JPH10253785A - 核融合反応発生方法及び装置 - Google Patents
核融合反応発生方法及び装置Info
- Publication number
- JPH10253785A JPH10253785A JP9057656A JP5765697A JPH10253785A JP H10253785 A JPH10253785 A JP H10253785A JP 9057656 A JP9057656 A JP 9057656A JP 5765697 A JP5765697 A JP 5765697A JP H10253785 A JPH10253785 A JP H10253785A
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- JP
- Japan
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- nuclear fusion
- target
- energy
- fuel
- pions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオンビームのような高エネルギイオン粒子
を用いて核融合反応を効率よく起こさせる。 【解決手段】 高速イオン粒子もしくは、高輝度γ線等
により素粒子であるパイオンやミューオンおよびＫ粒子
等を発生させ、これを核融合物質に付着させ、この状態
で圧縮することにより、触媒反応を増大させ、高密度核
融合反応物質を点火−燃焼させるための加速器−圧縮シ
ステムより成る。
を用いて核融合反応を効率よく起こさせる。 【解決手段】 高速イオン粒子もしくは、高輝度γ線等
により素粒子であるパイオンやミューオンおよびＫ粒子
等を発生させ、これを核融合物質に付着させ、この状態
で圧縮することにより、触媒反応を増大させ、高密度核
融合反応物質を点火−燃焼させるための加速器−圧縮シ
ステムより成る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、核融合より発生
するエネルギー、粒子、放射光を利用する核融合反応発
生方法及び装置に関する。
するエネルギー、粒子、放射光を利用する核融合反応発
生方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】核融合は、磁場による高温プラズマ閉じ
込め方式および、レーザー等による慣性閉じ込め方式が
行われてきた。
込め方式および、レーザー等による慣性閉じ込め方式が
行われてきた。
【０００３】磁場方式は、大型の磁石が必要となり、ま
た発生中性子はＤ−Ｔ反応の場合（４ＭｅＶとなり、周
辺を放射化し、商用エネルギーとしては極めて高価とな
る。一方慣性方式は、比較的安価であるが、爆縮するた
めに用いるレーザーの効率が低く、極めて高利得のター
ゲット（１００倍以上）が必要とされている。
た発生中性子はＤ−Ｔ反応の場合（４ＭｅＶとなり、周
辺を放射化し、商用エネルギーとしては極めて高価とな
る。一方慣性方式は、比較的安価であるが、爆縮するた
めに用いるレーザーの効率が低く、極めて高利得のター
ゲット（１００倍以上）が必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このために上記２つの
原理のいずれかの方式で詳細な部分に対し色々な方式が
高利得化のための方策として考えられているが、商業ベ
ースで十分なコストパフォーマンスを満足し安定してエ
ネルギーを供給し得る方式としては、未だ解決されてい
るとは言い難い。
原理のいずれかの方式で詳細な部分に対し色々な方式が
高利得化のための方策として考えられているが、商業ベ
ースで十分なコストパフォーマンスを満足し安定してエ
ネルギーを供給し得る方式としては、未だ解決されてい
るとは言い難い。
【０００５】そこで、この発明では極めて高い利得（〜
１０００倍）を得ることが可能であり且つ、慣性方式の
問題点である爆縮中での不安定性に強いターゲットが使
用でき、核融合利用が実用化できる核融合発生方法及び
装置を提供することを課題とする。
１０００倍）を得ることが可能であり且つ、慣性方式の
問題点である爆縮中での不安定性に強いターゲットが使
用でき、核融合利用が実用化できる核融合発生方法及び
装置を提供することを課題とする。
【０００６】又、もう１つの課題はこれらの核融合発生
方法及び装置に用いられる核融合ターゲット構造体を提
供することにある。
方法及び装置に用いられる核融合ターゲット構造体を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
達成する手段として、高エネルギー加速器より発生する
高エネルギーイオンや高輝度γ線を用いて、パイオン、
ミューオン、Ｋ粒子等の素粒子を核融合燃料物質の一部
分もしくはある部分に付着させ、この核融合燃料物質を
高密度に圧縮を行い、核融合反応を促進させ、核融合燃
料を点火し燃焼を行う核融合発生方法としたのである。
達成する手段として、高エネルギー加速器より発生する
高エネルギーイオンや高輝度γ線を用いて、パイオン、
ミューオン、Ｋ粒子等の素粒子を核融合燃料物質の一部
分もしくはある部分に付着させ、この核融合燃料物質を
高密度に圧縮を行い、核融合反応を促進させ、核融合燃
料を点火し燃焼を行う核融合発生方法としたのである。
【０００８】
【作用】この手段により、核燃料の一部分を選択的に点
火することができ、高利得を得かつ、核燃料の自己点火
に必要な爆縮速度を達成する必要性がないため、低アス
ペクト比のターゲットを使用することができる。
火することができ、高利得を得かつ、核燃料の自己点火
に必要な爆縮速度を達成する必要性がないため、低アス
ペクト比のターゲットを使用することができる。
【０００９】
【実施の形態】以下、この発明の実施形態について図
１、図２を参照して説明する。
１、図２を参照して説明する。
【００１０】図１はこの発明による核融合発生方法を実
施する装置の全体概略構成図である。１はイオン粒子ビ
ームの発生器、２はそのビーム加速器、３はパルス成形
部、４は核融合反応炉である。
施する装置の全体概略構成図である。１はイオン粒子ビ
ームの発生器、２はそのビーム加速器、３はパルス成形
部、４は核融合反応炉である。
【００１１】まずイオン粒子ビーム発生器１から入射さ
れ加速器２で加速されて発生した高エネルギーイオン粒
子ビームは、パルス成形部３でパルス成形された後に、
核融合反応炉４内において核融合ターゲット５の変換タ
ーゲット６に照射され、その内部でパイオンに変換され
る。このパイオンは核融合ターゲット内へと拡散し、タ
ーゲット内の核融合燃料７に付着する。８は高エネルギ
のレーザビームを照射し爆縮ターゲットを圧縮加速する
レーザである。レーザの形式についてはどのようなもの
でもよい。又、レーザに代えてイオンビームや、磁気付
与手段で磁気圧を加えるようにしてもよい。
れ加速器２で加速されて発生した高エネルギーイオン粒
子ビームは、パルス成形部３でパルス成形された後に、
核融合反応炉４内において核融合ターゲット５の変換タ
ーゲット６に照射され、その内部でパイオンに変換され
る。このパイオンは核融合ターゲット内へと拡散し、タ
ーゲット内の核融合燃料７に付着する。８は高エネルギ
のレーザビームを照射し爆縮ターゲットを圧縮加速する
レーザである。レーザの形式についてはどのようなもの
でもよい。又、レーザに代えてイオンビームや、磁気付
与手段で磁気圧を加えるようにしてもよい。
【００１２】なお、パイオン水素分子ではパイオンが付
着する前に水素原子が有する電子をパイオンの付着の際
に交換し、その電子に代えて電子よりはるかに重い（数
百倍）パイオンが付着すると共に水素原子同士が共有結
合状態となってＤ、Ｔ共有結合のパイオン水素分子が生
じる。このパイオン水素分子では水素原子同士が最小限
の距離範囲に接近した状態であるため、核融合反応を生
じ易い条件が準備される。
着する前に水素原子が有する電子をパイオンの付着の際
に交換し、その電子に代えて電子よりはるかに重い（数
百倍）パイオンが付着すると共に水素原子同士が共有結
合状態となってＤ、Ｔ共有結合のパイオン水素分子が生
じる。このパイオン水素分子では水素原子同士が最小限
の距離範囲に接近した状態であるため、核融合反応を生
じ易い条件が準備される。
【００１３】図２に上記核融合ターゲットの主要断面図
を示す。図示のように、核融合ターゲット５は変換ター
ゲット６と核融合燃料７とから成り、変換ターゲット６
は例えばカーボン、鉄材料などが用いられる。核融合燃
料７はその外周をタンパ・プッシャ７ａと呼ばれる円筒
状の保護材で囲まれ、燃料自体は重水素、又は３重水素
（その他にも重水素−3He 、水素−ボロン、リチウム−
重水素でもよい）などを冷却固化して円筒状に形成され
たものである。７ｂはターミナル・タンパである。
を示す。図示のように、核融合ターゲット５は変換ター
ゲット６と核融合燃料７とから成り、変換ターゲット６
は例えばカーボン、鉄材料などが用いられる。核融合燃
料７はその外周をタンパ・プッシャ７ａと呼ばれる円筒
状の保護材で囲まれ、燃料自体は重水素、又は３重水素
（その他にも重水素−3He 、水素−ボロン、リチウム−
重水素でもよい）などを冷却固化して円筒状に形成され
たものである。７ｂはターミナル・タンパである。
【００１４】上記の構成とした核融合発生装置において
は、上述したように変換ターゲット６に高エネルギイオ
ン粒子ビームを照射することにより内部的に素粒子の１
つであるパイオンが生成され、このパイオンが核融合タ
ーゲット５内に拡散してターゲット内の核融合燃料７に
付着し、そこでパイオンが付着したパイオン水素分子が
生成する。
は、上述したように変換ターゲット６に高エネルギイオ
ン粒子ビームを照射することにより内部的に素粒子の１
つであるパイオンが生成され、このパイオンが核融合タ
ーゲット５内に拡散してターゲット内の核融合燃料７に
付着し、そこでパイオンが付着したパイオン水素分子が
生成する。
【００１５】このパイオン水素分子の生成と同時に核融
合燃料７は、レーザ８により外部より圧力を加えると圧
縮されはじめる。なお、このパイオン水素分子が圧縮さ
れる最終状態までパイオンを供給しつづけてもよい。
合燃料７は、レーザ８により外部より圧力を加えると圧
縮されはじめる。なお、このパイオン水素分子が圧縮さ
れる最終状態までパイオンを供給しつづけてもよい。
【００１６】このような作用を加えると、パイオンを媒
介した核融合反応が促進される。この反応速度は、密度
をあげることにより、加速度的に進み、圧縮最終時に爆
発的に核融合反応が進む。これを図３に示す。（ａ）は
燃料加速相、（ｂ）は燃料圧縮相、（ｃ）は点火状態、
（ｄ）は核融合燃焼状態を示す。
介した核融合反応が促進される。この反応速度は、密度
をあげることにより、加速度的に進み、圧縮最終時に爆
発的に核融合反応が進む。これを図３に示す。（ａ）は
燃料加速相、（ｂ）は燃料圧縮相、（ｃ）は点火状態、
（ｄ）は核融合燃焼状態を示す。
【００１７】図示のように、核融合燃料にレーザ光を照
射することにより燃料を加速すると、燃料が圧縮され
る。このときの爆縮速度は、従来の慣性とじ込め方式で
は２〜３×１０7 ｃｍ／ｓｅｃであるのに対し約１／５
程度の５×１０6 ｃｍ／ｓｅｃ程度でよく、高速でなく
て済む。
射することにより燃料を加速すると、燃料が圧縮され
る。このときの爆縮速度は、従来の慣性とじ込め方式で
は２〜３×１０7 ｃｍ／ｓｅｃであるのに対し約１／５
程度の５×１０6 ｃｍ／ｓｅｃ程度でよく、高速でなく
て済む。
【００１８】一方、高速イオンビーム粒子は、それぞれ
発生する素粒子の崩壊特性時間内において、供給するこ
とが必要である。例えばパイオンにおいては、その崩壊
時間は２．６×１０-8ｓｅｃであるので、１０ｎｓ程度
内に供給する。このため、高速イオンビームのパルス幅
もこの程度以下が必要となる。
発生する素粒子の崩壊特性時間内において、供給するこ
とが必要である。例えばパイオンにおいては、その崩壊
時間は２．６×１０-8ｓｅｃであるので、１０ｎｓ程度
内に供給する。このため、高速イオンビームのパルス幅
もこの程度以下が必要となる。
【００１９】このため従来の誘導加速器等のパルスをパ
ルス成形部３で制御して変換ターゲットに照射すること
が必要である。またこれは圧縮が開始され、核燃料物質
が高密度化される直前の、且つ発生素粒子と核融合燃料
物質との結合性の良い最適時間帯であることが肝要であ
る。また高速イオンビームの波形もこのための時間的制
御を加える。
ルス成形部３で制御して変換ターゲットに照射すること
が必要である。またこれは圧縮が開始され、核燃料物質
が高密度化される直前の、且つ発生素粒子と核融合燃料
物質との結合性の良い最適時間帯であることが肝要であ
る。また高速イオンビームの波形もこのための時間的制
御を加える。
【００２０】なお、上述したパイオンを付着する領域は
核融合の点火がおこる最低必要領域であればよく、それ
は圧縮される核融合燃料の一部分であれば良い。
核融合の点火がおこる最低必要領域であればよく、それ
は圧縮される核融合燃料の一部分であれば良い。
【００２１】この方式では、核融合自己点火に必要な速
度まで、燃料を加速する必要がなく、単に圧縮すること
だけが求められる。このため、加速は小さくてすみ、レ
ーリーテーラ不安定性等の効果は低くおさえることがで
きる。
度まで、燃料を加速する必要がなく、単に圧縮すること
だけが求められる。このため、加速は小さくてすみ、レ
ーリーテーラ不安定性等の効果は低くおさえることがで
きる。
【００２２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、安定なターゲットで最低限の小さなエネルギで
核融合点火を行うことができ、安定した高利得を得るこ
とができる。これは、核融合の利用に対して、有用であ
り、且つ本質的に重要な圧縮ターゲットの不安定性の問
題を解決できると共に、商業ベースで従来のエネルギ供
給源に対抗し得るコストの安いエネルギを供給できると
いう画期的な効果を奏する。
よれば、安定なターゲットで最低限の小さなエネルギで
核融合点火を行うことができ、安定した高利得を得るこ
とができる。これは、核融合の利用に対して、有用であ
り、且つ本質的に重要な圧縮ターゲットの不安定性の問
題を解決できると共に、商業ベースで従来のエネルギ供
給源に対抗し得るコストの安いエネルギを供給できると
いう画期的な効果を奏する。
【図１】システムの概略図
【図２】ターゲットの概略図
【図３】ターゲットでの点火−燃焼プロセス
１ イオン粒子ビーム発生器 ２ 加速器 ３ パルス成形部 ４ 核融合反応炉 ５ 核融合ターゲット ６ 変換ターゲット ７ 核融合燃料 ８ レーザ
Claims (3)
- 【請求項１】 エネルギー発生が行われる核融合反応過
程において、高エネルギー粒子により発生するパイオ
ン、ミューオン、Ｋ粒子等を核融合燃料物質の一部分も
しくはある部分に付着させ、この物質を高密度に圧縮す
ることにより、核融合燃料を点火し燃焼させることから
成る核融合反応発生方法。 - 【請求項２】 高エネルギーイオン粒子を発生し、パイ
オン等の素粒子を所定の波形で、必要量発生させるため
の加速器、および上記ターゲットに、高エネルギーイオ
ン粒子を導きこのターゲット内核融合燃料にパイオン等
素粒子を付着させ、この燃料を圧縮させる核融合反応発
生装置。 - 【請求項３】 このような高エネルギー粒子を発生し、
パイオン等の素粒子に変換を効率よく行い、これを核燃
料物質に付着させる核融合ターゲット構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9057656A JPH10253785A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 核融合反応発生方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9057656A JPH10253785A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 核融合反応発生方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253785A true JPH10253785A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13061954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9057656A Pending JPH10253785A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 核融合反応発生方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253785A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012007989A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Suzuki Motor Corp | レーザ核融合装置 |
| JP2012247294A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Suzuki Motor Corp | サイドレーザ照射器 |
| CN104952491A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-09-30 | 广州同合能源科技有限公司 | 冷聚变反应管 |
| US9363882B2 (en) | 2009-12-16 | 2016-06-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Neutron generation target, device, and method |
| JP2021524037A (ja) * | 2018-05-13 | 2021-09-09 | クアンタム スプリング リサーチ ピーティーワイ リミテッドＱｕａｎｔｕｍ Ｓｐｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｔｙ Ｌｔｄ | 熱及び電力を発生させるイオンビームデバイス及び方法 |
| JP7385080B1 (ja) * | 2023-09-18 | 2023-11-21 | 克弥 西沢 | ホウ素を用いるミューオン触媒核融合システム |
-
1997
- 1997-03-12 JP JP9057656A patent/JPH10253785A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9363882B2 (en) | 2009-12-16 | 2016-06-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Neutron generation target, device, and method |
| JP2012007989A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Suzuki Motor Corp | レーザ核融合装置 |
| JP2012247294A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Suzuki Motor Corp | サイドレーザ照射器 |
| CN104952491A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-09-30 | 广州同合能源科技有限公司 | 冷聚变反应管 |
| JP2021524037A (ja) * | 2018-05-13 | 2021-09-09 | クアンタム スプリング リサーチ ピーティーワイ リミテッドＱｕａｎｔｕｍ Ｓｐｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｔｙ Ｌｔｄ | 熱及び電力を発生させるイオンビームデバイス及び方法 |
| JP7385080B1 (ja) * | 2023-09-18 | 2023-11-21 | 克弥 西沢 | ホウ素を用いるミューオン触媒核融合システム |
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