JPH0351794A - 低温核融合装置 - Google Patents
低温核融合装置Info
- Publication number
- JPH0351794A JPH0351794A JP1184508A JP18450889A JPH0351794A JP H0351794 A JPH0351794 A JP H0351794A JP 1184508 A JP1184508 A JP 1184508A JP 18450889 A JP18450889 A JP 18450889A JP H0351794 A JPH0351794 A JP H0351794A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- anode
- deuterium
- nuclear fusion
- graphite
- 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
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は低温核融合装置に関する。
［従来の技術］
核融合反応はエネルギー問題の究極の解決法として期待
されて久しい。これまでに、多くの方法が提案され、研
究されてきている。代表的な例としては、プラズマ核融
合やレーザ核融合が有名である。しかし、これらの方法
は、核融合反応に必要なもん閾エネルギーを越えるため
に、非常に高い温度を必要とする。
されて久しい。これまでに、多くの方法が提案され、研
究されてきている。代表的な例としては、プラズマ核融
合やレーザ核融合が有名である。しかし、これらの方法
は、核融合反応に必要なもん閾エネルギーを越えるため
に、非常に高い温度を必要とする。
これに対し、低温でそれを達成しようとする方法も提案
されている。その一つに、ミューオン触媒核融合の方法
がある。その原理的な提案は古く、Ｆ、 Ｃ，Ｆｒａｎ
ｋによって、１９４７年のネーチャー（Ｎａｔｕｒｅ
） 、 １６０巻、５２５頁に記載されている。
されている。その一つに、ミューオン触媒核融合の方法
がある。その原理的な提案は古く、Ｆ、 Ｃ，Ｆｒａｎ
ｋによって、１９４７年のネーチャー（Ｎａｔｕｒｅ
） 、 １６０巻、５２５頁に記載されている。
これは、重水素分子の電子を、質量が２００倍大きく、
負電荷をもつミューオン（μ−）で置き換えることによ
り、原子核間距離の接近した重水素分子をつくり、トン
ネル効果による核融合反応の確率を飛躍的に増大させよ
うとするものである。その反応自体はすでに確認されて
いる。しかし、現在のところ、投入したエネルギーに対
し、出力エネルギーがそれを上回る効率の高い方法は確
認されていない。
負電荷をもつミューオン（μ−）で置き換えることによ
り、原子核間距離の接近した重水素分子をつくり、トン
ネル効果による核融合反応の確率を飛躍的に増大させよ
うとするものである。その反応自体はすでに確認されて
いる。しかし、現在のところ、投入したエネルギーに対
し、出力エネルギーがそれを上回る効率の高い方法は確
認されていない。
一方、低温で水素原子間距離を小さくし、核融合反応の
確率を高める方法が、最近、ジョーンズらのグループと
ポンス、フライシュマンらのグループによって独立に提
案された。これはパラジウムやチタンを陰極に用いた電
気分解反応の方法であり、このうち、Ｓ、 Ｅ、 Ｊｏ
ｎｅｓらの実験結果は、１９８９年のネーチｖ −（Ｎ
ａｔｕｒｅ ） 、 ３３８巻、７３７頁に記載され
ている。これは、上記ミューオン触媒核融合の原理と同
じく、重水素の原子核を別の方法によって接近させるこ
とにより、トンネル効果の確率を高め、核融合反応を引
き起こそうとするものである。
確率を高める方法が、最近、ジョーンズらのグループと
ポンス、フライシュマンらのグループによって独立に提
案された。これはパラジウムやチタンを陰極に用いた電
気分解反応の方法であり、このうち、Ｓ、 Ｅ、 Ｊｏ
ｎｅｓらの実験結果は、１９８９年のネーチｖ −（Ｎ
ａｔｕｒｅ ） 、 ３３８巻、７３７頁に記載され
ている。これは、上記ミューオン触媒核融合の原理と同
じく、重水素の原子核を別の方法によって接近させるこ
とにより、トンネル効果の確率を高め、核融合反応を引
き起こそうとするものである。
本方法の詳細な原理は未だ解明されていないが、重水素
原子核を接近させるうえで、次の二つが作用していると
考えられる。一つはパラジウムやチタンの水素吸蔵能力
であり、もう一つは電極反応の際に生ずる局所的強電場
である。この二つの作用で、重水素の原子核が接近し、
核融合反応が十分観測できるまでに該反応の確率が高め
られたものと解釈できる。この方法を用いた低温核融合
装置は、プラズマ等の超高温手段を必要とせず、従って
極めてコンパクトな装置で核融合のエネルギーを取り出
すことが可能な点において画期的である。
原子核を接近させるうえで、次の二つが作用していると
考えられる。一つはパラジウムやチタンの水素吸蔵能力
であり、もう一つは電極反応の際に生ずる局所的強電場
である。この二つの作用で、重水素の原子核が接近し、
核融合反応が十分観測できるまでに該反応の確率が高め
られたものと解釈できる。この方法を用いた低温核融合
装置は、プラズマ等の超高温手段を必要とせず、従って
極めてコンパクトな装置で核融合のエネルギーを取り出
すことが可能な点において画期的である。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記の低温核融合装置における電気分解
装置に用いられている陰極材料は、これまでパラジウム
とチタンに限られており、このうち特に効率の高いパラ
ジウムは貴金属であり、高価である。より安価な材料で
上記の核融合を引き起こすことができれば経済的効果は
大きい。
装置に用いられている陰極材料は、これまでパラジウム
とチタンに限られており、このうち特に効率の高いパラ
ジウムは貴金属であり、高価である。より安価な材料で
上記の核融合を引き起こすことができれば経済的効果は
大きい。
本発明は、以上述べたような従来の課題を解決するため
になされたもので、安価な材料で低温核融合反応を実現
することのできる低温核融合装置を提供することを目的
とする。
になされたもので、安価な材料で低温核融合反応を実現
することのできる低温核融合装置を提供することを目的
とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、重水を電気分解する電気分解装置を備えた低
温核融合装置において、電気分解装置の陰極がグラファ
イト−アルカリ金属層間化合物で形成されていることを
特徴とする低温核融合装置である。
温核融合装置において、電気分解装置の陰極がグラファ
イト−アルカリ金属層間化合物で形成されていることを
特徴とする低温核融合装置である。
［作用］
本発明の低温核融合装置においては、パラジウムまたは
チタンの代わりにグラフフィト−アルカリ金属の層間化
合物（以下、ＧＡＩＣと省略して記述する）を陰極材料
に用いる。ＧＡＩＣは、ベンゼン環が無限に縮合してで
きる平面構造の炭素原子層の間に、アルカリ金属が包接
されてできる化合物であり、アルカリ金属の挿入の度合
によって以下のように分類されている。
チタンの代わりにグラフフィト−アルカリ金属の層間化
合物（以下、ＧＡＩＣと省略して記述する）を陰極材料
に用いる。ＧＡＩＣは、ベンゼン環が無限に縮合してで
きる平面構造の炭素原子層の間に、アルカリ金属が包接
されてできる化合物であり、アルカリ金属の挿入の度合
によって以下のように分類されている。
即ち、グラファイトとアルカリ金属層が１：１で交互に
並ぶものは、第一ステージ層間化合物と呼ばれ、Ｃａ
Ｍ （Ｍ＝に、Ｒｂ、Ｃｓなど）の組成を持つ。また、
ｎ層おきにアルカリ金属原子層が挿入されたものは、第
ｎステージ層間化合物と呼ばれ、ＣＣｌ２ｎの組成を持
つ。
並ぶものは、第一ステージ層間化合物と呼ばれ、Ｃａ
Ｍ （Ｍ＝に、Ｒｂ、Ｃｓなど）の組成を持つ。また、
ｎ層おきにアルカリ金属原子層が挿入されたものは、第
ｎステージ層間化合物と呼ばれ、ＣＣｌ２ｎの組成を持
つ。
このようなＧＡＩＣは、水素に対する著しい吸蔵能力、
Ｈ−Ｄ交換反応やオルト−バラ交換反応に対する触媒活
性、また超伝導の発現等、興味ある挙動を示すことはよ
く知られている（例えば、１９８５年の固体物理、
２０巻、６号、３７〜４４頁の論文）。
Ｈ−Ｄ交換反応やオルト−バラ交換反応に対する触媒活
性、また超伝導の発現等、興味ある挙動を示すことはよ
く知られている（例えば、１９８５年の固体物理、
２０巻、６号、３７〜４４頁の論文）。
本発明は、ＧＡＩＣの持つ著しい水素吸蔵能力に着目し
、これを電気分解装置の陰極材料に用いることにより、
安価で効率の高い低温核融合装置を提供するものである
。
、これを電気分解装置の陰極材料に用いることにより、
安価で効率の高い低温核融合装置を提供するものである
。
ＧＡＩＣの水素吸蔵のメカニズムには２種類ある。一つ
は、約２００に以下の低温で認められる物理吸着による
水素吸蔵であり、もう一つはそれより高温の領域で認め
られる化学吸着による水素吸蔵である。前者の場合は、
水素が分子状でＧＡＩＣの層間に取り込まれることが特
徴である。例えば、カリウムの第２ステージ層間化合物
であるＣ２４にの場合は、１グラム当たり１４４ｃｍ３
の水素を吸蔵することが知られている。この場合、水素
分子はカリウム原子面内にカリウム原子間の隙間を埋め
る形で、取り込まれると考えられている。
は、約２００に以下の低温で認められる物理吸着による
水素吸蔵であり、もう一つはそれより高温の領域で認め
られる化学吸着による水素吸蔵である。前者の場合は、
水素が分子状でＧＡＩＣの層間に取り込まれることが特
徴である。例えば、カリウムの第２ステージ層間化合物
であるＣ２４にの場合は、１グラム当たり１４４ｃｍ３
の水素を吸蔵することが知られている。この場合、水素
分子はカリウム原子面内にカリウム原子間の隙間を埋め
る形で、取り込まれると考えられている。
一方、化学吸着による水素吸蔵の場合、水素は原子状に
解離してＧＡＩＣの中に取り込まれる。カリウムの第一
ステージ層間化合物であるＣ［３Ｋの場合、Ｃａ ＫＨ
□、６□の組成で水素が吸蔵されることが知られている
。
解離してＧＡＩＣの中に取り込まれる。カリウムの第一
ステージ層間化合物であるＣ［３Ｋの場合、Ｃａ ＫＨ
□、６□の組成で水素が吸蔵されることが知られている
。
本発明の装置では、主に後者の水素吸蔵機構を利用する
。そこで、Ｃａ Ｋを例にとり、これに核融合原料であ
る重水素が吸蔵される様子を第２図に示す。同図におい
て、（ａ）は重水素吸蔵前のＣａ Ｋの構造、（ｂ）は
重水素吸蔵後のＣＢＫＤｏ、６７の構造である。重水素
吸蔵前の０８には、第２図（ａ）に示すようにグラファ
イト２１よりなる層とカリウム２２よりなる層が交互に
並んでいる。
。そこで、Ｃａ Ｋを例にとり、これに核融合原料であ
る重水素が吸蔵される様子を第２図に示す。同図におい
て、（ａ）は重水素吸蔵前のＣａ Ｋの構造、（ｂ）は
重水素吸蔵後のＣＢＫＤｏ、６７の構造である。重水素
吸蔵前の０８には、第２図（ａ）に示すようにグラファ
イト２１よりなる層とカリウム２２よりなる層が交互に
並んでいる。
カリウム２２はグラファイト２１のユニットセルでおる
ベンゼン環の６角形の中心に位置し、３角超構造平面を
構成するように入る。これに重水素を吸着させると、第
２図（ｂ）に示すように構造変化を起こし、重水素２３
は原子状に解離し、カリウム２２の原子層に挟まれる位
置に平面的に取り込まれる。
ベンゼン環の６角形の中心に位置し、３角超構造平面を
構成するように入る。これに重水素を吸着させると、第
２図（ｂ）に示すように構造変化を起こし、重水素２３
は原子状に解離し、カリウム２２の原子層に挟まれる位
置に平面的に取り込まれる。
取り込まれた重水素のこのような平面層構造は、従来例
で用いられているパラジウムの重水素吸蔵構造と大きく
異なっており、きわめて特徴的である。つまり、パラジ
ウムへの重水素の吸蔵は、面心立方構造をとるパラジウ
ム格子の隙間のうち、爪面対配位構造をとる位置に入る
と言われており、いわば３次元的に均一に入る。重水素
の核間距離を小さくすることが重要な低温核融合にあっ
ては、平面内に重水素原子をとじこめるＧＡＩＣの重水
素吸蔵構造は、３次元的に均一に入るパラジウムの重水
素吸蔵構造に比べ有利に働く。
で用いられているパラジウムの重水素吸蔵構造と大きく
異なっており、きわめて特徴的である。つまり、パラジ
ウムへの重水素の吸蔵は、面心立方構造をとるパラジウ
ム格子の隙間のうち、爪面対配位構造をとる位置に入る
と言われており、いわば３次元的に均一に入る。重水素
の核間距離を小さくすることが重要な低温核融合にあっ
ては、平面内に重水素原子をとじこめるＧＡＩＣの重水
素吸蔵構造は、３次元的に均一に入るパラジウムの重水
素吸蔵構造に比べ有利に働く。
［実施例］
次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明の低温核融合装置の概略構成図である
。本装置は、上記Ｓ、 Ｅ、 ＪＯｎｅＳらの論文に記
載された低温核融合装置と基本的構成は同じであるが、
本発明ではその陰極１１にグラファイトとアルカリ金属
の層間化合物を用いている。本実施例ではグラファイト
とカリウムの層間化合物であるＣａ Ｋを用いた。一方
、陽極１２には白金や金などの多くの金属の他、グラフ
ァイトなどの電気伝導性の物質を広く用いることができ
るが、本実施例では白金を陽極１２に用いた。直流電源
１３を用いて、重水と電解質を含む電解液１４を通して
、陰極１１と陽極１２の間に直流電圧を印加した。核融
合反応のモニターのため、放射線検出器１５を電気分解
装置１０の近傍に配置した。放射線検出器１５としては
、本実施例では核融合反応に特徴的な２．４５ＭｅＶの
中性子線を検出できる液体シンチレータを用いた。
。本装置は、上記Ｓ、 Ｅ、 ＪＯｎｅＳらの論文に記
載された低温核融合装置と基本的構成は同じであるが、
本発明ではその陰極１１にグラファイトとアルカリ金属
の層間化合物を用いている。本実施例ではグラファイト
とカリウムの層間化合物であるＣａ Ｋを用いた。一方
、陽極１２には白金や金などの多くの金属の他、グラフ
ァイトなどの電気伝導性の物質を広く用いることができ
るが、本実施例では白金を陽極１２に用いた。直流電源
１３を用いて、重水と電解質を含む電解液１４を通して
、陰極１１と陽極１２の間に直流電圧を印加した。核融
合反応のモニターのため、放射線検出器１５を電気分解
装置１０の近傍に配置した。放射線検出器１５としては
、本実施例では核融合反応に特徴的な２．４５ＭｅＶの
中性子線を検出できる液体シンチレータを用いた。
陰極１１と陽極１２の間に約３０ Ｖの電圧をかけたと
ころ、通常の電気分解と同様、陽極からは激しく酸素が
発生した。一方、陰極から発生する重水素の量は、通常
の電気分解と異なり、酸素に比べて極めて少なかった。
ころ、通常の電気分解と同様、陽極からは激しく酸素が
発生した。一方、陰極から発生する重水素の量は、通常
の電気分解と異なり、酸素に比べて極めて少なかった。
このことは、陰極に発生した重水素の多くは陰極材料と
して用いたグラフフィトカリウム層間化合物Ｃａ Ｋの
中に高密度に吸蔵されていることを示している。同時に
中性子線の観測を続けたところ、反応開始から数分して
、自然放射線レベルに比べ、有意の量の中性子線の増加
が観測された。その量は、最大で自然放射線の約１０倍
に達し、低温核融合反応が進行していることを強く示唆
している。
して用いたグラフフィトカリウム層間化合物Ｃａ Ｋの
中に高密度に吸蔵されていることを示している。同時に
中性子線の観測を続けたところ、反応開始から数分して
、自然放射線レベルに比べ、有意の量の中性子線の増加
が観測された。その量は、最大で自然放射線の約１０倍
に達し、低温核融合反応が進行していることを強く示唆
している。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば安価なグラファイ
トとアルカリ金属を原料とするグラフフィト−アルカリ
金属層間化合物を陰極材料に用いることにより、安価な
低温核融合反応装置を実現することができる。
トとアルカリ金属を原料とするグラフフィト−アルカリ
金属層間化合物を陰極材料に用いることにより、安価な
低温核融合反応装置を実現することができる。
第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２図はＧＡ
ＩＣにおける重水素の吸蔵を示す説明図である。 １０・・・電気分解装置 １１・・・陰極１２・・
・陽極 １３・・・直流電源１４・・・電
解液 １５・・・放射線検出器２１・・・グ
ラフフィト ２２・・・カリウム２３・・・重水素
ＩＣにおける重水素の吸蔵を示す説明図である。 １０・・・電気分解装置 １１・・・陰極１２・・
・陽極 １３・・・直流電源１４・・・電
解液 １５・・・放射線検出器２１・・・グ
ラフフィト ２２・・・カリウム２３・・・重水素
Claims (1)
- （１）重水を電気分解する電気分解装置を備えた低温核
融合装置において、電気分解装置の陰極がグラファイト
−アルカリ金属層間化合物で形成されていることを特徴
とする低温核融合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184508A JPH0351794A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 低温核融合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184508A JPH0351794A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 低温核融合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0351794A true JPH0351794A (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=16154421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184508A Pending JPH0351794A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 低温核融合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0351794A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095602A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Ulvac Japan Ltd | 炭素材料への水素吸蔵方法 |
| KR100558205B1 (ko) * | 2004-01-26 | 2006-03-10 | 홍근철 | 곤돌라용 케이지 수평조절장치 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1184508A patent/JPH0351794A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095602A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Ulvac Japan Ltd | 炭素材料への水素吸蔵方法 |
| KR100558205B1 (ko) * | 2004-01-26 | 2006-03-10 | 홍근철 | 곤돌라용 케이지 수평조절장치 |
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