JPH06324167A

JPH06324167A - 平和的な目的のための水素・核融合方法

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Publication number: JPH06324167A
Application number: JP3216645A
Authority: JP
Inventors: Karl Dr Philberth; カール・フィルベルト; Bernhard Philberth; ベルンハルト・フィルベルト
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1994-11-25
Also published as: DE4024515A1

Abstract

(57)【要約】【目的】平和目的のための水素核融合方法を提供するこ
と。【構成】新しい方法は技術的に操作し易い温度と少ない
エネルギー費で水素核融合を可能にしようとするもので
ある。本発明に基づき原子が周期表の実質的に１つの亜
族に属するマイクロクラスターと接触して融合が行なわ
れることにより、上記の目的が達成される。このような
マイクロクラスターは、相互の化学的結合を原子価結合
線（２）で表すことができる原子（１）で構成される。
マイクロクラスター状態は、古典的な３つの凝集状態、
即ち気体、液体及び固体に対して新規な、融合に適した
性質を特徴とする凝集状態である。本発明に基づく方法
は平和目的のための大規模なエネルギー採取に利用する
ことが好ましい。軍事的使用のために目的を逸脱するこ
とは考えられない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、それぞれ少なくとも１
個の中性子を含有する、各２個の水素・核を融合する平
和的な目的のために使われる１方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】水素・核
には三種類ある、つまり、中性子を含有していない陽
子、中性子を含有する重陽子と２個の中性子を含有する
トリトンである。重陽子と電子は集まって重陽子・原子
となり、トリトンと電子は集まってトリトン・原子とな
る。各２個の水素・核融合はエネルギーを生み出す。し
かし現在の技術水準によると、技術的なエネルギー・産
出のために問題になるのは、２個の重陽子融合または、
１個の重陽子と１個のトリトンの融合だけである。

【０００３】水素の核融合を技術的なエネルギー・産出
のため平和目的に利用するという目標の研究プログラム
は無数にある。これは人類にとって特別重要な目標であ
る。なぜならば、原子核分裂とは反対に、融合エネルギ
ーは３つの長所を備えているからである。つまり、先
ず、融合に利用される重水素は実際には無制限に存在
し、２番目に、平和利用に役立つ融合・設備は軍事上の
悪用に不適切であり、３番目として、融合の際に生じる
最終生成物は比較的安全であり得るからである。２個の
重陽子を融合する際に発生するトリトンは、１２，３年
に過ぎない半減期と、ガンマ抜きのベータとして５６８
３電子ボルト（約１３キロ電子ボルトのニュートリノ）
しか有していない。これは地球の大きな氷の盾の１枚の
中で理想的に排除することが出来る（Ｂ．フィルベル
ト、原子核・エネルギー、１９５６年第１刊、１１−１
２号；Ｂ．フィルベルト、パリにある科学アカデミー、
Ｃ．Ｒ．１４／５９）（核エネルギーに関しフランツ
ホッホコミッサールにより進呈されたもの；Ｋ．フィル
ベルト、氷河学ジャーナル、１９７７年、第１９刊、N
o．８１）。

【０００４】現在の技術水準に従って水素・核融合を技
術的に実現する３通りの方法を考察する。最初の方法は
磁場において著しく熱い水素・プラズマにより閉じ込め
るものであり、第２の方法は水素で出来ている小球をレ
ーザー光線または粒子光線により同じく著しく高温に到
達させる衝撃であり、第３の方法はいわゆる低温の核融
合である。低温の核融合は、例えば１００００Ｋをはる
かに下回わる比較的低温で実施される。これは、水素・
核を互いに衝突させる高い運動エネルギーによってでは
なく、我々が最大限に広範な意味において触媒プロセス
と表示できると考えられるプロセスにより実施される。

【０００５】初めに挙げた方法は巨大な設備を必要と
し、今まで、未だ技術的に実用可能な結果に至っていな
い。第２の方法は物理学のサイドから若干の希望がある
旨の報告が出ているが、技術的な解決策からはるかにか
け離れたものである。第３に挙げた方法の最も公知な例
は、１個の重陽子と１個のトリトン間の、触媒として役
立つミュオンと１個使う低温の核融合である。しかし現
在の研究レベルによると、この方法による技術的なエネ
ルギーの増大について、ほとんど期待されていない。
新しいタイプの低温核融合への思いがけない期待は、
Ｍ．フライシュマンとＳ．ポンズの実験を通して（Ｊ．
エレクトロアナール、ケミストリー１９８９年２６１，
３０１）生まれた。２個の重陽子の核融合を、パラジウ
ム・電極における電解過程と関連づけて問題にしてい
る。この実験は、今日まで確かに議論の余地があった
が、世界中で、この方向へ研究を向けさせる刺激になっ
た。

【０００６】１９８９年１２月１日付のインド政府の原
子エネルギー・委員会からの報告（Ｐ．Ｋ．Ｉｙｅｎｇ
ａｒとＭ．Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ，Ｂａｒｃ−１５０
０，Ｂｈａｂｈａ原子リサーチセンターＴｒｏｍｂａ
ｙ、ボンベイ、インドにより編集された低温核融合に基
づくＢａｒｃ研究）は一顧に価する。この報告から読み
取れる通り、パラジウム及びチタンと接触されて重陽子
を核融合させるための拡張された一連の試みを実施し、
その際、正の結果を突きとめることの出来た例もいくつ
かある。明らかにここでは異なる２プロセスのあること
が立証された。つまり、先ず、軽いヘリウム・核プラス
中性子が発生し、第２には、トリトンプラス陽子が相当
多量に発生した。後者の反応は理論的に予言されたオッ
ペンハイマー・フィリップ・プロセスに対応するもので
ある（Ｈｏｒａとその共同研究者、Ｉ１Ｎｕｏｖｏ
Ｃｉｍｅｎｔｏ、簡単な覚書、１９９０年３月第１２Ｄ
刊、No．３を参照のこと）。多種多様なこの実験シリー
ズであるにもかかわらず、再現可能な結果を上首尾に入
手できず、又、熱または電気的なエネルギー密度を直接
立証出来るのはほんの１例に過ぎない。従ってこれらの
実験は技術的に有用なエネルギー産出方法とは未だかな
りかけ離れたものである。

【０００７】従って本発明の目的は、エネルギーを平和
的な利用のために提供する有用であって、再現可能な方
法により重陽子及び／又はトリトンを低温で核融合させ
る初めに挙げたタイプの方法を明示することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】本発明に
よるとこの目的の解決策として、核融合のため、少なく
とも３個の原子ないし最大限１０万個の原子を含有する
マイクロクラスターとこれらの核を接触させ、これらの
原子は基本的にはピリオドシステムの少なくとも１つの
下位グループに属しており、又、このマイクロクラスタ
ーは高温により最高に細かく分けられた粒子からベース
媒体を用いて冷却することにより入手可能であると企図
されている。

【０００９】マイクロクラスターとは、ようやく２，３
年前から正確に研究されるようになった特別細かく分け
られた材料の新しい状態である（科学技術のスペクトラ
ム，１９９０年２月を参照のこと）。ここではサイズが
１ミリミクロンの範囲内にある粒子が問題にされる。こ
れらは或る限定数の原子で構成されている。３個の原子
があれば、これだけでマイクロクラスターを形成可能で
ある。とりわけ少ない数の原子つきマイクロクラスター
の場合、これらのしばしば特徴的な配置がとられるの
で、独自の凝集状態にあると当然想定してもよい。マイ
クロクラスター１個当たり１０万個などの原子以降、固
有の構造・特徴および特殊な特性は、ますます失なわれ
てゆく。著しく大きい粒子は該当する材料の固体もしく
は流体状の物体とほぼ同様に反応する。ただし極端に小
さいサイズのマイクロクラスターはその表面の特別な活
性に大いに期待できる。実際、マイクロクラスターを化
学的触媒として使った際の初めての結果に非常に励まさ
れた。しかしこの種の事実は、原子核融合のためにマイ
クロクラスターを利用する可能性を指摘しているのでは
全くない。これに反し、あらゆる従来の経験によると、
化学の領域におけるプロセス推移によりつくられた触媒
作用に関する諸経験が基本的には原子核・プロセスに適
用可能でないことが分かった。しかし、後者は、化学的
なエネルギー密度を数百万倍オーバーするエネルギー密
度と結ばれているので、この限りにおいて適用不可能で
ある。

【００１０】本発明によって明らかにされたマイクロク
ラスターの水素核・融合およびその方法は根本的に新し
い認識に基づくものである。これらの認識は、最近の低
温核融合実験での諸経験と、これに基づく外部と独自の
認識ならびにマイクロクラスターの特殊な諸特性を一緒
に展示すると、初めて可能になる。この関係において上
述のオッペンハイマー・フィイップ効果だけではなく、
従来公表されていなかった新しいポテンシャル（電位）
効果であって、さまざまな電荷の粒子間に発生し得るも
のを挙げることが出来る。この種の効果は、適切な媒体
の、それに特有なほどぴったり合う微細構造に影響を及
ぼすことが出来る。本発明はマイクロクラスターがこの
相関関係に優先的に、とりわけ、その特殊な触媒状態、
そのアクティブな中央部、その表面の激しい湾曲と、場
合によって、その部分に作り上げることの出来る高い電
解強度のために適しているという認識に基づいている。

【００１１】本発明によると、核融合される水素・核を
マイクロクラスターと接触させなければならない。これ
はさまざまな方法で実施することが出来る。表面との直
接または間接的な接触あるいは内部の接触のような接触
が問題にされる。とりわけ、内部の接触は、例えば、銀
または白金と共にパラジウムおよびパラジウム合金のよ
うに、水素をひとりでに溶解する物質の場合、重要であ
る。内部接触の場合、水素・核は、ときおりその軌道電
子抜きで原子を溶かす材料の原子間で直接分配されてい
る。

【００１２】核融合される水素・核のマイクロクラスタ
ーとの接触は、これらが適当な圧力の下に水素・プラズ
マまたは水素ガスにより回りを洗われたり、あるいは十
分にすすがれることにより実現可能である。ここにおい
て水素・核は、ふつう原子または原子イオンまたは２原
子の分子または分子イオンとして発生する。マイクロク
ラスターと接触している水素・核は、同じく液状の触媒
状態のままでまとめられて、つまり、例えば、酸素また
はその他の元素との化合物として発生することも出来
る。液状での結合は、電圧が掛けられ、電解プロセスを
利用している時には特別重要である。本発明に係る方法
は、便宜上、下記において特に、プラズマ相および気体
状相中の水素について記載してあるが、液状相、とりわ
け電解液の相にも同様に意味に即して適用される。

【００１３】もしも、分子という言葉をその言葉の一番
広い意味で理解しているならば、マイクロクラスターも
その中に加えることが出来ると考えられる。しかし、マ
イクロクラスターが通常の有機または無機の分子とは特
別異なっているということについて間違った判断をして
はならない。通常の意味としての分子は化学の化合物の
最小の単位である。従って化学者が日常使っているモル
（＝グラム・分子）の概念は有意義且つ明確である。或
る物質の化学式を表示することは、すなわち、その分子
を特徴づけることである。これに反し、マイクロクラス
ターの組成、サイズと、おそらく幾何学的な配置を表示
することは確かに出来るが、明確な化学式を表示するこ
とは出来ない。

【００１４】元素のピリオドシステムは主グループと下
位グループ・元素間で相違している。下位グループ・元
素は、ここでは主グループに加わらない全ての元素であ
ると理解しなければならない。つまり、転移元素、ラン
タニド系およびアクチニド系もこれに含まれる。典型的
なマイクロクラスターは、唯一の主グループまたは下位
グループ・元素だけで構成されることがしばしばある。
しかしさまざまな元素を含有するマイクロクラスターも
ある。金属製のマイクロクラスターは特別重要である。

【００１５】ふつう下位グループ・金属のマイクロクラ
スターは主グループ・金属のマイクロクラスターに比べ
て、より高い可動性の電子と、より強い反応親和性を備
えている。これは、その一番外側の電子の軌道の差異に
起因している。従って、下位グループの金属とその他の
元素のマイクロクラスターは、水素・核融合は特に適し
ている。このため、アクティブなマイクロクラスターの
原子が基本的に下位グループの少なくとも１つに属する
ように本発明において企図されている。マイクロクラス
ターの原子を独占的もしくは最大多数で下位グループに
参加させる方法も実現可能とされる。下位グループのか
なり少ない数の原子に−例えば、優先的に縁に立つ姿勢
のため−選定的な活性を引きおこさせるようにすること
も同じく実現可能である。

【００１６】偶然に生じる最小の粒子は、技術的な言葉
の使い方によると、決してマイクロクラスターではな
い。マイクロクラスターの一般的な特性と固有に培養さ
れた特徴は、その成立のし方と関係がある。マイクロク
ラスターは例えば、出発材料の最も細かく分けられた液
状の粒子を冷却により凝固させるか、または、出発材料
の気体状の粒子を冷却により濃縮させることにより入手
可能である。この両方のケースにおいて冷却に使われる
ベース媒体はその上でマイクロクラスターが一時的もし
くは永続的に析出する固体の基質のようなものか、また
は、その中へ最も細かく分けられた粒子を導入するベー
ス気体のどちらかでなくてはならない。

【００１７】下記において、場合によっては追加の利点
をもたらすことから、本発明に係る方法の有利な形態と
して考慮に入れる必要のある一連の提案を記載すること
になる。

【００１８】特別好都合とされるのは、ふつう少なくと
も５個そして最大限２００個の原子を含有しているこの
種のマイクロクラスターである。従って一方では、それ
らを１つ１つ相当多くの方向へ固まらせるのに十分な原
子を用意してあるが、他方、相当な割合いの原子がマイ
クロクラスターの表面部分にある。５個ないし２００個
の原子付きのマイクロクラスターは特別激しく表面を湾
曲させ、そのうえ、普通高い表面活性作用と高いイオン
化電位を備えている。１０００個までの原子つきマイク
ロクラスターであれば非常に好都合である。

【００１９】マイクロクラスターを製造する際、通常、
異なる数のこの種の原子が発生する。『マジックナンバ
ー』として、特に頻繁に発生する原子のその数を表示す
る。これは決して偶然ではない。なぜならば、マジック
ナンバー付きのマイクロクラスターは、特別安定した配
置となっているので、状況により、本発明に記載の目的
に特に適しているからである。

【００２０】最近、質量分析計による方法でマイクロク
ラスターを、その原子の数に従って特別的確に分類する
ことが出来るようになった。本発明に記載の方法につい
て、これはふつう不必要である。マイクロクラスターが
理想的な原子数範囲の外側にあるとしても、たいていの
場合、それは害にはならない。つまり、３個以下の原子
もしくは１０万個以上の原子を備えているマイクロクラ
スターが発生する場合ですら、ふつう無害である。

【００２１】フライシュマンとポンズによる上述の実験
および上述のインドによる一連のコストにおいてパラジ
ウムとチタンを水素・核融合のための上首尾な電解金属
として挙げている。パラジウムの場合、これが水素に関
する著しく高い可溶性を備えている限り、納得がゆく。
これは銀とまぜて合金にされたパラジウムにも適用され
る。同じく白金は、たとえ微量であるにしても水素を溶
解する。直接先行する４つの上述の金属は下位グループ
に属している。この事実を裏づけている熟考に基づき、
本発明に係る方法に、基本的にパラジウム及び／又はチ
タンから成り、必要に応じて銀とまぜて合金にされてい
るマイクロクラスターが特に適しているという結論に至
った。そのうえ白金も適切な材料として提供される。

【００２２】適切に配置されて、アクティブな有利の中
央部を備えるマイクロクラスターを入手するため、目的
にかなった製造方法が必要とされる。マイクロクラスタ
ーを入手するための有利な方法は、最も細かく分けられ
た粒子を、レーザー光線を用いると特に好ましいが、蒸
発により形成し、冷却に使われるベース媒体を気体状に
しているという点にある。独得の利点を提供しているの
が、マイクロクラスターを獲得する１方法であり、そこ
では、出発材料がカナル線またはその他の粒子線を利用
して蒸発させられる。これらの粒子線中に融合される水
素・核が既に含まれている時、これは状況によっては好
都合である。

【００２３】マイクロクラスターが基質層上にくっつい
て装着されている時、これは本発明に係る方法を数多く
適用するには好都合である。これらをそこに固定させる
けれど、決して崩壊させないようにすることも最新流行
の科学技術を利用すると可能である。基質層として使わ
れるのは、固体の材料から成る何らかの平らもしくは平
らでない層である。基質層は向こう側で少なくとも１枚
の別の層もしくは下敷き上に載せることが出来なければ
ならない。

【００２４】基質層−表面の電気、機械または化学的な
特性を変更するには、全体またはところどころこれに
『マスキング』することが望ましい。基質層が主として
珪素及び／又はチタン製である時には、そのために好都
合である。そのうえ、希土、とりわけガドリニウム及び
／又はサマリウムも、そのために特に適している。これ
らの材料は、他の元素の組み込み可能である。

【００２５】電気的な事象は場合によって本発明に記載
の方法を決定的に支援している。マイクロクラスターに
おけるこの種の事象を電圧を掛けて制御するためには、
マイクロクラスターと基質層を導電性に仕上げて、一緒
に導電性に結んであると好都合である。こうすると制御
可能な方法により電位をマイクロクラスターに掛けて、
その表面じゅうに電流を生じせることが出来る。

【００２６】小さな湾曲半径付きの頂点において、小さ
な電圧差により著しい場の強さを引き起こせることは既
に公知である。この効果はマイクロクラスターにおいて
同様に引き起こされ得る。もしもこれが等しい電位の導
電性の基質層の上で書けられることがあると、基質層の
表面電位が遮蔽される時には、それは十分に成功する。
電気のピーク効果を展開させるため、本発明の場合、マ
イクロクラスターに相互に間隔をおき、又、基質層を導
電性に、又くっつくように装着されているマイクロクラ
スター間のその表面を電気的絶縁層でカバーすること
が、有利な進展として企図されている。

【００２７】これは例えば、先ずマイクロクラスターと
基質層上へ付着するように載せてから、電気絶縁層を化
学的な変化、特に、基質の表面の酸化もしくはニトロ化
により形成されることにより実現可能である。この種の
化学的な変化を我々は時々マスキングと呼んでいる。基
質−表面を化学的に変化させる方法に対しさまざまな要
求を出すことが出来る。つまり１方においてこれは融合
される材料による侵食と発生する放射能に耐える十分な
絶縁性を備えている層を形成する必要があり、他方にお
いてこの方法はマイクロクラスターの表面を不当に変え
てはならない。

【００２８】電気絶縁層を基質・表面上で先ず作り上げ
てから、マイクロクラスターを遅れてくっつくように載
せることも可能である。基質層との導電性の接触は本発
明において、その基質層をかぶせる際、マイクロクラス
ターが絶縁層を突き抜けるように、あるいは、これらが
−例えば、電界により適切に−基質層の、これらを覆う
絶縁性の層に穴のあいている箇所でかぶらせられるよう
に、仕上げてある。

【００２９】本発明の有利な１形態は、カウンター
（逆）電極および、基質層と逆電極間に掛けられる電圧
を利用して、基質層とこの基質層にくっつくように接触
させられるマイクロクラスターが、その上方に位置する
空間に対して、主にマイナスの電位を有しているという
点にある。マイクロクラスターの上方にあり、しかもこ
れを包囲する空間へのマイクロクラスターの電位によ
り、水素・核融合に役立つ複雑な表面効果が成立する。
この電位は、マイクロクラスターを取り囲んでいる空間
における極端に一様ではない場の強さに起因することか
ら、付近にある分子は分極されるので、マイクロクラス
ターによって引き寄せられる。この電位がマイナスの
時、プラスに帯電された原子イオンと分子イオンは、そ
れに加えてマイクロクラスターにより引き寄せられる。
これは表面部分と、場合によって同じくマイクロクラス
ターの内部において融合される材料により固有の強化・
効果のもとになる。この電位を時間の経過につれて変え
ることにより、その表面および、状況によっては、同じ
くマイクロクラスターの内部も活性化させることが出来
る。このような時間的な変更は、掛けられた電圧の調整
または制御自在のベースコンポネートに変調中の上の調
波を層をなして重ねるように遂行可能とされる。

【００３０】上述されている逆電極は、さまざまな方法
により形成され得る。若干の有利な配置について下記の
通り表示することになる。

【００３１】特に適している配置は、逆電極ならびに基
質層を導電性の層として作り上げ、又、これら両方の層
を絶縁性の中間層により実体的に結びつけているが、電
気的に絶縁状態におくという点にある。好都合なこと
に、これらの層はそれぞれ、指状に互いにかみ合ってい
る極端に幅の狭いシステムとして形成されている。この
配置の力学的なベースとして使われているのは、逆電極
または基質層あるいは、逆電極が、または基質層に適合
するベースである。このような配置にセットされる場
合、２利点がある、つまり、最初、基質層がその上にく
っついているマスクロクラスターにより上へ向かって力
学的に覆われておらず、２番目としてマイクロクラスタ
ーと逆電極を形成している導電性の帯間に極端に短かい
隔たりを達成することが出来る。この後の方の利点は、
マスクロクラスターと、逆電極を形成している導電性の
帯との間の電束ラインが極端に短かいことから、掛けら
れる電圧は比較的弱く、基質層上でのマイクロクラスタ
ーの単位面積当たりの密度が比較的高いにもかかわら
ず、マイクロクラスター表面に高い電界強度を達成可能
である。

【００３２】逆（カウンター）電極のその他の有利な配
置は、これが基質層と向き合う導電性の材料として形作
られている点にある。この材料は例えばその厚み全体を
金属体または半導体とすることが出来。つまり、絶縁中
の本体上へかぶらせてある１枚の薄い導電性の被膜から
成ることも出来る。逆電極および基質層がごくわずか離
れて向き合っている時には特に、例えば、溝、穴または
細孔により逆電極及び／又は基質層を突き破って形作る
ことは好都合である。これらは、融合される材料を基質
層および逆電極の表面を横切るように引き込みないし搬
出するのに役立てられる。この方法の場合、水素・核融
合においてつくられた熱を即座に逆電極へ引き渡すこと
が出来る。

【００３３】技術的に特別簡単且つ信頼性高く実現可能
な設計は、基質がシリンダの外ジャケットを形成し、こ
れが中空シリンダとして形つくられている逆電極の内ジ
ャケットまで１ミリメートル以下の隔たりをとって偏心
的に置かれ、その際、融合される材料が円環状面を通っ
て主に半径方向へ動かされる点にある。この設計の場
合、さらに、基質層と逆電極間の隔たりを、１ミリメー
トルの十分の一以下までの引き下げも実現可能である。

【００３４】好都合なことに融合される材料は基質層内
部の円筒形の空洞を通って来ると、次に多孔性の基質
層、次いで、この基質層を取り囲んでいるガス室そして
引き続いて多孔性の逆電極を通り抜ける。

【００３５】基質層と逆電極間の隔たりが少なくなるの
につれて、いつもは等しい比であるにもかかわらずマイ
クロクラスターの表面付近の場の強さはそれだけ大きく
なる。従って、この隔たりを最小限に保つことが努力目
標となる。

【００３６】基質層と逆電極間に収納されている粒子に
よってこの隔たりを大体維持しながら、これを−１マイ
クロメートル以下まで引き下げて−極端に短かく形づく
ることが出来る。これらの電気的に絶縁されている様子
は噴霧方法により基質層へくっつくように塗布可能であ
る。もしも表面がざらついていたり、汚れているせいで
マイクロクラスターと逆電極間に個々にショートが起こ
るならば、これらを自然治癒する電気の断線により回避
することが出来る。

【００３７】基質層と逆電極間の隔たりは、逆電極の基
質層に面した側で著しく低い導電性を備えている１枚の
高分子カバーを利用して覆うことにより、その隔たりを
一層狭くすることが出来る。この準備対策として上述の
導電性を備えており、スペーサとして機能を果たす粒子
を特別小さくしておかなくてはならない。それどころ
か、これらを全くなしで済ますことも出来る。この場
合、逆電極はそのカバーと共にマイクロクラスター上へ
進かに載っており、ここでは破壊的なショートは現れな
い。カバーはその向こう側で、やや厚目の安全層の上へ
かぶせることが出来る。この安全層はほとんど導電性を
備えておらず、場合によってカバーを突き破ることもあ
るこの種のマイクロクラスターとの短縮を阻止する。こ
のタイプのカバーと安全層は無段式に一体化することが
出来る。即ち、例えば、逆電極は外部原子・組み込みに
より導電性に仕上げた材料で構成されているが、他方、
表面へのその組み込みを連続的に減らすように、一体化
可能である。

【００３８】本発明に記載の方法は、融合される気体に
より、マイクロクラスターを１方向または別の方向へ貫
流させることにより捕足的に改良される。このようにし
て時間単位ごとに最適量の融合される水素・核を、マイ
クロクラスター中と、マイクロクラスター付近の活性融
合範囲に接触可能である。これは、マイクロクラスター
が基質層にくっついて載っており、又、マイクロクラス
ターならびに基質層が例えば、パラジウムまたは白金の
ように水素と吸収する材料から出来ている時には、特に
適切に実現可能である。この場合、マイクロクラスター
の水素・貫流は、融合される材料が非多孔性の基質層の
両側間で適当な圧力差に基づき、基質層ならびにこの上
にくっついているマイクロクラスターに浸透するように
遂行可能である。基質層のフリー箇所を覆っているマス
キングを利用すると、本発明の場合、核融合される材料
の漏れないし浸透を、マイクロクラスターの隣りにおい
て阻止することが出来る。核融合される材料の可変の貫
流速度及び／又は可変の圧力は、たとえわずかであると
してもマイクロクラスターを膨張および収縮させること
になるので、それらを繰り返し活性化させるべき寄与す
る。

【００３９】一層中にぎっしり並んで基質層上に載って
いるマイクロクラスターに関し、１平方メートル当たり
１０¹⁸個の単位面積当たりの密度を達成出来る。さらに
多くの単位面積当たりの密度は、マイクロクラスターを
多層式にくっつけて基質層上に載せると達成可能であ
る。この種の層の厚みは、マイクロクラスターの平均的
な直径の何倍か、それどころか、さらに何倍もの厚みと
なり得る。マイクロクラスターで出来ているこの種の層
は極端に広大な内表面を有している。

【００４０】１ミリミクロンの大きさの直径付きマイク
ロクラスターにより、高い固有の電荷を何度もつまり、
原子ごとに電荷を達成することが出来る。マイクロクラ
スターの電荷とその原子数間の比が、１個当たり少なく
とも百分の一の電気の基礎チャージに相当する時には有
利である。使用するマイクロクラスターのサイズと配置
が多種多様であるので、この条件を全てのマイクロクラ
スターの場合に満足させる必要は決してない。つまり、
これが例えばその十分の一または五分の一以下でしかな
く、そのうえ、これらの場合、一時的且つところどころ
でしか該当しなくとも十分である。１個当たり電気の基
礎チャージの百分の一ということは、例えば、１５０個
の原子を持つ１つのマイクロクラスターに関し、これが
統計上の平均として１．５個の電子を含有しており、即
ち同じ大きさの確率で１個または２個の電子を持つこと
を意味している。

【００４１】適当な比として、１個の原子当たり基礎チ
ャージの約三十分の一または、むしろ十分の一ほどの一
層大きい固有の電荷を達成出来る。

【００４２】本発明に記載のマイクロクラスターを利用
すると極端に高い電気の表面電荷密度を達成することも
出来る。１平方ミリミクロン当たりの基礎チャージの十
分の一の数値を容易に達成できる。そのうえ１平方ミリ
ミクロン当たりの基礎チャージの二分の一ないし１のそ
れの数値も入手することが出来る。

【００４３】電気の基礎チャージは、表面から２ミリミ
クロンの距離の内側では、フェルミポテンシャルと出口
ポテンシャルの二分の一の総計まで低下しているが、表
面から５ミリミクロンの距離の内側では、フェルミポテ
ンシャルまで低下していない。ここにおいて基礎ポテン
シャルと言えば、表面電荷によって引き起こされた電
位、つまり、いわゆる、ショート雑音効果のイメージポ
テンシャルを包括していないそのポテンシャルと理解さ
れている。フェルミポテンシャルと出口ポテンシャル
は、ここにおいて、電気の基礎チャージにより分けられ
た公知のフェルミエネルギーないし電子の親和性以外の
何ものでもない。

【００４４】フェルミポテンシャルに基づく電子は、例
えば、金属材料の内部に位置し、基礎チャージ上では、
材料の表面上の無限小のところに位置し、これはフェル
ミポテンシャルと出口ポテンシャルの総計に等しい。従
って、上述の２ミリミクロン以内での基礎チャージの、
フェルミポテンシャルと半分の出口ポテンシャルの総計
までの低下は、表面に基づいて計算するとこの２ミリミ
クロン以内では、基礎チャージが半分の出口ポテンシャ
ルの分だけ低下していることを意味する。パラジウム製
のマクロ体について出口ポテンシャルは約５Ｖであり、
パラジウム製のマイクロクラスターについてそれは６Ｖ
または、これ以上となり得る。従って、たったいま述べ
た低下は、この例の場合、少なくとも１．５Ｖ／nmの平
均の基礎的な場の強さの表面付近に対応する。

【００４５】主として１Ｖ／nm以上の場の強さの時、ふ
つう量子物理学のトンネル効果に基づき、不都合に多く
の電子が表面から現れる。つまりこれらはポテンシャル
障壁を通ってトンネルの中へ進入し、電位がフェルミポ
テンシャルの数値まで低下したところで再び現れる。こ
れは、もっと前のところで述べた第２の条件によって阻
止される。つまり基礎チャージが５ミリミクロン以上離
れるか、またはフェルミポテンシャルまで決して低下し
ない時、ポテンシャル障壁は、これが、ほんの少数の電
子により貫通されるが、または、電子により貫通される
ことが全くないほど長い。

【００４６】マイクロクラスターの表面で出口ポテンシ
ャルが十分高く、しかもマイクロクラスター、半径が十
分短かい時、大きな電子損もなしに表面部分の電気の基
礎的な場の強さを少なくとも５Ｖ／nmにし、又、表面か
ら１０ミリミクロンの距離の範囲内では、基礎ポテンシ
ャルを、表面でのその数値に比べて最大限１０ボルトほ
ど低下させることが可能である。しかしこれは決して達
成可能な限界値ではない。例えば、マイクロクラスター
・半径が０．５ミリミクロンである時−これはパラジウ
ム製のマイクロクラスターの場合、ほぼ５０個の原子に
対応するが−そして１０ミリミクロンの距離内の基礎ポ
テンシャルが７Ｖの強さを有している時、表面における
基礎的な電界の強さは１５Ｖ／nm＝１．５・１０¹⁰Ｖ／
ｍぐらいである。このように場の強さが高い時、マイク
ロクラスターの表面に極端な電荷および圧力・関係が生
じ、これらは水素・核融合を促進させる働きがある。し
かし本発明において不都合ではないほどの数の電子は表
面を離れる、と言うのは、このように低いパラジウム・
マイクロクラスターに基づく電子の親和性は７ボルト付
近に位置しているからである。場の強さと電位の上述さ
れている数値は、必ず、絶対値として理解されなくては
ならない。

【００４７】マイクロクラスターにおける電荷密度と、
その表面部分の高い電荷強さは、さまざまな方法で達成
可能である。既に討議した方法はマイクロクラスターを
付着するようにおよび互いに距離をおいて基質層の上に
載せてから、一方のこの基質層と、もう１方での逆電極
間において外部の電位を掛けるものである。しかし本発
明は、形づくられてある値に、そのつど単独または、上
述の方法と一緒にまたは相互にまとめて適用しうること
が分かる。

【００４８】大部分の導電性材料の出口ポテンシャルは
数ボルトの範囲内にある。例えば、パラジウムの出口ポ
テンシャルは５Ｖであり、アルカリ金属の出口ポテンシ
ャルは約１ボルトないし２ボルトである。導電性の材料
と直接接触している時、それらのフェルミポテンシャル
は基本的には同じ数値にセットされているので、それら
の外部の電位は、それらの出口ポテンシャルほど相違さ
せられている。例えば、パラジウム製の本体がアルカリ
−またはアルカリ土金属製の本体と導電性に結ばれてい
ると、この本体の外部には電界が延びており、パラジウ
ム・本体から、その他の本体までの統合ラインは約３な
いし４ボルトに相当する。ここではマイナス側はパラジ
ウムである。これらの電界に属しているのが、パラジウ
ムおよびアルカリ−またはアルカリ土金属について対応
しているマイナスないしプラスの表面電荷である。

【００４９】この知識を出発点として本発明の進展は、
少なくともマイクロクラスターの一部が材料に境を接
し、これと導電性に接続されており、その出口ポテンシ
ャルは、マスクロクラスターをつくり上げている材料の
出口ポテンシャルに比べると少なくとも２ボルト少ない
という点にある。マイクロクラスターに隣り合うこの材
料は、上にマイクロクラスターが付着して載っている１
枚の基質層のようなものとすることも出来、または補助
−マイクロクラスターとすることも可能である。最初の
ケースの例として、バリウム製の基質層上に置いてある
白金製のマイクロクラスターが挙げられる。第２のケー
スの例として挙げるとすると、パラジウム製のマイクロ
クラスターであり、これらはナトリウム製の補助クラス
ターとペアをなしてまたは何回もカップリングしている
ものである。このようにペアもしくは何回もカップリン
グしたマイクロクラスターは気相として自由に浮遊また
は多層形成で１枚の基質層の上にかぶせることが出来
る。その他の例として、マイクロクラスターが著しく異
なる出口ポテンシャル付きの異なる２材料から増感さ
れ、又、マイクロクラスター中で、これら両方の材料は
一緒に混じり合っているのではなく、相互に境を接する
２領域を形成する方法を挙げることにする。

【００５０】しかし出口ポテンシャルは材料ばかりでは
なく、表面の湾曲とも依存関係にある。これはマイクロ
クラスターに典型的であるような激しい表面の湾曲にも
ちろん適用される。例えば、１０ミリミクロンの半径付
きのマイクロクラスターの出口ポテンシャルは、同じ材
料製のマクロ体の出口ポテンシャルと本質的には相違し
ていない。半径を短かくするのにつれて、何らかの金属
製のマイクロクラスターはその出口ポテンシャルをます
ます高め、最後にはその導電性は失われることになり−
マイクロクラスターがもう少し多目の原子を含有してい
る時には−その電子親和性が分子と原子の状態のイオン
化ポテンシャルに近づくまで、その出口ポテンシャルを
ますます高める。これがマクロ体の出口ポテンシャルの
約２倍の大きさになることがしばしば見られる。

【００５１】本発明の、これらの事実に裏づけられてい
る１形態は、マイクロクラスターが主に金属原子を含有
する材料で出来ており、これらの金属原子がこれらのマ
イクロクラスター中に多数含有されており、これらのマ
イクロクラスターが金属の導電性と分子の電気的絶縁間
の境界領域内に位置し、肉眼で見える本体中の材料の出
口ポテンシャルより特記するほど高い出口ポテンシャル
を備えているという点にある。

【００５２】この措置に二重の意義がある。つまり、先
ず、ここに記載の限界範囲のマイクロクラスターは、非
局性在化と局在化間の移行領域内の電子に関し、その配
置上、確かに特別アクティブである。２番目として、こ
の種々マイクロクラスターの、−例えば、かなり大き目
のマイクロクラスターもしくは基質層にとり実現された
−同じ材料製であり、相当大きい本体半径の本体との接
触は、電子の親和性が多種多様であることから、かなり
の場の強さと表面・電荷密度を生み出す。このタイプの
小さなマイクロクラスターが高い出口ポテンシャル付き
の材料で出来ているが、これと接触する、はるかに大き
い本体半径の本体は低い出口ポテンシャルを備えている
材料製である時、これは正にそのケースである。

【００５３】マイクロクラスター部分の電荷と電界強度
は、別の方法によっても同様に引き起こすことが出来
る。光線の作用により少なくともマイクロクラスターの
一部にマイナスの電荷を送り、及び／又は、このマイク
ロクラスターとぴったり隣り合っているその他の本体が
プラスの電荷を入手するように本発明は、先へ企図して
いる。

【００５４】上述の多孔性は特別好都合であるとしてい
提供されているが、逆の多孔性も場合によって有役であ
る。入射光線は、例えば、陰極線またはベータ線、つま
り動きの激しい電子でなくてはならない。マイクロクラ
スターに突き当たると、これらの電子は部分的に吸収さ
れると同時に、マイクロクラスターにマイナスの電荷を
付与する。マイクロクラスターとその他の本体へのプラ
スの電荷は例えば、カナル線即ち、激しく動く水素イオ
ンにより引き起こされる。これらは、マイクロクラスタ
ーまたはその他の本体と接触する際、そのプラスの電荷
を後者へ伝達することが出来る。正の電荷は光電効果に
より表面から電子をはがす電磁波によって引き起こされ
ることも出来る、マイクロクラスターとぴったり隣接し
ている上述のその他の本体は、例えば、個々の原子また
は分子イオンであることも可能である。この場合、マイ
クロクラスターが電気的に絶縁性を備えて載っている１
枚の基質層を問題にする必要がある。そのうえ、その別
の材料のため、光線または混合光線が、始めに挙げたア
クティブなマイクロクラスター上とは正反対の符号の電
荷を引き起こすその他のマイクロクラスターを問題にす
ることも出来る。

【００５５】マイクロクラスターだけに負の電荷を掛け
られるか、または、上述の本体だけに正の電荷が掛けら
れる場合、原則として確かに大いに役立つ。後のケース
においてマイクロクラスター上には負の誘導電荷が形成
される。しかし光線によりマイクロクラスターに負の電
荷が掛けられ、その他の本体に正の電荷が掛けられる時
には、特に有効となる。従って結局、両方のタイプの電
荷が広いスペース内で相互に相殺するため、これらの間
に然るべく高い場の強さを備えて−正反対の符号の非常
に高い隣り合った電荷密度を入手することが出来る。

【００５６】もしもマテクロクラスターが気体または液
体中で自由に浮遊するならば、その電荷は、静電の反発
により、電荷の掛かっているマイクロクラスター間の衝
突確率が低下することから、その耐用年数が自由に浮遊
するマイクロクラスターより高められる限り、追加の意
義を有する。もしも気体または液体中に正の電気を帯び
ている原子、分子イオンまたは補助・マスクロクラスタ
ーが用意されてあるならば、これらがアクティブなマイ
クロクラスターと接触する際に、ますます大きくなるシ
ステムにくっつかず、なるべく凝結させられるように作
り上げておかなくてはならない。この種の凝結は、例え
ば、パラジウム製の負に帯電されているマイクロクラス
ターと正に帯電されている水素イオン間では現れない。

【００５７】オッペンハイマー・フィリップ・プロセス
に基づく理論によると、重陽極と重陽極の核融合に最適
な温度は、場合にによって不都合なほど低温である。例
えば、２０℃しか使えない熱は技術上ほとんど実用不可
能であって、せいぜいヒートポンプの熱源として使われ
るのみである。５０℃以上で使える熱は、住空間を暖め
るには問題点が残り、１００℃以上で使える熱は、電気
を産出するという目的のためには問題点が残る。これら
の状況において２０℃ほど利用温度を高めることにより
核融合の平和的な利用のために決定的な利点を提供する
ことが出来る。

【００５８】ふつう、熱による発電所の場合、利用温度
は熱の発生温度より低い。特別な予備的措置をとらず
に、核融合によって発生する熱について同じことが期待
され得る。しかし本発明の１つの形態によれば、新し
い、状況によっては非常に重要な技術的解決策を表示す
る。つまり、核融合によって形成される熱の主要部分
は、マイクロクラスターの接触中に核融合は遂行される
のであるが、これらのマイクロクラスターの温度に比べ
ると少なくとも２０℃高い温度の時に利用可能とされる
のである。本発明の形態は、化学反応と該物理学の核融
合間の基本的な差異に起因している。つまり化学反応の
場合、熱は反応パートナーが結ばれる場所で遊離される
が、これに反し、熱は投げ捨てられた反応粒子が運動す
るコースに沿って遊離させられる。従って、反応粒子の
平均的なコースの長さが長くなればなるほど、それだけ
熱を遊離するゾーンは核融合の場所を中心にして、そこ
から遠くまで延長される。

【００５９】接触中に核融合を遂行するマイクロクラス
ターのサイズは、核融合の際に発生する反応粒子の平均
のコース長さに比べると、はるかに小さい。従って、マ
イクロクラスターの中でひとりでに遊離されるのは、核
融合の熱のきわめて少ない一部だけである。本発明のこ
の形態の場合、この事実を十分利用し発しながら適切に
冷却することにより、満足できる方法で核融合を終了さ
せる温度に維持される。それに対し有効に使われる熱
は、マイクロクラスターおよび、これらの冷却に使われ
る媒質との熱の接触をなるべく少なくさせる例えば、廃
熱体により排除される。具体的な１実施例は、後から第
１３図と関連づけて表示および説明されることになる。

【００６０】本発明に係る方法の有利に実現されている
点は、核融合を企図されている水素・核が液体中に詰め
込まれており、この液体がマイクロクラスターをはりつ
けた基質層と境を接しており、又、好都合なことに、こ
の液体とこの基質層間に電圧がかかっているというとこ
ろである。水素・核を詰め込んでいる形式の中で最も自
然に思いつくものは、酸化ジュウテリウム、場合によっ
ては酸化・ジュウテリウム・トリチウムのような重水で
ある。この種の液体には、電解特性に好都合に影響を及
ぼす追加の物質を添加することが出来る。これらの物質
の力を借りると、例えば、基質層上に電気の遮断層が形
成されるので、電解現象は特に、マイクロクラスターと
液体間の限界面に限定されることになる。これらの物質
の選択および、必要に応じて掛けられた電圧の推移を通
して多様な可能性が明示される。特別好都合とされるの
は、交流電圧成分の、マイクロクラスター・側の負の直
流電圧成分との重畳を前提として掛けられた電圧であ
る。

【００６１】追加の可能性は、本発明を先述の通りに実
現する際、液体とマイクロクラスター間に少なくとも時
おり、しかもところどころに気体状の部分が出現するこ
とにより明示される。この種の気体状のゾーンは、例え
ば、局部的な電流の作用の下に、熱によって形成された
蒸気または電解により形成された水素として発生する最
も細かいガス泡またはガス薄膜である。こうして表面の
特異性が生まれ、これらは、その極端な分子間引力と場
の強さの関係により核融合の可能性を高める。

【００６２】本発明のその他の可能性として、核融合を
企図されている水素・核を、マイクロクラスターが自由
に浮遊する液体の中へ詰め込むことが提案されている。
この方法ステップに従って、マイクロクラスター表面を
水素間の特別徹底した接触を達成可能である。高い集中
は、マイクロクラスターがはりついたり、凝結したりす
ることのないように予備的装置をとってある時、達成可
能である。これは、液体への適当なイオンの添加及び／
又はマイクロクラスターに優先的に負の電荷を掛けるこ
とにより達成可能である。

【００６３】核融合に企図されている水素・核が、マイ
クロクラスターが自由に浮遊する気体の成分となってい
る時、これに類似のことが適用される。本発明のこの形
態によると、マイクロクラスターと、核融合に企図され
る水素間に異常に高い衝突・確率を達成することが出来
る。なぜならば、一方では、マイクロクラスターの密度
が十分であるにもかかわらず、これと水素・核間の平均
的な隔たりが特別少ないが、他方では、気体分子の自由
な可動性がその拡張スピードをもたらすからである。

【００６４】この形態は、マイクロクラスターを増加す
る際に活用され、冷却に使われるベース媒体を、続い
て、水素・核を成分として、マイクロクラスターで自由
に浮遊する状態で含有している気体の少なくとも１部に
含めることにより科学技術において特別簡単に実現可能
である。例えば、ヘリウムを気体状のベース媒体として
冷却用として使う時、これは発生したマイクロクラスタ
ーと引き離した不必要または一部引き離される必要があ
るかというだけでなく、マイクロクラスターと一緒に、
核融合に企図されている水素に供給されることも出来
る。しかもこの核融合に企図されている水素ガス自体、
気体状のベース媒体として冷却のために利用可能である
ので、外部の気体の供給をはじめから完全または部分的
に省くことが出来る。

【００６５】

【実施例】下記において本発明の考えられる実施例のい
くつかを表示ならびに説明することにする。

【００６６】第１、２と３図は、少なくとも各１個の中
性子を含有する水素・核間の３通りの核融合反応を通例
の記号として具体的に説明するものである。プロトンｐ
は黒丸（Ｋｒｅｉｓｓｃｈｅｉｂｅ）、中性子ｎは輪で
示してある。各反応の際、エネルギーＥが遊離され、こ
れはメガ電子ボルト（ＭｅＶ）の単位で表示される。第
１図は、２個の重陽子Ｄの軽いヘリウムＨｅ３プラス中
性子ｎへの核融合について示している。第２図は、２個
の重陽子ＤのトリトンＴプラスプロトンｐへの核融合を
示している。第３図は重陽子ＤプラストリトンＴのノー
マルなヘリウムＨｅ４プラス中性子ｎへの核融合を示し
ている。

【００６７】第４図は、マイクロクラスターの側面図を
示している。その原子１は規則正しく化学結合により結
ばれている。これらの結びはイオン化線２として図示さ
れている。この例のマイクロクラスター３は規則正しく
配置されている。これを或る意味で分子と結晶格子間の
中間状態と見倣すことも出来る。

【００６８】第５、６と７図は、マイクロクラスター３
と基質層４の概略横断面図を示しており、マイクロクラ
スター３は基質層の上にくっついて載っている。

【００６９】第５図は、マイクロクラスター３が主に基
質４とは別の材料から成る１例を示している。例えば、
マイクロクラスター３はパラジウムまたは高い電子の親
和性を備えているその他の材料でつくられているが、他
方基質層は低い電子の親和性を備えているその他の材料
製である。

【００７０】第６図に記載の実施例の場合、基質層４は
『マスキング』、つまり、絶縁性の被膜５でカバーされ
ている。この絶縁性被膜５は、核融合気体による化学的
な侵食から基質層４を保護するため及び／又は電気的に
絶縁するために使用可能である。この例の場合、絶縁性
の被膜５は、基質層４を、既にくっついて載せられてい
るマイクロクラスター３と共に、適当な温度の時に酸化
または水素と化合する雰囲気にさらすことによって形成
される。例えば、マイクロクラスター３はパラジウムを
含有する合金製、基質４は純粋または他の元素を組み込
まれた珪素製、さらに絶縁性の被膜５は酸化ケイ素のよ
うなもので出来ている。基質層４の表面を絶縁性の被膜
５に変えた酸化作用のある雰囲気はマイクロクラスター
３の表面をもとのままにしておいた。

【００７１】第７図は、マイクロクラスター３が、例え
ば、パラジウムのように基質層４と同じ材料で出来てい
るケースを示している。ここでも基質４は絶縁性の被膜
５でカバーされている。これは電気的な絶縁に使われ
る。これは、マイクロクラスターより先に、基質層４に
はりつけ済みとなっている。後からかぶせられるマイク
ロクラスター３は、これらに絶縁性の被膜５をかぶせた
際に力学的に突き破った箇所まで及び／又は絶縁性の被
膜５に穴のあいているそのような箇所まで電界を通って
案内されていたことにより導電性に基質層４と結ばれて
いる。

【００７２】第８図と第９図は、各１個のマイクロクラ
スター３と、これが載っている基質層４の横断面を細い
しま模様の線の広がりとして概略的に示している。マイ
クロクラスター３は基質層４と同一の導電性材料で出来
ており、又これと導電性を備えて連通している。マイク
ロクラスター３および基質層４の表面の上方には典型的
な等電位線６を、これが初めに、−つまり、ショット雑
音・効果により追加されるイメージポテンシャル抜きで
−続いて、基質層４が、その上にくっついているマイク
ロクラスター３と共に、第８図と第９図中に記入されて
いない逆電極に対向している時には、どのように形成さ
れるかについて書き込んである。等電位線６に付与され
ている電位は、第８図と第９図において図示される両方
の例の場合には、１ミリミクロン（１０^-9ｍ）のマイク
ロクラスター・半径および、基質層４から１mm（１０^-3
ｍ）の距離と、これに向かい＋５ボルト（Ｖ）の電位を
備えている逆電極に関連づけられている。基質層４と、
この上にくっついているマイクロクラスターの電位はゼ
ロボルトとして表示されている。逆電極に基づくと、こ
れはマイナスであり、−５Ｖとなる。

【００７３】第８図において基質層４は電気絶縁性の被
膜によって覆われていない。従ってマイクロクラスター
３の表面での電荷密度は、基質４の表面でのそれに比べ
ると規模の通りには高まっていない。このためマイクロ
クラスター３の表面での電界強度は適度の強さでしかな
い。これは、電位が５，１０ないし１５マイクロボルト
以上にならないここに図示されている等電位線から明ら
かにされる。

【００７４】第９図において基質層４は電気絶縁性の被
膜５により覆われている。このためマイクロクラスター
３の表面に、著しく高い電荷密度ならびに著しく高い場
の強さが現れる。これは、ここではマイクロボルト・領
域ではなく、ボルト・領域（１Ｖ，２Ｖ，３Ｖないし４
Ｖ）にある等電位線６から明らかにされる。

【００７５】第８図と第９図の比較は、本発明にとり重
要な２つの認識を具体的に説明している。つまり、先
ず、水平または適当に湾曲して表面における実際上水素
・核融合にとり考慮の対象になる状況の下では、決定的
に重要な場の強さを達成不可能であり、２番目として、
マイクロクラスターの激しく湾曲した表面において、特
別な予備的措置をとった時に限り、著しい場の強さを十
分発達させることが出来る。

【００７６】第１０図は、金属の表面から距離ｘをおい
て１個の電子に基づくエネルギーＥを通常の概略図とし
て示している。ここにおいて７は公知のフェルミ・エネ
ルギーを指しているが、他方８は外部の電位を加えずに
付与されているその基礎のエネルギー定数を示してい
る。電子の親和性Ｗは、この基礎エネルギー定数８とフ
ェルミ・エネルギー７間の差異である。しかし金属表面
と、第１０図中に書き込まれていない逆電極間で、負の
符号つきの外部の電位が金属表面に掛けられる時、基礎
のエネルギー関数９が明示される。基礎のエネルギー関
数９は、ショット雑音・効果のイメージポテンシャルと
まとめられて合成のエネルギー関数１０を出す。第１０
図から明らかにされる通り、右側の合成エネルギー関数
１０はその最高点１１から必ず下がっている。これは、
合成エネルギー関数１０の最高点１１がフェルミ・エネ
ルギー７より高いとしても、量子物理学のトンネル効果
に基づき電子が自然に金属表面から抜け出し得ることを
意味する。このように抜け出る電子は、合成エネルギー
関数１０がフェルミ・エネルギーより低くなる金属表面
から距離ｘのところに再び出現し、金属表面から加速さ
れて離れる。この現象は、表面電荷の密度ならびに電界
強度が金属表面の付近に下の限界を置いている限り、好
都合ではない。

【００７７】第１１図に記載の実施例は、先ず金属表面
が平らではなく、図示できないほど、マイクロクラスタ
ーの表面は、つまり、極端に小さい湾曲半径を有してお
り、そのうえ、２番目として、加えられたその外部の電
位は電子の親和性Ｗより幾分少ない程度であるという点
で第１０図に記載のそれと相違している。これら両方の
相違点のせいで、金属表面の直接隣りにおける基礎のエ
ネルギー関数９は、第１０図として図示されている場合
より一層スピーディーに低下するが、電子が量子物理学
的に通り抜け不可能になっている。第１１図中に示され
ている基礎のエネルギー関数９および合成のエネルギー
関数１０の推移は、数多くの可能性の１例にすぎない。
加えられる外部の電位、マイクロクラスターの半径とマ
イクロクラスター・材料を然るべく選ぶと、これらの関
数を理想的に整えることが出来る。好都合なことは、ふ
つう、マイクロクラスターは、巨視的物理学の固体の形
を呈する同じ材料に比べてはるかに高い電子の親和性を
備えている。

【００７８】第１１図中に示され、最初は急勾配であっ
て、次に距離ｘが長くなるのにつれて徐々にフラットに
なってゆく、基礎のエネルギー関数９の差異は、マイク
ロクラスターの表面から離れれば離れるほど等電位線６
の隔たりがますます大きくなるという第９図中の事実に
対応する。従って、マイクロクラスターは加えられる外
部の電位が小さいにもかかわらず、著しい表面電荷と著
しい電界強度を表面付近のゾーン中に入手可能である。
これらの極端な関係は−例えば、高められたイオン化電
位、異常な吸収作用と活性的な中央部の出現のような−
マイクロクラスターに固有のその他の特色と共に、水素
・核融合を可能にする警異的な組み合わせ効果を引き起
こす。

【００７９】第１２図ないし第１５図は、上にマイクロ
クラスター３をくっつけている基質層４、逆電極１２お
よび、ひょっとして必要になるかもしれないその他の部
品の横断面を示している。

【００８０】第１２図は、逆電極１２および基質４が実
体的にぴったり結ばれているが、電気的に互いに絶縁さ
れて形づくられている１例を示している。逆電極１２と
基質４間の電気的な絶縁は、電気絶縁性の中間層１３に
より遂行されている。この例において、逆電極１２は、
電気絶縁性の中間層１３および、この上に置いてある基
質層４の力学的なベースとなる。絶縁性の中間層１３お
よび基質層４のパーホレーション１４を通り、逆電極１
２からスタートし、第１２図中に図示されていないか力
線が延びてマイクロクラスターをとらえている。例え
ば、第６，７と９図中で参照番号５として表示される場
合によって必要になり得る絶縁性の被膜は、第１２図中
には、便宜上記入されていない。これは下記の第１３，
１４と１５図にも同様に該当する。

【００８１】第１３図は、基質層４と、これに向き合っ
ている、つまり、これと一緒に作用する逆電極１２を技
術上有利に形づくることの出来る１例を示している。逆
電極１２も、基質層４およびこれを支えている基質ベー
ス１５も、多孔性の中空シリンダとして形作られてい
る。逆電極１２と基質層４間には、中空円筒状のガス室
１６がある。核融合される気体は基質ベース１５中にあ
る円筒形の空調１７を通り軸方向へ進み、続いて、ほぼ
半径方向へ基礎ベース１５、基質層４、ガス室１６と逆
電極１２を通り抜ける。基質層４にくっついており、し
かもガス室１６中へ突き出ているマイクロクラスターは
図示されていない、と言うのは、これらは、この縮尺で
見分けられるようにするには、あまりにも小さいからで
ある。第１３図の半径・比は標準的なものであるとは理
解出来ない。例えば、基質層４の厚みとガス室１６の厚
みを、これが図示されている時より少なく選ぶことも一
般には不都合ではない。

【００８２】第１３図に記載の配置において、逆電極１
２は、その中で自然に発生した熱とガス室１６中で発生
された熱の少なくとも一部を技術的に活用するために排
出する廃熱体１８として同時に使われる。従って、第１
３図中に概略的に図示されている配置は、加えられる外
部の電位が原則として、あるいは時々断念される時、つ
まり、廃熱体１８が逆電極の名称にふさわしくない時に
同様に好都合である。

【００８３】多孔性のせいで内側から外側へ半径方向へ
流れる核融合気体を備えている第１３図に記載の設計
は、核融合が遂行される温度より特記すべきほど高い温
度の熱と廃熱体１８から取り出して活用する有利な１つ
の方法を提供する。簡単に述べると、核融合・温度より
特記すべきほど高い利用・温度で作業を進めることが出
来る。これは、理想的な核融合・温度が例えば、通常気
圧の水の沸点以下というように、不当に低い時には、重
要である。

【００８４】核融合・温度に比べると特記すべきほど高
くなった利用・温度は、第１３図に記載の装置を利用し
て例えば、下記の通りに入手される。つまり、基質ベー
ス１５中に収納されてあるが、図示されていない冷却水
用の溝を通り、基質ベース１５と、この上にある基質層
４はマイクロクラスターと一緒に冷却されるので、マイ
クロクラスターの付近およびマイクロクラスター中で遂
行される核融合は低温が要求される時スタートすること
になる。核融合の時に発生する熱は、一方では、マイク
ロクラスター中、基質層４中と基質ベース１５中で形成
され、他方では−単位時間につき似たような程度である
が−核融合気体中および廃熱体１８中で形成される。核
融合気体中で形成された熱は、流れる核融合気体と一緒
に多孔性の廃熱体１８中へ運ばれる。この熱は廃熱体１
８中で発生した熱と一緒に、自由に利用温度で利用可能
である。これは廃熱体１８中に含有されており、図示さ
れていない溝を通って排出される。

【００８５】このタイプの配置と利用の場合、基質層４
と廃熱体１８間の熱交換の具合いが悪い。従って本発明
に追加の方法が企図されている。つまり、熱放射・交換
を少なく保持するには、基質層４の表面と、廃熱体１８
の内表面の高い赤外線・反射が望ましく、熱伝導を少な
く保つには、核融合ガスの流速を、ガス室１６の厚みに
より分けられるその拡散率よりなるべく大きくすること
が望ましく、流れる核融合気体の冷却作用を小さく保つ
には、重要とされる熱の不足分を全く運搬しないか、ま
たは、廃熱体１８まで届いた際、およそのその温度まで
加熱されるかのどちらか一方のために、核融合気体の流
速を十分低く保つことが望ましい。

【００８６】第１４図と第１５図は、基質層４と向き合
っている逆電極１２を示している。第１４図によると、
逆電極１２と基質層４間の一番小さな隔たりは基質層４
上でくっついている電気絶縁性の粒子１９により保証さ
れている。逆電極１２は力学的にこの絶縁粒子１９上で
支えられている。第１５図によれば、逆電極１２は力学
的にマイクロクラスター３そのものにより支えられてい
る。これらと逆電極間のショートは、逆電極１２に著し
く弱い導電性のカバー２０をかぶせることにより回避さ
れる。このカバー２０は向こう側で１枚のやや厚目の安
全層２１上に載っており、これは、カバー２０と本来の
逆電極１２の金属性の本体の間に位置する。これは、カ
バー２０の厚みがマイクロクラスター３の半径もしくは
直径とおよそ等しい時には好都合である。

【００８７】第１４図と第１５図による配置において、
逆電極１２が同時に廃熱体１８として形作られている時
と、核融合気体が最初多孔性の基質層４、次にガス室１
６、そして最後に多孔性の廃熱体１８を通り抜ける時、
好都合である。この種の配置は、廃熱体１８が逆電極１
２の任務を一部だけまたは全然満足させない時にも有意
義である。

【００８８】その他の点では等しい条件と要求の下で、
基質層４上でくっついているマイクロクラスター３がよ
りぴったりと並んで置かれれば置かれるほど、それだけ
逆電極１２の基質層４からの距離が短かくなる。例え
ば、第１４図と第１５図中に具体的に示されているマイ
クロクラスター３の相互の距離は十分実用的である。第
１５図の場合、マイクロクラスター３と、図示してある
以上にぴったりと並べることが認められる。第１２図中
には、分かり易くするため、マイクロクラスター３を過
度に大きく書き込んであるので、マイクロクラスター３
のサイズとそれらの理想的な相互の隔たり間の関係が大
き過ぎるように思われる。

【００８９】例えば、第１３図または第１４図に従った
配置において、基質層４と逆電極１２間の隔たりがマイ
クロクラスター３の直径に比べてずっと大きい時と、基
質層が例えば、第６図または第７図に記載の通り、電気
絶縁性の被膜まで覆われている時、基質層４と逆電極１
２間に加えられた電圧を近似的に２つの部分、即ち、個
々のマイクロクラスターの周囲に形成される局部電圧お
よび、多くのマイクロクラスターの広い面積での協力を
通して生じるコレクティブ電圧に分けることが考えられ
る。

【００９０】局部電圧とコレクティブ電圧は、一方にお
いて、十分な効果を達成するには十分大きいと考えら
れ、他方において、望ましくない放電現象を除外するに
は、これらは相変わらず小さすぎると考えられる。例え
ば、局部電圧が数ボルトであって、コレクティブ電圧が
１５Ｖ以下の時、正にその通りである。５Ｖの局部電圧
付きマイクロクラスターの例は、既に第９図と関連して
論じてある。コレクティブ電圧は、基質層４と逆電極１
２間の距離と掛け算されてから、真空状態の誘電率で割
られた、多くのマイクロクラスターの中から平均として
出された、電荷の単位面積当たりの密度として近似的に
明示される。

【００９１】最後に述べた関係から分かる通り、例えば
２０Ｖのコレクティブ電圧と十分の一ミリメートルの距
離は、１平方メートル当たり約１０¹³基礎電荷という単
位面積当たりの電荷密度に対応する。若干の基礎電荷に
ついて各マイクロクラスターの平均的な電荷を概算で見
積もると、その結果として、この具体例に関し、１平方
メートル当たり１０¹²ないし１０¹³個のマイクロクラス
ターの単位面積当たりの密度が明示される。

【００９２】第５図ないし第９図および第１２図ないし
第１５図に従った配置は、核融合気体がマイクロクラス
ター３を通り抜ける適用に適している。この場合、第
６，７と９図中に示されている絶縁性の被膜５は−これ
は補足的に化学及び／又は電気的に絶縁されているかど
うかとは無関係に−核融合気体の漏れないし侵入を基質
層の自由な表面により阻止することが出来る。

【００９３】第１６図は、基質層４と、この上にくっつ
いているマイクロクラスター３の横断面を示している。
先行の諸例とは反対に、ここにおいてマイクロクラスタ
ー３は相互に離れておらず、多層形式に載っている。従
ってマイクロクラスター３間には好都合な表面効果付き
の形態の多様な空洞がある。このタイプの導電性のマイ
クロクラスター３は電気的に直接結ばれている。しかし
電界を、この種のマイクロクラスター３間に提供しなく
てはならない。これは、多層形式の層の中に、例えば、
パラジウム製の高い電子の親和性Ｗを備えているマイク
ロクラスター２２と、例えば、アルカリ金属製の低い電
子の親和性Ｗを備えているマイクロクラスター２３を乱
雑に含有することによって好都合に遂行される。マイク
ロクラスター２２とマイクロクラスター２３間に、いわ
ゆるボルタ・電位が出現する。これはマイクロクラスタ
ー２２での負の表面電荷、マイクロクラスター２３上で
の正の表面電荷に起因する。正反対の符号のこれらの表
面電荷間には高い電界強度が発生する。

【００９４】小型のマイクロクラスターは、ふつう、同
じ材料から成る大型のマイクロクラスターに比べると、
はるかに高い電子の親和性を備えている。従って、たっ
たいま記載された効果は、例えば、第１６図による多層
形式の層の場合、同じ材料から成るマイクロクラスター
が大いに異なるサイズで現れる時、確実に発生する。こ
れが特別強烈に現れるのは、高い電子の親和性Ｗの材料
製の小型マイクロクラスター２２が、低い電子の親和性
Ｗの材料製である大型のマイクロクラスター２３と一緒
に多層形式に乱雑に現れる時である。

【図面の簡単な説明】

【図１】２個の重陽子Ｄの軽いヘリウムＨｅ３プラス中
性子ｎへの核融合について示している図

【図２】２個の重陽子ＤのトリトンＴプラスプロトンｐ
への核融合を示している図

【図３】重陽子ＤプラストリトンＴのノーマルなヘリウ
ムＨｅ４プラス中性子ｎへの核融合を示している図

【図４】マイクロクラスターの側面図

【図５】マイクロクラスターと基質層の概略横断面図

【図６】マイクロクラスターと基質層の概略横断面図

【図７】マイクロクラスターと基質層の概略横断面図

【図８】１個のマイクロクラスターと、これが載ってい
る、電気絶縁性の被膜によって覆われていない基質層の
横断面を細いしま模様の線の広がりとして概略的に示し
ている図

【図９】１個のマイクロクラスターと、これが載ってい
る、電気絶縁性の被膜により覆われている基質層の横断
面を細いしま模様の線の広がりとして概略的に示してい
る図

【図１０】金属の表面から距離ｘのきょりにある１個の
電子に基づくエネルギーＥの概略図

【図１１】平らではない金属の表面から距離ｘのきょり
にある１個の電子に基づくエネルギーＥの概略図

【図１２】上にマイクロクラスターをくっつけている基
質層及び逆電極等の横断面

【図１３】基質層と、これに向き合っている逆電極を技
術上有利に形づくることの出来る１例を示している断面
図

【図１４】基質層と向き合っている逆電極を示している
断面図

【図１５】基質層と向き合っている逆電極を示している
別の断面図

【図１６】基質層と、この上にくっついているマイクロ
クラスターの横断面

【符号の説明】

１…原子２…イオン化線３、２２、２３…マイクロクラスター４…基質層５…被膜６…等電位線７…フェルミ・エネルギー８…基礎エネルギー定数９…基礎のエネルギー関数１０…合成のエネルギー関数１１…最高点１２…逆電極１３…中間層１４…パーホレーション１５…基質ベース１６…ガス室１７…円筒形の空調１８…廃熱体１９…電気絶縁性の粒子２０…カバー２１…安全層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々少なくとも１個の中性子を含む各々
２個の水素核の融合方法において、融合のために上記の
核をマイクロクラスターと接触させ、マイクロクラスタ
ーが少なくとも３個ないし最高１０万個の原子を含み、
これらの原子が実質的に周期表の少なくとも１つの亜族
に属し、かつ担体媒質で冷却することにより高温で微細
に分布した粒子からこのマイクロクラスターを得たこと
を特徴とする方法。
【請求項２】多くのマイクロクラスターが少なくとも
５個、最高２００個の原子、好ましくは「魔法数」の原
子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】マイクロクラスターが実質的にパラジウ
ム及び／又はチタンから成り、これと銀を合金すること
ができることを特徴とする請求項１又は２に記載の方
法。
【請求項４】好ましくはレーザビームにより蒸発させ
て極めて微細な粒子を形成し、冷却のための担体媒質が
ガス状であることを特徴とする請求項１ないし３に記載
の方法。
【請求項５】粒子線により蒸発させて極めて微細な粒
子を形成し、融合する水素核が好ましくは粒子線に含ま
れていることを特徴とする請求項１ないし５に記載の方
法。
【請求項６】マイクロクラスターを基層に付着して被
着したことを特徴とする請求項１ないし５に記載の方
法。
【請求項７】基層がケイ素、チタン、ガドリニウム、
サマリウム又は他の希土類を含むことを特徴とする請求
項６に記載の方法。
【請求項８】マイクロクラスターと基層が電導性に形
成され、互いに電導結合されていることを特徴とする請
求項６及び７に記載の方法。
【請求項９】マイクロクラスターが相互に間隔を有
し、基層が電導性であり、付着して被着したマイクロク
ラスターの間の基層表面を電気絶縁層で被覆したことを
特徴とする請求項６ないし８に記載の方法。
【請求項１０】電気絶縁層を基層表面の化学変化、特
に酸化又は窒化により形成したことを特徴とする請求項
９に記載の方法。
【請求項１１】対電極及び基層と対電極の間に印加さ
れる電圧により基層及びこれに付着して被着したマイク
ロクラスターがその上にある空間に対して好ましくは負
の電位を有することを特徴とする請求項８ないし１０に
記載の方法。
【請求項１２】対電極も基層も電導層として形成され
ており、これらの２つの層が絶縁中間層によって物体と
して互いに連結されるが、電気的に互いに絶縁されてい
ることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】対電極が基層に対向する電導材料とし
て形成され、このまいくは対電極及び／又は基層が融合
する材料の通過のための通路、穴又は細孔を具備するこ
とを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】基層が円筒体の外周面を成し、この外
周面が円筒体として形成された対電極の内周面に対して
１ミリメートル未満の間隔で同心であり、融合する材料
が環状室を貫いて好ましくは半径方向に運動することを
特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】対電極が基層から０．１mm未満の間隔
を有し、基層と対電極の間にある、好ましくは吹付け法
で基層に被着した電気絶縁粒子によって上記の間隔がお
おむね維持されることを特徴とする請求項１３及び１４
に記載の方法。
【請求項１６】対電極の基層に面した側が電気伝導度
の極めて小さな多分子保護層で被覆され、マイクロクラ
スターと万一接触しても破壊的な短絡を引き起こさない
ことを特徴とする請求項１３ないし１５に記載の方法。
【請求項１７】融合する気体がマイクロクラスターを
貫流することを特徴とする請求項６ないし１６に記載の
方法。
【請求項１８】マイクロクラスターが多重層を成して
基層に付着して被着されていることを特徴とする請求項
６ないし８及び１１ないし１７に記載の方法。
【請求項１９】マイクロクラスターの少なくとも１０
分の１で少なくとも一時的にマイクロクラスターの電荷
とその原子数との比が、１個当り素電荷の少くとも１０
０分の１であることを特徴とする請求項１ないし１８に
記載の方法。
【請求項２０】平方ナノメートルにつき素電荷の少な
くとも１０分の１の表面電荷密度がマイクロクラスター
の少なくとも１０分の１に少なくとも一時的かつ局部的
に現われることを特徴とする請求項１ないし１９に記載
の方法。
【請求項２１】マイクロクラスターの少なくとも１０
分の１で少なくとも一時的かつ局部的に一次電位が表面
から２ナノメートルの間隔以内ではフェルミポテンシャ
ルと仕事関数の２分の１の和に低下するが、表面から５
ナノメートルの間隔以内ではなおフェルミポテンシャル
まで低下していないことを特徴とする請求項１ないし２
０に記載の方法。
【請求項２２】マイクロクラスターの少なくとも１０
分の１で少なくとも一時的かつ局部的に表面の一次電界
強度がナノメートルにつき少なくとも５ボルトであり、
表面から１０ナノメートルの間隔以内では一次電位が表
面の一次電位の値に比して最高１０ボルト低下している
ことを特徴とする請求項１ないし２１に記載の方法。
【請求項２３】仕事関数の値がマイクロクラスターを
構成する物質の仕事関数より少なくとも２Ｖ小さい物質
に、マイクロクラスターの少なくとも一部が隣接し、こ
れと電導結合されていることを特徴とする請求項１ない
し２２に記載の方法。
【請求項２４】マイクロクラスターの少なくとも一部
がおおむね金属原子を含む材料から成り、この金属原子
がこのマイクロクラスターに多数含まれているため、こ
のマイクロクラスターが金属電気伝導と分子電気絶縁と
の中間領域にあり、マクロ体の材料の仕事関数より著し
く高い仕事関数を有することを特徴とする請求項１ない
し２３に記載の方法。
【請求項２５】放射線の作用でマイクロクラスターの
少なくとも一部に負電荷が供給され、及び／又はこのマ
イクロクラスターの至近にある他の物体が正電荷を得る
ことを特徴とする請求項１ないし２４に記載の方法。
【請求項２６】融合により生じた熱の大部分を、融合
が行われるときに接触するマイクロクラスターの温度よ
り少なくとも２０℃高い温度で利用することを特徴とす
る請求項１ないし２５に記載の方法。
【請求項２７】融合のための水素核を液体に結合し、
この液体がマイクロクラスターで覆われた基層に隣接
し、好ましくはこの液体とこの基層の間に電圧を印加す
ることを特徴とする請求項１ないし２６に記載の方法。
【請求項２８】液体とマイクロクラスターの間に少な
くとも一時的かつ局部的にガス状区域が現われることを
特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】融合のための水素核が液体に結合さ
れ、マイクロクラスターがこの液体の中に自由に浮遊す
ることを特徴とする請求項１ないし５及び１９ないし２
５に記載の方法。
【請求項３０】融合のための水素核が気体の成分であ
り、マイクロクラスターがこの気体の中に自由に浮遊す
ることを特徴とする請求項１ないし５及び１９ないし２
５に記載の方法。
【請求項３１】マイクロクラスターを得る時に利用さ
れ、続いて冷却のために用いられるガス状担体媒質の少
なくとも一部が、水素核を成分として、マイクロクラス
ターを自由に浮遊する状態で含むガスに属することを特
徴とする請求項３０に記載の方法。