KR20200004864A - 에너지를 증폭하는 방법 및 전력 증폭기 - Google Patents

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Abstract

전자기 복사의 전력을 증폭하기 위한 전력 증폭기가 개시된다. 전력 증폭기는 중수소인 제1 기체 연료 성분; 중수소와는 다른 기체인 제2 기체 연료 성분으로서, 중수소에서의 핵질량 감소 동위원소 이동이 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동보다 더 적은 에너지를 필요로 하도록 선택되는 제2 기체 연료 성분; 및 제1 기체 연료 성분과 제2 기체 연료 성분의 혼합물을 담는 연료 격실(12)을 구비한다. 또한, 전자기 복사의 전력을 증폭하는 방법이 개시된다.

Description

에너지를 증폭하는 방법 및 전력 증폭기
본 발명은 에너지를 증폭하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전력 증폭기에 관한 것이다.
에너지의 생산은 인류의 최우선 과제 중의 하나이다. 에너지 생산을 위한 신기술을 찾기 위해 수많은 노력이 있었다. 에너지 생산의 신기술에 있어서 첫 발걸음이 EP 3086323 A1이 공개되어 있다.
이를 감안하여, 본 발명의 목적은 에너지 생산을 위한 신규의 수단을 제공하는 것이다.
일 양태에 따르면, 전자기 복사의 전력을 증폭하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은, 기체 중수소인 제1 연료 성분 및 중수소와는 다른 기체인 제2 연료 성분을 포함하는 연료 혼합물을 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계로서, 상기 중수소에서의 핵질량 감소 동위원소 이동, 상기 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동, 및 상기 핵질량 증가 동위원소 이동으로 비롯되는 출력 전자기 복사를 생성하기 위하여 연료 혼합물을 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계를 포함하며, 상기 중수소에서의 핵질량 감소 동위원소 이동은 상기 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동에 비하여 더 적은 에너지를 필요로 하는 방법이다.
입력 전자기(electromagnetic: EM) 복사에 연료 혼합물을 투입하거나 노출시키는 것은, 여기서, 입력 전자기 복사가 제1 연료 성분의 적어도 일부분을 조사(irradiate)한다는 것을 의미한다. 입력 전자기 복사는 적어도 하나의 주파수 또는 주파수 모드를 갖는 광자를 포함할 수 있다. 제1 예에 있어서, 입력 전자기 복사는 복수의 주파수 모드를 갖는 광자를 포함한다. 제2 예에 있어서, 입력 전자기 복사는 고정 주파수의 광자를 포함하여, 실질적으로 단색(monochromatic)이다. 또한, 입력 전자기 복사는 바람직한 레벨의 강도 및/또는 전력을 가질 수 있다. 바람직한 레벨의 강도 및/또는 전력은 특정 주파수에 관계될 수 있다. 선택적으로, 입력 전자기 복사는 편파(polarized)될 수 있다.
입력 전자기 복사는 연료가 플라즈마 상(phase)에 들어가도록 연료에 영향을 미칠 수 있다.
또한, 입력 전자기 복사는 제1 연료 성분에 에너지를 전달할 수 있다. 에너지 전달은 파동-입자 가속 공정을 통해 제공될 수 있다. 에너지를 제1 연료 성분에 전달하게 되면, 이는 높은 에너지 상태를 상정하게 되며, 제1 연료 성분의 중성자들이 영향을 받아, 핵질량 감소 동위원소 이동이 발생하게 된다. 제1 연료 성분의 적어도 일부는 높은 에너지 상태를 상정할 수 있다. 통상적으로, 핵질량 감소 동위원소 이동은 입력 전자기 복사에 의해 전달되는 에너지가 문턱 에너지보다 높거나 같은 때에 발생하게 된다. 하지만, 양자 역학적 터널 효과(quantum mechanical tunneling effect)는 문턱 에너지보다 아래에서 핵질량 감소 동위원소 이동을 허용할 수도 있다.
제1 연료 성분의 물리적 성질에 기초하여 파동-입자 가속 공정이 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 연료 성분의 물리적 성질은 제1 연료 성분의 재료의 유형, 재료의 격자구조의 유형, 그 원자 질량, 원자수, 원자 분리 거리, 음속, 특징적 플라즈마 속도, 국지 온도, 평균 온도, 등의 재료의 물리적 성질, 재료의 격자 구조의 길이 치수, 재료의 입자 구조의 길이 치수, 및 재료의 격자 구조의 기하형태에 관계할 수 있다. 물리적 성질은 또한 제1 연료 성분의 플라즈마 공진 주파수일 수도 있다.
파동-입자 가속 공정에 의해 받아들여진 에너지는 선호되는 세기로 제1 연료 성분에 전달될 수 있다. 플라즈마 공진 주파수는 관계 주파수(ω) 및 관계 공진 파장(λ)을 갖는다.
본 발명의 방법에 따르면, 제1 연료 성분에서는 핵질량 감소 동위원소 이동이 발생된다. 제1 연료 성분의 핵질량 감소 동위원소 이동에서 제1 연료 성분으로부터 방출되는 중성자들은 제2 연료 성분에서 핵질량 증가 동위원소 이동을 유발하게 된다. 제2 연료 성분에서의 질량 증가 동위원소 이동으로 비롯되는 과잉 에너지는 전자기 복사로서 출력될 수 있다.
제1 연료 성분은 중수소(D)를 포함한다. 입력 전자기 복사에 노출되기 전에, 제1 연료 성분은 기체 상태에 있을 수 있다. 따라서, 초기에는, 입력 전자기 복사에 노출되기 전에, 제1 연료 성분은 중수소 기체(D2)일 수 있다. 중수소를 사용하는 하나의 장점은 저렴하다는 것이다. 또 다른 장점은 중수소를 사용하는 것이 전자기 복사의 전력 증폭에 있어서 높은 순이득을 가져온다는 것이다.
제2 연료 성분은 기체를 포함할 수 있다. 제2 연료 성분은 질소(N2) 기체를 포함할 수 있다. 제2 연료 성분은 "14N2"를 포함할 수 있다. 질소 가스는 15N을 형성하는 핵질량 증가 동위원소 이동에 의해 14N이 중성자를 포획할 수 있으므로 바람직하다. 14N과 15N 양쪽 모두 질소의 안정한 동위원소들이다. 또한, 15N과 14N의 질량의 차이는 중성자의 나머지 질량보다 더 크다. 14N 및 15N으로부터 질소 기체에서의 질량 증가 동위원소 이동은 전자기 복사로서 에너지가 출력되는 결과를 가져오게 된다.
제2 연료 성분이 핵질량 증가 동위원소 이동을 거치는 것에 의해, 과도한 에너지가 발생되게 된다. 더 구체적으로, 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동의 공정은, 제1 연료 성분에서의 핵질량 감소 동위원소 이동에서 요구되는 에너지보다 더 많은 에너지를 방출할 수 있다.
본 발명의 개념에 의하면, 일반적으로 구성요소 변이(transmutation)가 없다. 그 대신, 제1 연료 성분과 제2 연료 성분의 동위원소 이동이 있다. 동위윈소는 동일한 원자수(Z)를 갖지만 상이한 중성자수(N=A-Z, 여기서 "A"는 질량수)를 갖는 핵종(nuclide)들의 집합을 의미한다. 동위원소 이동의 공정에 있어서, 동위원소의 질량수(A)는 적어도 하나의 정수 과정(integer step)에 의해 천이된다. 질량 감소 동위원소 이동은 질량수 "A"를 갖는 동위원소 "AP"로부터 질량수 "A-1"를 갖는 동위원소 "A-1P"로의 동위원소 이동일 수 있다. 질량 증가 동위원소 이동은 질량수 "A"를 갖는 동위원소 "AP"로부터 질량수 "A+1"를 갖는 동위원소 "A+1P"로의 동위원소 이동일 수 있다.
제1 연료 성분에서의 질량 감소 동위원소 이동은 반응 채널 "D+Ws → n+1H, 여기서 D는 중수소(2H), "1H"는 단수소(protium), 즉, 핵 내에 중성자를 갖지 않는 수소"로부터 유래할 수 있다. 또한, "Ws"는 질량 감소 동위원소 이동이 발생하기 위한 문턱 에너지이다. "D"에서 질량 감소 동위원소 이동을 유발하기 위한 문턱 에너지는 "2.25 MeV"이다. 여기서, "2H"뿐만 아니라 "1H"는 동위원소 그 자체로서 안정하지만, 상기 반응은 문턱 에너지를 초과하는 조사(irradiation)에 의해 유발될 수 있다.
출력 전자기 복사는, 여기서, 제2 연료 성분 내의 핵질량 증가 동위원소 이동의 공정에서 방출되는 에너지를 의미한다. 에너지는 전자기 파동/광자의 형태로 방출되게 된다. 예를 들어, 제2 연료 성분이 14N을 포함하는 경우, 15N으로의 질량 증가 동위원소 이동은 10.8 MeV의 에너지를 활용가능토록 한다. 따라서, 중수소(D)로부터 단수소(H)로의 질량 감소 동위원소 이동에 필요한 것보다 거의 5배의 에너지이다.
제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 초기 비율은 40/60 몰백분율 내지 60/40 몰백분율, 바람직하게는 50/50 몰백분율일 수 있다.
입력 전자기 복사는 300 GHz 내지 300 MHz 또는 그 이하의 주파수를 가질 수 있다. 따라서, 입력 전자기 복사는 전자기 복사의 마이크로파 범위 내에 있을 수 있다. 입력 전자기 복사는 2 내지 3 GHz, 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 가질 수 있다. 따라서, 오늘날의 마이크로파 오븐에서 사용되는 것과 같은 유형의 마이크로파 방사기가 사용될 수 있다. 이는 본 방법의 구현을 저렴하고 효율적이 되도록 한다.
출력 전자기 복사는 500 GHz 내지 1.5 THz의 주파수를 가질 수 있다.
따라서, 일반적으로 또한 상기에서 더 구체적인 용어로 표현한 본 발명의 개념에 따르면, 전자기 복사의 전력을 증폭하는 방법이 제공된다.
제2 양태에 따르면, 전자기 복사의 전력을 증폭하는 전력 증폭기가 제공된다. 전력 증폭기는, 중수소인 제1 기체 연료 성분; 중수소와는 다른 기체인 제2 기체 연료 성분으로서, 중수소에서의 핵질량 감소 동위원소 이동이 상기 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동보다 더 적은 에너지를 필요로 하도록 선택되는 제2 기체 연료 성분; 및 상기 제1 기체 연료 성분과 상기 제2 기체 연료 성분의 혼합물을 담는 연료 격실을 구비한다.
상기의 본 발명의 특징은, 적용가능한 경우, 제2 양태에도 적용된다. 부적절한 반복을 피하기 위하여, 상기를 참조하기 바란다.
연료 격실은 제1 연료 성분 및 제2 연료 성분에 대하여 기밀(gas tight)일 수 있다.
연료 격실은 폐쇄된 격실일 수 있다. 이에 의해, 별도의 부재(部材)로서 전력 증폭기를 제공할 수 있다. 즉, 기체(gas) 제공자에 대한 어떠한 연결도 없이 가능하게 한다. 전력 증폭기는, 이에 따라, 구현하기 쉽고 다양한 응용예에 사용하기 쉽다. 전력 증폭기는 이에 의해, 예컨대, 제1 연료 성분 및/또는 제2 연료 성분이 모두 사용되거나 어느 정도 사용된 후에 교환될 수 있도록, 교환가능한 유닛 또는 부재로서 제공하기가 쉽다.
연료 격실은 300 MHz 내지 300 GHz, 바람직하게는 2 내지 3 GHz, 더욱 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 갖는 입력 전자기 복사에 투과 가능한 복사 입력면을 구비할 수 있다. 이에 의해, 제1 연료 성분이 300 MHz 내지 300 GHz, 바람직하게는 2 내지 3 GHz, 더욱 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 갖는 전자기 복사에 효율적으로 노출될 수 있다.
연료 격실은 500 GHz 내지 1.5 THz의 주파수를 갖는 출력 전자기 복사에 대하여 투과가능한 복사 출력면을 구비할 수 있다. 이에 의해, 500 GHz 내지 1.5 THz 의 주파수를 갖는 출력 전자기 복사가 출력 증폭기로부터 효율적으로 출력될 수 있다.
연료 격실은 500 GHz 내지 1.5 THz의 주파수를 갖는 출력 전자기 복사에 대하여 투과가능하며 복사 출력면과는 다른 면을 더 구비할 수 있다. 이는, 예컨대, 출력 전자기 복사의 지향성 제어를 제공하도록 사용될 수 있다.
복사 입력면은 연료 격실의 제1 주요면일 수 있다. 복사 출력면은 연료 격실의 제2 주요면일 수 있다. 제1 주요면 및 제2 주요면은 서로 대향할 수 있다. 바람직한 설계에 있어서, 전력 증폭기는 기본적으로 2개의 대향하는 주요면을 갖는 원반형일 수 있으며, 복사 입력면은 원반의 2개의 대향하는 주요면중 하나로 이루어지고, 복사 출력면은 워난의 2개의 대향하는 주요면중 다른 하나로 이루어질 수 있다.
전력 증폭기는 연료 격실을 300 MHz 내지 300 GHz, 바람직하게는 2 내지 3 GHz, 더 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 갖는 전자기 복사에 노출시키도록 구성되는 마이크로파 방사기를 더 구비할 수 있다.
이하, 제1 연료 성분 및 제2 연료 성분에 관계하는 경도력(gradient force)의 개념을 설명한다. 이하에 기술하는 바와 같이, 경도력은 어떠한 집합체 상태에서 물질에 전자기(EM)파를 침투(penetration)시킴으로써 일어날 수 있다.
플라즈마 물리학에 있어서, 이질 진동 전자기장의 존재하에서 하전 입자들을 포함하는 매질에 작용하는 시간평균 비선형력의 효과적인 설명으로서, 폰더모티브력(ponderomotive force)이 잘 알려져 있다. 시간평균 폰더모티브력의 기초는 전자기파가 에너지와 모멘텀을 물질에 전달한다는 것이다.
5개의 잠재적인 폰더모티브 효과중에서, 밀러력(Miller force)과 아브라함력(Abraham force)이 약하게 자화되거나 또는 자기적인 구배가 없는 환경에서 가장 강력한 것으로 간주된다. 하지만, 전자기 복사를 입력하는 방법에 따라서, 자기 경도력의 효과가 배제될 수는 없다. 또한, 기체 입자 충돌로 인한 발로우(Barlow)력이 또한 시스템의 역학에 영향을 미칠 수도 있다.
여기서 논의되는 전체의 유효화하는 폰더모티브 가속력은 밀러력이거나, 동등하게는 경도력이다.
입력 전자기 복사에 노출한 후의 연료가 플라즈마로서 취급될 수 있다는 가정하에서, 경도력 발생의 개념이 적용될 수 있다. 2가지 이유로서, 플라즈마에서 경도력을 일으킴에 있어 알벤파(Alfven waves) 유추가 선택되게 된다. 첫번째로, 알벤파는 모든 상태, 즉, 플라즈마 상태, 기체 상태, 액체 상태, 및 고체 상태에서 플라즈마에서 관찰되었기 때문이다. 두번째로, 알벤파는 대부분 공진점 아래에서 주파수에 독립적인 반응을 갖기 때문이다.
하지만, 일반적으로 플라즈마에는 알벤파와 음향파와 같은 다른 파동과의 혼합이 있을 수 있다는 점에 유의한다.
플라즈마는, 이온과 전자를 포함하여, 총체적으로 중성인 전하(total neutral charge)를 일으키는 것으로 설명될 수 있다. 이온 질량은 통상적으로 전자 질량보다 1800배 이상이기 때문에, 전자 질량은 무시될 수 있다. 따라서, 질량 밀도 및 플라즈마 상의 대응하는 힘은 이온 질량(
Figure pct00001
)에 의해 결정된다. 주파수(
Figure pct00002
)를 갖는 알벤파는 직교 좌표계에 있어서 자기장선(
Figure pct00003
)을 따라서 전파하며, 원형 편파를 갖는다. 이하의 수식은 유체 내에서 알벤파에 의해 지배되는 횡방향(longitudinal) 경도력(cgs 단위)에 적용한다.
Figure pct00004
여기서, "
Figure pct00005
"는 기본 전하이며, "
Figure pct00006
"는 사이클로트론 공진 주파수이다.
Figure pct00007
방향에 있어서 구형파 전계(
Figure pct00008
)의 공간 구배(spatial gradient)가 힘의 크기를 결정한다. 여기서, 수식 (1)은 "
Figure pct00009
"에서 특이점(singularity)을 갖는다. 또한, 경도력은 "
Figure pct00010
"에 대하여 인력이며, "
Figure pct00011
"에 대하여 척력이다. 이에 의해, "
Figure pct00012
"를 갖는 저주파 알벤파는 입자들을 파동 소오스를 향하여 끌어당기는 반면, "
Figure pct00013
"를 갖는 고주파 알벤파는 입자들을 밀어낸다. 저주파수에서의 인력은 직관적으로는 나쁜 것으로 이해될 수 있다. 하지만, 이는 플라즈마에서는 명백하게 적용되는 것이며, 중성의 고상 물질에 대하여는 실험적으로 또한 이론적으로 확증되어 왔다. 이러한 파동 공진에서의 쌍극방향 힘의 이동에 더하여, 경도력은 "
Figure pct00014
"의 인수로 인해 입자의 전하의 부호와는 무관하다. 이는 정극성의 이온과 전자에 대한 힘이 동일 방향으로 향한다는 것을 의미한다.
여기서, 중성의 물질은 유체 상태, 기체 상태, 플라즈마 상태, 또는 고체 상태에 있을 수 있다. 원자 레벨 및 핵 레벨에 있어서 중성 물질은 전하를 구성하기 때문에, 브라운 운동과 같은 원자 진동(atomic oscillation) 및 원자간 진동은 "기본 주파수(fundamental frequencies)"로서 간주할 수도 있다. 따라서, 전자기파의 전계의 항은, 강한 자계에 의해 포박된 플라즈마와 동일한 방식으로, 예컨대, 반데르발스 힘에 의해 포박된 원자 "매질(media)"에 영향을 미치게 된다.
자화되지 않은 중성자들에 대하여, 유추하면, 경도력이 원자 양성자, 전자, 및 중성자들에 대하여 집합적으로 작용하기 때문에, 파동 에너지가 침투할 수 있다는 것을 의미한다.
"
Figure pct00015
"와 같은 저주파 파동에 있어서, "
Figure pct00016
"는 무시될 수 있으므로, 수식 (1)의 표현이 단순화된다. 이 경우, 원자 구조 또는 질량과는 무관하게, 힘은 인력이 된다.
반면, 공진 주파수(
Figure pct00017
)에 접근함에 따라, 경도력은 비선형적으로 증가한다. 플라즈마 물리학에서 공진 주파수는, 플라즈마 밀도, 입자 질량, 입자 관성, 자계와 같은 본질적인 유체 성질에 관계된다.
플라즈마를 조사하는 전자기파는 다수의 평면에서 선형적으로 편파된다고 가정하면, 복사 전계(
Figure pct00018
)를 갖는 전자기파에 의해 질량 "
Figure pct00019
"의 개별 입자/원자에 작용하는 경도력은 이하와 같이 된다.
Figure pct00020
특히, 이 수식은 제1 연료 성분에 대하여 유효할 수 있다. 수식 (2)에서 이론상의 경도력에 대한 주파수의 관계는, 이하 공진 주파수 "
Figure pct00021
a"를 도입한다는 것을 제외하고는 수식 (1)과 유사하다. 공진 주파수 "
Figure pct00022
a"는 임의의 집합체 상태, 즉, 고체, 액체, 기체, 또는 플라즈마에 있어서 물질에 대한 공진 주파수일 수 있다. 경도력은 공진점보다 낮은 전 주파수 범위, 즉, "
Figure pct00023
"에 걸쳐서 또한 인력이다. 공진점 위에서는(
Figure pct00024
), 힘이 반발력이다. 공진점보다 훨씬 아래의 주파수에서는(
Figure pct00025
), 경도력이 파동 주파수와는 무관하며, 이하의 수식을 적용한다.
Figure pct00026
경도력의 인력성 및 척력성이 도 1에 도시되어 있으며, 경도력을 "
Figure pct00027
"의 함수로서 도시하고 있다. 도 1에서, 단위 재료 상수에 있어서 정규화된 주파수에 대한 알벤파 경도력, 수식 (2)의 (
Figure pct00028
) 및
Figure pct00029
가 도시되어 있다. 좌측 곡선은 인력을 나타내며, 우측 곡선은 척력을 나타낸다.
물질이 고체 집합체 상태에 있다면, 공진 주파수는 "
Figure pct00030
"로 표현될 수 있으며, 여기서, "
Figure pct00031
"는 원자간 거리, "
Figure pct00032
"는 매질 내에서의 국소적인 광속이다. 이 경우, "
Figure pct00033
"를 취하면, 이하의 근사식을 얻는다.
Figure pct00034
여기서, 힘은 재료 상수
Figure pct00035
와 물질을 전파하는 구형파 전계(
Figure pct00036
)의 공간 구배에 의존한다. 파동 에너지는 가열 및/또는 운동 에너지 및/또는 위치 에너지로 갈 수도 있다. 파동 인력(wave attraction)은 "
Figure pct00037
"의 공간 구배에 의해 결정되며, 이는 몫 "
Figure pct00038
"로 표현될 수 있으며, 여기서, "
Figure pct00039
"은 미분 반응 길이(
Figure pct00040
)에 대한 "
Figure pct00041
"의 차분이다. 이제 재료 상수(
Figure pct00042
), 구배(
Figure pct00043
), 및 횡파 전계(
Figure pct00044
)는 몸체(body) 내의 개별 원자에 작용하는 경도력을 결정한다. 여기서, 원자간 거리 "
Figure pct00045
"는 플라즈마 운동을 제어하는 자계를 유추하여, 구속력(binding force) 또는 인장력(tension)을 정의한다는 점에 유의한다. "
Figure pct00046
-인자"는 공진을 정의하는 파라미터일 수 있다. 공진을 정의하는 추가의 파라미터가 있을 수 있다.
더 일반적으로, 수식 "
Figure pct00047
" 에서의 "
Figure pct00048
"는 매질 내의 전자기파(예컨대, 음향파, 이온 음향파)의 국소적인 속도에 관계된다.
수식 (4)로부터 도출한 유추의 결과는, 캐빈디시(Cavendish) 진공 실험으로부터의 실험적 결과와 양호하게 일치하는 것을 시현하였다.
제1 연료 성분 및 제2 연료 성분에 있어서, 경도력에 대한 이하의 수식이 수식 (4)로부터 얻어질 수 있다.
Figure pct00049
여기서, "
Figure pct00050
"는 제1 연료 성분 및/또는 제2 연료 성분의 특징적 성질이다. 특징적 성질은 대응하는 원자 질량, 원자수, 및 원자 분리 거리 등일 수 있다.
경도력은 입력 전자기 복사의 입력 전력(input power)이 더 강하면 더 강해질 수 있다. 예를 들어, 저주파수 범위(
Figure pct00051
)의 경도력은 입력 전자기 복사의 입력 전력에 비례한다.
전술한 바와 같이, 플라즈마에서는 아브라함력 또한 일어날 수 있다. 이 경우, 종방향 아브라함력은 자승 전계의 시간적 변화에 비례하여
Figure pct00052
으로서 기재될 수 있다. "
Figure pct00053
"는 알벤 속도이며, "
Figure pct00054
"는 자계이다. 플러스 또는 마이너스의 부호는 각각 자계(
Figure pct00055
)의 방향에 평행하거나 역평행한 파동 전파에 해당한다. 아브라함력은 "
Figure pct00056
"의 빠른 변화 및/또는 약한 자기장에 있어서 중대할 수 있다. 후자는 낮은 중성자 생성율을 일으킬 수 있는 낮은 사이클로트론 공진 주파수와 관련될 수 있다. 아브라함력의 장점은 그 대신 빠른 지향성 전자기장 변화에 의해 가열을 촉진하는 것이다.
플라즈마 내의 전자기(EM) 파동이 인력을 가져올 수 있다는 사실은 명백한 것은 아니다. 자기유체역학(magnetohydrodynamic: MHD) 파동은 플라즈마와 자기장이 상호 진동을 나타내는 유체 내의 파동의 일종이며, 자기장에 "동결(frozen)"된 것으로 간주되는 플라즈마이다. 공간적으로 일방향인 자기장에 있어서, 파동 전파의 방향(+
Figure pct00057
방향)이 아니라 플라즈마 공진 주파수가 힘의 방향을 결정한다. "
Figure pct00058
"로부터, 저주파 파동(
Figure pct00059
)에 대하여,
Figure pct00060
를 가져온다. 이는 힘은 일정하며, 저주파수에서 상수 "B"를 갖는 균질의 매질에서 파동 주파수와는 독립적이고, 전자기파 강도의 구배에 비례한다는 것을 의미한다. 파동 강도는 (물질에 힘을 작용하는) 상호작용 중에는 감소하고 있기 때문에, 힘은 파동 전파 방향과는 반대의 방향이다.
MHD 파동의 개념은 플라즈마의 유체 설명에 기초한다. MHD 파동은 자화된 플라즈마의 자기 인장력(magnetic tension)에 의해 지배된다. 자기 인장력이 강할 수록 파동 군속도 및 경도력이 약해진다. 마찬가지의 방식으로, 고상 플라즈마의 MHD 파동은 유전성질(dielectric property) 및 원자간 인장력(interatomic tension)에 의해 지배된다. 기체 상태의 자화된 플라즈마 내의 국소적인 공진 주파수는 이온 자이로주파수에 의해 결정되는 반면, 원자를 포함하는 중성의 고체 및 중성의 기체 내의 국소적인 공진 주파수는 덜 명확하다. 하지만, 전술한 바와 같이, 경도력은 중성의 전하이며, 이는 모든 입자상의 힘이 동일한 방향임을 의미한다. 물질은, 파동 전계의 공간 구배에 의해 특징지어지는, 파동 에너지의 국소적인 방출에 의해 힘을 받게 된다. 본 발명의 방법에 따라서 제1 연료 성분으로부터 제2 연료 성분에 중성자의 전달을 설정하기 위하여, 제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 특정의 혼합이 요구된다. 이러한 핵공정 중에는, 환경에 따라서, 예컨대, 전자 포획과 같은 다른 상태의 천이가 발생할 수 있다. 그러나, 적절한 시스템 설계로 이러한 공정들이 출력 에너지 산정에 그다지 영향을 갖지 않도록 할 수 있다.
연료 온도 및 파동 공진에 따라서, 연료 내의 중성자 천이율은 출력 전자기 복사의 출력 전력이 입력 전자기 복사의 입력 전력을 실질적으로 초과하는 상태를 달성할 수도 있다.
연료를 가열하는 것 외에도, 핵질량 증가 동위원소 이동으로부터의 잉여 전력은 제1 연료 성분으로부터 제2 연료 성분으로의 중성자 천이율을 향상시킬 수도 있다. 후자는 연료로의 전자기 복사의 입력 전력을 강화함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 활용성의 또 다른 범주는 이하의 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이다. 하지만, 상세한 설명과 구체적인 예들은 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타내는 것이지만, 본 발명의 범주 내에서 다양한 변형예와 개조예가 가능하다는 것이 상세한 설명부로부터 당업자라면 명확할 것이기 때문에, 오직 예시를 위한 것이라는 것을 이해하기 바란다.
따라서, 본 발명은 전술한 장치의 특정 구성 부분 또는 전술한 방법의 단계들에 한하는 것이 아니라, 이러한 장치와 방법은 변화할 수 있다는 것들 이해하기 바란다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시형태만을 기술하기 위한 목적이며, 한정적인 의미는 아니라는 것을 이해하기 바란다. 여기서, 본 명세서와 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 관사 "a", "an", "the", 및 "said"는 달리 문맥상 명확하게 기재하지 않는 이상 하나 이상의 구성요소가 존재하는 것을 의미하는 것이다. 따라서, 예를 들어, "a unit" 또는 "the unit"이라고 하면, 몇개의 기기 등을 포함할 수도 있는 것이다. 또한, "구비한다(comprising)", "포함한다(including)", "포함한다(containing)"라고 하는 단어 및 유사한 단어 기술은, 다른 구성요소 또는 단계를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시형태를 나타내는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 상기한 양태들 및 기타의 양태들을 더 자세하게 설명한다. 도면들은 특정 실시형태에 국한하여 본 발명을 한정하도록 해석할 것이 아니라, 본 발명을 기술하고 이해하는데 사용되어야 한다.
도면에 도시한 바와 같이, 계층 및 구역들의 크기는 도시의 편의를 위해 과장하여, 본 발명의 실시형태의 일반적 구조를 나타내도록 제공된다. 도면들에 걸쳐서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1은
Figure pct00061
의 함수로서 경도력을 나타낸다.
도 2는 마이크로파 방사기를 포함하는 전력 증폭기를 나타낸다.
도 3은 전력 증폭기를 나타낸다.
도 4는 전자기 복사의 전력을 증폭하는 방법의 개략 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타낸 첨부도면을 참조하여 더 구체적으로 본 발명을 설명한다. 한편, 본 발명은 많은 다른 형태로서 구체화될 수도 있으며, 본 명세서에 명시한 실시형태들에 한정하여 해석할 것이 아니라, 이러한 실시형태들은 철저하고 완전하게 제공되어, 당업자에게 본 발명의 범주를 충분히 전달하도록 하기 위함이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 증폭기(10)를 나타낸다. 특히, 전력 증폭기(10)는 전자기 복사의 에너지를 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭기(10)는 연료 격실(12)을 구비한다. 연료 격실(12)은 제1 연료 성분과 제2 연료 성분의 혼합물을 격납한다. 제1 연료 성분과 제2 연료 성분의 혼합물은 입력 전자기 복사에 노출되기 전에는 기체이다.
제1 연료 성분은 중수소이다. 중수소는 입력 전자기 복사에 노출됨에 따라 핵질량 감소 동위원소 이동을 거칠 수 있기 때문에 선택된다. 중수소를 입력 전자기 복사에 노출시킴으로써, 본 발명의 요약에서 더 자세히 전술한 바와 같이 파동-입자 가속 공정에 의해 에너지 전달이 제공될 수 있다. 이하, 입력 전자기 복사의 주파수 범위를 더욱 자세하게 설명한다. 에너지를 중수소에 전달함에 따라, 중수소의 중성자들이 영향을 받아 핵질량 감소 동위원소 이동을 발생시킬 수 있는 고에너지 상태를 상정할 수 있다. 중수소에서 질량 감소 동위원소 이동은 반응 채널 "D + Ws → n + 1H"로부터 유래하며, 여기서 "D"는 중수소(deuterium: 2H)이며, "1H"는 경수소(protium), 즉, 핵에 중성자를 갖지 않는 수소이다. 또한, "Ws"는 질량 감소 동위원소 이동이 발생하도록 하기 위한 문턱 에너지이다. "D"에 있어서 질량 감소 동위원소 이동을 유발하기 위한 문턱 에너지는 2.25 MeV이다. 덧붙여, 2H(즉, "D") 뿐만 아니라 1H 또한 그 자체로서 안정한 동위원소이다. 또한, 상기 반응은 문턱 에너지를 넘는 조사에 의해 유발될 수 있다는 점에 유의한다.
중수소에서 질량 감소 동위원소 이동을 유발하기 위하여, 연료 격실(12)은 입력 전자기 복사에 노출되도록 구성된다. 또한, 제1 연료 성분과 제2 연료 성분의 혼합물을 입력 전자기 복사에 노출시킴으로써, 연료 혼합물의 플라즈마가 형성될 수 있다. 입력 전자기 복사는 제1 연료 성분의 플라즈마 공진 주파수, 즉, 중수소의 플라즈마 공진 주파수보다 낮도록 선택되는 것이 유리하다. 표현식 (1) 및 (2)에 있어서, 플라즈마 공진 주파수에서 "
Figure pct00062
"이다. 이온의 플라즈마 공진 주파수(
Figure pct00063
)는 이하와 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00064
여기서, "
Figure pct00065
"는 부피당 이온수이며, "
Figure pct00066
"은 전하, "
Figure pct00067
"는 이온의 유효 질량, "
Figure pct00068
"는 자유 공간의 유전율이다. 따라서, 보통의 공기압에서, 중수소의 플라즈마 공진 주파수는
Figure pct00069
rad/s (즉, 1.1 THz)이다. 연료 격실(12) 내의 연료 혼합물의 압력을 변경함으로써, 중수소의 플라즈마 공진 주파수가 변경될 수 있다. 따라서, 입력 전자기 복사는 300 Gz 내지 300 MHz의 마이크로파 범위에서 선택될 수 있다. 입력 전자기 복사의 충분한 효과를 이용하여, 연료 혼합물이 플라즈마에 변환될 수 있다. 또한, 입력 전자기 복사의 충분한 효과는 중수소에서의 질량 감소 동위원소 이동이 일어나도록 발명의 요약에서 전술한 파동-입자 가속 공정을 유발할 수 있다.
전력 증폭기(10)는 마이크로파 방사기(20)를 더 구비할 수 있다. 마이크로파 방사기(20)는 300 GHz 내지 300 MHz의 범위에서 마이크로파를 방사하도록 구성된다. 바람직하게는, 마이크로파 방사기(20)는 2 내지 3 GHz 범위에서 마이크로파를 방사하도록 구성된다. 더 바람직하게는, 마이크로파 방사기(20)는 2.5 GHz의 마이크로파를 방사하도록 구성된다. 2 내지 3 GHz 범위의 마이크로파를 방사하도록 구성된 마이크로파 방사기(20)를 사용하는 것은, 이러한 마이크로파 방사기(20)가 쉽게 활용가능하고, 비교적 저렴하며, 오늘날 마이크로 오븐에서 사용되므로, 유리한 것이다. 이에 한하지 않지만, 일례로서, 마이크로파 방사기(20)는 마그네트론일 수 있다.
전력 증폭기(10)는 또한 전력 증폭기(10)가 주변 환경에 전자기 복사를 방사하지 않도록 보호하기 위하여 패러데이 케이지(20)에 의해 둘러싸여 있을 수 있다. 전력 증폭기(10)를 패러데이 케이지(30)로 둘러싸는 것으로, 전력 증폭기(10)의 전체 효율 또한 향상될 수 있다.
제2 연료 성분은 중수소와는 다른 기체일 수 있다. 제2 연료 성분은 제1 연료 성분이 핵질량 감소 동위원소 이동을 거침에 따라 제1 연료 성분으로부터 중성자를 흡수함에 따라 핵질량 증가 동위원소 이동을 거칠 수 있도록 선택되게 된다. 또한, 제2 연료 성분은 핵질량 증가 동위원소 이동에 의해 얻은 활용가능한 에너지가, D에서 질량 감소 동위원소 이동을 유발하기 위한 문턱 에너지인 2.25 MeV보다 크도록 선택되게 된다. 또한, 그 결과의 제2 연료 성분 내의 핵질량 증가 동위원소 이동의 동위원소가 안정한 동위원소인 것이 바람직하다. 이에 한하지 않지만, 일례로서, 제2 연료 성분은 질소, 바람직하게는, 14N인 것이 바람직하다. 14N은, 핵질량 증가 동위원소 이동 후에 15N에 변환되므로, 제2 연료 성분의 좋은 후보이다. 14N 와 15N 양쪽 모두 질소의 안정한 동위원소이다. 또한, 14N은 14N 에서 15N 으로의 질량 증가 동위원소 이동이 10.8 MeV의 에너지를 활용가능하게 할 것이므로, 제2 연료 성분의 좋은 후보이다. 따라서, D로부터 H로의 질량 감소 동위원소 이동을 위하여 거의 5배 많은 에너지가 필요로 된다. 10.8 MeV의 에너지가 전자기 파동/광자의 형태로 방출되게 되며, 여기서는 출력 전자기 복사라고 한다. 출력 전자기 복사는 전자기 복사의 펄스로서 방사되며, 펄스는 복수의 광자를 포함한다. 출력 전자기 복사의 펄스의 각각의 광자는 제2 연료 성분의 플라즈마 공진 주파수에 가까운 주파수를 갖는다. 따라서, 예를 들어, 14N 에서 15N 으로의 각각의 질량 증가 동위원소 이동에서 방출되는 적어도 10.8 MeV의 에너지는 10.8 MeV를 갖는 단일 광자 대신에 다수의 광자를 포함하는 전자기 복사의 펄스로서 방출되게 된다.
제1 연료 성분이 중수소이고, 제2 연료 성분이 14N인 상기의 예에서, 제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 초기 비율은 40/60 몰백분율 내지 60/40 몰백분율 내이다. 바람직하게는, 제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 초기 비율은 50/50 몰백분율이다. 따라서, 제1 연료 성분의 질량 감소 동위원소 이동이 1 단위수 만큼의 동위원소 이동이며, 및 제2 연료 성분의 질량 증가 동위원소 이동이 1 단위수 만큼의 동위원소 이동인 경우, 50/50 몰백분율의 혼합물이 바람직하다. 문맥상, "초기 비율"이라는 것은, 전력 증폭기(10)의 제조 또는 설치에 있어서 연료 격실(12) 내에 초기에 존재하는 제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 비율로서 해석되어야 한다. 즉, 전력 증폭기(10)가 전자기 복사의 에너지를 증폭하기 위하여 사용되기 전의 연료 격실(12) 내에 존재하고 있는 제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 비율이다. 다른 연료 혼합물에 대하여는, 다른 제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 초기 비율이 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 연료 성분이 중수소이고, 제2 연료 성분이 2 단위 만큼의 원자 질량을 증가시키는 질량 증가 동위원소 이동을 거칠 수도 있는 연료 성분인 경우, 제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 초기 비율은 67 몰백분율의 중수소와 33 몰백분율의 제2 연료 성분이 일 수 있다.
제1 연료 성분이 중수소이고, 제2 연료 성분이 14N이며, 중수소와 14N과의 초기 비율이 50/50 몰백분율인 상기 예에 있어서, 이론적으로는, 0.35 리터의 D2 14N2를 포함하는 연료 격실(12)은 2000 kWh의 에너지를 포함한다.
연료 격실(12)은 바람직하게는 제1 기체 연료 성분 및 제2 기체 연료 성분에 대하여 기밀(gas tight)이다. 연료 격실(12)은 폐쇄된 격실일 수 있다. 연료 격실(12)은 압력 챔버일 수 있다. 압력 챔버를 이용하여, 연료 격실(12) 내의 연료 혼합물의 압력이 조정 및 제어될 수 있다. 연료 혼합물의 압력은 제1 연료 성분, 즉, 중수소의 플라즈마 공진 주파수를 조정하기 위하여 변화될 수 있다.
연료 격실(12)은 300 MHz 내지 300 GHz, 바람직하게는 2 내지 3 GHz, 더 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 갖는 입력 전자기 복사에 대하여 투과 가능한 복사 입력면(14)를 구비한다. 또한, 연료 격실(12)은 출력 전자기 복사에 대하여 투과 가능한 복사 출력면(16)을 구비한다. 따라서, 입력 전자기 복사는 복사 입력면(14)을 향할 수 있으며, 출력 전자기 복사는 복사 출력면(16)으로부터 이탈할 수 있다.
이에 한하지 않지만, 일례로서, 연료 격실(12)은 원반형일 수 있다. 이에 한하지 않지만, 또 다른 일례로서, 연료 격실(12)은 입방형일 수 있다. 이에 한하지 않지만, 또 다른 일례로서, 연료 격실(12)은 튜브형일 수 있다. 연료 격실(12)이 원반형 또는 입방형인 경우, 연료 격실(12)의 복사 입력면(14)은 연료 격실(12)의 제1 주요면이다. 또한, 연료 격실(12)이 원반형 또는 입방형인 경우, 복사 출력면(16)은 연료 격실(12)의 제2 주요면이다. 제1 주요면과 제2 주요면은 연료 격실(12)의 전체 표면적의 80 내지 90%를 구성하는 것이 바람직히다.
따라서, 본 발명은, 예컨대, 오늘날의 마이크로파 오븐에서 사용되는 통상의 마그네트론으로부터 방사되는 마이크로파의 에너지가 중수소와 또 다른 기체 성분을 포함하는 연료 혼합물을 향해 이러한 마이크로파를 지향시킴으로써 증폭될 수 있다는 본 발명자의 지견에 관한 것이다. 연료 혼합물의 중수소는 마이크로파의 에너지에 의해 유도되는 질량 감소 동위원소 이동을 거친다. 그 결과, 연료 혼합물의 제2 연료 성분이 질량 증가 동위원소 이동을 거치도록 활용가능한 중성자들이 존재하게 된다. 제2 연료 성분을 적절히 선택함으로써, 질량 증가 동위원소 이동에 의해 얻어지는 에너지는 중수소의 질량 감소 동위원소 이동을 유발하는데 필요한 에너지보다 높다. 연료 혼합물은 적어도 입력 전자기 복사에 노출되기 전에 기체 연료 혼합물인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 연료 혼합물은 폐쇄된 연료 격실내에 담겨진다. 연료 혼합물로 향하는 입력 전자기 복사의 주파수는 연료 혼합물의 압력에 기초하여 선택될 수 있다.
연료 혼합물을 포함하는 연료 격실은, 상기 예 15N에 있어서 사용후 나머지 산물이 수소와 또 다른 가스이므로 재활용하기에 용이하다.
여기서, 도 3을 참조하면, 전력 증폭기(10)는 기본적으로 연료 격실(12)로 형성된 별도의 개체로서 전달될 수 있다. 이러한 전력 증폭기(10)는 마이크로파 방사기를 구비하는 기기에 갖추어질 수 있다. 이러한 전력 증폭기(10)는 그 수명에 도달한 다른 전력 증폭기들의 교환을 위하여 또는 마이크로파 방사기를 갖는 다른 종류의 기기에 대한 개조를 위하여 사용될 수 있다.
도 4를 참조하여, 이하, 전자기 복사의 전력을 증폭하는 방법을 설명한다. 본 발명은 이하의 단계를 포함한다. 단계들은 이하의 열거된 순서로 반드시 수행될 필요는 없다는 것을 이해하기 바란다. (S300) 연료 격실(12) 내에 연료 혼합물을 담는 단계. 연료 혼합물은 제1 연료 성분 및 제2 연료 성분을 포함한다. 제1 연료 성분은 기체 상태의 중수소이다. 제2 연료 성분은 중수소와는 다른 기체이다. 연료 격실(12) 내에 연료 혼합물을 담는 단계(S300)는 중수소에서 핵질량 감소 동위원소 이동이 제2 연료 성분에서 핵질량 증가 동위원소 이동보다 더 적은 에너지를 필요로 하도록 제2 연료 성분을 선택하는 것들 포함할 수 있다. (S302) 중수소에서의 핵질량 감소 동위원소 이동, 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동, 및 핵질량 증가 동위원소 이동으로부터 야기되는 출력 전자기 복사가 생성되도록, 연료 혼합물을 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계. 그 결과, 입력 전자기 복사의 전력에 비하여, 출력 전자기 복사의 전력이 증폭될 수 있다.
제2 연료 성분은 질소, 바람직하게는, 14N일 수 있다.
연료 격실(12) 내에 연료 혼합물을 담는 단계(S300)는, 40 내지 60 몰백분율의 중수소를 연료 격실(12)에 담는 단계 및 60 내지 40 몰백분율의 제2 연료 성분을 연료 격실(12)에 담는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 특히 제2 연료 성분이 14N인 경우에는, 연료 격실(12) 내에 연료 혼합물을 담는 단계(S300)는, 50 몰백분율의 중수소를 연료 격실(12)에 담고, 50 몰백분율의 제2 연료 성분을 연료 격실(12)에 담는 단계를 포함한다.
연료 혼합물을 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계(S302)는 연료 혼합물을 300 GHz 내지 300 MHz의 주파수를 갖는 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 연료 혼합물을 마이크로파 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계.
연료 혼합물을 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계(S302)는 연료 혼합물을 2 내지 3 GHz, 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 갖는 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 연료 혼합물을 오늘날 마이크로파 오븐에서 활용가능한 마이크로파 방사기로부터 쉽게 활용가능한 마이크로파 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계.
당업자라면 본 발명은 여하한 경우에서라도 전술한 바람직한 실시형태들에 한하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 한편, 첨부된 청구범위의 범주내에서 수많은 개조예와 변형예가 가능하다.
예를 들어, 전력 증폭기(10)는 둘 이상의 스파크 유도핀(18)을 구비할 수 있다. 이는 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 핀(18)은 텅스텐과 같은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 입력 전자기 복사에 핀을 노출시킴으로써, 핀(18) 사이에 스파크가 발생될 수 있다. 핀(18)은 핀 사이에 전위차를 인가하여 핀 사이에 스파크를 발생시키기 위하여 전력 소오스에 접속될 수 있다. 발생된 스파크는 연료 혼합물에 플라즈마를 유도하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 청구범위의 발명을 실시하는데 있어서 당업자라면 도면, 개시사항, 및 첨부된 청구범위를 연구함으로써 개시된 실시형태들에 대한 변형예들을 이해하고 유효화할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 전자기 복사의 전력을 증폭하기 위한 전력 증폭기에 있어서,
    중수소인 제1 기체 연료 성분;
    중수소와는 다른 기체인 제2 기체 연료 성분으로서, 중수소에서의 핵질량 감소 동위원소 이동이 상기 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동보다 더 적은 에너지를 필요로 하도록 선택되는 제2 기체 연료 성분; 및
    상기 제1 기체 연료 성분과 상기 제2 기체 연료 성분의 혼합물을 담는 연료 격실(12)을 구비하며, 상기 혼합물은 상기 입력 전자기 복사에 노출되기 전에는 기체인
    전력 증폭기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연료 성분은 기체 질소인
    전력 증폭기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연료 성분은 기체 14N인
    전력 증폭기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 연료 성분과 상기 제2 연료 성분과의 초기 비율은 40/60 몰백분율 내지 60/40 몰백분율 내이며, 바람직하게는 50/50 몰백분율인
    전력 증폭기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 격실(12)은 상기 제1 기체 연료 성분 및 상기 제2 기체 연료 성분에 대하여 기밀(gas tight)인
    전력 증폭기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 격실(12)은 폐쇄된 격실인
    전력 증폭기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 격실(12)은 300 MHz 내지 300 GHz, 바람직하게는 2 내지 3 GHz, 더욱 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 갖는 입력 전자기 복사에 대하여 투과 가능한 복사 입력면(14)을 구비하는
    전력 증폭기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 격실(12)은 500 GHz 내지 1.5 THz의 주파수를 갖는 출력 전자기 복사에 대하여 투과 가능한 복사 출력면(16)을 구비하는
    전력 증폭기.
  9. 제8항 및 제9항에 있어서,
    상기 복사 입력면(14)은 상기 연료 격실(12)의 제1 주요면이며,
    상기 복사 출력면(16)은 상기 연료 격실의 제2 주요면이며,
    상기 제1 주요면 및 상기 제2 주요면은 바람직하게는 서로 대향하고 있는
    전력 증폭기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 격실(12)을 300 MHz 내지 300 GHz, 바람직하게는 2 내지 3 GHz, 더욱 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 갖는 전자기 복사에 노출시키도록 구성되는 마이크로파 방사기(20)를 더 구비하는
    전력 증폭기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘 이상의 스파크 유도핀(18)을 더 구비하는 전력 증폭기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 둘 이상의 스파크 유도핀(18)은 상기 둘 이상의 스파크 유도핀(18) 사이에 전위차를 인가하기 위하여 전력 소오스에 접속되는
    전력 증폭기.
  13. 전자기 복사의 전력을 증폭하는 방법에 있어서,
    기체 중수소인 제1 연료 성분 및 중수소와는 다른 기체인 제2 연료 성분을 포함하는 연료 혼합물을 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계로서, 상기 혼합물은 상기 입력 전자기 복사에 노출되기 전에는 기체이며, 상기 중수소에서의 핵질량 감소 동위원소 이동, 상기 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동, 및 상기 핵질량 증가 동위원소 이동으로 비롯되는 출력 전자기 복사를 생성하기 위하여 상기 연료 혼합물을 상기 입력 전자기 복사에 노출시키는 단계(S302)를 포함하며,
    상기 중수소에서의 핵질량 감소 동위원소 이동은 상기 제2 연료 성분에서의 핵질량 증가 동위원소 이동에 비하여 더 적은 에너지를 필요로 하는
    방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연료 혼합물을 연료 격실(12)에 담는 단계(S300)를 더 포함하는
    방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제2 연료 성분은 질소인
    방법.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제2 연료 성분은 14N 인
    방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 연료 성분과 제2 연료 성분과의 초기 비율은 40/60 몰백분율 내지 60/40 몰백분율 이내이며, 바람직하게는 50/50 몰백분율인
    방법.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 전자기 복사는 300 GHz 내지 300 MHz의 주파수를 갖는
    방법.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 전자기 복사는 2 내지 3 GHz, 바람직하게는 2.5 GHz의 주파수를 갖는
    방법.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력 전자기 복사는 500 GHz 내지 1.5 THz의 주파수를 갖는
    방법.
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