JP2008261868A - Method of generating a lot of heat and helium by nuclear fusion using superhigh-density deuterated nanoparticle and its device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人類が求めている安全で、しかも資源の永久性が保証される新エネルギー、及び有用ではあるが存在率が極めて少ないヘリウムガスを量産する方法、並びに該方法により得られ新エネルギーとヘリウムの提供に関するものである。更に、この発明は、エネルギー理工学をはじめ、材料理工学、冷媒工学、航空工学等々の広分野における新しい科学と技術の発展、また、人類が存続するためのあらゆる活動、ひいては地球環境の保全に計り知れないほど寄与する。 The present invention relates to a new energy that human beings demand is safe and guarantees the permanence of resources, a method for mass-producing helium gas that is useful but extremely low in existence rate, and a new energy obtained by the method. It relates to the provision of helium. Furthermore, the present invention can be applied to the development of new science and technology in a wide range of fields such as energy science and engineering, material cooking engineering, refrigerant engineering, and aeronautical engineering, as well as all activities for the survival of humankind, and thus the preservation of the global environment. It contributes immensely.
従来のエネルギー開発は、化石燃料、水力、原子力、風力、水素、太陽エネルギーなどを用いて行われてきた。しかし、これ等は、いずれも資源、環境、効率等に係る深刻な問題を抱え、その将来性は憂慮されている。一方、新しいエネルギーとして超高温核融合が試みられてはいるが、現時点では、その実用化への道は未だ遠い。また、近年、パラジウム(Pd)を用いた電気分解によるエネルギー開発の研究も行われてはいるが、そのほとんどが疑問視されており、その中で本発明者らが唯一成功した超微粒子のPdブラックを用いるDS−カソード(WO95/35574)、及び金属ナノ粒子を用いた上記カソード(Proceedings of the Japan Academy,Vol.78,Ser.B,No.3,pp.57−62,2002)においてさえ効率が悪く、工業化は不可能な実情にあった。更に、発明者らは、超音波エネルギーによるバル
ク(金属塊)やフォイル(金属箔)への重水(D2O)のインプランテーションとそこでの核融合反応の誘導を試みたが、発熱効率が極めて低く、実用化は不可能であった(Proceedings of the Japan Academy,Vol.78,Ser.B,No.3,pp.63−68,2002)。
Conventional energy development has been carried out using fossil fuels, hydropower, nuclear power, wind power, hydrogen, solar energy and the like. However, all of these have serious problems related to resources, environment, efficiency, etc., and their future potential is concerned. On the other hand, ultra-high temperature nuclear fusion has been tried as a new energy, but at present, the road to practical use is still far away. In recent years, research on energy development by electrolysis using palladium (Pd) has been carried out, but most of them have been questioned, and among them, the present inventors have succeeded in producing ultrafine Pd. Even in the DS-cathode using black (WO 95/35574) and the cathode using metal nanoparticles (Proceedings of the Japan Academy, Vol. 78, Ser. B, No. 3, pp. 57-62, 2002). The efficiency was poor and industrialization was impossible. Furthermore, the inventors tried to implant heavy water (D 2 O) into bulk (metal mass) and foil (metal foil) by ultrasonic energy and induce the fusion reaction there, but the heat generation efficiency was extremely high. It was low and practical application was impossible (Proceedings of the Japan Academy, Vol. 78, Ser. B, No. 3, pp. 63-68, 2002).
この発明は、金属ナノ超微粒子及び2次元金属ナノ粒子に相当する表面層(以下、これ等の両者を「アトム・クラスター」と総称する)が、従来のバルク(金属塊)やフォイル(金属箔)とは異質の機能あるいは挙動を呈するという知見の、核融合反応への意外かつ巧妙な応用と卓抜した創意に基づくものである。即ち、この発明は、従来のバルクやフォイルの踏襲使用下での条件の改変ではなく、上述したアトム・クラスターを用いる新規かつ斬新な諸条件の模索・選別・組合せ設定により完成された。 In the present invention, a surface layer corresponding to metal nano-ultrafine particles and two-dimensional metal nanoparticles (hereinafter, both are collectively referred to as “atom clusters”) can be used in a conventional bulk (metal mass) or foil (metal foil). ) Is based on the surprising and clever application of the knowledge that it exhibits a heterogeneous function or behavior to a fusion reaction and its outstanding inventiveness. In other words, the present invention has been completed by searching, selecting, and setting combinations of new and innovative conditions using the above-described atom clusters, instead of modifying the conditions under conventional use of bulk and foil.
また、この発明者らは、長年にわたる刻苦勉励と鋭意研究を重ねた結果、最も水素を吸収することが知られているパラジウム(Pd)でさえ、重水素の固溶度は高々原子比(重水素原子/金属原子)70〜80%であり、100%を超えることは不可能であるとする従来の定説を覆した。しかも、驚くべきことに、水素ガスへの数億気圧に相当する加圧効果を、実用的な約0.3〜約100気圧の加圧下で実現すると共に、これを具に核融合反応に活用した。この発明は、かかる偉業と洞察に基づき完成された。 Furthermore, as a result of many years of hard work and diligent research, the inventors have determined that the solid solubility of deuterium is at most atomic ratio (heavy) even for palladium (Pd), which is known to absorb hydrogen most. Hydrogen atom / metal atom) 70-80%, and the conventional theory that it is impossible to exceed 100% was reversed. Moreover, surprisingly, a pressurizing effect equivalent to several hundred million atmospheres on hydrogen gas is realized under practical pressures of about 0.3 to about 100 atmospheres, and this is used for fusion reactions. did. This invention was completed based on such feats and insights.
尚、この発明によれば、次の(1)〜(11)が提供される:
(1)金属ナノ超微粒子又はその集団又は2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層に重水素を固溶させると共に、その各金属格子内に超高密度重水素の局所凝縮体を形成させ、これより得られる超高密度重水素化ナノ粒子、及び/又は該粒子又は前記表面層が吸蔵の上記重水素凝縮体に、エネルギーを加え、核融合反応を誘導するか惹起させることにより、多量の発熱を得る方法、及びヘリウムを造出量産する方法。
(2)金属ナノ超微粒子、その集団、及び2次元金属ナノ超微子に相当する表面層が、パラジウム、チタン、ジルコニウム、銀等の金属群から選ばれる少なくとも1種の金属又は2種以上の金属の組合せで構成されている前(1)記載の多量の発熱を得る方法、及びヘリウムを造出量産する方法。
(3)金属ナノ超微粒子(球形)、その集団、及び2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層(円形)が、埋め込み型の場合は、その平均径が、少なくとも該金属原子13個で構成される格子サイズから最大5nmまでの範囲にある前(1)又は(2)記載の多量の発熱を得る方法、及びヘリウムを造出量産する方法。
(4)金属ナノ超微粒子(球形)、その集団、及び2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層(円形)が、孤立型の場合は、その平均径が、少なくとも該金属原子13個で構成される格子サイズから最大15nmまでの範囲にある前(1)又は(2)記載の多量の発熱を得る方法、及びヘリウムを造出量産する方法。
(5)超高密度重水素化ナノ粒子、その集団、及び2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層が、少なくとも200パーセントの原子比(重水素/金属)で構成されるよう調整した前(1)〜(4)記載の多量の発熱を得る方法、及びヘリウムを造出量産する方法。
(6)エネルギーが、超音波、強磁場、高圧、レーザー、レーザー爆縮、高密度電子ビーム、高密度電流、放電、化学反応のエネルギー源群から選ばれる少なくとも1種の衝撃エネルギー及び/又は定常エネルギーであって、該エネルギーの程度が核融合反応を惹起させる強度又は量である前(1)〜(5)記載の多量の発熱を得る方法、及びヘリウムを造出量産する方法。
(7)金属ナノ超微粒子又はその集団又は2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層に
重水素を固溶させると共に、その各金属格子内に超高密度重水素の局所凝縮体を形成させる手段、これより得られる超高密度重水素化ナノ粒子、及び/又は該粒子又は前記表面層が吸蔵の上記重水素凝縮体に、エネルギーを加え、核融合反応を誘導するか惹起させる手段、及び核融合反応容器を少なくとも具備することを特徴とする多量の発熱を得る装置又はシステム、ヘリウムを造出量産する装置又はシステム、及び発熱とヘリウムの両者を量産する装置又はシステム。
(8)前(1)又は(5)記載の超高密度重水素化ナノ粒子及び/又は該粒子又は2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層が吸蔵の重水素凝縮体に、エネルギーを加え、核融合反応を誘導するか惹起させる手段、及び核融合反応容器を少なくとも有することを特徴とする多量の発熱を得る装置又はシステム、ヘリウムを造出量産する装置又はシステム、及び発熱とヘリウムの両者を同時に量産する装置又はシステム。
(9)前(1)〜(6)記載の方法から選ばれる1つの方法、又は前記(7)又は(8)の装置により製造されるヘリウム。
(10)前(1)、(2)、(3)又は(4)記載の金属ナノ超微粒子とその集団並びに2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層。
(11)前(1)又は(5)記載の超高密度重水素化ナノ粒子とその集団並びに2次元金属ナノ超微粒子に相当する超高密度重水素化表面層。
According to the present invention, the following (1) to (11) are provided:
(1) Solid deuterium is dissolved in a surface layer corresponding to metal nano-ultrafine particles or a group thereof or a two-dimensional metal nanoultrafine particle, and a local condensate of ultrahigh-density deuterium is formed in each metal lattice, By applying energy to the ultra-high density deuterated nanoparticles obtained from this and / or the deuterium condensate in which the particles or the surface layer occlude, induce or induce a fusion reaction, A method of obtaining heat and a method of producing and mass producing helium.
(2) At least one kind of metal selected from a metal group such as palladium, titanium, zirconium, silver, or two or more kinds of metal nano ultrafine particles, a group thereof, and a surface layer corresponding to the two-dimensional metal nano ultrafine particles The method for obtaining a large amount of heat as described in (1) above, which is composed of a combination of metals, and a method for producing and mass producing helium.
(3) In the case where the metal nano ultrafine particles (spherical shape), the group thereof, and the surface layer (circular shape) corresponding to the two-dimensional metal nano ultra fine particles are embedded, the average diameter is composed of at least 13 metal atoms. A method for obtaining a large amount of heat as described in (1) or (2) above and a method for producing and producing helium in a range from a lattice size to a maximum of 5 nm.
(4) When the metal nano-ultrafine particles (spherical shape), the group, and the surface layer (circular shape) corresponding to the two-dimensional metal nano-ultrafine particles are isolated, the average diameter is composed of at least 13 metal atoms. A method for obtaining a large amount of heat as described in (1) or (2) above and a method for producing and producing helium in a range from a lattice size to a maximum of 15 nm.
(5) Before adjusting the surface layer corresponding to the ultra-high density deuterated nanoparticles, the population thereof, and the two-dimensional metal nano-ultrafine particles to be configured with an atomic ratio (deuterium / metal) of at least 200 percent ( A method for obtaining a large amount of heat as described in 1) to (4) and a method for producing and mass producing helium.
(6) The energy is at least one kind of impact energy selected from ultrasonic, strong magnetic field, high pressure, laser, laser implosion, high density electron beam, high density current, discharge, chemical reaction energy source group and / or stationary. A method for obtaining a large amount of heat as described in (1) to (5) above and a method for producing and mass producing helium, wherein the energy is the intensity or amount causing the fusion reaction.
(7) Means for dissolving deuterium in a surface layer corresponding to metal nano-ultrafine particles or a group thereof or a two-dimensional metal nano-ultrafine particle and forming a local condensate of ultrahigh-density deuterium in each metal lattice , Ultrahigh density deuterated nanoparticles obtained therefrom, and / or means for inducing or inducing a nuclear fusion reaction by applying energy to the deuterium condensate occluded by the particles or the surface layer, and nucleus An apparatus or system for obtaining a large amount of heat, comprising at least a fusion reaction vessel, an apparatus or system for producing and producing helium, and an apparatus or system for mass-producing both heat and helium.
(8) Energy is applied to the ultra-high density deuterated nanoparticles and / or the deuterium condensate having a surface layer corresponding to the particles or the two-dimensional metal nano-ultrafine particles described in (1) or (5) above. A device or system for obtaining a large amount of heat, characterized in that it has at least a means for inducing or inducing a fusion reaction, and a fusion reaction vessel, a device or system for producing and mass producing helium, and both heat and helium A device or system for mass production at the same time.
(9) One method selected from the methods described in (1) to (6) above, or helium produced by the apparatus of (7) or (8).
(10) A surface layer corresponding to the metal nano-ultrafine particles described in (1), (2), (3) or (4) and a group thereof and the two-dimensional metal nano-ultrafine particles.
(11) An ultra-high-density deuterated surface layer corresponding to the ultra-high-density deuterated nanoparticles described above (1) or (5), a group thereof, and two-dimensional metal nano-ultrafine particles.
この発明に係る方法は、放射能の危険性がなく安全であり、かつ、資源の永久性が保証され、操業・保守ともに容易である。また、エネルギー創生と同時に、貴重なヘリウムガスが量産され、低廉なかたちで広く提供される。更に、この発明に係る核融合反応装置から噴出されるHeを含む反応ガスには、当然、蒸気に変換する必要はなく、ジェットガスとして直接、発電機や機械の駆動に用いることができる利点がある。特に、新規な、しかもクリーンエネルギーとして、人類の存続と地球環境の保全に対し、計り知れない恩恵と至上の福音をもたらす。 The method according to the present invention is safe without the danger of radioactivity, and the permanence of resources is guaranteed, and the operation and maintenance are easy. At the same time as energy creation, precious helium gas is mass-produced and widely provided at a low cost. Furthermore, the reaction gas containing He ejected from the fusion reactor according to the present invention does not need to be converted into steam, and can be directly used as a jet gas for driving a generator or a machine. is there. In particular, as a new and clean energy, it brings immense benefits and the supreme gospel for the survival of mankind and the preservation of the global environment.
金属ナノ超微粒子:この明細書に記載の用語「金属ナノ超微粒子」は、「金属ナノ超微粒子とその集団」及び「2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層」をも併せて意味し、また、該粒子の別称として「アトム・クラスター」と表記することがある。金属ナノ超微粒子(球形)及び2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層(円形)の平均径は、少なくとも該金属原子13個で構成される格子サイズから、埋め込み型の場合は最大5nmまで、孤立型の場合は最大15nmまでの範囲にある。該粒子は、パラジウム、チタン、ジルコニウム、銀等の金属群から選ばれる少なくとも1種の金属で構成される。尚、2種以上の金属は、これ等の各金属ナノ超微粒子が混合又は共存した形、あるいはこれ等の金属原子が混在する合金の形で用いることができる。 Metal nano-ultrafine particles: The term “metal nano-ultrafine particles” described in this specification also means “metal nano-ultrafine particles and a group thereof” and “surface layer corresponding to two-dimensional metal nano-ultrafine particles”. In addition, the atom may be referred to as “atom cluster”. The average diameter of the surface layer (circular shape) corresponding to the metal nano-ultrafine particles (spherical shape) and the two-dimensional metal nanoultrafine particles is from a lattice size composed of at least 13 metal atoms to a maximum of 5 nm in the case of the embedded type. In the case of an isolated type, the range is up to 15 nm. The particles are composed of at least one metal selected from a metal group such as palladium, titanium, zirconium, and silver. Two or more kinds of metals can be used in a form in which these metal nano-ultrafine particles are mixed or coexistent, or in an alloy form in which these metal atoms are mixed.
ところで、物質を細分化していくと、ある臨界サイズ以下になったとき、急速にその物性に変化が生じる。アトム・クラスターは、このように物性が急変した原子集団に対する称呼である(Materials Transaction,JIM,Vol.35,No.9,pp.563−575,1994)。尚、物性の急変とは、例えば、4原子からなる格子を想定すると、あたかも木製の非弾性格子がバネ製のそれに変化したときに見られる物性、即ち、原子間の結合に弾性が生じる現象であると認識される。この発明では、超微細分により物性が急変下の金属粒子あるいは金属結晶格子、及び金属表面層を、後述する超高密度重水素化ナノ粒子の作製に正に有効な材料として、即ち、前述した金属ナノ超微粒子あるいは2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層として用いる。 By the way, when a substance is subdivided, its physical properties change rapidly when it becomes below a certain critical size. An atom cluster is a term for an atomic group whose physical properties have changed suddenly in this way (Materials Transaction, JIM, Vol. 35, No. 9, pp. 563-575, 1994). Note that sudden changes in physical properties are, for example, a physical phenomenon that occurs when a wooden inelastic lattice changes to that made of a spring, assuming a lattice of 4 atoms, that is, a phenomenon in which the bonds between atoms are elastic. It is recognized that there is. In the present invention, metal particles or metal crystal lattices whose physical properties are abruptly changed due to ultrafine components, and metal surface layers are used as materials that are effective for the production of ultra-high density deuterated nanoparticles described later, that is, as described above. It is used as a surface layer corresponding to metal nano ultrafine particles or two-dimensional metal nano ultra fine particles.
金属ナノ超微粒子は、アモルファス合金の酸化法、例えば、Zr65・Pd35アモルファス合金の酸化により、平均径が約5nmのZrO2・Pdのかたちで製造することができる。その詳細は、特開2002−105609に記載されている。また、蒸着法によっても調製することができる。その詳細は、Materials Transaction,JIM,Vol.35(前述)に記載されている。 The metal nano-ultrafine particles can be produced in the form of ZrO 2 · Pd having an average diameter of about 5 nm by an oxidation method of an amorphous alloy, for example, oxidation of a Zr 65 · Pd 35 amorphous alloy. Details thereof are described in JP-A-2002-105609. It can also be prepared by vapor deposition. For details, see Materials Transaction, JIM, Vol. 35 (described above).
この発明によれば、金属ナノ超微粒子は、互いに接触することなく粒子ごとに独立した状態で支持体に埋め込まれた「埋め込み型」、又は互いに接触することなく粒子ごとに独立し状態で液体、気体、基盤等に分散させた「孤立型」により使用される。埋め込み型での上記粒子の平均径は、少なくとも該金属原子13個で構成される格子サイズから最大5nmまでの範囲であり、孤立型での前記粒子の平均径は、少なくとも該金属原子13個で構成される格子サイズから最大15nmまでの範囲が必要である。尚、この発明に係る金属ナノ超微粒子(アトム・クラスター)及び2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層は、核融合反応用材料として単独で提供あるいは市販することができる。 According to this invention, the metal nano-ultrafine particles are “embedded” embedded in the support in an independent state for each particle without being in contact with each other, or liquid in an independent state for each particle without being in contact with each other. Used by “isolated” dispersed in gas, substrate, etc. The average diameter of the particles in the embedded type is in a range from a lattice size composed of at least 13 metal atoms to a maximum of 5 nm, and the average diameter of the particles in the isolated type is at least 13 metal atoms. A range from the configured lattice size up to 15 nm is required. Incidentally, the surface layer corresponding to the metal nano-ultrafine particles (atom clusters) and the two-dimensional metal nano-ultrafine particles according to the present invention can be provided or marketed alone as a material for fusion reaction.
超高密度重水素化ナノ粒子:この明細書に記載の用語「超高密度重水素化ナノ粒子」は、「超高密度重水素化ナノ粒子とその集団」及び「2次元超高密度重水素化ナノ粒子に相当する超高密度重水素化表面層」をも併せて意味する。前述の金属ナノ超微粒子(アトム・クラスター)及び2次元金属ナノ超微粒子に相当する表面層をホストとして用いることにより、原子比(重水素原子数/金属原子数)200%以上の重水素原子を固溶させることが可能となる。この発明では、例えば、加圧下で平均径5nm以下の埋め込み型アトム・クラスターに重水素を吸蔵させる。かかる加圧により、10気圧以下で原子比250%以上、また、100気圧で原子比約300%の重水素を固溶させ、金属結晶格子内の局所に容易に超高密度重水素の凝縮体を形成させることが可能であり、これにより、超高密度重水素化ナノ粒子を得ることができる。かかる重水素凝縮体の形成は、その重水
素2原子の核間隔を核融合が可能な0.25Å以下に縮めるために行い、該重水素凝縮体は、数億気圧を負荷した重水素ガスに相当する加圧効果(正確には原子比400%の場合)を受けていると概算される。尚、重水素は市販のものを用いることができる。また、この発明に係る超高密度重水素化ナノ粒子とその集団、及び2次元金属ナノ超微粒子に相当する超高密度重水素化表面層は、核融合反応用材料として単独で提供あるいは市販することができる。
Ultra high density deuterated nanoparticles: The term “ultra high density deuterated nanoparticles” described herein refers to “ultra high density deuterated nanoparticles and populations thereof” and “two-dimensional ultra high density deuterium”. It also means “ultra-high density deuterated surface layer corresponding to hydrogenated nanoparticles”. By using a surface layer corresponding to the above-mentioned metal nano-ultrafine particles (atom clusters) and two-dimensional metal nano-ultrafine particles as a host, deuterium atoms having an atomic ratio (number of deuterium atoms / number of metal atoms) of 200% or more can be obtained. It can be dissolved. In the present invention, for example, deuterium is occluded in an embedded atom cluster having an average diameter of 5 nm or less under pressure. By such pressurization, deuterium having an atomic ratio of 250% or more at 10 atm or less and about 300% at 100 atm is solid-solved, and the ultra-high density deuterium condensate is easily locally in the metal crystal lattice. Thus, ultrahigh density deuterated nanoparticles can be obtained. The deuterium condensate is formed in order to reduce the nuclear spacing of the two deuterium atoms to 0.25 mm or less, which is capable of nuclear fusion, and the deuterium condensate forms deuterium gas loaded with several hundred million atmospheres. It is estimated that a corresponding pressurizing effect (exactly when the atomic ratio is 400%) is received. A commercially available deuterium can be used. Also, the ultra-high density deuterated nanoparticles according to the present invention, the group thereof, and the ultra-high density deuterated surface layer corresponding to the two-dimensional metal nano-ultrafine particles are provided or commercially available as a fusion reaction material. be able to.
エネルギー:ここでいう「エネルギー」とは、衝撃エネルギーと定常エネルギーの両者を併せて意味する。超高密度重水素化ナノ粒子とその集団、及び2次元金属ナノ超微粒子に相当する超高密度重水素化表面層への負荷エネルギーの手段あるいはエネルギー源として、超音波、強磁場、高圧、レーザー、レーザー爆縮、高密度電子ビーム、高密度電流、放電、化学反応等を用いることができる。これ等のエネルギーは、単独又は2種以上を組合せて用いることができる。尚、超音波を使用の場合には、そのエネルギーを核融合反応体に伝導させるための伝導媒体が必要であり、これには、例えば、D2O(市販)やH2O等を用いることができる。また、加えるエネルギーの程度として、例えば、超音波では300ワットで19kHzの強度の様に、核融合反応を誘導するか惹起させるだけの強度
あるいは量が必要である。
Energy: As used herein, “energy” means both impact energy and steady energy. Ultrasound, strong magnetic field, high pressure, laser as means or energy source of load energy to ultra-dense deuterated nanoparticles and their groups, and ultra-dense deuterated surface layer corresponding to 2D metal nano-ultrafine particles Laser implosion, high-density electron beam, high-density current, discharge, chemical reaction, etc. can be used. These energies can be used alone or in combination of two or more. In the case of using ultrasonic waves, a conduction medium for conducting the energy to the fusion reactant is required, and for example, D 2 O (commercially available) or H 2 O is used. Can do. Further, as the degree of energy to be applied, for example, an intensity of ultrasonic waves or an amount sufficient to induce or induce a fusion reaction is required, such as an intensity of 19 kHz at 300 watts.
核融合反応の装置及びシステム:基本的には、核融合反応体を収納する核融合反応容器、核融合反応制御の手段、上記の反応体に衝撃エネルギー及び/又は定常ネルギーを加え核融合反応を誘導するか惹起させる手段、発熱利用の手段及び/又はヘリウム採取の手段を具備した装置やシステムが推奨される。また、かかる装置やシステムが具備する上記の基本手段は、適宜、必要に応じて追加及び/又は省略することができる。例えば、図1に示す超音波励起核融合反応装置を用いることができる。尚、図1の符号部位の名称はそれぞれ、反応容器1、核融合反応体2、超音波振動子3、超音波伝導媒体4、真空排気口5、ガス(D2やH2等)注入口6、媒体(D2OやH2O等)注入口7、及びタービン発電機の駆動用ガス取出口8である。この場合、排出ガスは、タービン発電機駆動の動力源
とヘリウム源の両者に利用することができる。
Apparatus and system for fusion reaction: Basically, a fusion reaction container for accommodating a fusion reactant, a means for controlling the fusion reaction, and adding the impact energy and / or steady energy to the above reactant to carry out the fusion reaction. An apparatus or system with means for inducing or triggering, means for using heat generation and / or means for collecting helium is recommended. In addition, the above basic means included in such an apparatus or system can be added and / or omitted as appropriate. For example, the ultrasonic excitation fusion reaction apparatus shown in FIG. 1 can be used. Incidentally, each of the names of the code portion of Figure 1, the
また、この発明に係る核融合反応の装置及びシステムは、発電、電池、暖房、冷房等々の手段あるいはこれ等への用途として、従来では実用化ができなかった小型化や携帯化が可能である。 In addition, the fusion reaction apparatus and system according to the present invention can be reduced in size and portability that could not be put into practical use as a means for power generation, battery, heating, cooling, etc. .
発熱:核融合反応の容器中で生成される高温高圧ガスは、ジェットガスして、蒸気や位置エネルギー等に変換することなく、タービン発電機や機械の駆動動力源に用いることができる。更に、水力、火力、風力、石炭、石油、原子力等の代替えエネルギーとして、また、地球環境の再生と保全を可能にするクリーンエネルギーとして、あらゆる分野で実用に供することができる。 Exothermic: The high-temperature and high-pressure gas generated in the fusion reaction vessel can be used as a driving power source for a turbine generator or machine without being converted into steam or potential energy by jetting. Furthermore, it can be put to practical use in all fields as alternative energy such as hydropower, thermal power, wind power, coal, oil, nuclear power, etc., and as clean energy that enables regeneration and maintenance of the global environment.
ヘリウムの採取:核融合炉内で生成されたヘリウムは、他の混在ガスが約50K付近で液化あるいは固化するので、共存する不純ガスを極低温で冷却液化又は固化することにより除去し、気体として量産採取することができる。また、上記不純物を精製用カラムに吸着させ除去することにより、採取することも可能である。尚、この発明により生産されるヘリウムは、衆知の用途、例えば、溶接用保護ガス、気球用充填ガス、放電管用封入ガス、潜水用人工空気等々に用いることができる。また、大量かつ低廉であるので、新規な用途の開発をも促す。
核融合反応に用いる元素:原子番号が4以下の元素とその同位元素が使用できる。また、これ等のうち取扱いの容易さを考慮すると、重水素(D)単体、及び重水素と水素あるいはトリチュウム(T)の使用が好ましい。更に好ましくは、安全性を考慮すると、次のDD核融合反応:
2D+2D=4He+格子エネルギー(23.8MeV)
は、中性子を生じず核融合反応それ自体が緩和であるので、後述するDD反応に比べ優れて望ましい。従って、環境保全の観点から、この発明が初めて可能にした、前述の超高密度重水素化ナノ粒子あるいは超高密度重水素化ナノ粒子を用いるDD反応の諸条件下での重水素(D)の単独使用が推奨される。しかし、D原子の超過激な衝突により3Hと中性子とを放出する衆知のDD核融合反応は、非常に危険であるので、産業上利用及び環境保全の観点から望まれない。
Extraction of helium: Helium produced in the fusion reactor is liquefied or solidified at around 50K, so the coexisting impure gas is removed by cooling or liquefying or solidifying at a cryogenic temperature, and as a gas Can be mass-produced. It is also possible to collect the impurities by adsorbing them on a purification column and removing them. The helium produced by the present invention can be used for well-known applications such as welding protective gas, balloon filling gas, discharge tube sealing gas, diving artificial air, and the like. It also encourages the development of new applications because of its large volume and low cost.
Elements used for fusion reactions: Elements having atomic numbers of 4 or less and their isotopes can be used. Of these, considering the ease of handling, it is preferable to use deuterium (D) alone and deuterium and hydrogen or tritium (T). More preferably, considering safety, the following DD fusion reaction:
2 D + 2 D = 4 He + lattice energy (23.8 MeV)
Is desirable because it is superior to the DD reaction described later, because it does not produce neutrons and the fusion reaction itself is relaxed. Therefore, deuterium (D) under various conditions of the DD reaction using the above-mentioned ultra-high density deuterated nanoparticles or ultra-high density deuterated nanoparticles made possible for the first time from the viewpoint of environmental conservation. Is recommended to be used alone. However, the publicly known DD fusion reaction that releases 3 H and neutrons by excessive collision of D atoms is very dangerous and is not desirable from the viewpoint of industrial use and environmental protection.
以下、実施例を上げ、この出願の発明の構成、作用、及び効果につき、具体的に説明する。但し、この出願の発明は、以下に示す実施例にのみ、限定されるわけではない。 Hereinafter, the configuration, operation, and effect of the invention of this application will be specifically described with reference to examples. However, the invention of this application is not limited to only the examples shown below.
<実施例1>
核融合反応:先ず支持体としてジルコニア(ZrO2)を用い、この支持体に平均径5nmの金属(Pd)ナノ超微粒子を埋め込み、いわゆる、埋め込み型の金属ナノ超微粒子(アトム・クラスター)を作製した。このアトム・クラスターを、図1に示す核融合反応装置にかけ、多量の発熱とヘリウムとを生成させた。即ち、図1に示すように、反応容器1の内側底部2に挿入した上記アトム・クラスターに重水素(D2)を注入の後、加圧によりこれを吸蔵させることにより、先ず核融合反応体(超高密度重水素化ナノ粒子)2を調製した。次いで、超音波振動子3の作動による衝撃エネルギーを、超音波伝導媒体(D2O)を通して核融合反応体2に加えることにより、核融合反応を行った。 以下、上記操作の手順を詳述する。
<Example 1>
Fusion reaction: First, zirconia (ZrO 2 ) is used as a support, and metal (Pd) nano-ultrafine particles with an average diameter of 5 nm are embedded in this support to produce so-called embedded metal nano-ultrafine particles (atom clusters). did. This atom cluster was applied to the fusion reactor shown in FIG. 1 to generate a large amount of heat and helium. That is, as shown in FIG. 1, after deuterium (D 2 ) is injected into the atom cluster inserted into the
操作I:反応炉容器内に3.5gの前述Pdアトム・クラスターを挿入した後、真空排気口5から高真空(10−7Torr)に排気しながら150℃で焼きだしを行った。
Operation I: After inserting the above Pd atom clusters of 3.5g into the reactor vessel and subjected to bakeout at 0.99 ° C. while evacuating from the
操作II:重水素(D2)ガスを注入口6から一定速度(20cc/min)で導入することにより、容器内圧を約10気圧にし、このガスを核融合反応体のPdアトム・クラスターの中にD原子の状態で固溶させ、かつ、凝縮体を形成させることにより、原子比(D/Pd)250%以上からなる超高密度重水素化ナノPd粒子を得た。尚、固溶原子の量は、注入ガス流速と反応容器内のガス圧上昇までの時間の両者から算出した。
Operation II: By introducing deuterium (D 2 ) gas from the
操作III:重水(D2O)を図1に示すように、振動子3が十分に浸かるよ
う、注入口7から反応容器内に注入した。
Operation III: Heavy water (D 2 O) was injected into the reaction vessel from the injection port 7 so that the
操作IV:振動子3の端面から超音波エネルギーを、伝導媒体4を通して核融合反応体2に与えた。
Operation IV: Ultrasonic energy was applied to the
以上の条件下で発生した反応容器内のガスにつき、四重極質量分析計(QMS:quadrupole mass spectrometer)により分析した。また、操作IVでの反応終了後の試料を取出し、これを上記QMSの試料容器内で約1,300℃に加熱し、発生したガスを前述と同様に質量分析した。 The gas in the reaction vessel generated under the above conditions was analyzed with a quadrupole mass spectrometer (QMS). Further, a sample after completion of the reaction in the operation IV was taken out, heated to about 1,300 ° C. in the QMS sample container, and the generated gas was subjected to mass spectrometry in the same manner as described above.
その結果を図2と図3に示す。尚、図3(a)と(b)におけるMass number M2(=D)、M3(=DH)であり、図3(a)の極めて多量のM4はHeを、これに対し、図3(b)のM4はD2をそれぞれ表す。尚、図3(c)はM4のスペクトル表示であり、時間経過と共にD2は消滅し、Heのみが残留することを示している。特筆すべきは、図3(a)におけるM4(=He)は桁違いに多く、アトム・クラスターに吸蔵されていた超高密度重水素がほとんど変化し放出されたことを示している。これに対し、図3(b)では、反応終了後のアトム・クラスターにはHeとDがほとんど存在しないことを示している。 The results are shown in FIGS. Note that Mass numbers M2 (= D) and M3 (= DH) in FIGS. 3 (a) and 3 (b). An extremely large amount of M4 in FIG. 3 (a) shows He, whereas FIG. ) M4 represents D 2 . Incidentally, FIG. 3 (c) is a spectral representation of the M4, shows that D 2 disappears with time, only He remains. It should be noted that M4 (= He) in FIG. 3 (a) is extremely large, indicating that the ultra-high density deuterium occluded in the atom clusters is changed and released. On the other hand, FIG. 3B shows that He and D are hardly present in the atom cluster after the reaction is completed.
操作IIIでの重水素(D2)ガスの注入時に、化学反応エネルギーとして約40kJ/molを放出し、反応容器外壁でわずかな温度上昇が検出された(図2の曲線A)。また、図2の曲線Bに示すように、操作IVでの超音波処理に伴い、反応容器外壁表面の温度が急激に上昇し、特異的な温度特性が見られた。このことは、核融合反応が約10分間、継続したことを意味する。その際、媒体D2Oがほとんど気化しており、D2又はDに分解し、反応容器内は高温・高圧状態になり、核融合反応のすさまじさを示している。以上の知見に基づき、生じた核融合反応は、2D+2D=4He+格子エネルギー(23.8MeV)であると判断された。 When deuterium (D 2 ) gas was injected in Operation III, about 40 kJ / mol was released as chemical reaction energy, and a slight temperature increase was detected on the outer wall of the reaction vessel (curve A in FIG. 2). Further, as shown by the curve B in FIG. 2, the temperature of the outer wall surface of the reaction vessel rapidly increased with the ultrasonic treatment in the operation IV, and a specific temperature characteristic was observed. This means that the fusion reaction continued for about 10 minutes. At that time, the medium D 2 O is almost vaporized, decomposes into D 2 or D, the inside of the reaction vessel becomes a high temperature / high pressure state, and shows the seriousness of the fusion reaction. Based on the above findings, the resulting fusion reaction was determined to be 2 D + 2 D = 4 He + lattice energy (23.8 MeV).
尚、前述した操作IIにおいて、原子比(D/Pd)が200%未満、即ち、多量の重水素を吸蔵しない重水素化ナノPd粒子を調整し、これを操作III及びIVに供した場合には、媒体D2Oは気化蒸発することなく、ほぼ残存することが確認された。 In the above-mentioned operation II, when the atomic ratio (D / Pd) is less than 200%, that is, when deuterated nano-Pd particles that do not absorb a large amount of deuterium are prepared and used for operations III and IV. It was confirmed that the medium D 2 O almost remained without being evaporated and evaporated.
1 核融合反応容器
2 核融合反応体
3 超音波振動子
4 超音波伝導媒体
5 真空排気口
6 ガス(D2ガス)注入口
7 伝導媒体(D2O)注入口
8 タービン発電機駆動用のガス取出し口
1
Claims (2)
金属ナノ超微粒子に重水素原子を固溶させることにより、原子比(D/Pd)が250%以上である超高密度重水素化ナノ粒子を反応容器内に形成する工程と、
振動子が浸かるように、重水(D20)を伝導媒体として該反応容器内に注入する工程と、
超音波エネルギーを該振動子の端面から該伝導媒体を介して該超高密度重水素化ナノ粒子に加えることにより、熱およびヘリウムを発生させる工程と
を包含し、
該金属ナノ超微粒子は、支持体としてZrO2を用い、該支持体に平均径5nmの金属(Pd)ナノ超微粒子を埋め込むことによって、「埋め込み型」の金属ナノ超微粒子(アトム・クラスター)として作製されたものである、方法。 A method of generating heat and helium,
Forming a super-dense deuterated nanoparticle having an atomic ratio (D / Pd) of 250% or more in a reaction vessel by dissolving deuterium atoms in metal nano ultrafine particles;
Injecting heavy water (D 2 0) into the reaction vessel as a conductive medium so that the vibrator is immersed;
Generating heat and helium by applying ultrasonic energy to the ultra-high density deuterated nanoparticles from the end face of the transducer via the conduction medium,
The metal nano-ultrafine particles are formed as “embedded” metal nano-ultrafine particles (atom clusters) by using ZrO 2 as a support and embedding metal (Pd) nano-ultrafine particles having an average diameter of 5 nm in the support. A method that has been produced.
金属ナノ超微粒子に重水素原子を固溶させることにより形成された原子比(D/Pd)が250%以上である超高密度重水素化ナノ粒子が内部に配置された反応容器と、
該反応容器内に配置された振動子であって、伝導媒体としての重水(D20)に浸かるように配置された振動子と
を備え、
該装置は、超音波エネルギーを該振動子の端面から該伝導媒体を介して該超高密度重水素化ナノ粒子に加えることにより、熱およびヘリウムを発生させるように構成されており、
該金属ナノ超微粒子は、支持体としてZrO2を用い、該支持体に平均径5nmの金属(Pd)ナノ超微粒子を埋め込むことによって、「埋め込み型」の金属ナノ超微粒子(アトム・クラスター)として作製されたものである、装置。 A device for generating heat and helium,
A reaction vessel in which ultra high density deuterated nanoparticles having an atomic ratio (D / Pd) of 250% or more formed by dissolving deuterium atoms in metal nano ultrafine particles are disposed;
A vibrator arranged in the reaction vessel, the vibrator arranged to be immersed in heavy water (D 20 ) as a conduction medium,
The apparatus is configured to generate heat and helium by applying ultrasonic energy from the end face of the transducer to the ultra high density deuterated nanoparticles via the conduction medium;
The metal nano-ultrafine particles are formed as “embedded” metal nano-ultrafine particles (atom clusters) by using ZrO 2 as a support and embedding metal (Pd) nano-ultrafine particles having an average diameter of 5 nm in the support. A device that is manufactured.
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