KR20010005531A

KR20010005531A - 핵융합반응에 의한 에너지 생성방법과 장치

Info

Publication number: KR20010005531A
Application number: KR1019997008590A
Authority: KR
Inventors: 보스콜리렌조
Original assignee: 카펠레티 데이비드 안토니; 보스콜리 렌조
Priority date: 1997-03-20
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2001-01-15
Also published as: NO994568L; AU6305798A; TR199902321T2; NO994568D0; EA199900849A1; US6654433B1; SK128299A3; BR9816077A; JP2001518192A; AR012132A1; WO1998043249A1; CA2284874A1; EE9900430A; ITBO970169A1; IS5187A; EP0968500A1; ITBO970169A0; IL131954A0; IT1292817B1; PL335811A1

Abstract

활성요소(31)와 또한 중수에 의해 수화된 금속염 응집체에 의해 구성된 타겟(5)을 수용하는 반응기(2)에 중수소 양이온 플럭스를 공급할 이온공급원(3); 상기 반응기(2) 내부를 진공으로 유지하기 위한 펌핑조립체(4); 또한 중수소 양이온을 가속화시킬 가속장치(10)를 구비한 반응기(2)로 구성되고, 상기 가속장치(10)는 입사 중수소이온과 활성요소의 구성원자 일부간의 핵융합반응을 개시하기 위한 방식으로 타겟(5)의 활성요소에 중수소이온을 전달하고 또한 가속화시키기 위해 반응기(2) 내부에 전기장을 발생시킨다.

Description

핵융합반응에 의한 에너지 생성방법과 장치 {METHOD AND MACHINE FOR PRODUCING ENERGY BY NUCLEAR FUSION REACTIONS}

일반적으로 중성자방출 자체가 2개의 중수소 원자나 1개의 3중수소의 핵융합을 나타내는 부동의 증거라는 것이 과학계의 정론이다.

본 발명은 핵융합반응에 의한 에너지 생성방법에 관계한다.

도 1은 본 발명에 따른 핵융합반응에 의한 에너지생성장치의 개략도.

도 2는 도 1의 장치의 세부단면도.

도 3은 중성자발생을 나타내는 그래프.

본 발명은 중성자 및 감마선의 예비방출 혹은 동시방출이 중수소 및 3중수소의 원자간 핵융합반응을 위한 기본조건임을 확인하여 본 가설을 입증하는 것이 한가지 목적이다.

다시 말하면, 본 발명의 한가지 목적은 중수소/3중수소 핵융합현상이 중수소/중수소 핵융합현상에 반드시 선행하거나 동시수반된다는 사실을 증명하는 것이다.

본 발명에 따르면, 핵융합반응에 의한 에너지생성방법은;

- 결정격자내에 중수소 원자와 활성금속요소를 가진 타겟을 포함하는 반응기에 중수소 양이온 플럭스를 공급하는 단계와;

- 반응기 내부에서 상기 플럭스를 타겟을 향해 전달하여 그 결과 상기 플럭스가 타겟에 부딪쳐 입사된 중수소 양이온과 또한 타겟 자체를 구성하는 원자 일부간의 핵융합반응을 일으키는 단계로 구성되어 있다.

본 발명은 또한 핵융합반응에 의해 에너지를 생성하는 장치에도 관계한다.

본 발명에 있어서, 핵융합반응에 의한 에너지생성장치는;

반응기; 상기 반응기 내부에 수용된 타켓; 반응기와 통하는 중수소 양이온 공급원; 반응기와 통하여 반응기 내부를 진공상태로 유지하기 위한 펌핑조립체로 구성되고; 또한 상기 타겟은 결정 격자 내부에 중수소 원자를 함유하고; 상기 양이온 공급원은 중수소 양이온 플럭스를 반응기속으로 공급하고 이 결과 상기 플럭스가 타겟의 모든 요소와 충돌하여 공급 양이온과 타겟구성 원자간의 저온 핵융합반응을 일으키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다음의 첨부도면에 따른 실시예에서 좀더 도식적으로 나타내었다.

도 1의 부호 1은 "열핵반응"의 가설에서 언급된 저온 핵융합반응에 의한 에너지생성장치의 전체를 나타낸다.

상기 장치(1)는 반응기(2); 반응기(2) 속으로 중수소 양이온(중양성자) 플럭스를 공급할 중수소 양이온 공급원; 반응기(2) 내부를 저압상태로 유지하기 위한 공지의 펌핑조립체(4); 또한 반응기(2) 내부에 수용된 타겟(5)으로 구성되고, 이때의 타겟은 공급원(3)에 의해 반응기(2) 속으로 공급된 중수소 양이온 플럭스와 충돌한다.

반응기(2)는 반드시는 아니지만, 원통형이 바람직하며 기준축(6)과 공축방향으로 연장하고 양이온공급원(3) 및 펌핑조립체(4)와 각각의 연결관(7)(8)을 통해 소통하며, 상기 연결관은 각각 반응기(2)의 말단(2a),(2b)에 연결된다.

특히, 연결관(7)은 반응기(2)를 공급원(3)에 연결시키는 것으로서 상기 반응기의 말단(2a)에 연결되어 중수소 양이온이 반응기(2) 속으로 공급되게 한다.

도 1을 참조하면, 반응기(2)는 반응기(2) 내부에 전기장을 발생할 이온가속장치(10)에 연결되어 양이온 플럭스를 타겟(5)쪽으로 가속화시킨다.

가속장치(10)는 반응기(2)의 양 말단(2a)(2b)에 위치한 한쌍의 전극과; 또한 두 전극 사이의 전위차를 유지시킬 전기에너지원(11)을 포함한다.

이들 전극중 하나(12)는 반응기(2)의 한쪽 말단에 위치하며 다른 전극은 반응기(2) 내부에 수용되고 된 타겟(5)에 의해 반응기말단(2b)와 근접한 위치에 놓인다.

상술한 실시예에서, 반응기(2)는 파이렉스유리 재질로 되며 타겟(5)에 근접한 초점장치(13)를 포함한다.

초점장치(13)는 금속재질로서 전극(12)과 타겟(5)에 대해 전기절연되고 타겟(5)에서 중수소 양이온 플럭스를 농축하는 역할을 한다.

더 구체적으로, 초점장치(13)는 2개부분(13a)(13b)로 분할된다.

첫번째 부분은 전극(12)과 마주하고 또한 기준축(6)과 공축연장하는 원통관체에 의해 구성되며, 두번째 부분은 타겟(5)과 마주하고 기준축(6)과 공축방향이면서 또한 상기 부분(13a)을 구성할 원통관체의 내경보다 훨씬 작은 내경의 관통구를 가진 오기브(ogive)형 몸체로 구성된다.

상기 실시예에서, 중수소 양이온 공급원(3) - 이후 "중양성자"라고도 한다 - 은 연결관(7)에 의해 반응기(2)와 통하는 기체상 중수소를 저장할 기존의 탱크(15)와; 또한 상기 탱크(15)에서 나온 중수소를 이온화하여 반응기(2)에 공급될 중수소 양이온 플럭스를 형성할 역시 기존의 이온화유닛(16)을 포함한다.

공급원(3)은 또한 탱크(15)로부터의 기체형 중수소 공급을 허용 및 중단시키기 위해 연결관(7)에 연속배열된 공지의 온오프밸브(17)를 포함한다.

더 구체적으로, 이온화유닛(16)은 연결관(7)에 위치한 사실상 원통형 이온화챔버(20)와; 또한 고주파수 전기진동을 일으킬 장치를 포함하고, 계속해서 상기 이온화 챔버(20) 주변에 감은 전기전도성재질의 코일(22)과 또한 이온화챔버(20) 내부에서 탱크(5)로부터 나온 기체상 중수소를 이온화시킬 수 있는 전자기장을 발생하기 위하여 코일(22)에 고주파수 전류를 유도할 전원(23)을 포함한다.

이온화유닛(16)은 또한 이온화챔버(20) 내부에 발생한 양이온 플럭스를 반응기(2)에 대한 연결관(7) 쪽으로 전달하기 위해 이온화챔버(20) 내부에 전기장을 발생시킬 이온가속장치도 포함한다.

가속장치는 연결관(7)에 연결된 이온화챔버의 양쪽 대향말단에 위치한 한쌍의 전극(25)과; 또한 두 전극(25) 사이의 일정 전위차를 유지하기 위한 중전압 전기에너지원(26)을 포함한다.

상술한 실시예에서, 전극(12)은 이온화챔버(20)를 반응기(2)에 연결하는 연결관(7)의 입구부분에 위치한 전극(25)과 전기 접속되어 있다.

펌핑조립체(4)는 반응기(2)를 펌핑조립체(4)와 선택적으로 단절하기 위해 삽입한 공지의 온오프 밸브(29)를 통해 연결관(8)에 의해 반응기(2)에 연결된 한쌍의 기존 진공펌프(28)(1개의 회전펌프 및 1개의 확산펌프)로서 구성된다.

도 1 및 2에 있어서, 타겟(5)은 반드시는 아니지만, 초점장치(13)를 향한 공동(30a)을 가지고 축(6)과 공축방향이며 컵형상으로 된 원통형 외부케이스(30)와; 또한 상기 케이스(30)속에 수용되고 역시 초점장치(13)를 항하며 축(6)과 공축방향으로 공동(31a)을 가진 컵형 활성요소(31)를 포함한다.

상기의 실시예에서, 케이스(30) 자체도 활성요소이며 길이방향의 나사끈 같은 그립기소(도면에는 없음)에 의해 하나로 합쳐진 각종 금속(예, 구리, 티타늄, 철, 니켈 및 기타 유사한 화학적-물리적 성질을 가진 금속)재질의 교대식 와셔군(32)에 의해 구성된다.

활성요소(31)는 금속염의 압축응집체, 계속해서 다수의 분체형 황산금속염 (예, 황산구리, 황산리튬, 황산티타늄, 황산칼륨 등)을 촉매요소나 결합요소와 혼합하여 응집체의 압축도를 향상시킨 것이다.

황산구리 및 황산리튬은 중수(D₂O)로 수화한다.

중수(D₂O)로 수화한 각 금속염은 물(H₂O)로 수화한 이에 상응한 금속염 즉, CuSO₄·5H₂O에서 수득한 것으로서, 제일 먼저 이것을 250℃ 온도의 오븐에 넣고 물분자가 모두 제거될 때까지 가열한 뒤 실리카겔 건조기(공지)에 넣는다.

건조기안에서 염은 중수(D₂O)의 존재하에서 재결정되어 중수로 수화한 해당 금속염, 즉, CuSO₄·4D₂O을 수득하게 된다.

황산티타늄은 반드시는 아니지만, 촉매요소로 사용하는 것이 바람직하며, 또한 중수(DO)에 용해된 실리콘수지나 알칼리성 알킬실리코네이트 역시 반드시는 아니지만, 결합요소로 사용하는 것이 바람직하다.

활성요소(31)의 제1 조성물은;

0.278몰 CuSO₄·4D₂O;

1.853몰 LiSO₄·0.8D₂O;

0.0625몰TiOSO₄; 또한

나머지로서 R/Si 비가 약 1.5인 알킬폴리실옥산 수지의 5% 에테르용액을 포함하며 이결과 농후한 균질혼합액이 수득된다. 적정온도(약 40℃)의 모울드에 넣어 건조시킨다.

활성요소(31)의 제2 조성물은;

0.125몰 NiSO₄·5.6D₂O;

0.278몰 CuSO₄·4D₂O;

1.853몰 Li₂SO₄·0.8D₂O;

0.172몰 K₂SO₄; 또한

나머지로서 R/Si 비가 약 1.5인 알킬폴리실옥산 수지의 5% 에테르용액을 포함하며 이 결과 농후한 균질혼합액이 수득된다. 적정온도(약 40℃)의 모울드에 넣어 건조시킨다.

활성요소(31)의 제3 조성물은;

0.278몰 CuSO₄·4D₂O;

1.853몰 Li₂SO₄·0.8D₂O;

0.172몰 K₂SO₄;

0.125몰 TiOSO₄; 또한

금속염 CuSO, LiSO 및 NiSO를 재결정하기 위한 중수(DO)의 양은 화학량론적 계산량보다 20%가 적으므로 타겟(5)의 활성화시간을 감소시킨다.

도 1에 있어서, 장치(1)는 또한 타겟(5)의 온도를 측정할 장치(33)(온도계), 방출된 중성자를 검출계산하는 장치(34), 또한 감마선방출을 측정하는 장치(35)를 포함하며 이들 모두 반응기(2)에 근접하여 위치하고; 또한 반응기(2)와 밸브(29) 사이에 브랜치 연결된 것으로서 반응기(2)내의 압력을 측정하는 장치(36)와; 또한 펌핑조립체(4)로부터 하행하는 연결관(8)을 따라 위치하고 반응기(2)내 3중수소의 존재를 검출하는 장치(37)를 더 포함한다.

상기 장치(33), (34), (35), (36), (37)는 모두 공지의 것으로서 별도 설명이 필요없다.

장치(1)의 조작에서, 먼저 펌핑조립체(4)의 펌프(28)가 이미 반응기(2) 내부에 압력을 초저값(수천 mmHg)으로 낮추었다고 가정하자.

실제에 있어서, 밸브(17)를 개방하면 기체상 중수소가 연결관(7)속으로 유입되어 압력강하장치(18)를 통과해 이온화유닛(6)으로 들어가고, 이곳에서 이온화되어 중수소 플럭스를 반응기(2)에 공급하게 된다.

더 구체적으로, 기체상 중수소는 장치(21)에서 발생한 고주파수 자기장에 의한 전자기여자에 의해 이온화되며 또한 수킬로볼트 정도의 전위차를 계속 유지시킨 두개의 전극(25)에 의해 발생한 저기장에 의해 반응기(2)쪽으로 전달된다.

동시에, 공급원(11)은 전극(12)과 타겟(5) 사이의 전위차를 반드시는 아니지만, 2 내지 10킬로볼트 정도로 유지시키고 그 결과 반응기(2) 내부의 중수소가 반응기내 전기장에 의해 타겟(5)쪽으로 전달되어, 가속전압에 대한 함수로서 초당 생성되는 중성자수를 나타내는 도 3의 그래프에서 보는 바와 같이, 타겟(5)과 충돌하게 된다.

타겟(5)에 충돌하기전, 중수소 플럭스는 초점장치(13)을 통해 공급되며, 이 장치에 의해 활성요소(31)에 충돌하기에 적합한 폭좁은 중수소비임으로 농축된다.

중수소비임의 활성요소(31) 충돌시, 장치(33)가 타겟(5)의 온도감소를 검출하고 장치(36)는 반응기(2)내 압력감소를 검출한다; 이러한 현상은 입사한 중수소가 활성요소(31) 속에 흡수되고 또한 계속해서, 흡열핵반응에 따라 활성요소(31)의 결정격자 속으로 중수소가 촉매분리되는 것으로서 해석된다.:

여기서 "D"는 중수소 원자를, "n"는 중성자를, 또한 "p" 는 양성자를 가리킨다.

계속해서, 장치(33)는 타겟(5)의 급속온도증가 (약 1000℃까지)를 검출하고 다른 장치들(34),(35),(37)는 각각 자연플럭스보다 수배 큰(3∼5) 중성자 플럭스(최대 초당 10)와, 감마선 및 x-선 포함 파장별 전자기파 방출, 또한 3중수소의 생성을 검출한다; 이 현상은 다음 발열반응에 따라 저온 핵융합반응의 개시로 해석될 수 있다:

여기서 "D"는 중수소 원자, "T"는 3중수소 원자, "³He" 는 헬륨-3원자, "n" 은 중성자, "p"는 양성자이며 또한 "γ"은 감마선의 방출을 뜻한다.

더 구체적으로 발열반응(I)은 다음 반응의 집합결과이다:

또한 두 번째 발열반응은 다음 반응의 집합결과이다:

발열반응(I)이 3중수소의 생성을 수반하므로 후속의 저온핵융합반응은 다음의 발열반응에 따라 개시된다:

"D"는 중수소 원자이며, "T"는 3중수소 원자, "⁴He"는 헬륨-4원자, 또한 "n"는 중성자이다.

대량의 에너지 발생측면에서, 발열반응(III)은 타겟(5)의 급속온도증가에 기여한다.(실험중, 타겟(5)은 1000℃에 가까운 온도에 도달했다)

활성요소(31)의 불균일 조성물에 있어서, 또 다른 저온핵융합반응도 다음 처럼 일어날 수 있다:

중수소 + 중양성자 → 헬륨-4

중수소 + 양성자 → 헬륨-3 + 감마광자

중수소 + 중성자 → 3중수소 + 감마광자

리튬-6 + 중성자 → 3중수소 + 헬륨-4

리튬-7 + 중성자 → 3중수소 + 헬륨-4 + 중성자

리튬-7 + 양성자 → 베릴륨 + 감마광자

구리 + 감마광자 → 방사성구리 + 중성자

티타늄 + 중성자 → 방사성티타늄 + 감마광자

칼륨 + 중성자 → 방사성칼륨 + 2 중성자

베릴륨-9 + 양성자 → 베릴륨-8 + 중양성자

조작실험결과, 핵융합반응 개시에 동화하여 급속온도증가에 따라 즉시 일어나는 전극(12)과 타겟(5)간의 전위차감소는 중성자 플럭스의 감소와 비례하지 않는 것으로 나타났다 (5에서 3킬로볼트로 전위차가 감소하면 단위시간당 방출되는 중성자 수가 대체로 25% 감소하는 결과를 가져왔다).

본 발명에 따른 방법은 따라서, 결정격자내에 중수소 원자를 갖는 타겟(5)이 수용된 반응기(2)에 중수소 양이온 플럭스를 공급하는 것을 포함한다.

후속으로, 이 방법은 반응기(2)에 들어온 중수소 양이온 플럭스를 타겟(5)쪽으로 전달하기 위하여 제공되며, 그 결과 상기 플럭스가 타겟(5)과 충돌하여 입사 중수소 양이온과 타겟(5) 구성원자 일부의 핵융합반응을 발생시킨다.

더 구체적으로, 타겟(5)에 대한 중수소 양이온의 전달단계는 전기장을 이용하여 중수소 양이온 플럭스를 가속화시키는 것과 또한, 타겟(5)과의 충돌에 앞서서 중수소 양이온 플럭스를 집중시켜 농축하는 것을 포함한다.

상술한 실시예에서, 반응기(2)에 대한 중수소 양이온 플럭스 공급단계는 탱크(15) 기체상 중수소 원자를 끌어내고 그후 이온화하여 반응기(2)에 공급할 중수소 양이온 플럭스를 생성하는 것을 포함한다.

상술한 본 발명의 방법과 장치(1)는 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 변화시킬 수도 있다.

Claims

- 결정격자내에 중수소 원자와 활성금속요소를 가진 타겟(5)을 포함하는 반응기(2)에 중수소 양이온 플럭스를 공급하는 단계와;

- 반응기(2) 내부에서 상기 플럭스를 타겟(5)을 향해 전달하고 그 결과로서 상기 플럭스가 타겟(5)에 충돌하여 입사 중수소 양이온과 타겟(5) 자체를 구성하는 원자 일부간의 핵융합반응을 일으키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성방법.
제1항에 있어서,

타겟(5)에 대한 중수소 양이온 전달 단계는 전기장에 의해 상기 중수소 양이온 플럭스를 가속화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성방법.
제1항 또는 2항에 있어서,

타겟(5)에 대한 중수소 양이온 전달단계는 상기 중수소 양이온 플럭스를 농축비임으로 집중시켜 타겟(5)과 충돌하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성방법.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

반응기(2)에 대한 중수소 양이온 플럭스 공급단계는 탱크(15)에서 중수소 원자를 끌어내고 그후 이온화하여 상기의 중수소 양이온 플럭스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 생성방법.
반응기(2); 반응기(2)내에 수용된 타겟(5); 반응기(2)와 통할 중수소 양이온 공급원(3); 또한 상기 반응기(2)와 통하여 반응기(2) 내부를 진공상태로 유지하기 위한 펌핑조립체(4)로 구성되고; 상기의 타겟(5)은 결정격자내에 중수소 원자를 함유하고; 또한 중수소 양이온 공급원(3)은 중수소 양이온 플럭스를 반응기(2)에 공급하여 그 결과로서 상기 플럭스가 타겟(5)의 모든 요소와 충돌하여 입사 중성자 양이온과 타겟(5) 자체의 구성원자간에 저온 핵융합반응을 일으키는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제5항에 있어서,

상기 반응기(2)는 타겟(5)에 대해 중수소 양이온 플럭스를 전달하고 중성자 양이온을 가속화시킬 가속화수단(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제6항에 있어서,

상기 가속화수단(10)은 반응기(2)속에 수용된 적어도 2개의 전극(5, 12)과; 또한 상기 전극(5, 12) 사이의 전위차를 유지할 전기에너지원(11)을 포함하고; 또한 상기 전극(5, 12) 중 하나가 상기 타겟(5)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제5항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반응기(2)는 타겟(5)에 충돌되기 전에 상기 중수소 양이온 플럭스가 통과할 초점장치(13)를 포함하고; 상기 초점장치(13)는 중수소 양이온 플럭스를 집중시켜 농축된 중성자 양이온 비임을 형성하는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제5항 내지 8항중 어느 한 항에 있어서,

상기 타겟(5)은 상기 초점장치(13)을 향한 공동(30a)이 있는 컵형 외부케이스(30)와; 상기 케이스(30)속에 수용되고, 초점장치(13)를 향한 공동(31a)이 있는 컵형 활성요소(31)를 포함하고; 또한 상기 활성요소(31)는 중수소 양이온 농축비임과 충돌하는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제9항에 있어서,

상기 외부케이스(30)는 금속재질로 된 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제10항에 있어서,

상기 외부케이스(30)는 각종 금속재질로 되고, 그립수단에 의해 합쳐진 교대식 와셔군(32)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제9항에 있어서,

상기 활성요소(31)는 금속염으로 된 응집체에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제12항에 있어서,

상기 금속염 일부는 황산철, 황산니켈, 황산티타늄 및 황산칼륨을 포함한 황산염군에 속하는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제12항에 있어서,

상기 금속염은 황산구리와 황산리튬 중에서 선택되고 또한 상기 황산염은 중수에 의해 수화되는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제9항에 있어서,

상기 활성요소(31)는 흡열 촉매분해반응에 따라 입사 중수소 양이온을 흡수하는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.
제5항에 있어서,

상기 중수소 양이온 공급원(3)은 반응기(2)에 공급될 기체상 중수소 원자를 함유한 탱크(15)와; 또한 상기 중수소 원자를 이온화시켜 반응기(2)에 중수소 양이온 플럭스를 공급하기 위해 탱크(15)와 반응기(2) 사이에 삽입된 이온화유닛(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵융합반응에 의한 에너지 생성장치.