JPH0493693A - 低温核融合装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明１友　電気などの二次エネルギーを生み出す核エ
ネルギーを、低温で安価孤　高効率に生み出す低温核融
合装置　特には電気化学的手段を用いた低温核融合装置
に関すム 従来の技術 一般に　核融合反応を引き起こすためには　水素同位体
の原子核（イオン）同士を衝突させればよｔ〜　しかし
　水素同位体分子は電子がもつクーロン力のため固有の
バリヤーを越えて、原子核（イオン）同士を近ずけるこ
とはできな１１〜　したがって、現在　核融合を発現さ
せるためには高密度で、高温のプラズマを作り、これを
閉じ込めて熱核融合反応の形で、衝突反応を実現し核融
合炉からエネルギーを取り出している。

発明が解決しようとする課題 このように熱核融合反応を実現させるために（表プラズ
マを閉じ込めなければならず、そのために２億度以上の
高温及びく密度Ｘ閉じ込め時間〉の積（ｃｍ−”ｓ）が
２・１０１４以上の条件が必要であった　従って、非常
に強力な磁場あるいは強力なレーザーや強力な電子ビー
ムが不可欠であっな課題を解決するための手段 本発明は　上記問題点に鑑へ　核融合装置において、あ
る種の水素同位体吸蔵（吸着）用金属または合金を電極
材に用匹　局所的に電子密度または電流密度が高くなる
部分を有するように構成してことを特徴とする低温核融
合装置であも本発明！よ　電子密度または電流密度が高
くなるよう構成した水素同位体吸蔵（吸着）金属または
合金を電極材に用し＼　電気化学的作用によって電解液
中の水素同位体を電極材中に高密度に　局所的に吸蔵さ
せることによって、特殊な条件を実現ｉ−核融合反応を
低温で高効率に高信頼性で発現させる有効な低温核融合
装置を提供することを目的とすム 作用 ある種の特殊な条件下では　分子状または原子状水素同
位体間で核融合の起きる割合を量子機構トンネル効果に
よって支配で献　この割合を飛躍的に増大させることが
可能であム 本発明は主とし５て、電子密度または電流密度が高くな
るよう構成した水素同位体吸蔵金属または合金からなる
負極と、金属または金属酸化物または金属水酸化物から
なる正極と、少なくとも水素同位体を化学式に含む電解
液から構成し　前記電極間に　電気化学的に通電するこ
とによって、前記特殊条件を形成し　低温で核融合反応
を起こさせることができ、その結果　強力なエネルギー
を従来より低温で、容易へ　安価に　高効率に生み出す
ことを可能とするものであａ 実施例 核融合反応は　重いウラン原子が分裂する際発生する大
量の熱を利用した原子力発電とは逆！ζ水素同位体原子
などの軽い原子核が融合してより重い原子核に変わる核
反応で、多くの場合、熱中性子の発生などにより、核分
裂の約３倍にも達する大きなエネルギーの放出がみられ
も　また太陽が燃えているのと同じ反応で、理想的なり
リーンエネルギー源である。

利用可能な核融合反応としては　低エネルギーで反応断
面積が大きいことが必要であることから、［１１Ｄ　＋
　Ｔ−”Ｈｅ　（３，５ＭｅＶ）＋　ｎ　（１４，Ｉ　
ＭｅＶ）［２ＩＩ　Ｄ　＋Ｄ−”Ｈｅ　（０，８２Ｍｅ
Ｙ）＋　ｎ　（２，４５Ｍｅｎ）［３］　　Ｄ　＋　Ｄ
　−”　Ｔ　（１，０１ＭｅＶ）＋ｐ　（３，０２Ｍｅ
Ｖ）［４コ　Ｄ　＋”Ｈｅ　　−”Ｈｅ　　（３，６Ｍ
ｅＶ）＋　　ｐ　（１４，７Ｍｅｎ）が考えられ４０の
中はその粒子のもつ運動エネルギーであム　これらの中
で、第一段反応として４１　　資源的にみれば無尽蔵と
考えられる重水素によるＤ−Ｄ反応を利用するのが理想
的であムここで反応［２〕と［３］の反応断面積（反応
確率）はほぼ等しくも　また３重水素Ｔは弱いベータ線
を出す半減期１２年の放射性同位元素であ、Ｌ　　［１
］や［２］の反応で生じる中性子をリチウム（Ｌｉ）を
含むブランケットに入れ次の反応で３重水素を生産する
ことが出来も ＩＩ５］　”Ｌ　ｉ　＋　ｎ　→’Ｈ’ｅ　＋　Ｔ　十
（４，８ＭｅＶ）［６］　’Ｌ　ｉ　＋　ｎ−’Ｈｅ　
＋Ｔ＋　ｎ’　　＋（−’２．４７　ＭｅＶ）上式中の
中性子ｎ′により３重水素の増殖も可能であも 通電　核融合を起こすために（よ　太陽の内部に匹敵す
る高温と原子核の高密度の条件を生み出すことが必要で
ある。

しかしなが収　ある特別な条件下で（よ　水素同位体原
子核間の核融合の起きる確率を量子機構トンネル効果等
によって、飛躍的に増大させることが可能であも　本発
明はこの特別な条件を満たし反応確率を飛躍的に増大さ
せ、上の反応［１］〜［６１特に理想的な［２上　［３
］の反応を第一段反応として実現させたものであム 本発明は詳しくは負極へ　局所的に電子密度または電流
密度が高くなる部分を有するように構成した水素同位体
吸蔵物質を、正極に金属または金属酸化物または金属水
酸化物を、電解液にアルカリ金属イオン（Ｌ１゛、Ｋ１
など）などを含有した水素同位体と酸素の化合物（重水
など）を用（入電気化学的に電解液を分解して重水素（
Ｄ）などの水素同位体を負極材中に高密度で吸蔵させ、
その結果　低温で核融合反応生成条件を生み出したもの
である。

より詳しくは （１）負極の表面に多数の突起部を設けも（２）負極表
面に設けた突起部の先端部を除く部分を電気絶縁材料で
被覆すム （３）負極表面を多数の微小孔を有する電気絶縁材・料
で被覆する。

（４）負極材料に不純物元素を局所的に含有させも（５
）負極表面の露出部分に不純物元素を拡散させる　など
の手段を有効に用いて負極を構成したものであム またより好ましい条件（よ　反応確率の点か収突起先端
部および電気絶縁材料に設けた微小孔の面積が０．３ｍ
が以下であり、０．４ｍｍ１′では　すでに核融合の発
現が少々起こりにくかつ九　また前記不純物元素がアル
カリ金属（Ｌ　ＩＴ　　Ｎ　ａ、になど）またはアルカ
リ土類金属（Ｂｅ、　　Ｍｇ、　　Ｃａ、　　Ｓｒ、Ｂ
ａなど）が好適であっち　前者の理由は０、３ｍ＋ｎ’
以上では通常の電流密度茶瓶　即ち５〜５００ｍＡ／ｃ
ｍ”等では電子（イオン）エネルギーの集中度が低すぎ
るた数　また後者の理由は電解液中で正イオンになりや
すさがこれらの金属は大きいからであム 具体的な手順例は以下のようであム　本発明の一実施例
を添付図面に基づいて説明すも［実施例１］ 第１図に本発明の構成概要の一実施例を示す。

反応容器として用いた開放系の容量１００ｍ１のビー力
ｌに約０．　１規定の塩化リチウムを溶かした純度９９
．５％の重水２を入れ　この中に幅２０ｍｍ、　　長さ
５０ｍｍの板状Ｐｄ賀電極と、厚さ０゜　３ｍｍの板状
白金（Ｐｔ＞正極４とを対向させて構成し　直流電源５
により電圧２０〜３０Ｖをかけ、電流値１０〜５００ｍ
Ａで、重水を約２４０時皿　室温で電気分解した　リー
ド線は金（Ａｕ）を用いた ここで用いたＰｄ板は以下に示す局所的に電子密度また
は電流密度が高くなる部分を有するように構成した本願
に係るもの４種と、従来のもの１種であム （試料１）表面番−先端部が０．３ｍｍ’以下の多数の
突起部を　溶解法等で設けたもの。

（試料２）表面に設けた突起部の先端部を除く部分を電
気　絶縁材料で被覆したもの。

（試料３）０．３ｍｍ２以下の微小孔を多数設けた電気
絶縁材料　で電極表面を被覆したちへ （試料４）表面の露出部分に不純物元素を局所的に拡散
させたちへ （試料５）何も施されていない従来のもの。

いずれの試料で耘　反応初期には負極からは重水素ガス
は出なかった力交　反応終盤では多くの気泡が発生しね
　負極電極の割れや粉化はまったく観測されなず、吸蔵
反応はスムーズに進行しなまた正極からは初期段階から
酸素が発生した反応終了比　重水を採取し液体シンチレ
ーションカウンターでトリチウム量の測定を行なっな測
定条件は測定時間２時慧　液体シンチレーションカウン
ターのバックグラウンドは平均４５ｄｐｍであっ九　重
水（Ｄ２０）および電気分解後の経過時間１００時間後
の重水中のトリチウム（Ｔ）量測定結果を表に　その経
過時間特性を第２図に示す。図中でｄｐｍ／ｇは重水１
ｇ中で１分間に崩壊したトリチウム数を表わす。これら
かぺ　重水中のトリチウム量が反応前に比べて約４０〜
７０倍に増大していることが明らかで、核融合反応が室
温で、容易に発生していることがわがっなまたＢＦｓボ
ナボールレムカウンターを用いて中電子を観測した結果
　試料１〜４共ＧＱＤ−Ｄ反応に伴う２．４５ＭｅＶの
中性子が通常の約３０〜５０倍の１時間当り約１５００
〜２５００個であっな　−人　従来の負極を用いた装置
で！よ　通常の約５０個であっ九 ［実施例２コ 前例とほぼ同様の装置　すなわち５０ｍ１のビー力に純
度９９．５％の重水を入れ　これに約０゜１規定の濃度
のリチウム金属（Ｌｉ○Ｄ）を溶がしへ　その中に表面
に多数の突起部を設けた約５ｍｌの塊状Ｐｄ負極と、厚
さ１．　２ｍｍの板状ニッケル正極を対向させて構成し
　約１秒のパルス状電圧２０〜５０Ｖを約１００回かけ
重水を電気分解しれ　その喪　重水を採取Ｌ　前実施例
と同様に液体シンチレーションカウンターでトリチウム
の測定を行なった結果　重水中のトリチウム量が反応前
に比べて約５０倍に増大してぃ九　また１ＩＬｉガラス
シンチレータを用いた中性子測定の結果　同様に中性子
数も同様に大幅に増大してぃ九以上のよう（ミ　表面く
　先端部が０．３ｍｍ”以下の多数の突起部を設ける等
の手段により、局所的に電子密度または電流密度が高く
なる部分を有するように構成することによって、電気的
（電子的）エネルギーが集中し易い構造となり、量子機
構トンネル効果によって、核融合確率を飛躍的に増大さ
せたからであ４ な耘　上記実施例において（戴　負掻材としてＰｄを用
いたが、水素同位体吸蔵物質なら何でもよく、例えＥＴ
ｉ、　Ｚｒ、　　Ｔｉ　−Ｍｎ、　　Ｔｉ−Ｎｉ、　　
ＬａＮｉ５．ＭｍＮｉ５等でも当然よ！、％また　電解
液中の水素同位体を電気化学約反応によって電極に吸蔵
させた力丈　ガス状水素同位体を電極間に通電させるこ
とによって、イオン化させ、これを吸蔵させて低温核融
合を発現させることも可能であム 発明の効果 以上のよう！−本発明はにおいて（上　常温で容易に核
融合反応を起こさせることができ、その結果　強力なエ
ネルギーを従来より極めて低温で、容易間　安価へ　安
定して高効率に生み出すことが可能であム

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の低温核融合装置の概略構成
図　第２図は同装置における一実施例の電気分解前後の
重水（Ｄ２ｎ）中のトリチウム（Ｔ）量測定結果の経過
時間特性図である。 ｌ・・反応容部　２・・重水　３・・負極　４・・正極
５・・電氷

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）水素同位体（重水素など）を吸蔵（または吸着）
   する負極と、主として金属または金属酸化物または金属
   水酸化物からなる正極とを、少なくとも水素同位体を構
   成元素に含む電解液に浸せきし、両電極間に電流を通じ
   て核融合反応を引き起こさせる低温核融合装置において
   、前記負極が、局所的に電子密度または電流密度が高く
   なる部分を有するように構成したことを特徴とする低温
   核融合装置。
2. （２）負極の表面に多数の突起部を設けたことを特徴と
   する請求項１記載の低温核融合用装置。
3. （３）負極の表面に設けた突起部の先端部を除く部分を
   電気絶縁材料で被覆したことを特徴とする請求項１また
   は２記載の低温核融合用装置。
4. （４）突起先端部の面積が０．３ｍｍ＾２以下であるこ
   とを特徴とする請求項２または３記載の低温核融合用装
   置。
5. （５）多数の微小孔を有し、電解液に難溶な電気絶縁材
   料で電極表面を被覆したことを特徴とする請求項１記載
   の低温核融合用装置。
6. （６）電極表面を被覆する電気絶縁材料に設けた微小孔
   の面積が０．３ｍｍ＾２以下であることを特徴とする請
   求項５記載の低温核融合用装置
7. （７）負極材料に不純物元素を局所的に含有させたこと
   を特徴とする請求項１記載の低温核融合用装置。
8. （８）不純物元素がアルカリ金属またはアルカリ土類金
   属であることを特徴とする請求項７および８記載の低温
   核融合用装置。