JPH07174878A - 常温核融合連鎖反応のための陰極及びその製造方法並びに常温核融合連鎖反応用電解液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定常的に大量の過剰熱が得られ、安全で容易
に安価なエネルギー資源として利用できる常温核融合連
鎖反応電極用陰極及びその製造方法並びに常温核融合連
鎖反応用電解液を開発することを目的とする。 【構成】 常温核融合連鎖反応に好適に用いることがで
きる遷移金属、アルミニウム、スズ又はステンレス鋼の
空隙率が０．５〜８０容量％の多孔質体金属から成る、
定常的に大量の過剰熱が得られ、安全で容易に安価なエ
ネルギー資源として利用できる、常温核融合連鎖反応電
極用陰極及びその製造方法並びにその常温核融合連鎖反
応に用いる電解質の重水、及び重水を含む軽水又は通常
の軽水の水溶液から成る電解液。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は常温核融合連鎖反応用陰
極及びその製造方法並びに常温核融合連鎖反応用電解液
に関する。更に詳しくは高温プラズマ状態を達成するこ
となく、常温等の低温で電気化学的に核融合の連鎖反応
を実現するための使用に適した陰極及びその製造方法並
びに常温核融合連鎖反応用電解液に関する。

【０００２】

【従来の技術】エネルギー資源として核分裂反応を利用
した原子力エネルギーは実用化されているが、安定性、
放射性廃棄物の発生等の問題がある。かかる点から核融
合はクリーンなエネルギー資源として期待されている
が、核融合を発現させるためには高密度で超高温、即ち
１０⁷ ℃にプラズマを閉じ込めなければならず、また非
常に強力な磁場等を必要とする等、その技術的困難性は
極めて高いものであった。

【０００３】一方、１９８９年３月２３日、Ｍ．フライ
シュマン（英国サウサンブトン大学）とＳ．ポンス（米
国ユタ大学）は陰極をパラジウム、陽極を白金とする重
水の電解系で、長時間電流を流し続けると、異常な発熱
と中性子の発生が認められると報告している（M.Fleisc
hmann and S.Pons, J.Electroanalytical Chem., 261,3
01(1989)）。この現象は一般にコールドフュージョン
（Cold Fusion)、低温核融合又は常温核融合と呼ばれ、
極めて簡便に核融合反応を行わせることのできる方法と
して注目されている。

【０００４】しかし、この方法は、全体的にみれば入力
より出力が大きくならないこと、ある時突然起きる現象
であること、パラジウム陰極は一回しか使用できないこ
と、重水及びパラジウムが高価であることなどの欠点を
有する。

【０００５】また、最近、Ｒ．ミルズ（米）とＳ．クナ
イジス（米）はカリウムイオンの軽水溶液をフォイル状
ニッケル陰極を用いて電解することにより、異常発熱を
観測している（R.Miles and S.Knoizys, Fusion Techno
l., 19,65(1991))。しかし彼らは、この発熱は核融合に
よるものではないとし、水素が異常な化学状態（Schrun
ken Atom）を取ることによるとしている。彼ら及びブッ
シュ（米）の方法を更に検討したその後の報告では、得
られる過剰熱（〔出力 入力〕／入力で表現される）は
実用的にはたかだか３０％が限度であり、得られるエネ
ルギーの総ワット数は０．５Ｗ以下で実用化には難があ
る。また、ニッケル陰極は再使用できない、電力の印加
が電流のオン／オフを繰り返す等複雑である、定常的な
熱発生はできない等の問題を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上記
のような問題点を解決し、常温において核融合連鎖反応
を定常的に維持し、大量の過剰熱を発生し、安価で、長
期繰り返し使用可能で、安全に常温核融合を行わせるこ
とのできる常温核融合連鎖反応電極用陰極及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００７】本発明は、また前記常温核融合連鎖反応に
適した電解液を提供することを目的とする。本発明に従
えば、遷移金属、アルミニウム、スズ又はステンレス鋼
から選ばれた、空隙率０．５〜８０容量％の多孔質体金
属から成る常温核融合連鎖反応電極用陰極が提供され
る。

【０００８】本発明に従えば、また、遷移金属、アルミ
ニウム、スズ又はステンレス鋼から選ばれた、粒径１０
nm〜１００μｍの金属粉を常温又は高温において加圧し
て成形し、又は成形後加熱することにより空隙率０．５
〜８０容量％の多孔質体金属から成る常温核融合連鎖反
応電極用陰極を製造する方法が提供される。

【０００９】本発明に従えば、更に、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属、第３Ａ族元素及び遷移金属の水酸化
物、炭酸化合物、硫酸化合物、燐酸化合物、硝酸化合
物、ハロゲン化合物、過塩素酸化合物及びホウ素の化合
物の中から選ばれた、少なくとも一種の化合物を電解質
の軽水水溶液から成る常温核融合連鎖反応用電解液が提
供される。

【００１０】本明細書において用いる“多孔質体金属”
なる用語は、多孔質金属塊又は多孔質金属の導電性容器
中の金属粒子又は金属粉末を含む。

【００１１】電解液水溶液中で多孔質体の陰分極電極を
用いて陰分極を行うと、水素電極反応が生起され、その
際、電解質の金属イオン（Ｍ^z+：ｚはイオン価数を表
す）が電極表面において電子移動を起こし、電極表面層
に吸着、蓄積し、更には電極素材との間で、下記式
〔１〕で示されるように、金属間化合物（式中ではＭ
（Ｉ）で示す）を形成することが、本発明者の研究によ
り知られている（R.Notoya andA.Matsuda, J.Research
Inst. Catal. Hokkaido Univ., 14,198(1966)；R.Notoy
a, Shokubai, 61(1970)；R.Notoya, Elektrokhimiya, i
n press, 29,53(1993)）。

【００１２】この電極反応は、 〔１〕Ｍ^z+ ＋ ｚｅ^- ＝Ｍ（Ｉ）、 〔２〕Ｍ（Ｉ）＋ｚＨ₂ Ｏ ＝ Ｍ^z+ ＋ ｚＯＨ^- ＋
ｚＨ 及び 〔３〕２Ｈ ＝ Ｈ₂ （注）Ｍ（Ｉ）：電極金属との金属間化合物（水素電極
反応の中間体）

【００１３】となるが、この反応の中間体である金属中
間体Ｍ（Ｉ）と吸着（吸収）水素Ｈとが、電極表面層内
に十分蓄積されるように工夫すれば、これらの中間体同
士が陰極電解液境界層及び電極金属内において核反応を
起こし、重水を用いることなく、通常の軽水の溶液系で
大量の発熱が得られる。また、この電解液中に、トリチ
ウムの生成が観測されたことにより： ¹ ₁ｐ ＋ ¹ ₀ｎ → ² ₁ｄ ＋ Ｑ （Ｉ） ² ₁ｄ ＋ ¹ ₀ｎ → ³ ₁ｔ ＋ Ｑ （II） ² ₁ｄ ＋ ² ₁ｄ → ³ ₁ｔ ＋ ¹ ₁ｐ ＋ Ｑ （III) → ³ ₂ｈｅ ＋ ¹ ₀ｎ ＋ Ｑ （III'） ² ₁ｄ ＋ ³ ₁ｔ → ¹ ₀ｎ ＋ ⁴ ₂ｈｅ ＋ Ｑ （IV）及び ² ₁ｄ３個が反応する多体反応群 （IV') が高温核融合と同様に起きていることが明らかである。
ここにｈｅはＨｅの原子核、Ｑはそれぞれの反応の放出
エネルギーであり、異なる値を取る。上記素反応中、最
も容易に起こる反応は（IV）であることは良く知られて
おり、³ ₁ｔが電解液中に検出されたことは、³ ₁ｔを生成
する反応即ち、（II），（III)及び以下に示すＭ（Ｉ）
が加わる多数の反応が十分速く起きており、又、³ ₁ｔが
中間体であることを示す。この系に中間体として¹ ₀ｎ，
¹ ₁ｐ，² ₁ｄ，³ ₂ｈｅ，⁴ ₂ｈｅが少なくとも存在し、これ
らLittle Particle が、分岐種として働いていることが
わかる故、これら（Ｉ）〜（IV')及び下記の反応系は連
鎖反応系である（Ｈ．Ｈ．セミョーノフ著、管孝男，松
田秋八（マツダアキヤ）訳「化学反応論」上下２巻、岩
波書店、１９６３）。

【００１４】次に、これらLittle Particle は金属間化
合物の中間体の核 ^A _Z ｍと以下の反応を起こす： ｉ） ^A _Z ｍ ＋ ¹ ₀ｎ → ^A+1 _Z ｍ ＋ Ｑ → ^A _Z-1 ｍ ＋ ¹ ₁ｐ ＋ Ｑ₁ → ^A-1 _Z-1 ｍ ＋ ² ₁ｄ ＋ Ｑ → ^A-2 _Z-1 ｍ ＋ ³ ₁ｔ ＋ Ｑ （Ｖ）等々、 他に ^A-2 _Z-2 ｍ， ^A-3 _Z-2 ｍ，³ ₂ｈｅ，⁴ ₂ｈｅが作られ
る。６種の（Ｖ）反応が起きうる。 ^A _Z ｍ ＋ ¹ ₀ｎ → ^A+1 _Z ｍ ＋ Ｑ ^A+1 _Z ｍ ＋ ¹ ₀ｎ → ^A+2 _Z ｍ ＋ Ｑ −−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−− ^A+n-1 _Z ｍ ＋ ¹ ₀ｎ → ^A+n _Z ｍ ＋ Ｑ （Ｖ') （注） ^A _Z ｍはＭ（Ｉ）として電極に存在する。 ii） ^A _Z ｍ ＋ ¹ ₁ｐ → ^A+1 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ → ^A _Z+1 ｍ ＋ ¹ ₀ｎ ＋ Ｑ （VI） 等ｉ）と同様、合計１０種の（VI）系反応により ^A-1 _Z
ｍ， ^A-2 _Z ｍ， ^A _Z-1 ｍ， ^A-3 _Z-1 ｍ、かつｔ，ｐ，
ｄ，³ ₂ｈｅ，⁴ ₂ｈｅ等と一緒に作られる。 又は、 ^A _Z ｍ ＋ ¹ ₁ｐ → ^A+1 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ ^A+1 _Z+1 ｍ ＋ ¹ ₁ｐ → ^A+2 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ −−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−− ^A+n-1 _Z+n-1 ｍ ＋ ¹ ₁ｐ → ^A+n _Z+n ｍ ＋ Ｑ （VI') 更に、 iii) ^A _Z ｍ ＋ ² ₁ｄ → ^A+2 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ （VII) 他１２種の反応 又は、 ^A _Z ｍ ＋ ² ₁ｄ → ^A+2 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ ^A+2 _Z+1 ｍ ＋ ² ₁ｄ → ^A+4 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ −−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−− ^Z+2n-2 _Z+n-1 ｍ ＋ ² ₁ｄ → ^A+2n _Z+n ｍ ＋ Ｑ （VII') iv） ^A _Z ｍ ＋ ³ ₁ｔ → ^A+3 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ （VIII） 他１１種の反応 又は、 ^A _Z ｍ ＋ ³ ₁ｔ → ^A+3 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ ^A+3 _Z+1 ｍ ＋ ³ ₁ｔ → ^A+6 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ −−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−− ^A+3n-3 _Z+n-1 ｍ ＋ ³ ₁ｔ → ^A+3n _Z+n ｍ ＋ Ｑ （VIII') ｖ） ^A _Z ｍ ＋ ³ ₂ｈｅ → ^A+3 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ （IX） vi） ^A _Z ｍ ＋ ⁴ ₂ｈｅ → ^A+4 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ （Ｘ） vii)上記反応の過程で起こる核分裂 （XI） 等々、高温核融合炉内と同様の連鎖反応系が形成され、
電極表面層の固体内に熱エネルギーと中間体の蓄積が起
こり、常温において、上述核反応が起こり、過剰熱発生
と、電極の分散（爆発）が起きた。又は、ｎ，ｐ，ｄ，
ｔ捕獲（ｃａｐｔｕｒｅ）、及び ^A _Z ｍ， ^A+n _Z+n ｍ，
^A+2n _Z+n ｍ，^A+3n _Z+n ｍ、からのｎ，ｐ，ｄ，ｔの放
出、放射能崩壊、核分裂及びこれらの連鎖反応による、
核反応が起きた。これらの実験に基づき、本発明に到達
した。

【００１５】本発明を適用した新反応路により例えば以
下のような反応物質を得ることができる。 １．原子炉燃料の製造や原子炉の新核反応路用の場合。
親物質（Ｆｏｒｔｉｌｅｍａｔｅｒｉａｌ） ²³⁸ ₉₂Ｕの
新反応路 従来 ²³⁹ ₉₄Ｐｕの生成速度の制御は、制御棒を用いたｎ
の量によっていた。しかし、本発明に係る電解による新
しい方法では、より正確なコントロールが可能になる。
その他、下記の従来の反応路が知られているが、 この反応路も本発明によれば下記新反応路にすることが
できる。 ２．本発明によれば、質量数１２３、１２５、１２８、
１２９、１３０、１３１、１３３、１３５のＩを、それ
ぞれ、質量数１２４、１２６、１２９、１３０、１３
１、１３２、１３４、１３６のＸｅに変え、安定同意体
とする。 ３．非放射性の有害物質であるＣｒを含む、例えば工業
廃水等、汚水も本発明によれば、⁵² ₂₄ Ｃｒ ＋ ｐ → ⁵³ ₂₅Ｍｎ なる反応で浄化することができる。 ４．更に本発明によれば下記反応でＰｕを安定物質化す
ることができる。²⁴¹ ₉₄ Ｐｕ ＋ ｐ → ²⁴² ₉₅Ａｍ 即ち、 ²⁴¹ ₉₄Ｐｕの半減期は１４．４年であるが、 ²⁴²
₉₅Ａｍのそれは半減期は実に１５２年以上である。その
他多くの対象があるが全て（VI')の反応式で表わされ
る。

【００１６】本発明の常温核融合連鎖反応電極用陰極を
用いれば、電解質の軽水溶液を遷移金属、アルミニウ
ム、スズ又はステンレス鋼から成る、空隙率が０．５〜
８０容量％の多孔質体を陰極として電気分解することに
より所望の常温核融合連鎖反応を行わせることができ
る。電気分解の前に、多孔質陰極を真空系に置いて吸着
物質や細孔中に存在する気体を真空引きした後、純粋な
水素、酸素もしくはヘリウムガスで、又は電解液で細孔
を満たす。

【００１７】本発明において陰極として使用される多孔
質金属を構成する金属元素は遷移金属、アルミニウム、
スズ又はステンレス鋼である。そのような遷移金属とし
ては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｚｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、
Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇが挙げられる。特に好ましい構成金属
はニッケル、コバルト、白金及びステンレス鋼である。

【００１８】本発明においては、これらの金属を用いて
空隙率０．５〜８０容量％の多孔質体から常温核融合連
鎖反応電極用陰極を構成する。本発明における、多孔質
電極の製造は各種の方法が採用できるが、好ましくは粒
径が１００nm〜１００μｍの金属粉を低温（例えば−２
００〜１００℃）又は高温（例えば１００〜２０００
℃）において、空気中にて加圧して成形又は成形後加熱
（例えば３００〜１０００℃）することによって製造す
ることができる。１００nm未満では成形が困難であり、
１００μｍを超えたものを原料としたものでは電極とし
ての堅牢性に優れたものが得られにくい。加圧する圧力
は２００トン／cm² までの範囲から適宜選択される。原
料金属粉は単独又は二種以上の混合物として用いてもよ
く、また合金化したものを用いてもよい。

【００１９】陰極の空隙率は０．５〜８０容量％とする
必要がある。０．５容量％未満では効果が十分でなく、
８０容量％を超えると堅牢性に優れた陰極は得られず、
また前述した金属中間体Ｍ（Ｉ）と吸着（吸収）水素Ｈ
とが電極上に十分蓄積する効果が十分発揮されない。特
に好ましい空隙率は２０〜５０容量％である。また、真
の表面積の見掛けの表面積に対する比〔粗度(roughness
factor)〕は１００以上、好ましくは３，０００〜１
０，０００である。

【００２０】陰極の製法として特に好ましい方法は、原
料の遷移金属、アルミニウム又はステンレス鋼として粒
径１０nm〜１００μｍのほぼ球状の微小球体を使用する
方法である。特に粒径が１０〜３０μｍの範囲にある、
ほぼ同じ粒径の微小球体を使用して成形した成形体が、
電極としての活性が高く、また前述の陰極上の現象が生
起し易く好ましい。また、この際、原料金属粉とは異な
る種類の遷移金属又はアルミニウムを、平均粒径が１０
nm以下の微小粉体の形で添加してもよい。また、形成さ
れた成形体を異なる種類の遷移金属又はアルミニウムの
溶液で含浸、塗布、電解又は無電解メッキ処理等を施し
てもよいし、或いは或る種の金属ガスを蒸着させたり、
そして／又はスパッタリングさせたりしてもよい。更
に、成形体を他の金属フィルムもしくは多孔質金属でカ
バーしてもよい。更に径１０^-8mm程度のクラスター状金
属粒子も本発明に用いる常温核融合連鎖反応用電極とし
て有効であり、蒸着又は混合物として細孔中に入れるこ
とができる。

【００２１】本発明において、常温核融合連鎖反応用電
極の陽極としては、従来の一般的な陽極を用いることが
できる。そのような陽極を構成する材料として代表的な
ものは白金（Ｐｔ）、白金族金属、もしくはその酸化物
又はこれらの混合酸化物などである。

【００２２】本発明に係る常温核融合連鎖反応用電解液
は、電解質を溶解した軽水である。通常の水を用いて常
温核融合連鎖反応を実現するのが本発明の特徴である。
従って、天然水や通常の工業用水等を用いて常温核融合
させることが十分可能であるが、好ましくない電解反応
を惹き起こす不純物を除去するために、蒸留法又はイオ
ン交換法等の通常の精製法で精製された軽水を使用する
のが好ましい。また重水及び軽水と重水の混合したもの
を用いてもよい。

【００２３】本発明における電解質としては、アルカリ
金属、アルカリ土類金属、第３Ａ族元素及び遷移金属の
水酸化物、炭酸化合物、硫酸化合物、燐酸化合物、硝酸
化合物、ハロゲン化合物、過塩素酸化合物及びホウ素の
化合物が使用できる。かかる化合物の具体例としては、
例えば、ＫＯＨ、Ｋ₂ ＣＯ₃ 、ＣｏＳＯ₄ 、ＬｉＯＨ、
Ｌｉ₂ ＣＯ₃ 、ＮａＯＨ、Ｎａ₂ ＣＯ₃ 、ＫＣｌ、ＫＮ
Ｏ₃ 、Ｋ₂ ＳＯ₄ 、ＫＣｌＯ₄ 、Ｋ₃ ＰＯ₄ 等が挙げら
れるが、廉価であること、溶解度が高いことからイオン
濃度が高くなるため、特に好ましくはＫ₂ ＣＯ₃ 及びＣ
ｏＳＯ₄ である。

【００２４】これらの電解質は単独もしくは二種以上の
混合物として使用することができ、その濃度は軽水の溶
液として溶解していれば特に制限されないが、通常０．
０１モル／リットル以上、好ましくは０．１モル／リッ
トル以上である。

【００２５】なお、電解液としては、具体的には以下の
ような被処理液を使用することもできる。 （１）原子炉燃料の製造や原子炉の新核反応路用の場合
には、原子番号８２（Ｐｂ）以上、９８（Ｃｆ）までの
元素をイオン、錯体の形で含む水溶液、有機無機の非水
溶媒の溶液、溶融塩。 （２）核廃棄物の再生及び無毒化の場合には、核廃棄物
をイオン、錯体の形で含む水溶液、有機無機の非水溶媒
の溶液、溶融塩。 （３）理学及び医学用放射性廃棄物の無毒化の場合に
は、放射化学、放射化化学の研究や医療、検査用に用い
られた放射性物質（例：１４Ｃ、１３１Ｉ等）をイオ
ン、錯体の形で微量又は大量に含む廃液としての水溶
液、有機無機の非水溶媒の溶液、溶融塩。 （４）有害金属、重金属の汚染除去の場合には、Ｃｄ，
Ｈｇ，Ｔｌ等有害金属をイオン、錯体の形で微量又は大
量に含む公害廃液としての水溶液、有機無機の非水溶媒
の溶液、溶融塩。 （５）有用元素、希少元素の製造の場合には、Ｍｏ，
Ｗ，Ｈｇ，Ｔｌ，Ｐｂ，白金族金属、稀土類元素をイオ
ン、錯体の形で微量又は大量に含む水溶液、有機無機の
非水溶媒の溶液、溶融塩。

【００２６】電気分解の際に陰極と陽極との間に印加さ
れる極間電圧は通常１．５〜５０Ｖ程度、好ましくは２
〜１０Ｖである。両極間に流れる電流量は、電極の見掛
けの表面積１cm² 当たり通常１mA以上であるが特に制限
されない。

【００２７】電気分解は、常温及び常圧下で行ってよ
く、必要に応じて加圧下で行ってもよく、温度も０〜３
００℃又は更に高温でもよい。

【００２８】

【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明を以下の実施例に限定するものでないことは
いうまでもない。実施例１ 粒径１０μｍ未満と２０μｍ超のサイズを除去した粒径
１０〜２０μｍ（平均粒径１５μｍ）の完全球に近いニ
ッケル微小球体から成るニッケル粉末を、常温下におい
て荷重１０トン／cm² でプレス成形して、空隙率３０％
の１×０．５×０．１cmの板状陰極を作成した。これの
粗度は４０００であった。

【００２９】この陰極とこれに対向する白金製陽極及び
白金製参照電極で構成したガラス製の同一の電解槽
（ａ）、（ｂ）の２槽に濃度０．５モル／リットルの炭
酸カリウムの軽水溶液２０mlを入れたものを恒温槽に収
容した。恒温槽は電解の間中、１９．４０℃プラスマイ
ナス０．０１℃に保持した。電気分解を開始し、電解槽
中の電解液の温度は開始時の２０℃から６０℃に上昇し
た。

【００３０】電気分解のために加えたエネルギーＷinpu
t は次の式から求められる。 Ｗinput ＝Ｉ（Ｅ−１．４８２Ｖ） ここで、Ｉは電流値、Ｅは陰極と陽極との電位差、Ｉ×
１．４８２Ｖは、軽水の水素酸素発生反応 Ｈ₂ Ｏ＝Ｈ
₂ ＋（1/2)Ｏ₂ に要するエンタルピー変化の値を示す。
重水の場合はこのエンタルピー変化はＩ×１．５４Ｖで
ある。

【００３１】リファレンスとして同じ電解槽に、抵抗値
１４オームのニクロム線ヒーターから成る標準ヒーター
を挿入したものを用い、電解の時と同じエネルギーＷin
putを与え、その際の電解液の温度上昇を同様に測定し
て比較解析を行った。

【００３２】図１は電解槽（ａ）、（ｂ）の電解液の温
度上昇（それぞれ１ａ、１ｂで示す）とリファレンスの
温度上昇（２で示す）を示すグラフ図である。電解液が
２．２joule. sec^-1のＷinput に対して初期温度２０℃
から５０℃に上昇していることが分かる。またＷinput
と温度上昇が比例関係にあり、リファレンスに対して著
しく温度上昇があることが分かる。この差は過剰熱（△
Ｗoutput）として定義される。

【００３３】図２は過剰熱△Ｗoutputと加えたエネルギ
ーＷinput の関係を示すグラフ図であり、図２から△Ｗ
outputがＷinput に対し３倍以上であることが理解され
る。

【００３４】電気分解の後、電解液を検出精度０．０２
ppm の炎光分光分析装置でカルシウム濃度を測定したと
ころ、４．４wt.ppm及び３．６wt.ppmのカルシウム濃度
の増加が確認された。

【００３５】以上のことから、次のような核反応が起こ
ったものと推測される。 上式の左辺に示されたエネルギー量が或るプロセスにお
いて出力される。

【００３６】実施例２ 上記の電極を用いた上述の電解液中で、トリチウム
(³ｔ）が常温核反応により発生していること及びこのこ
とが連鎖反応系の存在を示すことを明らかにした。以下
の通りである。 ¹ ｐ ＋ ¹ｎ → ²ｄ ＋ Ｑ（ＭｅＶ） （XIV) ² ｄ ＋ ¹ｎ → ³ｔ ＋ Ｑ' （ＭｅＶ） （XV） ^A _Z ｍ ＋ ²ｄ → ^A+1 _Z+1 ｍ ＋ ¹ｎ ＋（Ｑ''ＭｅＶ） （XVI) ² ｄ ＋ ²ｄ → ³ｔ ＋ ¹ｐ ＋（Ｑ''' ＭｅＶ） （XVII） ^A _Z ｍ ＋ ³ｔ → ^A+1 _Z+1 ｍ ＋ ２ ¹ｎ（Ｑ''''ＭｅＶ） （XVIII) ² ｄ ＋ ³ｔ → ｎ ＋ α（⁴ ₂ｈｅ）＋ Ｑ''''' （XIX) トリチウムを殆ど含まない軽水や重水の電解液中に、電
解後、トリチウムが検出された。トリチウムは放射性で
あるので、微量にもかかわらず正確に定量された。しか
し、電解中の過剰熱は、常に１００〜２００％に保たれ
た。従って、 ³ｔの発生のための必要条件である、上記
の常温核融合連鎖反応（XIV)〜（XVII）が確実に起きて
いることが証明された。このような多くの中間体を含む
系は、これらが分岐種となり、連鎖反応系を形成する。
従って、（XII)，（XIII）のような核反応を可能にする
エネルギーを固体内に実現する。しかし、この系が爆発
を引き起こすことが少ないのは固体内におけるため中間
体のなだれ的増殖に至らないためである。

【００３７】電解する前の電解液２０mlに含まれるトリ
チウムは０である。トリチウムの測定には、Ｐａｃｋａ
ｒｄ社のＴｒｉ−Ｃａｒｂ ２５５０ ＴＲ／ＡＢ Ｌ
ｉｑｕｉｄ Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙ
ｚｅｒ及び同社のＳｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ Ｕｌｔｉ
ｍａ Ｇｏｌｄ ＸＲ（１０ml）を使用した。この測定
のバックグラウンドの値は、４±２cpm である。電解電
流Ｉ＝０．３amp にて、２４時間電解した後、電解液中
のトリチウム量は３５±２Bqであった。

【００３８】実施例３ 実施例２と同じＫ₂ ＣＯ₃ 電解液を用いたが、水は重水
（Ｄ₂ Ｏ：９．８％以上）とした。この系で２４時間
０．３amp で電解した後に発生した ³ｔの量は３９．４
±１０Bqであった。電解前の重水に含まれる ³ｔは４．
３±０．５Bqであった。

【００３９】実施例４ 実施例１において、電解質を濃度０．２モル／リットル
の硫酸コバルトに代えた以外は実施例１と同様にして電
気分解を行った。電解液の温度は２０℃から５０℃まで
上昇し、５０℃の状態が１００時間維持された。このと
きの過剰熱△Ｗoutputと加えたエネルギーＷinput の関
係を図３のグラフ図に示す。以上のことから、次のよう
な核反応が起こったものと推測される。

【００４０】本発明の常温核融合連鎖反応方法は、過剰
熱を３００％以上も発生させることができ、定常電流に
よる入力に対して比例した定常発熱を発生させることが
できる。また陰極は５０００回以上も再使用あるいは長
期使用することができ、陰極として堅牢であり自由な形
状に成形することができ、安全で容易に安価なエネルギ
ー資源として多いに期待される。

【００４１】実施例５ 実施例１〜４において用いた電解槽に０．５Ｍの水酸化
リチウムを電解質として用い、陰極に実施例１において
用いた多孔質ニッケル及び白金黒付白金（roughness fa
ctor＝３０００）を用いて実験を行ったところ、ニッケ
ルの場合２２０％、白金の場合２５０％の過剰熱が発生
し、下記の核融合が起きていることを示した。 なお、実施例３においても、実施例１の場合と同様、前
記連鎖反応（XIV)〜（XVII）が生起していることが確認
された。

【００４２】実施例６ 電極用多孔質ニッケル（１０×５×０．１mm）を電解す
る前に、１０^-6mmHg到達真空度のガラス管に２０〜３０
℃で１００時間入れておき、その間数時間数回にわたり
１００〜１５０℃に加熱した後、電解液をガラス管に導
入し、ニッケル中の細孔を電解液で満たした。

【００４３】この電極を用いた場合（１ａ）及び上記の
真空処理をしなかった場合（１ｂ）についての、電解に
よる入力Ｗinput 電力（ワット）及びＷinput による電
解液０．５Ｍ Ｋ₂ ＣＯ₃ 軽水水溶液（２０ml）の温度
上昇との関係を図５に示す。曲線２は比較のためのヒー
ターの関係を示す。

【００４４】図５及び６に示すように、真空処理を行っ
た場合には、過剰熱は３７０％以上であるが（１ａ）、
処理をしなかった場合には、１７０〜２４０％であり
（１ｂ）、処理をしない場合は、過剰熱が半減し、更
に、電極の汚染による活性低下も著しい。なお、図６は
図５より得たＷinput とＷoutputとの関係を示す。

【００４５】

【発明の効果】本発明の常温核融合連鎖反応方法は、過
剰熱を３００％以上も発生させることができ、定常電流
による入力に対して比例した定常発熱ができる。また陰
極は５０００回以上も再使用あるいは長期使用可であ
り、陰極として堅牢であり自由な形状に成形でき、安全
で容易に安価なエネルギー資源として多いに期待され
る。又、本発明を適用した新反応路により種々の核反応
物質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における、加えたエネルギーと電解液
の温度上昇との関係を示すグラフ図であり、

【図２】実施例１における、加えたエネルギーと発生し
た過剰熱との関係を示すグラフ図であり、

【図３】実施例４における、加えたエネルギーと発生し
た過剰熱との関係を示すグラフ図であり、

【図４】実施例５における、加えたエネルギーと発生し
た過剰熱との関係を示すグラフ図である。

【図５】実施例６における、入力エネルギーＷinput と
Ｋ₂ ＣＯ₃ 溶液の温度との関係を示すグラフ図である。

【図６】実施例６における、入力エネルギーと出力エネ
ルギーとの関係を示すグラフ図である。

【手続補正書】

【提出日】平成６年６月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】また、最近、Ｒ．ミルズ（米）とＳ．クナ
イジス（米）はカリウムイオンの軽水溶液をフォイル状
ニッケル陰極を用いて電解することにより、異常発熱を
観測している（R.Mills and S.Kneizys, Fusion Techno
l., 19,65(1991))。しかし彼らは、この発熱は核融合に
よるものではないとし、水素が異常な化学状態（Schrun
ken Atom）を取ることによるとしている。彼ら及びブッ
シュ（米）の方法を更に検討したその後の報告では、得
られる過剰熱（〔出力 入力〕／入力で表現される）は
実用的にはたかだか３０％が限度であり、得られるエネ
ルギーの総ワット数は０．５Ｗ以下で実用化には難があ
る。また、ニッケル陰極は再使用できない、電力の印加
が電流のオン／オフを繰り返す等複雑である、定常的な
熱発生はできない等の問題を有する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上記
のような問題点を解決し、常温において核融合連鎖反応
を定常的に維持し、大量の過剰熱を発生し、安価で、長
期繰り返し使用可能で、安全に常温核融合を行わせるこ
とのできる常温核融合連鎖反応電極用陰極及びその製造
方法を提供することを目的とする。本発明は、また前記
常温核融合連鎖反応に適した電解液を提供することを目
的とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本発明に従えば、遷移金
属、アルミニウム、スズ又はステンレス鋼から選ばれ
た、空隙率０．５〜８０容量％の多孔質体金属から成る
常温核融合連鎖反応電極用陰極が提供される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】次に、これらLittle Particle は金属間化
合物の中間体の核 ^A _Z ｍと以下の反応を起こす： ｉ） ^A _Z ｍ ＋ ¹ ₀ｎ → ^A+1 _Z ｍ ＋ Ｑ → ^A _Z-1 ｍ ＋ ¹ ₁ｐ ＋ Ｑ₁ → ^A-1 _Z-1 ｍ ＋ ² ₁ｄ ＋ Ｑ → ^A-2 _Z-1 ｍ ＋ ³ ₁ｔ ＋ Ｑ （Ｖ）等々、 他に ^A-2 _Z-2 ｍ， ^A-3 _Z-2 ｍ，³ ₂ｈｅ，⁴ ₂ｈｅが作られ
る、６種の（Ｖ）反応が起きうる。 ^A _Z ｍ ＋ ¹ ₀ｎ → ^A+1 _Z ｍ ＋ Ｑ ^A+1 _Z ｍ ＋ ¹ ₀ｎ → ^A+2 _Z ｍ ＋ Ｑ −−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−− ^A+n-1 _Z ｍ ＋ ¹ ₀ｎ → ^A+n _Z ｍ ＋ Ｑ （Ｖ') （注） ^A _Z ｍはＭ（Ｉ）として電極に存在する。 ii） ^A _Z ｍ ＋ ¹ ₁ｐ → ^A+1 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ → ^A _Z+1 ｍ ＋ ¹ ₀ｎ ＋ Ｑ （VI） 等ｉ）と同様、合計１０種の（VI）系反応により ^A-1 _Z
ｍ， ^A-2 _Z ｍ， ^A _Z-1 ｍ， ^A-3 _Z-1 ｍ、がｔ，ｐ，ｄ，
³ ₂ｈｅ，⁴ ₂ｈｅ等と一緒に作られる。 又は、 ^A _Z ｍ ＋ ¹ ₁ｐ → ^A+1 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ ^A+1 _Z+1 ｍ ＋ ¹ ₁ｐ → ^A+2 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ −−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−− ^A+n-1 _Z+n-1 ｍ ＋ ¹ ₁ｐ → ^A+n _Z+n ｍ ＋ Ｑ （VI') 更に、 iii) ^A _Z ｍ ＋ ² ₁ｄ → ^A+2 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ （VII) 他１２種の反応 又は、 ^A _Z ｍ ＋ ² ₁ｄ → ^A+2 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ ^A+2 _Z+1 ｍ ＋ ² ₁ｄ → ^A+4 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ −−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−− ^Z+2n-2 _Z+n-1 ｍ ＋ ² ₁ｄ → ^A+2n _Z+n ｍ ＋ Ｑ （VII') iv） ^A _Z ｍ ＋ ³ ₁ｔ → ^A+3 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ （VIII） 他１１種の反応 又は、 ^A _Z ｍ ＋ ³ ₁ｔ → ^A+3 _Z+1 ｍ ＋ Ｑ ^A+3 _Z+1 ｍ ＋ ³ ₁ｔ → ^A+6 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ −−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−− ^A+3n-3 _Z+n-1 ｍ ＋ ³ ₁ｔ → ^A+3n _Z+n ｍ ＋ Ｑ （VIII') ｖ） ^A _Z ｍ ＋ ³ ₂ｈｅ → ^A+3 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ （IX） vi） ^A _Z ｍ ＋ ⁴ ₂ｈｅ → ^A+4 _Z+2 ｍ ＋ Ｑ （Ｘ） vii)上記反応の過程で起こる核分裂 （XI） 等々、高温核融合炉内と同様の連鎖反応系が形成され、
電極表面層の固体内に熱エネルギーと中間体の蓄積が起
こり、常温において、上述核反応が起こり、過剰熱発生
と、電極の分散（爆発）が起きた。又は、ｎ，ｐ，ｄ，
ｔ捕獲（ｃａｐｔｕｒｅ）、及び ^A _Z ｍ， ^A+n _Z+n ｍ，
^A+2n _Z+n ｍ，^A+3n _Z+n ｍ、からのｎ，ｐ，ｄ，ｔの放
出、放射能崩壊、核分裂及びこれらの連鎖反応による、
核反応が起きた。これらの実験に基づき、本発明に到達
した。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】本発明を適用した新反応路により例えば以
下のような反応物質を得ることができる。 １．原子炉燃料の製造や原子炉の新核反応路用の場合。
親物質（Ｆｅｒｔｉｌｅｍａｔｅｒｉａｌ） ²³⁸ ₉₂Ｕの
新反応路 従来 ²³⁹ ₉₄Ｐｕの生成速度の制御は、制御棒を用いたｎ
の量によっていた。しかし、本発明に係る電解による新
しい方法では、より正確なコントロールが可能になる。
その他、下記の従来の反応路が知られているが、 この反応路も本発明によれば下記新反応路にすることが
できる。 ２．本発明によれば、質量数１２３、１２５、１２８、
１２９、１３０、１３１、１３３、１３５のＩを、それ
ぞれ、質量数１２４、１２６、１２９、１３０、１３
１、１３２、１３４、１３６のＸｅに変え、安定同意体
とする。 ３．非放射性の有害物質であるＣｒを含む、例えば工業
廃水等、汚水も本発明によれば、⁵² ₂₄ Ｃｒ ＋ ｐ → ⁵³ ₂₅Ｍｎ なる反応で浄化することができる。 ４．更に本発明によれば下記反応でＰｕを安定物質化す
ることができる。²⁴¹ ₉₄ Ｐｕ ＋ ｐ → ²⁴² ₉₅Ａｍ 即ち、 ²⁴¹ ₉₄Ｐｕの半減期は１４．４年であるが、 ²⁴²
₉₅Ａｍのそれは半減期は実に１５２年以上である。その
他多くの対象があるが全て（VI')の反応式で表わされ
る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】なお、電解液としては、具体的には以下の
ような被処理液を使用することもできる。 （１）原子炉燃料の製造や原子炉の新核反応路用の場合
には、原子番号８２（Ｐｂ）以上、９８（Ｃｆ）までの
元素をイオン、錯体の形で含む水溶液、有機無機の非水
溶媒の溶液、溶融塩。 （２）核廃棄物の再生及び無毒化の場合には、核廃棄物
をイオン、錯体の形で含む水溶液、有機無機の非水溶媒
の溶液、溶融塩。 （３）理学及び医学用放射性廃棄物の無毒化の場合に
は、放射化学、放射化化学の研究や医療、検査用に用い
られた放射性物質（例： ¹⁴Ｃ、 ¹³¹Ｉ等）をイオン、錯
体の形で微量又は大量に含む廃液としての水溶液、有機
無機の非水溶媒の溶液、溶融塩。 （４）有害金属、重金属の汚染除去の場合には、Ｃｄ，
Ｈｇ，Ｔｌ等有害金属をイオン、錯体の形で微量又は大
量に含む公害廃液としての水溶液、有機無機の非水溶媒
の溶液、溶融塩。 （５）有用元素、希少元素の製造の場合には、Ｍｏ，
Ｗ，Ｈｇ，Ｔｌ，Ｐｂ，白金族金属、稀土類元素をイオ
ン、錯体の形で微量又は大量に含む水溶液、有機無機の
非水溶媒の溶液、溶融塩。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遷移金属、アルミニウム、スズ及びステ
   ンレス鋼から選ばれた、空隙率０．５〜８０容量％の少
   なくとも一種の多孔質体金属から成る常温核融合連鎖反
   応電極用陰極。
2. 【請求項２】 前記遷移金属が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
   ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
   ｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｉ、Ｔ
   ａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ及びＨｇの中か
   ら選ばれた少なくとも一種の金属である請求項１に記載
   の常温核融合連鎖反応電極用陰極。
3. 【請求項３】 前記多孔質体金属の空隙率が２０〜５０
   容量％である請求項１又は２に記載の常温核融合連鎖反
   応電極用陰極。
4. 【請求項４】 遷移金属、アルミニウム、スズ及びステ
   ンレス鋼から選ばれた少なくとも一種の金属の、粒径１
   ０nm〜１００μｍの金属粉を常温又は高温において加圧
   して成形し、又は成形後加熱することにより空隙率０．
   ５〜８０容量％の少なくとも一種の多孔質体金属から成
   る常温核融合連鎖反応電極用陰極を製造する方法。
5. 【請求項５】 金属粉がほぼ球状の粒径１０〜３０μｍ
   の微小球体である請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 アルカリ金属、アルカリ土類金属、第３
   Ａ族元素及び遷移金属の水酸化物、炭酸化合物、硫酸化
   合物、燐酸化合物、硝酸化合物、ハロゲン化合物、過塩
   素酸化合物及びホウ素の化合物の中から選ばれた少なく
   とも一種の化合物の電解質の軽水水溶液から成る常温核
   融合連鎖反応用電解液。
7. 【請求項７】 電解質の濃度が０．０１モル／リットル
   以上である請求項６に記載の電解液。
8. 【請求項８】 電解質が、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ、ＮａＯ
   Ｈ、Ｋ₂ ＣＯ₃ 、ＣｏＳＯ₄ 、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ 、Ｎａ₂ Ｃ
   Ｏ₃ 、ＫＣｌ、ＫＮＯ₃ 、Ｋ₂ ＳＯ₄ 、ＫＣｌＯ₄ 及び
   Ｋ₃ ＰＯ₄ の群から選ばれた少なくとも一種の化合物で
   ある請求項６又は７に記載の電解液。