去するために更に研磨のようなもので処理されてもよい。金属格子において 不純物を減少するこのような方法は公知である。

以下で明らかとなるように、本発明において重要であると考えられる特徴は、ア イソトープ水素原子、特に重水素を高い蓄積度で金属格子に充填することである 。それ故、時間と共に著しい水酸化反応を（通常の水素と）受けることが知られ ているパラジウムのような金属においては（例えば、ベジログ氏、ロン氏等、ミ ューラ氏等）、充填の前に格子に存在する通常の水素の少なくとも一部分を取り 除くことが所望される。というのは、この予め存在する水素は格子内の利用でき る水酸化物の位置を制限するからである。最も好ましくは、全ての水素を除去す べきである。溶融して冷却するか又は真空ガス抜きすることによって金属格子か ら水素を除去又は取り去る方法が知られている。

第１−１８図は、Ｐｄ−Ｄ　（パラジウム−重水素）格子を示すもので１重水素 の核がセルに自由に入ったり出たりするところを示している。パラジウム／アイ ソトープ水素原子系統の正しい説明については、いまだ明確にされていないが、 本発明を実証するために行なった実験、及び他のものによって報告されているそ の後の実験では、次のような特徴が示されている。

】、アイソトープ水素原子は非常に移動性が高く、重水素の拡散係数Ｄｄは、約 １００″Ｋにおいて約１０−’　ｃｍ−”　ｓである。この特徴は、水素及び重 水素について測定された電解分離係数Ｓから一部推定されており、これは、Ｓが ポテンシャルと共に変化しそして限界値９．５に接近することを示し、格子内の 原子種が３次元の古典的な振動子として働くようゆるく結合されることを示して いる。

２、アイソトープ水素原子は、例えば、格子内の重陽子（Ｄ＋）のような核とし て存在し、これは電解中での核の移動によって明らかとなる。各々のアイソトー プ水素核からの電子は金属格子の帯構造体において非局所化されると予想される 。

３、格子内に充分なアイソトープ水素原子を蓄積して格子の化学的ポテンシャル を約０．５ｅＶまで上昇させ、そしておそらくは、標準圧力において（即ち、エ ネルギー人力なし）アイソトープ水素原子で平衡された金属の化学的なポテンシ ャルよりも２ｅＶ以上高くすることができる。

４、アイソトープ水素核の反発ポテンシャルは金属格子内の電子によっである程 度シールドされるが、電子の波作用のＳ特性が弱いので、例えばＤ３のような分 子アイソトープ水素が形成されることはほとんどない、更に、格子内の水素アイ ソトープガスの形成は観察されていない。

って充填されるときには、金属がソリッド（固体）の形態、即ち、ソリッドのロ ッド、シート、等の形態でなければならない。

或いは又、金属は、以下のセクションＩＥに述べるように薄膜形態であってもよ いし、セクションＩＤに述べるように金属の水酸化物が存在する中で加熱するこ とによって格子を充填すべきときには粉末又は小さな粒子の形態であってもよい 。アノードは、均一の充填を得るためにこれら状態のいずれにおいてもカソード から均一に離間されていなければならない。

Ｂ、ＪＬ亙旦■ 第１−２図は、アイソトープ水素原子を金属格子に電解で充填するための電解セ ル又はシステム１０を示している。ここで用いる「充填」という用語は、アイソ トープ水素原子を金属格子に集中させることを意味する。又、充填プロセスは、 アイソトープ水素原子を格子に向かって「圧縮Ｊするか又はこの原子をそこに蓄 積するものとしても説明される。明らかなように、充填又は集中プロセスは、標 準圧力（２７３”Ｋにおいて１Ｂａｒ）において平衡された金属水酸化物内の水 素原子の濃度よりも著しく高い濃度にアイソトープ水素原子を格子に集中させる ことができねばならない。

第１−２図に示された電解充填プロセスにおいては、アイソトープ水素の水溶液 が電気分解されて、アイソトープ水素原子を生成する。これは、水素（“１Ｈ又 はＨで示す）と、重水素原子（′１Ｈ又は′Ｄ又はＤで示す）と、三重水素原子 （°１Ｈ又は１丁又はＴで示す）とを含むものであり、そして好ましくは、重水 素のみを含むか又は通常の水素及び／又は三重水素と組合せて含む。又、本発明 は、リチウム原子を格子へそれのみで充填するか或いは好ましくはアイソトープ 水素原子と組合せて装填して、リチウム核を含む核融合反応、例えば格子内のリ チウム核と中性子との相互作用を達成し、三重水素を生成することも含む、充填 のための適当なリチウム源は以下に述べる。

アイソトープ水素原子を生成するために分解される成分は、ここでは、アイソト ープ水素原子ソースとも称する。１つの好ましいソースは、重水素を添加した水 の電解溶液か、又は通常の水を含む重水素添加水及び／又は例えばＬｉ０Ｄ又は Ｌｉ。

ＳＣ２のような電解液を含む三重水素添加水の電解溶液である。

種々のアイソトープ水素水溶液ソース、例えば、重水素及び／又は三重水素を添 加した酸、例えば、Ｄ、　Ｓ　Ｏ４や、重水素又は三重水素を添加した塩基、例 えば、Ｎａ０Ｄ又はＬｉ０Ｄであって、電気分解によって対応するアイソトープ 水素原子を生成できるものが適している。

電解ソースは、通常の水・対・重水を、約０．５％の通常水・対・９９，５％の 重水及び／又は三重水の割合で含むのが好ましい。

或いは又、アイソトープ水素のソースは、通常水、重水、三重水であってもよい し、或いは格子における通常の水素核（プロトン）と全重水素核（重陽子）及び ／又は三重水素核（トリトン）との比が好ましくは約５：工ないし１：５である ようなモル比でこれら３つを組合せたものであってもよい。

種々の非水成溶媒も、アイソトープ水素原子の適当なソースとなる。これらの溶 媒は、アイソトープ水素原子ソース、例えば、重水素添加及び／又は三重水素添 加のアルコール、アセトニトリル、他のニトリル、フォルムアミド、他のアミド 、フラン、ピロル、ピリジン、メタルイオン、アニオン、単一リングのアロマチ ックス、アルケン、アルカン、ボリニュークレアアロマチックス、ヘテロサイク ルズ（Ｓ、Ｎ、Ｏファンクション）及びその他のコンパウンドで、還元分解を受 けて硫酸及び他の硫化物のようなアイソトープ水素原子を生成するようなコンパ ウンドを含む。これらの溶媒は、非アイソトープ水又はアイソトープ水のいずれ かと上記した他の溶解成分とを含む水成媒体中に希釈又は懸濁されてもよい。

又、ソース流体は、カソードの触媒面に毒作用を与えて、その表面に結合したア イソトープ水素原子とアイソトープ水との反応による分子アイソトープ水素ガス の生成を防止する溶解成分を含んでもよい。金属表面における水素分子の触媒生 成を禁止するように作用する種々のコンパウンドは公知である。これらは、多数 の硫化物含有コンパウンド、例えば、チオ尿素又は硫酸、及びシアン化塩、等を 含み、電解中に格子表面に分子ガスが生成するのを優先的に禁止するように働く 量だけ流体に添加される。電解溶液において有効である触媒毒の濃度は公知であ る。電解作用を促進する硫化リチウムのような成分を添加してもよい。

更に、システムは、非浸漬の発熱又は触媒元素（図示せず）を含んでもよく、こ の元素は、Ｄ、　（カソードに生成された）及びＯ，（アノードに生成された） のようなアイソトープ水素を再生することができる。更に、特にシステムに重水 素ガス（Ｄｌ）が注入されるときには、この同じ目的を果たすように浸漬触媒ア ノードをもたせることもできる。

第１−２図に示すように、アイソトープ水素の水溶液は容器１４内に収容され、 この容器は、電解中に発生するアイソトープ水素分子のような材料を再捕獲する ために密封されるのが好ましい。システムのカソード即ち負の電極は、金属ロッ ド１６で形成され、その格子にアイソトープ水素原子が充填される。

上記したように、カソードは、プレート、ロッド、チューブ、ロール状又は平ら なシート、等の形態のブロックであってもよいし、或いはセクションＴＤで述べ る薄膜金属格子を有する電極であってもよい。以下で明らかとなるように、カソ ードの形状及び体積は、所与の電位において金属に発生し得る熱の量を決定する 。

システムのアノード即ち正の電極１８は、典型的に、容器内に設けられたワイヤ 又はシートを含み、例えば、図示したように金属ロッド１６を包囲する螺旋ワイ ヤ１８より成る。図示されたアノード構成は、電解による充填動作中にロッドに 比較的に均一な電荷密度を形成すると予想される。アノードは、それ自体が容器 内の液体成分と反応して不所望な反応を生じることのない白金やニッケルやカー ボンのような適当な導体であってもよい。

システムの電荷発生源２０は、所望の電気分解を行なうように電極に通常とおり に接続される。この電荷発生源は、図示されたような安定した直流（ＤＣ）電源 であってもよいし、或いは間欠的又はパルス状のＤＣ電荷ソース又は電流源であ ってもよい。

このようなソース２０は、典型的に、少なくとも約１　ｍＡ／ｃ冨“カソード表 面積の電流密度を発生するようにセットされる。

この最小電流レベルは、金属格子におけるアイソトープ水素原子の所望の最終的 な化学ポテンシャルを達成するために必要とされるものである。好ましい電流は 、約２ないし２０００ｍＡ／ｃ謹”であるが、それより高い電流を使用してもよ く、このような大きな電流は、大きなカソードの場合又は導電性の高い電解流体 の場合には実際上好ましい。例えば、ある用途においては、ｔｏ、ｏｏｏ思Ａ／ ｃ鳳“又はそれ以上の電流レベルを使用できる。

しかしながら、電流の設定が高過ぎると、金属格子へのアイソｉ　トープ水素原 子の拡散率が制限され、システムをアイソトープ水素分子の生成に向けてバイア スし、システムの発熱効率を下げる。次のセクションで説明するカソードの段階 的な電解充填は、特に電流密度が大きい場合に率制限作用を回避するのに有用で ある。

アイソトープ水素原子を蓄積するための充填動作においては、ソース流体が電極 を沈めるレベルまで容器１４に入れられ、電荷発生源が所望の電流レベルにセッ トされることによって始動される。既知の寸法の金属格子に対する全所要運転時 間は、金属内の水素及びアイソトープ水素については約１０−’ｃ＋ａ−”とい う上記拡散係数から一般的に決定することができる。典型的に、直径がｍｍ範囲 である金属ロッドの場合には、所望の化学的ポテンシャルに達するのに数時間か ら数日という運転時間が必要とされる。直径がｃｍ範囲であるロッドの場合には 、数ケ月以上の運転時間が必要になる。荷電の例としては、約６４＋ａＡ／ｃｍ ″の比較的低い電流レベルで約５の拡散弛緩時間中にカソードを荷電し、次いで 、電流を１２８．２５６．５１２ｍＡ／ｃｍ″又はそれ以上のレベルまで増加し 、セクション■の表Ａ６−１によって示唆されるように発熱事象を容易に生じる ようにする。

荷電時間（カソード温度に基づいて変化する）は、一般に、次の式に従う。

従って、０．２Ｃ１１半径のパラジウムロッドの場合には、熱発生を開始するに 充分なほど荷電するに必要な時間は、次の通りである。

５（０，２ｃｍ）” ＃２０日 金属の充填、即ちアイソトープ水素を金属格子に電解圧縮することは、格子内に おけるアイソトープ水素核の蓄積／圧縮により、金属内のアイソトープ水素の最 終的な化学的ポテンシャルまで行なわれ、これは、金属格子内に所望レベルの発 熱事象を発生するに充分なもので、格子内に発生する熱の量及び時間巾によって 明らかとなり、アイソトープ水素が重水素の場合には、中性子及び三重水素のよ うな核融合生成物の発生によって明らかとなる。

好ましくは、金属は、標準圧力（２７３＠Ｋにおいて１ｂａｒ）　ｓ即ちエネル ギー人力なしで平衡された金属水酸化物の化学的ポテンシャルよりも少なくとも 約０，５ｅＶ高い化学的ポテンシャルまで荷電される。特に、荷電されたカソー ド金属の化学的ポテンシャルは、同じ金属、例えばパラジウムの基準ワイヤであ って、同じアイソトープ水素原子が電解充填されていて、標準圧力（１ｂａｒ） で平衡できるようにされたワイヤに対して決定される。この基準ワイヤは、平衡 状態において金属原子当たり約０．６原子のアイソトープ水素を含むと推定され る。

この化学的ポテンシャルは、荷電された金属カソードと平衡された基準ワイヤと の間で測定した電位から決定される。当業者に明らかなように、電子ボルト（ｅ Ｖ）で表わした化学的ポテンシャルは、測定した電位と一般的に等価であり、即 ち、測定、された０、５■は、一般に、０．５ｅＶの化学的ポテンシャルに換算 される。又、熱発生事象を生じさせるの（必要な化学的ポテンシャルは、荷電さ れる金属によって異なることが明らかである。それ故、ある金属、例えばジルコ ニウムは、異なった、おそらくは低い化学的ポテンシャルにおいてこのような事 象を発生することができる。

上記したシステムの金属格子を充填する役割を果たす電解反応段階は、重水素ソ ースのような重たい水のアルカリ溶液に対して考える。Ｄ、０がカソードにおい て還元されるときに考えなければならない４つの反応段階を以下に示す。

Ｄ、Ｏ＋ｅ−＊Ｄａｄｓ十〇Ｄ−（ｉ）Ｄａｄｓ＋Ｄ、Ｏ＋ｅ−−＋Ｄ、＋ＯＤ −（ｉｔ）Ｄａｄｓ−＋Ｄ１ａｔｔｉｃｅ　（ｆｉｔ）Ｄａｄｓ＋　Ｄａｄｓ− ＋　Ｄ、　（ｉｖ）但し、Ｄａｄｓは吸着した重水素原子を表わし、そしてＤｌ ａｔｔｉｃｅは格子へ拡散される重水素を表わす。

ポテンシャルが＋５０ｍＶ（可逆水素電極を基準として）より負であって、Ｐｄ −Ｄ格子がベータ（β）相にあるときには、重水素がアイソトーププロトンの形 態であり、移動性が高い。

Ｄ、発生の全反応経路は、主として、段階（ｉ）及び（ｉｆ）より成り、従って 、分解したＤ＋の化学的ポテンシャルは通常これら２つの段階の相対的な割合に よって決定される。ある金属電極のアウトゴーイング界面にかかる負のオーバー ポテンシャルをオンゴーイング界面における水素の放出に対して確立することに より（全段階（ｉ）ないしくｉｖ）のバランスによって決定される）、化学的ポ テンシャルを高い値に上昇できることが証明されており、即ち、パラジウムの拡 散チューブを用いて０．８ｅＶ程度の化学的ポテンシャルを得ることができる（ ２．ＯｅＶ以上も達成可能である）。

第１−３図は、フィルタプレス構成のバイポーラセルスタックを有する電解シス テム又はセル２４を示す概略図である。

セル容器２６には、図示されたように容器内に配置された一連のＮ個の電極メン ブレーン、例えば、メンブレーン２８．３０．３２が設けられている。これらの メンブレーンは、本発明により、アイソトープ水素原子を電解圧縮によって格子 に充填すべき金属を形成する。これらのメンブレーンは、パラジウム等を密接に バックしたシートであるのが好ましい。各メンブレーンは、その中に発生する熱 を放熱するための熱フィン、例えば、メンブレーン２８に関連したフィン２８ａ 、２８ｂを含んでいる。

これらのメンブレーンは、容器の上部、下部及び側縁に沿って容器の壁にシール することにより接合され、従って、容器の内部をＮ＋１個の閉じた区画、例えば 、図面で見た容器の左側とメンブレーン２８との間の区画３４、メンブレーン２ ８．３０間の区画３６、及びメンブレーン３２と図面で見た容器の右側との間の 区画３８に区分化する。

バルブ制御コンジット４０は、区画３４に連通して、チャンバにソース液体を満 たすと共に、運転中にチャンバ内に生成した○、を除去する。コンジットマニホ ルド４２は、バルブ（図示されていないが、各区画に１つづつある）を介して区 画３４以外の区画に連通し、各チャンバにソース液体を満たすと共に、運転中に 各チャンバに生成されたり、を除去する。

セル内の電解駆動力は、図示されたように、容器の対向する端壁に配置されたア ノード４８及びカソード４９と、これら２つの電極を接続する電荷発生源４４と によって与えられる。

これらの電極はいかなる適当な電極材料であってもよい、好ましくは、アノード は白金又はカーボンであり、カソードはパラジウムである。電荷発生源は、上記 したように、好ましくは、約２ないし２０００ｍＡ／ｃ＋ｏ’（メンブレーンの 全面積）の電流を電極間に発生するように設計される。

メンブレーン２８．３０のような各メンブレーン対ごとに１つづつ設けられた回 路４６のような一連のリミッタ回路は、以下で述べる目的のために、セルの動作 中に隣接区画の電流を等化するように働く、このようなリミッタ回路は、バイポ ーラセルスタック電解セル回路で知られている。

動作中、各区画には、リチウムデユーテロオキサイド（ＬｉＯＤ）及びり、Ｏ内 の通常水のようなソース流体が満たされ、セルの電流が適当なレベルに調整され る。図示されたように、アノードとカソードにまたがる電位は、直列構成で各メ ンブレーンにまたがって分布され、各メンブレーンの左面は、それに直面したア ノード即ちメンブレーン表面に対して負に荷電され、そして各メンブレーンの右 面は、それに直面したメンブレーン表面即ちカソードに対して正に荷電される。

従って、各区画は電解セルとして働き、アイソトープ水素の溶媒源は１つのメン ブレーン表面において電気分解され、アイソトープ水素原子が生成され、そのメ ンブレーン内に拡散することができる。

スタックされたセルシステムの金属格子に充填する役割を果たす電解反応段階は 、第１−２図の電解セルの場合と同様に、重水素ソースである重たい水のアルカ リ溶液と、メンブレーンにおけるＤ圧縮に貢献する４つの反応とについて考える 。

Ｄ、Ｏ＋ｅ″″−ｏ　Ｄａｄｓ＋○Ｄ−（ｉ　）Ｄａｄｓ＋Ｄ、○＋ｅ−−４Ｄ 、＋ＯＤ−（ｉｉ）Ｄａｄｓ　−＋　Ｄｌａｔｔｉｃｅ　（ｉｉｉ）Ｄａｄｓ＋ Ｄａｄｓ　→Ｄ、　（ｉｖ）各区画の右側の（負の）メンブレーンにおいて反応 （１）が生じ、メンブレーン内に反応（ｉｉ）ないしく　ｉｖ　）を生じると共 に、区画内にＯＤ一種を生じる。Ｄ　１ａｔｔｉｃｅ原子は主として自由移動核 として存在するので、これらの核はメンブレーンに向けて引き込まれると共にメ ンブレーンを通してセル内のカソードに向けて（即ち、図面で見て右側）引き込 まれる傾向となる。Ｄ　１ａｔｔｉｃｅ原子がメンブレーンの右面に到達すると 、逆方向の反応（ｉｉｉ）によってＤａｄｓが生成され、これは次いで区画への 移動中に生成されたＯＤ−と反応し得る。或いは又、Ｄ　ａｄｓ原子は反応（ｉ ｖ　）により区画内で反応を生じて、区画内にＤ１ガスを生成する。

全てのプレートが完全に装填されるまで荷電プロセスが続けられる。

上記したように、リミッタ回路は、各区画内の電流を等化する。各区画内の電流 を実質的に等しく維持することにより、１つの区画に生成されてメンブレーンを 経て右側の隣接区画に引き込まれるＤａｄｓの量が、この右側の隣接区画に生成 されるＯＤ−の量と実質的に等しくなる。これは、区画内に生成されるＤ８の量 を最小にし、即ち、メンブレーンにおけるＤａｄｓと○Ｄ−との反応によるり、 Ｏの生成を最大にする。

上記のスタックされたプレート構成の１つの利点は、システム内に生成される０ ８及びり、の量が最小にされることである。

というのは、０３の生成が区画３４に実質的に制限されそしてり、の生成も同様 に各区画内での○Ｄ−との再結合によって最小にされるからである。即ち、電解 によって生成される分子ガスの量当たりの各メンブレーンの個々の化学的ポテン シャルの和であるシステムの全化学ポテンシャルが増大される。それにより、シ ステムの効率も増加され、分子ガスを再循環する問題は低減される。

又、スタックプレート構成では、ソリッドブロックを完全に充填するのに要する 非常に長い拡散時間をかけることなく、荷電プレートを濃密にバッキングするこ とができる。この荷電プレートの濃密なバッキングにより、例えば、セルの右面 で測定して非常に高い中性子ビーム束が得られる。というのは、各内部プレート から放射された中性子のほとんどがセル内の一連の全プレートを通過するからで ある。

Ｃ８の 第１−４図は、本発明によりアイソトープ水素原子を金属格子へ圧縮するための 別のシステムを参照番号５０で一般的に示している。

このシステムに充填されるべき金属は、金属と金属アイソトープ水酸化物の密接 な混合物の形態であり、例えば、融合された金属アイソトープ水酸化物塩、又は 融合された金属塩と金属水酸化物との混合体であり、これはアイソトープ水素原 子のソースとなる。融合された金属水酸化物は、例えば、Ｌ　ｉ　／　Ｎａ／に ／Ｄ（デウテライド）及びそれに関連した水酸化物、例えば、Ｌ　ｉ　／　Ｎ　 ａ　／　Ｄを含む。融合された塩の混合物は、例えば、Ｌ　ｉ／Ｎａ／に／ＣＩ 及びそれに関連した混合物、例えば、Ｌｉ／に／ＣＩ及びＬｉＤ又はＮａＤ又は ＬｉＨ，ＮａＴ、ＬｉＨ又はＮａＴの共融混合物である。

第１−４図にペレット形態５２で示された密接な混合物は、粒子５４のような金 属粒子を融合した塩と混合しそして既知のペレット化方法に基づいてこの混合物 を凝集形態に形成することによって作られる。金属と水酸化物塩との比は、混合 物内の金属原子に対して数倍ものアイソトープ水素を形成するように計算される 。

混合物は、既知の焼結方法によりパラジウムの融点より低い適当な焼結温度で焼 結される。第１−４図の加熱素子５６は密接な混合物を制御しながら加熱する。

焼結の後に、材料の化学的なポテンシャルが上記したように測定される。もし必 要ならば、焼結された金属は例えば電解によって更に充填され、材料の化学的ポ テンシャルを所望のレベルにもっていくことができる。

或いは又、混合物は、ソースから発生した水素アイソトープ原子を金属粒子の格 子へ拡散するのを促進する条件のもとて高エネルギーレーザ（図示せず）によっ て加熱することができる。より詳細には、熱源は、約１μ秒以下の時間内に少な くとも約０．５ｅＶの最終的な化学ポテンシャルで水素原子を金属に押し込むに 充分なエネルギー衝撃波を発生するように設計される。

高エネルギービームをペレット状の材料に収束するための装置は、例えば、高温 度プラズマの内部閉じ込めに関連して開発されたビーム技術に従うものである。

焼結方法によって形成された金属格子は、選択されたモル比のアイソトープ水素 原子、例えば、選択されたレベルの重水素及び三重水素原子を含むように作成で きることが明らかであろう。

Ｄ、ＪＬＵＬ五 第１−５及びＩ−６図は、本発明の別の特徴により制御可能な融合反応を維持す るように設計された２つの形式の薄膜金属格子複合電極を示している。第１−５ 図に示された電極４１は、電極基体４５上にカーボンのような金属格子薄膜４３ を形成することによって作られる。

１つの実施例において、基体４５は、それ自身では核融合事象を維持するレベル までアイソトープ水素原子を充填できないような「不活性」な材料である。

或いは又、基体４５は、上記したようにアイソトープ水素原子が充填されたとき に融合反応を維持することのできる材料であってもよい。この構成の１つの効果 は、基体材料の表面特性をこのような複合構造においてほぼマスクできることで ある。

例えば、基体４５は、薄いパラジウムフィルム４３が被覆された白金の金属格子 である。ここで、パラジウムは、電極フィルム４３へのアイソトープ水素原子の 表面吸着及び拡散を促進すると共に、白金界面４４における水素ガスの触媒生成 を防止するように働く。

基体及びフィルムの両方が発熱反応を生じるようにアイソトープ水素を充填でき る格子であるような実施例においては、基体材料は、不純物レベル又はその表面 触媒特性のいずれかによりそれ自身が電解によって水素アイソトープ原子を容易 に充填できないような材料であるのが好ましい。好ましい基体材料としては、パ ラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ニッケル、コバル ト、鉄、ジルコニウム、チタン、白金、ハフニウム、及びその合金が含まれる。

同様に、薄膜材料は、選択された化学的ポテンシャルにおいてエネルギー又は容 易に充填できるようなものである。好ましい薄膜材料としては、既に述べたもの で、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ニッケル、 コバルト、鉄、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、及びその合金を含み、最も 好ましくは、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、及びジルコニウ ムを含む。

薄膜は、スパッタリング、蒸着、及び化学的な蒸着を含む種々の公知薄膜付着方 法によって形成できる。典型的に、付着条件は、約５Ｏ−５０ＯＡ厚みのフィル ムを形成するように選択されるが、それより厚いフィルムでも適当である。

１つの薄膜方法においては、選択された圧力のアイソトープ水素ガスにおいてＤ Ｃマグネトロン又はＲＦプラズマスパッタリングを行なうことにより閉じたチャ ンバにおいて付着が行なわれる。チャンバ内のガス圧力は、薄膜格子内のアイソ トープ水素原子によって選択される１例えば、スパッタリングは、所望濃度のア イソトープ水素を格子に「種付け」するために重水素及び三重水素環境において 行なわれる。

ソリッドな金属格子カソードに代わって複合電極を上記したような電解セルに使 用してもよい、ここで、薄膜格子は、好ましくは電解電流を連続的に供給するこ とによって上記したように融合反応を促進するに充分な化学的ポテンシャルまで 電気化学的に荷電される。

基体が不活性である場合の薄膜電極の１つの効果は、発熱に対してかなりの制御 を行なえることである。というのは、融きると共に、荷電の後に反応が比較的迅 速に尽きるからである。

又、薄膜からの放熱を、例えば、基体を通してその膜に接触する流体の流れによ って正確に制御することができる。

第１−６図は、適当なチューブ状基体５１に薄い金属格子フィルム４９を形成す ることによって作られたチューブ電極４７を示している。基体は、カーボンロッ ドのような不活性な基体であってもよいし、或いは又、上記したようにアイソト ープ水素原子が充填されたときに融合反応を維持することのできる格子を有する 材料でそれ自身形成されてもよい。

更に別の実施例においては、基体５１は、熱の発生に伴って薄膜に生じるγ線又 は他の放射線を吸収するように働くタングステンのような材料であってもよい。

この実施例においては、薄膜４９内の反応によって生じるエネルギーは、内部及 び外部の流体の流れによって消散することができる。

更に別の実施例においては、基体は、高エネルギーのγ線、中性子、薄膜内の反 応事象によって生じたα又はβ粒子との衝撃によって原子を変形することのでき る選択された材料であってもよい。このような基体は、例えば、選択された金属 アイソトープを生成するか、或いは半導体基体のような基体を選択された金属ア イソトープのドーパントでドープするのに用いられる。

Ｅ、　の　エ　ル　一 本発明の別の特徴によれば、本装置は、荷電された金属格子を高エネルギー線又 は粒子で励起するための手段を備えている。この励起手段は、次のものを含む。

（ａ）放射性アイソトープ原子（又は中性子を捕獲したときに放射性アイソトー プとなる原子）を金属格子に組み込む： （ｂ）放射性アイソトープ原子をアイソトープ水素の流体源に組み込む； （ｃ）放射性アイソトープ基体に薄い金属の格子を形成する； （ｄ）放射性アイソトープの薄膜を金属格子基体に組み込む； （ｅ）格子のコア内のような格子の付近にソリッド相の高エネルギー線又は粒子 放射器を配置する；（ｆ）ベリリウム等を格子及び／又は隣接基体に組み込むこ とにより格子内に中性子を発生する：（ｇ）ボロン等を格子及び／又は隣接基体 に組み込むことにより格子にα粒子を発生する；又は （ｈ）高エネルギー粒子ソース又は加速器、例えば、中性子又はポジトロンソー ス或いはプロトン又はデユートロン加速器によって荷電格子を衝撃する。

１つの実施例において、格子は、放射性原子、例えば、“６（：ｏ、　＊＠Ｓ　 ｒ、　ＩＩ“Ｒｕ、ｌ　Ｉ　？　ＣＳ％Ｉ　−ｆ　Ｐ　ｍ％＋　？　−７ｍ、　 Ｉ　ｌ　＠　ｐＯ１゛”Ｐｕ、＊−＊Ｃｍ又は””Ｃｍを含み、これらはγ線及 び／又はα粒子及び／又はβ粒子を発生する。これとは別に又はそれに加えて、 格子は、高エネルギー粒子で衝撃されるか又は中性子を捕獲したときに放射性ア イソトープ原子を形成するか、原子を含んでもよい、格子は、例えば、ベリリウ ムを含んでもよく、これは、α粒子又はボロンで衝撃されたときに中性子を発生 し、熱中性子で衝撃されたときにα粒子を発生する。又、格子は、高エネルギー 中性子で衝撃されたときに中性子を発生できる”Ｃを含んでもよい。別の実施例 においては、荷電格子が放射性アイソトープソースに対して配置されるか又は放 射性アイソトープ原子の溶液又は流体懸濁物に浸漬される。更に別の実施例では 、格子は、粒子加速器又は放電器のような外部の高エネルギー粒子ソースからの 高エネルギー中性子、プロトン、デューテロン等で衝撃される６ Ｆ。

このセクションでは、アイソトープ水素が充填された格子構造体において生じる と考えられる融合に関連した熱発生事象を取り上げる。本発明を実証するために 行なわれた多数の基本的な熱発生実験は、約０．８から７０ｍＡ／ａｍ”までの 電流密度を用いて室温付近の温度で液相からり、Ｏをカソード還元することに基 づいている０重水素原子は、９９．５％のり、Ｏ＋０．５％のＨ，Ｏ溶液中の０ ．１Ｍ　Ｌｉ０Ｄからパラジウム金属のシート及びロッドサンプルへ圧縮された 。上記したように相平衡がとられたＰｄ−Ｄ基準電極に対して電位が測定された 。次のような形式の観察が行なわれた。

（１）　２ｍｍＸ　８ｃｍＸ　８ｃｍのＰｄシートカソード（ジョンソン−マツ ティ、ＰＬＣから入手した）を大きな白金シートの対応電極で取り巻いたものを 用いて、低い電流密度（＜１．６ｍＡな一定温度の水槽（３００’Ｋ）に維持さ れたデユワ−セルにおいて行なった。セル内の温度及び水槽の温度をベックマン 温度計で監視した。デユワ−セルの重水等何物（ＲＷＥ）及びその内容と、ニュ ートンの法則による冷却ロスの割合は、高温のり、Ｏを添加しそして冷却曲線を たどることによって決定した。

（２）白金ワイヤアノードをガラスロッドのかごに巻いたもので、１．２及び４ ＋ａｍ直径Ｘ１０ｃｍ長さのロッド（ジョンソン−マツティ、ＰＬＯから入手し た）を取り春いたものを使用し、大電流密度において熱量の測定を行なった。ニ ュートンの法則で冷却ロスを測定するためにデユワ−セルに抵抗ヒータを取り付 け、校正された温度計を用いて温度を測定した。これら実験における撹拌（及び ｌの下にリストしたもの）は、電解で５　発生したＤＩを用いたガススバージに よって達成した。長時間の実験において、一定の容積を維持するようにセルにＤ ｌｏを添加するのに必要な割合は、反応（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｖ　）　（上 記セクションＩＢ）が次の反応によってほぼバランスされる場合に要求されるも のである。

４００−−２Ｄ、Ｏ＋Ｏ，＋４　ｅ−（ｖ）更に、大きな白金アノードを含むセ ルに対し、溶液中のオーミック電位ロスを差し引（と、Ｄ、Ｏの電解が主たるプ ロセスであることが示され、即ち、ジュール熱は、全反応がプロセス（ｉ）、（ ｉｌ）及び（ｉｖ　）によって制御される場合に必要となるものに近いことが仮 定される。この仮定によれば、大きなシート状のＰｄカソードを用いた熱量実験 においては、金属が約Ｏ３−トンの法則がジュール熱の割合をほぼ完全にバラン スさせる（金属格子を飽和させるための長時間の電解の後）。

１　、２　ｍＡ　ｃｍ−”及び１　、６　ｍＡ　ｃｍ−”の大電流密度において は、ジュール発熱率について〉９％及び〉２５％の過剰なエンタルピ発生が観察 された（これらの値は、Ｄ、及びＯｌの発生がり。

０のみではなくて０．１Ｍ　Ｌｉ０Ｄから行なわれることに対し約４％の裕度を もたせる）。この過剰なエンタルどの発生は、３組の長時間測定において再現で きると分かつている。

以下の表１−Ａは、種々のカソード形状、サイズ及び電流密度で見られた格子加 熱作用を示している。過剰な比熱率は、電極の荷電に用いられるジュール熱入力 より低い発熱量として計算されている。ここでジュール熱等何物と称するジュー ル熱人力Ｊは、次の式で決定される。

Ｊ＝Ｉ　（Ｖ−１，５４ボルト） 但し、Ｉはセル電流であり、■は電極間の電圧であり、１．５４ボルトは、反応 （Ｖ）によってバランスされる反応（ｉ）、（ｕ）及び（ｉｖ）が熱的中性であ るような電圧であり、即ち、セルが熱を吸収もせず与えもしない場合の電圧であ る。過剰な比熱値は、過剰な比熱率（ワット／ａｍ”）として表わされる。

１土二人 電極　電極　電流　過剰比熱重 重五人　ユ豊　ｎ紅組ユ　Ωし」ゴ皿ユロッド　、１　ｘ　１０ｃｍ　８　．０ ９５０ツド　、ｌＸ１０ｃｍ　６４　１．０１０ツド　、ＩＸ　ｌ０ｃｍ　５１ ２　８．３３０ツド　、２Ｘ　１０ｃｍ　８　、１１５０ツド　、２Ｘ１０ｃｍ 　６４　１．５７０ツド　、２ｘｌＯｃｍ　５１２　９．６１０ツド　、４ＸＩ Ｏｃｍ　８　．１２２０ツド　、４Ｘ１０ｃｍ　６４　１．３９０ツド　、４Ｘ １０ｃｍ　５１２　’　２１．４シート　、　２　Ｘ　８　Ｘ　８ｃｍ　、　８ 　０シート　、２Ｘ８Ｘ８ｃｍ　１．２　．００２１シート　、２Ｘ８Ｘ８ｃｍ 　１．６　．００６１立方体　１ｃｍ’１２５　過熱 圧縮された格子においてエンタルピ熱発生に作用するパラメータと、これら作用 の性質及び大きさは、表１−Ａデータについての以下の観察から明らかとなろう 。

（ａ）過剰なエンタルピ熱発生（格子を荷電しそして格子を荷電状態に維持する に必要なジュール熱等価物より低い格子に発生した全熱量）は、加えた電流の密 度（即ち、化学ポテンシャルにおけるシフトの大きさ）によって大きく左右され 、電極の体積に比例する。即ち、発熱事象はＰｄ電極の体積において生じる。

（ｂ）エンタルピの発生はパラジウム電極の１０ワット／ｃｍ”を超え、これは 、１２０時間以上の実験時間にわたって維持され、この時間中に、典型的に電極 体積について４　Ｍ　Ｊ　／ｃｍ″以上の熱が放出された。

（Ｃ）限界値以上の実質的に過剰な熱を得ることができる。

実際に、１０００％までの妥当な投射を行なうことができることが明らかである 。

（ｄ）Ｄ、Ｏ及び僅かな量（０，５−５％）の通常水を用いて作用が測定された 。それ故、適当なり、Ｏ／ＤＴＯ／Ｔ、Ｏ混合物の使用への投射は、ＩＯＫ讐／ Ｃ＋ａ″以上のエンタルピを放出しながら１０’−１０°％の熱を発生すること が予想される（スピン分極がなくても）。表に報告された最後の実験の条件のも とで、Ｄ、Ｏのみを使用し、その非常に高い反応温度を指示する融合カソード（ 融点１５５４’）の相当の部分を得ることができる。

荷電格子で見られた過剰なエンタルピ熱の発生についての１つの説明は、格子内 の圧縮された核間の反応に関するものである。上記したように、本発明により金 属格子で分解されたアイソトープ水素核は、相当に圧縮され移動可能となる・、 この高い圧縮にも拘らず、電子的な波間数の低Ｓ電子特性により、アイソトープ 水素分子、即ちＤＩは形成されない、しかしながら、低Ｓ特性は、分解した種の 高い圧縮度及び移動度とあいまって、分解した核間で著しい数の密接な衝突の可 能性があることを示唆する。それ故、これら衝突の幾つかによって核間に反応が 生じることを考えるのがよい。とりわけ、重水素のアイソトープ水素の場合に生 じる３つの考えられる反応は、次の通りである。

”Ｄ＋”Ｄ→”Ｔ（１，０１ＭｅＶ）＋Ｈ（３，０２ＭｅＶ）　（ｖｉ）”Ｄ＋ ’Ｄ−’Ｈｅ（０，８２ＭｅＶ）＋ｎ（２，４５ＭｅＶ）　（ｖｉｉ）”Ｄ＋’ Ｄ−’Ｈｅ＋ｙ　（２４Ｍ６１Ｖ）　（ｖｊｉ）これらの反応は、三重水素（Ｔ ）の発生と、高エネルギー中性子（ｎ）及びγ線の発生とによって容易に検出さ れる。

三重水素（Ｔ）の生成／蓄積の割合は、１ｍｍ直径Ｘ１０ｃｍのパラジウムロッ ド電極を含むセル（パラフィンでシールした試験管）を用いて測定した。電解液 の１ｍＱサンプルを２日のインターバルで回収し、ボタジウム・ハイドロゲン・ フタレートで中性化し、そしてレディ・ゲル液体シンチレーションコツクチイル 及びベックマンＬＳ５０００ＴＤ計数システムを用いてＴ含有量を測定した。計 数効率は、Ｔ含有溶液の標準サンプルを用いて約４５％と測定された。

これらの実験において、１ｍＱの電解液の標準的な添加がサンプリングに続いて 行なわれた。ここに記録したこれら及び他の全ての実験において電解によるＤ３ ０のロスは、ＤヨＯのみを用いて得られた。Ｄ、Ｏ添加量の記録は全ての実験に ついて行なった。全ての実験において、全ての接続部はシールされた。

三重水素の測定により、ＤＴＯが荷電パラジウムセル内に約１１００ｄｐ／ｍＡ という程度で蓄積することが示された。

第１−７図は、典型的なサンプルのβ減衰シンチレーションスペクトルを示すも ので、種が実際に三重水素であることを実証している。

Ｇ−月ｊ−」Ｌｌ盪 第１−８図は、本発明の一実施例によって構成された発電装置３２の概略図であ る。この装置は、一般に、本発明の原理に基づいて熱を発生する反応炉３４と、 この炉に発生した熱を電気に変換する発電機３６とを備えそいる。ここに示す実 施例では、水成媒体からのアイソトープ水素原子を電解圧縮して金属カソードを 荷電する操作が用いられる。

反応炉３４は、中性子シールドの役目を果たすシールド３８に包囲された炉チャ ンバ３７を備えている。ここで、アイソトープ水素原子のソースが水成媒体であ る場合には、実質的に１００”Ｃ以上の炉内流体温度を許容するようにチャンバ が高圧用に設計されるのが好ましい。

炉チャンバは、ロッド４０のようなカソード金属ロッドを１つ以上収容しており 、このロッドは、本発明の原理によりアイソトープ水素原子が充填される金属格 子として働き、それ故、上記した特性を有していて、アイソトープ水素原子を金 属格子に圧縮又は蓄積することができる。比較的小規模の炉の場合には単一の金 属ロッドが適当であるが、ロッドの直径が数ｃｍ又はそれ以上である場合には、 この大直径ロッドへの拡散に長時間を要するので、複数のロッドが好ましい、或 いは又、カソードは、ひだの付いた形態又は螺旋形態のシートであってもよい。

アノード４１は、図示されたように、チャンバの外面に形成される。

炉チャンバには、４２で図示されたように、重水素水中にＬｉ０Ｄのようなアイ ソトープ水素原子のソースを含むものが充填される。このソースの電気分解を行 ない、その後にアイソトープ水素原子を金属カソードに拡散することは、上記で 述べたように、電荷発生源４４によって行なわれる。カソード、アノード及び電 荷発生源は、ここでは、ソースから金属カソードの格子へアイソトープ水素を拡 散するための手段及び電解手段と全体的に称する。

本装置の発電機は熱交換システム４６を備えており、これされた流体を発電機内 のボイラ（図示せず）へ循環し、発電機内の従来のスチームタービンによって蒸 気を発生するように働く。従って、炉内の荷電された金属カソードに生じた熱は 、炉と発電機との間の熱交換によって利用され、電気を発生するように発電機を 駆動する。図示されていないが、発電機は電源４４に接続されていて、装置の運 転中に生じた電気の一部分をこの電源４４に供給するようになっている。

又、発電機は、ソース材料を炉へ供給しそして三重水素を含む炉の副産物を取り 出すための炉流体循環システムも備えている。

又、炉は、数百℃又はそれ以上の温度で運転されて、スチームタービンにおいて 格子の熱を蒸気に効率的に変換するよう１　に設計されてもよいことが明らかで あろう。このような炉は、金属／融合デユーテライト塩の混合物を高エネルギー 加熱と共に利用して、ここに述べるように、金属粒子へのアイソトープ水素原子 拡散を生じるのが好ましい。これにより迅速に加熱された粒子質量は、例えば、 既知の炉設針に基づいてリチウム等を循環することにより冷却することができる 。

以上の説明から、発電装置が本発明の種々の目的をいかに満たすかを理解するこ とができよう。この装置は、実質的に無尽蔵のエネルギー源である重水素を使用 して熱を発生し、その反応生成物である三重水素及びおそらくはＨｅのアイソト ープは寿命の短いものである（三重水素）か又は比較的穏やかなもの（ヘリウム ）である。更に、装置は、例えば、ポータプル発電機に適したものとして小型に 構成することもできる。

Ｈ１Ｅ！Ｌ底！五皿双 重水素が充填された金属格子で行なわれる熱発生炉は、三重水素を生成できると いう特徴がある。三重水素は、炉において、三重水素添加の重水（ＤＴＯ）とし て形成することもできるし、或いはＤＴＯの電解により、三重水素添加の重水素 ガス（ＤＴ）として生成することもできる。炉のソースが通常水も含む場合には 、更に別の三重水素添加の種ＨＴ○及びＨＴガスも生成される。炉内の三重水素 の量は時間と共に確立されるので、三重水素を取り出すと共に炉内の三重水素レ ベルを規定のレベル内に維持するための抽出システムを炉に設けるのが好ましい 。

第１−９図は、炉内に発生した炉水及びガスの両方から三重水素を取り出すよう に設計された抽出システム１−６０の概略図である。このシステムは、２つの別 々の処理を実行するように設計されており、その１つは、炉ソース内の三重水素 を重水素又は水素ガスへ転送することであり、そしてもう１つは、三重水素添加 のアイソトープ水素ガスを低温蒸留によって分離することである。

三重水素の触媒交換は、一般的に１６２で示された気相又は液相の疎水性触媒ベ ッドで行なわれる。液相方法においては、炉セルからのり、Ｏ／ＤＴ○又はＨ， Ｏ／ＤＨＯ／Ｄ、○／ＤＴＯ／ＨＴ　Ｏがコンジット１６４を経て供給され、次 いで、セルから触媒ベッドへ送られる。

炉セルからの水は、ベッドを通る逆流循環により重水素ガス流と直接接触するよ うにもっていかれる。重水素ガス流は、ガスー蒸留カラム１６４から供給され、 このカラムは以下で述べるように三重水素の分離に用いられる。触媒ベッドを通 る逆流は、次の反応を促進する。

これでり、○に富んだ水は、チューブ１６８を経て反応セルへ戻される。本発明 に用いるのに適した液相触媒交換システムの設計及び動作は、既に公表されてお り、周知である。

或いは又、触媒ベッドは、既知の方法により液相逆流動作をするように設計され てもよい。ここで、炉からの水はまず蒸発されて過熱され、次いで、疎水性触媒 ベッドの逆流を介して重水素ガス流へ送られる。交換反応の後に、ガス状の流れ が凝縮され、炉へ返送される。

交換ベッドから出てくるガス流は、乾燥されて純化され、そしてポンプ１６１に よりチューブ１７０を経て低温蒸留カラム１６６へ送られる。このカラムは、サ ルザー（Ｓｕｌｚｅｒ）バッキングを含んでおり、補助的な液体ヘリウム流路１ ７０からの液体ヘリウムで冷却される。蒸留は約１，５Ｂａｒで行なわれる。

カラムの上部に集中し三重水素から部分的に取り出されるり。

は、図示されたように、コンジット１７４を経て触媒ベッドに送られる。

カラム内の重いアイソトープ水素ガス、即ちＤＴ及びＴ。

は、ジキシオンリングがパックされた第２の蒸留カラム１７９へ循環され、これ は液体ヘリウム流路１７８で冷却される。カラムの上部に集中するＤＴは、コン バータ１８０を通して循環され、次の反応によりＴ、が得られる。

２ＤＴ　→Ｔ、　＋　Ｄ。

この材料はカラムにおいて分離され、カラムの上端にＤ８及びＤＴを発生しそし て下端にＴ、を発生する。Ｔ３は周期的に回収され、容器１８２のようなガス容 器に蓄積されるか又は金属トリタイドとして蓄積される。システムは、三重水素 を約９８モル％の純度に分離することができる。

炉水は通常水Ｈ３を含み、炉内に及びり、どの触媒交換によりＤＨアイソトープ ガスも生成されることが明らかである。このガスは低温蒸留カラムにおいてＤ３ 、ＤＴ及びＴ３から分離され、例えば、０．での燃焼によって容易に廃棄される 。

上記システムは、炉水から三重水素を取り出すように設計されている。上記した ように、炉に生じる電解圧縮プロセスにより、アイソトープ水素分子も発生され 、例えば、三重水素添加の重水の電気分解によって肌及びＤＴが生成される。こ のガスは、上記したように、炉内での触媒燃焼により水に再変換される。

これとは別に、又はそれに加えて、アイソトープガスは、上記の三重水素抽出シ ステムにおいて、炉からのガスを該システムのバルブ付きコンジット１８４を経 て該システムの低温蒸留カラムへ直接導入することにより純化することができる 。

ガスは２カラム蒸留システムにおいて分離され、分離されたり、は触媒ベッドに 送られて炉水と三重水素交換され、そしてＤＴは上記したようにＤ３及びＴ、を 発生する。

以上のことから、本発明の種々の追加特徴がいかに満足されるかが明らかであろ う、炉の金属格子内の発熱反応によって三重水素が発生され、これ自体は、この 形式の炉においてアイソトープ水素のソースとして使用できると共に、種々の医 療や診断用途のような他の目的で純粋な形態に容易に分離できる。

セ　ジョンＩの　、　（参考として取り上げる）１、ＵＳＳコンブレスオフィス ・オン・テクノロジー・アセスメント、ｌｏＯス・コンブレスの“テクノロジ・ アセスメント・レポート・オン・スターバワー：ザＵＳアンドインターナショナ ル・クエスト・フォア・ツユ−ジオン・エネルギー”　；２．１９６８年ニュー ヨークのアカデミツク・プレス発行のミューラＪ、Ｐ０氏等の“金属水酸化物（ Ｍｅｔａｌ　Ｈｙｄｒｉｄｅｓ）”　；３．１９８５年ニューヨーク、エルセピ ア発行のロンＭ氏等の“金属水酸化物１９８４、第１及び■巻”；４．１９８２ 年ニューヨークのパーガモン・プレス発行のベジログルＴ、Ｎ０氏の゛′金属− 水酸化物システム”；５．１９７２年ダンダバニＢ、及びフレイシュマンＭ、Ｊ 。

のエレクトロアナル、ケム、３９：３２３；６．１９８１年ブレナム・プレス発 行のパンバカジスＧ。

氏の゛金属水酸化物”　； 本発明の１つの特徴によれば、重水素原子のようなアイソトープ水素原子は、水 素を分解できる金属の格子へ拡散されたときに、中性子発生事象を生じるに充分 な圧縮及び移動度を格子内に得ることができると分かっている。中性子発生事象 は、著しいエンタルどの熱発生であることを特徴とし、即ち、格子に発生される 熱は、中性子発生事象が生じる化学的ポテンシャルに格子を荷電するのに用いら れるジュール熱等何物よりも実質的に大きなものである。前記のセクションＩで は、中性子発生事象に必要な条件を金属格子内に得るのに適した材料及び状態に ついて述べた。

金属格子によって発生された中性子は中性子ビームを発生するようにコリメート され、このビームは、材料を分析するための種々の中性子ビーム方法に使用され る。このセクションでは、ターゲット材料の中性子ビーム分析用に設計された例 示的な装置について述べる。

、吏にｌ進」Ｌ龜 上記したように、本発明の重要な特徴によれば、少なくとも約０．５ｅＶの化学 的ポテンシャルまで水素アイソトープ原子が充填された金属格子は、中性子発生 事象を促進し、これは高エネルギー中性子の発生によって明らかとなる。

荷電格子に見られることであるが金属格子に生じる中性子の発生についての１つ の説明としては、格子内の圧縮された核間の反応が考えられる。前記したように 、約０．５ｅＶより高い化学的ポテンシャルにおいて金属格子内で分解する水素 アイソトープ核は著しく圧縮され、可動度が高い。この高い圧縮にも拘らず、電 子波関数の低いＳ電子特性により、Ｄ、は生成されない。しかしながら、この低 Ｓ特性は、分解された種の高い圧縮度と結合されて、分解された核間に著しい数 の密接な衝突が生じる可能性を示唆する。それ故、これら衝突の若干によって核 間に反応が生じると考えるのが尤もである。主として重水素核を含む格子に予想 される２つの反応は、次の通りである。

”Ｄ＋’Ｄ　−”Ｔ（１，０１ＭｅＶ）＋Ｈ（３，０２ＭｅＶ）　（ｖ）”Ｄ＋ ’Ｄ　→’Ｈｅ（０，８２ＭｅＶ）＋ｎ（２，４５ＭｅＶ）　（ｖｉ）これらの 反応は、金属内に三重水素（”Ｈ）及び中性子（ｎ）を発生するものである。

荷電された金属格子における中性子の発生を測定するために、バーウェル・ニュ ートロン・ドーズ・イクイバレント・モニタの型式９５１０９４９−５を用いて １ｍｍ直径Ｘｌ０ｃｍ長さのパラジウムロッドカソードからの中性子束を測定し た。２゜５　Ｍ　ｅ　Ｖ中性子に対するこのボナー球式装置の計数効率は、約２ ．４　Ｘ　１０−’であると推定された。更に、使用したセル形状に対する分光 計の収集効率は非常に低いものであった。しかし、これらの実験では、監視電極 においてバックグランドよりも数倍も高い中性子発生レベルが監視された。

多数の基本的な発熱実験を行ない、荷電金属格子に生じる中性子発生事象が過剰 なエンタルピ熱の発生も含み、即ち金属格子を荷電するのに用いられるジュール 熱等価エネルギー以上の熱の発生も含むことを実証した。これらの実験は、室温 付近の温度において約０．８から７０鳳Ａ／ｃ＋ａ”までの電流密度を使用して 液相からり、○をカソード還元することに基づいている。

重水素原子は、９９．５％Ｄ、Ｏ＋０．５％ＨＩＯ溶液に０．１ＭのＬｉ０Ｄを 含むものからパラジウム金属のシート及び口・ソドサンプルに向かって圧縮され た。上記したように、相平衡状態亙亘 Ａ、　ビーム 第１１−５図は、本発明により構成された中性ビーム発生器６０の概略図である 。この発生器は、本発明の原理に基づし）て中性子を発生するスタックプレート 炉６２と、この炉に発生された中性子をコリメートして６１で示す中性子ビーム を形成するためのコリメータ６４とを備えている。

アイソトープ水素のソースが重水素及び三重水素の両方の原子を発生する場合に は、格子内に予想される別の反応は次の通りである。

”Ｄ＋”Ｔ　−”Ｈｅ（０，８２ＭｅＶ）＋ｎ（１７，５８ＭｅＶ）　（ｖｉｉ ）これは、１７．５ＭｅＶレンジのエネルギー分布を有する中性子を発生する。

第１Ｉ−５図に示されたコリメータは、高エネルギー又は熱中性子（炉からの中 性子がコリメータに達する前又はコリメータ内で熱中性子化される場合）のビー ムを発生するように設計された発散コリメータである。コリメータの上流区分８ ０は、鋳造又は加工アルミニウムで形成され、炉の付近に丸い穴８２を有してい る。ボラル（Ｂ、Ｃ）で作られたシャッタ８４を用いて露出が制御される。バレ ルの内部には、典型的に１ｍｍ未満の厚みのカドミウム又はボラル中性子シール ド８６が裏張りされる。熱中性子の発生に使用するために、中性子を熱中性子化 するのに有用な材料、例えば、ポリエチレンブロック（図示せず）が炉とコリメ ータとの間に挿入されてもよいし、コリメータ内に収容されてもよい。

コリメータの下流区分８８は、アルミニウム等で形成され、γ線の抑制を助ける ためにボロン又は鉛のライナ９０を有している。区分８０と８８との間に挿入さ れているのは、中性子ビームからのγ線をフィルタするためにビスマスの単結晶 フィルタのような取外し可能なフィルタ９４を含むシールドされたフィルタハウ ジング９２である。

コリメータ及び炉は、９６でセメント壁が示されたプールに沈められる。このプ ールは、中性子シールドとして働く。

１９８７年マサチューセッツ、ボストンのり、レイデル・パブリッシング社発行 のマルクグラフ編集の“熱中性子放射線写真のためのコリメータ（Ｃｏｌｌｉｍ ａｔｏｒｓ　ｆｏｒ　Ｔｈｅｒｍａｌ　ＮｅｕｔｒｏｎＲａｄ　ｉｏｇｒａｐｈ ｙ）″と題する参考文献に、中性子ビームコリメータの構造が詳細に説明されて いる。装置内のコリメータは、ユニでは、コリメータ手段と称する。

以上の説明から、中性子ビーム発生器が本発明の種々の目的をいかに満たすかが 明らかであろう。発生器内の中性子源は、簡単且つ安価なもので、１つの実施例 においては、アイソトープ水素原子を金属格子にゆっくりと充填するための電解 システムが要求されるだけである。従来の放射性アイソトープ中性子源とは異な り、この中性子源はアイソトープを取り扱うことなく容易に再充填することがで きる。更に、ボロニウムやラジウムのような核分裂性のアイソトープに関連した 健康及び安全の問題も回避される。

このシステムは、原子炉又は粒子加速器に比べて中性子束出力に限度があるが、 例えば、炉内の金属プレートの枚数及び／又は厚み、及び／又は化学的ポテンシ ャルを増加することによって、中性子出力を選択的に増加できる。更に、ビーム 中性子のエネルギー分布を、熱中性子化することによって形成された低エネルギ ーの熱中性子（又は冷たい中性子）から、従来の方法により、重水素充填炉のた めの約３．５ＭｅＶ及び重水素及び三重水素原子の混合物が充填された金属格子 のための１７゜５ＭｅＶまで、選択的に変えることができる。

Ｂ、−兜五ＩＪＬＩ口［ｌ臭 放射線写真は、ターゲット材料を放射線ビームに露出することによりその材料の “内部”の陰影像を形成する技術である。

放射線写真において材料に関連した重要なパラメータは、材料を貫通する放射線 ビームと原子との相互作用の確率を示す材料の断面である。Ｘ線写真に場合には 、原子量が増すにつれて元素の断面が一般的に増加し、従って、鉛のように分子 量の大きい原子は、放射線の貫通に対して有効な遮蔽作用を与える。

これに対し、中性子写真の場合には、吸収断面がサイズには全く関係なく、特に 、水素やリチウムやボロンや金の場合には比較的大きく、そしてアルミニウムや 硫黄や炭素や酸素の場合には比較的小さい（１９８４年、ニューヨークのバーガ モンプレス出版のチレン氏編集の“中性子ビーム＠　（Ｎｅｕｔｒｏｎ　Ｒａｄ ｉ−ａｔｉｖｅ　Ｃａｐｔｕｒｅ）　”を参照）、従って、中性子写真は、低断 面材料の中にポロンのような高断面元素が存在すること、又は反対に、高断面材 料の中に炭素のような低断面材料が存在することを検出する独特の方法を与える 。

第ｎ−６図は、本発明の一実施例により中性子写真用に設計された装置１００の 概略図である。この装置は、一般に、高エネルギー中性子を発生するための荷電 金属炉１０２と、中性子を１０６で示す中性子ビームにコリメートするためのコ リメータ１０４と、サンプル材料１１０の放射線写真を行なう検出チャンバ１０ ８とを備えている。

炉及びコリメータは、上記のセクションＩＩＡで述べた一般的な設計特徴を用い ている。通常の場合と同様に、中性子ビームのエネルギーが熱中性子のエネルギ ー範囲にある場合には、中性子をコリメータ内で熱中性子化することもできるし 、ポリエチレンブロックを通る通路のような従来の手段によりコリメータに入る 前に熱中性子化することもできる。

装置のサンプルチャンバは、ビームが向けられる位置にサンプル又はターゲット 材料を支持するための適当な支持手段（図示せず）を備えている。又、チャンバ には、サンプルの放射線写真像を記録するフィルムプレート１１２と、コンバー タ表面に中性子が当たったときにフィルム感知粒子、例えば、β線粒子が放出さ れるコンバータ１１４も含まれる。コンバータ・は、フィルムに直接接触するよ うに配置され、中性子の衝撃に応答してフィルム感知粒子を放出することのでき る薄いガドリニウムフィルム等で形成されるのが好ましい。中性子写真に用いら れる種々の形式の記録手段の説明については、例えば、１９８６年、マサチュー セッツ州、ボストンのＤレイデル・パブリッシング社から出版されたハームズ及 びライマン氏著の“中性子写真の数学及び物理（Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　ａｎ ｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｏｆＮｅｕｔｒｏｎ　Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）”を参照 されたい。

本装置は、特に、爆発性装置、セラミック材料、電子装置、機械的組立体及び航 空機のタービンブレードの構造分析をするための種々の熱及び高エネルギー放射 線写真の用途に使用できる。例えば、１９８３年、英国、ロンドンのザ・インス ティチュート・オン・フィジックス社出版のスコツイールド編集の“中性子及び その応用（Ｔｈｅ　Ｎｅｕｔｒｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓ）”を参照されたい。

Ｃ，−史上ｊＪ四１近 中性子の回折は、結晶又は半結晶材料における核の位置及び運動に関する情報を 与え、これは、サンプル材料内の核によるビーム内の中性子の散乱から推定され るものである。この方法は、Ｘ線ビームの散乱の中心が電子雲であるようなＸ線 回折又は結晶学技術とは異なる。中性子ビームは、核を含む散乱事象によって左 右されるので、Ｘ線回折では一般に得られない多数の形式の情報を得ることがで きる。

先ず、第１に、核の散乱断面は原子番号に系統的に依存していないので（上記参 照）、回折パターンから構成される原子密度マツプは、多数の軽い原子の場所を 、電子密度マツプでマスクされた水素原子の場所として増加することができる。

第２に、この方法は、同じ原子の異なったアイソトープの核が中性子を全く異な るように散乱することがあるので、アイソトープ原子の場所を区別しそして探索 することができる。従って、この方法は、特定のアイソトープの置換が行なわれ たサンプルを結晶学的に分析するのに特に有用である０例えば、プロティンのよ うな複合高分子の三次元構造の分析は、選択されたアミノ酸の場所において重水 素又は三重水素の置換を行ない、回折パターンにおいてこれらの場所を正確に位 置決めすることによって簡単化することができる。

更に、中性子ビームの回折では、原子の磁気モーメントと中性子の磁気モーメン トとの相互作用により中性子が更に散乱するために常磁性散乱の中心を検出する ことができる。これにより、強磁性、反強磁性及びへり磁性（ｈｅｌ　ｉｍａｇ ｎｅｔｉｓｍ）のようなサンプルの磁気特性に関与した磁気構造を試験すること ができる。

第１１−７図は、サンプル材料の中性子ビーム分析に使用される装置１２０の概 略図である。この装置においては、中性子炉１２２によって発生されてコリメー タ１２４によってコリメートされた中性子が単結晶のモノクロメータ１２６に向 けられる。このモノクロメータの結晶は、特定の波長、ひいては、エネルギーを 有する中性子を反射するように働き、選択された範囲の中性子エネルギーを有す る反射出力ビームを発生する。炉及びコリメータの構造については上記した。コ リメータは、例えば、約±０．５度以内の狭いビームの広がりを生じるように設 計されるのが好ましい。

単色化されたビームはサンプル材料１３０に向けられて散乱ビームを発生する。

種々の散乱角におけるその強度は、上記したように、サンプルの結晶構造及び原 子の組成に関連したものである。散乱された中性子の分布は、図示されたように 、大きな散乱角にわたって中性子ビームの強度を測定するよう設計された回転検 出器又は検出手段１３２によって測定される。この中性子検出器は、従来の中性 子検出構造に基づいてＢＦ、ガスが充填された円筒状カウンタであるのが好まし い（１９６９年、ロンドンのライクハム・パブリケーションズ社出版のビーコン ＧＥの“中性子物理（Ｎｅｕｔｒｏｎ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）”を参照）。

この装置は、チリーン編集の“中性子放射捕獲（ＮｅｕｔｒｏｎＲａｄｉａｔｉ ｖｅ　Ｃａｐｔｕｒｅ）”に述べられたように種々の中性子散乱に使用すること ができ、例えば、有機及び生物有機分子の原子及び分子構造を決定し、分子系統 内の分子の乱れ及び相の遷移についての静的及び動的な特徴を試験するのに使用 できる。

Ｄ、慕肚土ユ土蓋亘 中性子放射捕獲とは、中性子とターゲット核とが衝突して放射性又は非常に寿命 の短いコンパウンド核を形成することに関する。中性子の衝突によって放射能が 生じる場合、即ち測定し得る半減期を有する放出過程を生じる場合には、γ線及 び／又はα又はβ粒子の放出を測定しそしてこれらを既知のサンプルのスペクト ル及び／又は粒子放出特性に相関させることにより中性子の吸収に含まれる核の 性質を決定することができる。

この方法は、中性子活性化分析としても知られており、サンプル材料に存在する 元素又はコンパウンドを決定するのに広く使用されてきている。

中性子放射事象の寿命が１０−゛ないし１０−“°秒以下程度である場合には、 サンプル材料の性質は材料のγ線スペクトルから決定される。このやり方は即発 γ線分析とも称される。この即発技術は、多数のターゲット元素が中性子の衝撃 によって安定な放射性中性子を形成しないという点で、中性子活性化分析と相補 的なものである。又、即発方法は、瞬間的であって、非破壊的であって、且つ無 視できる程度の残留放射能（参照１）しか生じないという効果も有している。

第ｎ−８図は、サンプル材料の即発中性子放射捕獲分析に使用する装置１４０の 概略図である。この装置においては、中性子炉１４２によって発生されてコリメ ータ１４４によってコリメートされる中性子がサンプルチャンバ１４８内のサン プル材料１４６に向けられる。炉及びコリメータの構造については上記で述べた 。炉によって発生された中性子は、コリメータの上流又はコリメータ内で、上記 の方法により熱中性子化及び／又は単色化される。

サンプルに生じたγ線スペクトルは、ソリッドステートゲルマニウム検出器のよ うな従来のγ線検出器又は検出手段１５０によって測定される。低速の放射中性 子捕獲プロセスの場合には、例えば、α又はβ粒子を検出するシンチレーション 検出器を追加することによって放射性減衰粒子を検出するように、装置を変更す ることができる。

この装置は、アイソトープ材料、博物館のサンプルや考古学的サンプルの分析、 環境汚染の感知検出、航空機の安全確保のための爆発物の検出、法廷での分析、 及び医学的な診断を含む広範囲の分析用途に適用できる。

本発明のこの部分は、特定の実施例、構造及び用途について述べたが、本発明か ら逸脱することなく、種々の変更や修正がなされ得ることが当業者に明らかであ ろう。特に、中性子ビ例えば、医療の分野において高エネルギー中性子ビームで 内実の腫瘍を処置するのにも使用できることが明らかである。

ヱ交之且之旦 エンタルピ、の　な 本発明は、パラジウムのホスト格子においてカソード分極によって著しく圧縮さ れた重陽子が、電解反応に対する全エンタルピ入力に起因する以上のエンタルピ を発生するという付加的な発見にも関連している。

２Ｄ１０口２Ｄ、十〇、　、（ｉ） この過剰エンタルピの大きさは、このエンタルどの放出を化学的なプロセス９に 関連させることが不可能なほど大きなものであった（典型的に、電極体積１ｃｍ ”についてｌないし２０ワツトが１００時間にわたって維持され、即ち測定サイ クルにわたって０．３６ないし７．２ＭＪｃ＋ａ−”を与えた）。

これらの結果についての最も顕著な特徴は、（核反応プロセスを全てこのように 誘起できるという事実はさておき）エンタルどの放出が明らかに既に確立されて いる融合反応のいずれによるものでもないことである。

”Ｄ＋”Ｄ　ｃ＞　”　Ｔ（１，０１ＭｅＶ）＋’Ｈ（３，０２ＭｅＶ）　（ｉ ｉ）”Ｄ＋”Ｄｃ＞’Ｈｅ（０，８１ＭｅＶ）＋’ｎ（２，５４ＭｅＶ）　（ｉ ｉｉ）これは、高エネルギーの重陽子に対する既知の反応経路の最も高い（そし てほぼ等しい）断面を有している。低レベルの三重水素及びおそらくは中性子が 検出されているが、エンタルピの放出は主としてアンエラトロニック（ａｎｅｕ ｔｒｏｎｉｃ）及びアトリドニック（ａｔｒｉ　ｔｏｎｉｃ）なものであった、 その他の報告された作業では、−次の三重水素プロセスも含まれることが示唆さ れる。

次々の一連の測定が行なわれ、相当数の電極に対し長時間にわたって多数の実験 を行なう必要があることが示された（測定サイクルとして選択された中程度の期 間は３ケ月であった）。

それ故、低コストの熱量計設計を採用する必要があり、単一区画のデユワ−型セ ル設計（第１１１−１図）を選択した裏にある理由の幾つかは以下に述べる。

このセクションで報告される全ての測定は、０，１．０．２．０．４及び０．８ ｃ＋＋＋直径のパラジウム電極と、００ｌＣＩ１１直径の白金ロッド電極とで行 なわれた。パラジウム電極（ジョンソン・マツテリ、ＰＬＯ）は３つの別々の材 料バッチから得られたもので、典型的な分析は表ｍ−１に示す通りである。

表ｍ−１ この作業に用いたジョンソン・マツテリのパラジウムロッドの典型的な構成分析 元素　重量％ Ａ　ｇ　Ｏ，０００！ Ａ　Ｉ　０．０００５ Ａ　ｕ　Ｏ，００３ ８０、００２ Ｃａ　Ｏ，００３ Ｃｒ　Ｏ，０００２ Ｃｕ　Ｏ，００１ Ｆ　ｅ　Ｏ，００＋ Ｍ　ｇ　（０，０００１ Ｎ　ｉ　Ｏ，０００＋ Ｐ　ｔ　Ｏ，００１ Ｓ　ｉ　＜０．０００１ 使用したパラジウムのバッチ数は、以下に述べる結果に示す６本発明のより詳細 なセル２００はデユワ−型のものであり、第１１１−１図に示す。

このセルにおいては、パラジウム電極２１２が０．０５ｃｍ直径のパラジウムの リード線２１４に溶接され、そしてこのリード２１４　（及び白金アノード２１ ８へのり−ド２１６）は、セル２００のガスヘッドスペース２２２において重水 素と酸素とが再結合する可能性を回避するためにガラスシールド２２０で覆われ ている。白金（ジョンソン・マツテリ、９９．９％）螺旋アノード２１８は、カ ソード２１２を取り巻いているガラスロッドのかご２２４に密接な間隔でぴった りと巻かれている。

電極２１２，２１８は、深いＫｅｌ　Ｆプラグ及びＫｅｌ　Ｆスペーサ２２６に よりセル２００の底部に位置保持されている。アノード及びカソードの構成は、 カソード２１２の表面に均一な電位を確保するものである。これにより、カソー ド２１２を均−且つ高レベルで荷電することが確保される。

温度の測定は特別に校正されたサーミスタ２３２（サーモメトリック・ウルトラ ステーブル・サーモプローブ、年当たりの安定性−１ＯＫΩ±０．０２）で行な われ、セル２００は、各測定サイクルごとに抵抗性ヒータエレメント２３４　（ Ｄｉｇｉ−Ｋｅｙ±１％精度、５×２０Ω金属フイルム抵抗チエーン、熱安定性 は１００ｐｐｍ／”Ｃより良好）を用いて校正された。この部品２３４　（及び 他の部品、例えば、更に別のサーミスタ２３２、及び特殊なセルに含まれた基準 接続点２３５を有する基準電極２３７）への接続２３６は、上部のＫｅｌ　Ｆプ ラグ２３８を介して行なった。このプラグは充填チューブ２４０及びガスベント ２４０も含んでいる。更に、プラグ２３８は、パラフィルムを用いてセル２００ にシールされた。

セル２００は、テクニ・テンプニットＴＵ−１６Ａ撹拌器／レギュレータによっ て撹拌される特殊構造の水槽内に維持された。デユワ−セル２００を各々５個ま で含む２台又は３台の水槽が保持され、８ないし１５のセルが同時に運転できる ようにされた。このセクションに示す結果は、全部でほぼ５４回の実験とほぼ３ ６０回のセル校正に基づくものである。水槽の表面下０．５ｃｍより深い深度に ある槽温度は、水の表面が自由に蒸発できるようになっていれば、設定温度（３ ０３，１５＠にの付近であった）の±０．０１°より良好に維持できることが分 かった。この一定温度が槽の容積全体にわたって維持された。

各水槽の水位は、線量計ポンプを第２のサーモスタット付き水槽に接続したもの を用いて連続的に給水することにより一定に維持された。

ここに報告する全ての実験に使用した最小電流は２００ｍＡであり、セルは、電 解液として０．１Ｍ　Ｌｉ０Ｄを用いた場合に８００ｍＡまでの電流で使用でき ることが分かった。０．１Ｍ　Ｌ　ｉ　ＯＤ＋０．５Ｍ　Ｌ　ｉ、Ｓｏ、又はＬ Ｍ　Ｌｉ、Ｓｏ、の電解液の場合には、これら溶液中でのジュール加熱が低いこ とから、ｌ　６００＋＋＋Ａ程度の高い電流を使用することができる。

これらの電流範囲についての熱量計内の混合の経過は、染料を注入しながらビデ オ記録を行なうことによって決定した。

半径方向の混合は非常に迅速であることが分かり（時間スケールく３秒）、一方 、軸方向の混合は最低電流を使用して約２０秒の時間スケールであった。熱量計 の熱弛緩時間が約１６００秒であったので、熱量計は良好に撹拌されたタンクで あると考えることができる。高度な混合を行なうと共に軸方向に均一に熱を注入 することにより、熱量計内の温度の最大変動は０．０１’であることが分かった 。但し、下部のＫｅｌ　Ｆスペーサに接触する領域では、変動が０．０２°であ った。これらの温度分布は、半径方向及び軸方向に変位することのできる５個の サーミスタを含んだセルを用いて決定した。

ここに報告する全ての測定は、ハイテク・インスツルーメント社のモデルＤＴ２ １０１ポテンショメータをガルバノスタットとして接続したものを用いて定電流 的に行なわれた。使用したフィードバック構成体（第１［１−２Ａ図）は、発振 に対して完全な保護を確保した。更に、ガルバノスタットの出力が規則的に監視 され、発振（この作業を通じて見られなかった）及びリプル電流（６０及び１２ ０Ｈｚ（ＤＣ電流の０．０４％）についてチェックした。第１［１−２Ｂ図に示 す回路を用いて８００ｍＡ以上の測定を行なった。これは、ガルバノスタットに よって達成できる高度の安定化を非常に高い電流レベルまで拡張できるよう確保 する。（他の形式の熱量計を用いて２５０００ｍＡまでの電流レベルでの測定も 行なった。）電極は、５回の拡散弛緩を越える時間中６４　ｍＡ　ｃｍ７’で荷 電された。次いで、報告した結果に示されたように、他の電流密度を加えた。こ こに報告したデータは、更に５回の拡散弛緩を越える時間の後に得られたもので ある。

熱伝達係数は、ガルバノスタットを用いて抵抗ヒータエレメントを駆動すること により毎日（及び９時間ごとの特殊な実験として）測定した。測定概念としては 次のものを採用した。

即チ、８００−１６００．４００−８００及び２００−４００ｍＡのレンジの電 流を用いた実験に対し、各々、１２．２４又は４８時間ごとにセル電解液の量を 設定マークまで補充し、そしてセルの温度を３時間（〉６熱弛緩回数）平衡状態 にできるようにし、次いで、抵抗性ヒータを用いてジュール加熱を３時間加え、 傾斜基線を越える最終温度上昇が約２°となるようにガルバノスタットからの入 力電流を調整した。コンバク・デスクプロ社の３８６　１６ＭＨｚコンピュータ へデータを入力するためのケイスレー社のモデル１９９　ＤＭＭマルチプレクサ を使用し、セルの温度、セルの電圧、槽の温度、及び場合によってヒータの電圧 を５分ごとに監視した。２つの異なった実験に対し３つの異なった時間における 測定の例を第ｍ−３Ａ−Ｃ図及び第ｍ−４Ａ−Ｃ図に示す。実際のサンプリング 周期中以外は測定回路をオープン状態に維持した（電圧測定は、サンプリングの 前に２秒間安定化させるように行ない、サーミスタの抵抗はサンプリングの前に ８秒間安定化させた）。データは実時間で表示し、ディスクに書き込んだ。特殊 な実験に対するこれら手順からの変更は、次の通りである。

低電流密度及び中間の電流密度での実験を１０ｃｍ長さの電極を用いて行ない、 最も高い電流密度については、電極の長さを１．２５ｃ＋ａに減少し、アノード 巻線の間隔を均一な電流分布を確保するように減少し、このような短い電極をデ ユワ−の底部に配置し、充分な撹拌を確保した。

実験は、９９．９％アイソトープ純度のＤ３０（カンブリッジ・アイソトープ社 ）を用いて行なった。Ｌｉ金属（Ａ、Ｄ。

マツケイ、“Ｌ　ｉ／　”Ｌ　ｉ　＝　１／９）をＤｌｏに添加することにより ｏ、ＩＭ　Ｌｉ０Ｄを作成し、乾燥したＬ　ｉ、Ｓｏ、（７Ｆリツチ、９９．９ ９％、無水、′Ｌ１／“Ｌ　ｉ　＝　１　／　ｌ　１　）を各４０、ＩＭ　Ｌｉ ０Ｄ及びり、ＣＤ：添加すルコとにより１Ｍ　Ｌｉ、Ｓｏ４を作成した。セルの 軽水含有量をＮＭＲで監視したが、０．５％以上に上昇しなかった。ＨＤ○及び 三重水素分析のために取り出したサンプルは適当な電解液を用いて形成した。所 与の一連の実験に対して単一バッチの電解液を使用した。電解液（及び高いセル 温度での蒸発）による通常のロスは、Ｄヨ°○を添加することによって補った。

反応（ｉ）による電解の電流効率は、セルからのガス発生の合成率を測定するこ とによって決定した。意外なことに、これらの係数は、Ｄ、Ｏ添加の記録によっ ても示されるように９９％より高いものであった。このように高い電流効率は、 他の作業においても報告されている。これらの高い値は、アノードにおけるＤＦ 、酸化の禁止に関し、ＰＬ酸化物の生成と、Ｄ３発生によるカソード領域内の電 解液の酸素含有量の過剰なガス抜けとによって理解することができる。これらの 高い電流効率は、以下で簡単に述べる゛′ブラックボックス″モデルによる実験 データの分析を相当に簡単化する。

の″ブラックボックス”モール 他の全ての伎理化学及び工学装置についても共通に、デユワ−型電気化学熱量計 の特性から得たデータを評価するには、正確な構造の″ブラックボックス”モデ ルが必要である。データ分析の好ましい方法は、非リニアな回帰分析を用いてモ デルを実験データに適合させることに基づいている。

モデルのついての熱量測定は、適当な１組のブランク、適当に設計されシールさ れたセル、そして非リニアな回帰技術を含む入念に計画されたデータ分析に基づ いて行なうのが好ましい。モデルは、電気エンタルピ入力、校正熱入力、電解及 び蒸発による電解液のロスを補充することによる熱入力、放射及び凝縮によるセ ルからの熱流、Ｄヨ○の蒸発の潜熱によるセルからの熱伝達、ガス流に運び去ら れるエンタルピによる熱損失（例えば、Ｄい０．及びり、○）、Ｄ３及び０１（ もしあれば）の再結合により発生した熱、及びセルに発生した過剰な熱を含む全 ての熱伝達成分を入念に考慮しなければならない。更に、セルの含有物の変化に よるセル内の経時温度変化も考慮しなければならない。外部の槽及び雰囲気の温 度の入念なサーモスタット設定にも著しい考慮を払わねばならない。計器及び温 度測定装置、例えば、サーミスタ、ヒータ部品、オームメータ、電圧計、槽サー キュレータ、ポテンショスタット、マルチプレクサ、及びデータ処理装置も入念 に選択しなければならない。

藍米 ＤＯにＰｄロッ′　を　いた７、の□　エンタルピ°　０．ｌ、０．２及び０　 、４　ｃｍ直径のロッド電極を用いて得た結果の要約を表ｍ−３に示し、他の実 験についての該当結果を表Ｉ［［−Ａ６．１に要約する。

表ｍ−３は、特定の実験の開始から経過した時間と、電流密度と、セル電圧と、 エンタルピ入力と、過剰エンタルピＱｆと、単位体積当たりの過剰エンタルピと をリストしたものである。表に得られた値は、データ分析の近似法と、ここに簡 単に述べる形式の“ブラックボックス”設計を用いた正確な適合手順との両方に よって得られたものであり、エラーの推定は後者の方法によって得たデータに限 定される。データは、使用した３つの電解液について与えられたもので、特定電 極のバッチ数が指示されている。測定は、できるだけ、過剰エンタルピ発生の安 定状態に達したときに行なった。しかしながら、これは、最も高い電流密度を使 用した場合にある電極については不可能である。というのは、セルがしばしば沸 点まで駆動されたからである。これらのケースについて与えられた値は、セル温 度が急激に上昇する直前に適用する（エンタルピ・バーストのセクションを参照 されたい）。

表ｌ１１−３にリストした過剰エンタルピ発生の率の値は下限である。というの は、蒸発の潜熱を計算しそして無視する両方の方法はＱｆを低く推定するからで ある。Ｑｆの更に別の低い推定をもたらすもう１つのファクタがあり、即ち電極 におけるＤの溶解は発熱性のものであり、従って、傾斜する基線が時間と共に溶 解度に低下を招き、それ故、熱の吸収を招く、このファクタは、定量化が困難で ある。というのは、所与のセル温度において格子の重水素含有量が平衡状態にな らないからである。

そこで、過剰エンタルピの所望値に対して小さな正の補正を与える全てのファク タを無視した。上記にリストした３つの補正のうち、セルから出力される熱を系 統的に低く推定することによる補正が最も重要である。

表ｍ−４は、種々のブランク実験の結果を示しており、軽水内にＰｄ電極を入れ た場合、軽水及び重水内にＰし電極を入れた場合及び重水内に０．８ｃ＋ｎ直径 のＰｄ電極を入れた場合の測定値が示されている。これら実験のほとんどは過剰 エンタルピとして小さな負の値を与えることが明らがである。これらの負の値は 、軽水に対する電解反応（ｉ）又はそれに対応する反応によって熱バランスを与 えるシステムに予想されるものである。

というのは、蒸発によりセルから出力されるエンタルピを計算しそして無視する 両方の方法は、セルからの熱流を低く推定するからである。

ノ」゛の　：パエンタルビのパース　”第ｍ−５Ａ及びＢ図は、実験における温 度・対・時間及びそれに関連したポテンシャル・対・時間のグラフで、熱出力の 著しい増加を示しており、一方、第１ＩＩ−６Ａ及びＢ図は、特定の過剰エンタ ルピ放出について得られた率を示している。第ｍ−７Ａ及びＢ図は、実験データ の対応部分に対する全特定過剰エンタルピの時間依存性を示している。これらの 時間依存性から多数の重要な結論が得られる。先ず第１に、過剰エンタルピ発生 率は時間と共にゆっくりと増加する。第２に、過剰エンタルピ発生におけるバー ストは、ゆっくりと増加する又は定常のエンタルピ発生に重畳され、これらのバ ーストは予想できない時間に生じ、予想できない巾のものである。このようなバ ーストに続いて、過剰エンタルピの発生は、バーストの開始直前の値よりも大き い基線値に復帰する。第３に、セルはしばしば沸点まで駆動されることが分かっ た。第ｍ−８図を参照されたい。

エンタルピ発生の率は、これらの状態のもとでは非常に大きくなるはずである。

というのは、熱伝達の主たるモードがここでは蒸気の潜熱だからである。しかし ながら、この段階においては、セル及び計器がこれらの状態のもとで推定を行な うのに適していないので、熱出力を量的に推定することは不可能である。

又、セルのポテンシャルは最初に減少するが（バーストに対しての状態に共通に ）、セルが沸点まで駆動されたときには、おそらくセルから出るスプレー状態の 電解液にロスが生じるために、通常は、時間と共にポテンシャルが増加するよう に変化する。

沸点への到達は、エンタルピ発生のバーストによるものであるか或いは基線出力 の増加によるものである。弊点に達したときに実験を中断する（又は、少なくと も電流密度を下げる）という方針が採用されたために、これらを区別することが できない。その理由は、次の通りである。ＰｄにおけるＤの溶解はこれらの状態 のもとではエグゾサーミックであり、それ故、溶解したＤ＋の化学的ポテンシャ ル（フガシチイー）の著しい増加によって温度の急激な増加が達成されねばなら ない。というのは、比較的ゆっくりとした拡散弛緩プロセスでは化学的な平衡を 確立できないからである。このような状態は、制御不能なエネルギー放出を招く ことがあるので、現在の研究段階では避けねばならない。温度の急激な上昇は三 重水素発生率の著しい増加によって達成されることに注目されたい。バースト現 象の他の特徴については以下のセクションで説明する。

亙皇 表ｌ１１−３に示された過剰エンタルピ発生についての結果は、簡単な熱量測定 技術の採用によって非常に正確な値の熱流が得られることを示している。この高 い精度の理由は、データセットの冗長度が非常に大きいことであり、即ち、この データセットは高度に構成されたセルの温度／時間グラフの−１０００の測定値 より成り、これを用いて“ブラックボックス″モデルの４つのパラメータが決定 され、そして第５のパラメータは測定されたセルの電圧／時間グラフから別々に 決定される。精度についてのこの説明は、ランダムエラーにも適用されるが、計 算方法は系統的に低い推定値をもたらし、これは容易に補正できることをここで も強調しておく。

精度についてのこれらの説明は、表ＩＩ！−４のブランク実験によって得られる 。この表は、採用した熱量計算技術が、反応（ｉ）又は広範な条件及びシステム に対する次の反応２Ｈ，Ｏ→２Ｈ，Ｏ＋Ｏ，（ｊｖ） に基づいて熱バランスを満足させることを示している。０．８ｃｍ直径のＰｄ電 極をり、Ｏに入れる実験は最も重要なブランクと考えられる。従って、多数の他 の実験と同様に、ゼロの過剰エンタルピを与えるＰｄ／Ｄ系統でも実験を行なっ た。ここで、０．８ｃｍ直径の電極に対する過剰エンタルピ発生は、最近入手し た電極材料のバッチを使用して得られた。これらのブランク実験に鑑み、表ｌ１ １−３にリストしたような実験に対する著しい過剰エンタルピ発生が観察されね ばならない。特定の過剰エンタルピ発生は１００ワットａｍ−”の高い率に達し 、これは、既に報告した高い率よりもほぼ５倍も大きなファクタであり、シーベ ック熱量測定を用いた最近の実験で得た最も高い値に匹敵するものである。又、 表Ｉ［１−３にリストされた過剰エンタルピの値は、それと同等の実験状態に対 して多数の他の報告に述べられている結果と一般的に同様である。

現在のデータは、“定常′°のエンタルピ発生が多数の１！極における１つ又は 複数のプロセスによるものであるという考えをサポートするものであるが、この 説明は、本発明者の予備的な出版物に含まれた結果を基になされたものほど明確 でないと考えられる。ここに述べるデータは、過剰エンタルピの発生率が第ｍ− ９図のように電流密度と共に著しく増加しく増加率は少なくとも１１程度である ）、従って、プロセスはスレッシュホールド現象の見掛けをしていることを詳細 に示している。しかしながら、そうであるかどうか、そしてもしそうであれば、 スレッシュホールド電流密度又はポテンシャルはどれほどかを判断するために、 低電流密度での高精度の実験が必要とされる。

最も高い電流密度においては、これらの実験に用いた別々のバッチの電極及び電 解液に対するデータの間に明確な系統的な差はない。結果の分散度は高い電流密 度においては比較的僅かであるが、低い電流密度から中程度の電流密度では大き なものとなる。この分散度は、電極材料及び／又は溶液の条件が異なることによ るものであると云えるが、格子内の重陽子のフガシチイーは、低い電流密度から 中程度の電流密度の方が測定のための正確な表面条件により敏感であることも云 える。バッチｌから得た０　、　８　ｃｍ直径の電極に対して過剰エンタルピ発 生がないことは、Ｑｆを測定する際に試料の冶金学的な経歴が重要であることを 確実に示している。今日まで報告されているほとんどの実験は比較的低い電流密 度を使用したものであり、ある程度の結果のばらつきを考慮すべきであることに 注意されたい、更に、多数のこれら実験において採用した熱量測定技術及びデー タ評価方法は、低い値の過剰エンタルピを正確に測定できるものではない。

全過剰エンタルピの大きさは特定の実験の時間巾によって決まるので、その大き さに関する説明は明らかに任意である。

ここでは、〜５０　Ｍ　Ｊ　ｃｔｘ−”以上となる測定が行なわれた。エンタル ピバーストにおける全特定過剰エンタルピは、おそらく、これに関して定められ た量よりも良好である。第１ＩＩ−６Ｂ図、第ｍ−７Ｂ図及び第ｍ−８Ｂ図は、 今日までに観察された最も大きなバーストについてのデータを示しており、又、 バーストの全エンタルピは、化学的反応に起因する値よりも遥かに大きいことも 重要である。更に、これらのバーストについては、エンタルピの発生率がセルへ の全エンタルピ入力の１７倍（プラトーレベル）及び４０倍（ピーク値）までで ある、前記したように、エネルギー効率の良いシステムを使用することにより、 過剰エンタルピの発生が表ｌ１１−３の基線の値に制限されたとしても、効果的 な発熱システムを構成することができる。

セクションｍの参　（参考として取り上げる）１、Ｍフレイシュマン、Ｓポンス 及びＭハウキンス二世のエレクトロアナル・ケム２６１　（１９８９年）３０１ ；２、Ｒ，Ｃカインスラ、Ｍスクラジク、Ｌカバ、Ｇ、Ｈリン、Ｏベルブ、Ｎ、 Ｊ、Ｃバックハム、Ｊ、Ｃワス及びＪ、Ｏ’Ｍポックリス、インスト二世のハイ ドロゲン・エナージ、１４（１９８９年）７７１； ３、Ｍ、Ｌオリファント、Ｐバーチツク及びロードルサフォードのネーチャー１ ３３　（１９３４年）４１３；４、Ｎ、Ｊ、Ｃバックハム、Ｋ、Ｌウオルフ、Ｊ 、Ｃワス、Ｒ０Ｃカインスラ及びＪ、Ｏ″ＭＭボツクリス二世レクトロアナル・ ケム２７０　（１９８９年）４５１； ５、に、Ｌウオルフ、Ｎ、Ｊ、Ｃバックハム、Ｄローソン、Ｊシューメーカ、Ｆ チェグ及びＪ、Ｃワスのプロシーディンゲス・オン・ワークショップ・オン・コ ールド・ヒユージョン・フェノメナ、センタ　Ｆｅ　ＮＭ、１９８９年５月２３ −２５日、ヒユージョン・テクノロジーへ提出：６、Ｅストームズ及びＣタルコ ツトのプロシーディングズ・オン・ザ・ワークショップ・オン・コールド・ヒユ ージョン・フェノメナ、センタ、Ｆｅ　ＮＭ　ＵＳＡ、１９８９年５月２３−２ ５日； ？、Ｐ、にイリンガーのフィツス・インターナショナル・コンファレンス・オン ・エマージング・ニュークリア・エネルギー・システム、Ｋ　ａ　ｅ　、西ドイ ツ、１９８９年７月３−６日；８、Ｍ、Ｓクリスマン、Ｓ、にマルホツラ、Ｄ、 Ｇゴーンガ、Ｍスリニベツサン、Ｓ、にシッカ、Ａシアム、■チェトラ、Ｔ。

Ｓイリンガ及びＰ、にイリンガ、ヒユージョン・テクノロジーへ提出、 Ｍ、Ｇナヤー、Ｓ、にミトラ、Ｐ、ラグハンサン、Ｍ、Ｓカーシュナン、Ｓ、に マルホトラ、Ｄ、Ｇガオンカー、Ｓ、にシッカ、Ａシアン及びＶチイトラ、ヒユ ージョン・テクノロジーへ提出、Ｔ、Ｐラドハクリシュマン、Ｒサンダーソン、 Ｓギャンガハラン、Ｂ、にセン及びＴ、Ｓニューシー、ヒユージョン・テクノロ ジーへ提出、 Ｇベンカテスワラン、Ｐ、Ｎムーシイ、Ｋ、Ｓベンカテスワラン、Ｓ、Ｎギュー 、Ｂユバラジュ、Ｔダツク、Ｔ、Ｓイレンガー、Ｍ、Ｓバナガー、Ｋ、Ａラオ及 びにキショア、ヒユージョン・テクノロジーへ提出、 Ｔ、Ｓミューティ、Ｔ、Ｓイリンガー、Ｂ、にセン及びＴ、Ｂ１　ジョセフ、ヒ ユージョン・テクノロジーへ提出、Ｓ、にマルホトラ、Ｍ、Ｓクリシュマン及び Ｈ，にサドフクハン、ヒユージョン・テクノロジーへ提出、Ｒｏにロート、Ｍシ ュリニバサン及びＡジャム、ヒユージョン・テクノロジーへ提出； ９、Ｒアジツク及びＥヤーゲンのケースセンター・フォー・エレクトロケミカル ・サイエンス・アニュアル・コンファレンス、１９８９年１０月３０−３１日、 クリーブランドＯＨ１出版予定； １０、Ｒ，Ａオリアニ、Ｊ、Ｃネルソン、Ｓ、にり一及びＪ、Ｈブロードバスト 、１７６ｔｈミーテイング・オン・エレクトロケミカル・ソサエティ、ハリウッ ド、ＦＬ　ＵＳＡ、１９８９年１０月、ネーチャへ提出；及び １１、Ｄ、Ｅウィリアムス、Ｄ、Ｊ、Ｓファインドレイ、Ｄ、Ｈクラストン、Ｍ 、Ｒシーン、Ｍバイレイ、Ｓクロット、Ｂ、Ｗツーテン、ｃ、ｐジョーン、Ａ、 Ｒ０Ｊクサーナク、Ｊ、Ａマソン及びＲ，Ｉティラー、ネイチャー３４２、（１ ９８９年）３７５゜妬 Ｆ■Ｇ、Ｉ−５ 浄書（内容に変更なし） チャンネル番号 浄書（内容に変更なし） Ｆ■Ｇ＝［［−２１３ 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 添加後の時間／ｓ 浄書（内容に変更なし） 添加後の時間／ｓ 浄書（内容に変更なし） Ｆ−Ｇ、１ＩＩ−５７ 時間／ＩＯ’ｓ 浄書（内容に変更なし） Ｆ■（、璽璽１−５厘３ Ｆ■６１１鳳１５１３１３ 時間／ＩＯ’ｓ 浄書（内容に変更なし） 時間／ＩＯ’ｓ 浄書（内容に変更なし） Ｆ■Ｇ、Ｉｎ−７Ａ Ｆ■（ジ、Ｉｎ［−７１３ 浄書（内容に変更なし） Ｆ−Ｇ、ｍ−８ Ｆ■Ｇ、ｍ４ 平成　年　月　日

Claims (50)

【特許請求の範囲】
1. １．エネルギーを発生する装置において、（ａ）アイソトープ水素を含むことが できそして上記アイソトープ水素を伴う核反応を触媒作用させる格子構造体と、 （ｂ）上記核反応の生成物を利用する手段とを具備することを特徴とする装置。
2. ２．上記利用手段は、上記核反応により発生した熱を導通する手段を備えている 請求項１に記載の装置。
3. ３．上記利用手段は、上記核反応による中性子を中性子ビームにコリメートする 手段を備えている請求項１又は２に記載の装置。
4. ４．上記利用手段は、上記核反応から電気を発生する手段を備えている請求項１ ないし３のいずれかに記載の装置。
5. ５．上記格子構造体は上記アイソトープ水素を透過し、上記装置は、上記アイソ トープ水素を上記格子構造体に蓄積する手段を備えている請求項１ないし４のい ずれかに記載の装置。
6. ６．エネルギーを発生する装置において、（ａ）アイソトープ水素を蓄積するこ とのできる格子構造体と、 （ｂ）上記アイソトープ水素を、エネルギーの発生を誘起するに充分な濃度まで 上記格子構造体に蓄積する手段とを具備することを特徴とする装置。
7. ７．上記格子構造体は結晶である請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
8. ８．上記格子構造体は金属である請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
9. ９．上記格子構造体は、第ＶＩＩＩ族又は第ＩＶＡ族の金属であるか或いはその 合金である請求項１ないし８のいずれかに記載の装置。
10. １０．上記格子構造体は、パラジウム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、 ロジウム、オスミウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、又は その合金である請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
11. １１．上記格子構造体は、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、チタン、ジルコ ニウム、又はその合金である請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
12. １２．上記格子構造体は、フェルミオン金属である請求項１ないし１１のいずれ かに記載の装置。
13. １３．上記格子構造体は、アイソトープ水素を蓄積する能力が比較的高い材料の 薄腹を、アイソトープ水素を蓄積する能力が比較的低い材料の上に積層した複合 体である請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置。
14. １４．上記格子構造体は、放射性アイソトープ原子を含む請求項１ないし１３の いずれかに記載の装置。
15. １５．上記格子構造体は、６６Ｃｏ、５０Ｓｒ、１００Ｒｕ、１１７Ｃｓ、１４ ７Ｐｍ、１７０Ｔｍ、２１０Ｐｏ、２２０Ｐｕ、２４２Ｃｍ又は１４４Ｃｍより 成る群から選択された放射性アイソトープ原子を含む請求項１ないし１４のいず れかに記載の装置。
16. １６．上記格子構造体は、中性子に曝されたときに高エネルギー線又は粒子を放 出する原子を備えている請求項１ないし１５のいずれかに記載の装置。
17. １７．上記格子構造体は、ボロン、ベリリウム又はカーボン−１４（１４Ｃ）を 含む請求項１ないし１６のいずれかに記載の装置。
18. １８．上記格子構造体を高エネルギー線又は粒子で励起する手段を更に具備する 請求項１ないし１７のいずれかに記載の装置。
19. １９．アイソトープ水素源を更に含む請求項１ないし１８のいずれかに記載の装 置。
20. ２０．上記アイソトープ水素は重水素を含む請求項１ないし１９のいずれかに記 載の装置。
21. ２１．上記アイソトープ水素は三重水素を含む請求項１ないし２０のいずれかに 記載の装置。
22. ２２．上記アイソトープ水素源は流体であり、上記装置は、上記アイソトープ水 素源からアイソトープ水素を発生して上記格子構造体に蓄積するための手段を更 に備えている請求項１ないし２１のいずれかに記載の装置。
23. ２３．上記流体は電解液であり、上記発生手段は、この電解液を、上記格子に蓄 積されるアイソトープ水素に電気分解するための電荷発生源を備えている請求項 ２２に記載の装置。
24. ２４．上記格子構造体は電気導体であり、上記電解液の上記電気分解中にカソー ドとなるように上記電荷発生源に接続される請求項２３に記載の装置。
25. ２５．上記電解液は、少なくとも１つの水に混和できるアイソトープ水素溶媒成 分より成る水溶液である請求項２３又は２４に記載の装置。
26. ２６．上記アイソトープ水素溶媒成分は重水素添加水である請求項２５に記載の 装置。
27. ２７．上記アイソトープ水素溶媒成分は通常水である請求項２５に記載の装置。
28. ２８．上記電解液はリチウムを含む請求項２３ないし２７のいずれかに記載の装 置。
29. ２９．上記アイソトープ水素源は、上記格子構造体に接触する少なくとも１つの 融合金属アイソトープ水酸化物であり、上記装置は、更に、上記水酸化物から格 子構造体へのアイソトープ水素の移動を促進するために水酸化物及び格子構造体 を加熱する手段を備えている請求項１９に記載の装置。
30. ３０．上記格子構造体は、パラジウム、ニッケル、鉄、コバルト、又はその合金 であり、上記源は、融合リチウムデウテライド、ソジウムデウテライド、ポタジ ウムデウテライド、又はその混合物である請求項２９に記載の装置。
31. ３１．上記加熱手段は、上記アイソトープ水素原子を約１マイクロ秒以内に上記 格子構造体へ転送するように上記融合金属水酸化物を加熱できる高エネルギー熱 源である請求項２９又は３０に記載の装置。
32. ３２．アイソトープ水素を反応させる方法において、（ａ）アイソトープ水素を 含みそしてこのアイソトープ水素に伴う核反応を触媒作用させる格子構造体を形 成し、そして（ｂ）上記核反応の生成物を利用するという段階を具備することを 特徴とする方法。
33. ３３．上記利用段階は、上記核反応からの中性子をターゲット領域に向けること を含む請求項３２に記載の方法。
34. ３４．上記利用段階は、上記核反応から電気を発生することを含む請求項３２又 は３３に記載の方法。
35. ３５．上記形成段階は、上記格子構造体にアイソトープ水素源を曝してアイソト ープ水素を格子構造体に透過させ上記核反応を誘起するに充分な濃度を得るよう にする段階を含む請求項３２ないし３４のいずれかに記載の方法。
36. ３６．熱を発生する方法において、 （ａ）アイソトープ水素を吸収できる格子構造体にアイソトープ水素源を曝し、 そして （ｂ）アイソトープ水素を格子構造体に透過させて熱発生を誘起するに充分な濃 度を得るようにする段階を具備することを特徴とする方法。
37. ３７．上記格子に発生した熱を仕事に変換する段階を更に備えた請求項３２ない し３６のいずれかに記載の方法。
38. ３８．上記格子構造体は、パラジウム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、 ロジウム、ジルコニウム、ハフニウム、又はその合金である請求項３２ないし３ ７のいずれかに記載の方法。
39. ３９．上記格子構造体は、放射性アイソトープ原子を含む請求項３２ないし３８ のいずれかに記載の方法。
40. ４０．上記格子構造体は、中性子に曝されたときに高エネルギー線又は粒子を放 出する原子を含む請求項３２ないし３９のいずれかに記載の方法。
41. ４１．高エネルギー線又は粒子で上記格子構造体を励起する段階を更に含む請求 項３２ないし４０のいずれかに記載の方法。
42. ４２．上記アイソトープ水素は重水素を含む請求項３２ないし４１のいずれかに 記載の方法。
43. ４３．上記アイソトープ水素は三重水素を含む請求項３２ないし４２のいずれか に記載の方法。
44. ４４．上記アイソトープ水素源は電解液であり、上記方法は、更に、格子構造体 へ透過するアイソトープ水素を形成するように上記電解液を電気分解する段階を 更に備えた請求項３２ないし４３のいずれかに記載の方法。
45. ４５．上記格子構造体は導電性であり、上記電気分解の間にカソードとなる請求 項４４に記載の方法。
46. ４６．上記電解液は、少なくとも１つの水に温和できるアイソトープ水素溶媒成 分より成る水溶液である請求項４４又は４５に記載の方法。
47. ４７．上記アイソトープ水素溶媒成分は、重水素添加水である請求項４６に記載 の方法。
48. ４８．上記アイソトープ水素溶媒成分は、通常水である請求項４６に記載の方法 。
49. ４９．上記アイソトープ水素源は、上記格子構造体に接触する少なくとも１つの 融合金属アイソトープ水酸化物であり、上記方法は、更に、上記格子構造体への アイソトープ水酸化物の移動を促進するように水酸化物を加熱する段階を含む請 求項３５ないし４３のいずれかに記載の方法。
50. ５０．上記加熱段階は、電力パルスを印加して上記融合金属水酸化物を加熱し上 記アイソトープ水酸化物を約１マイクロ秒以内に上記格子構造体へ伝送する段階 を含む請求項４９に記載の方法。