JPH08211191A - Fusion reactor engine and mechanical system using it - Google Patents
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- 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
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- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はエンジンに関し、とくに
無公害のクリーンエンジンおよびこれを有する機械シス
テムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine, and more particularly, to a pollution-free clean engine and a mechanical system having the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、エンジンにより駆動される車輌、
船舶、航空機等の輸送機関、発電プラント、ブルドーザ
ー、油圧ショベル等の建設機械からなる機械システムに
おいてはエンジンがガソリン、軽油、重油、ＬＰガス等
の高価な石油系エネルギーまたは水素を大量に消費する
だけでなく、大量の汚染物質による公害を排出して地球
環境を急速に破壊していた。2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle driven by an engine,
In a mechanical system consisting of transportation means such as ships and aircraft, power plants, bulldozers, construction machines such as hydraulic excavators, the engine only consumes a large amount of expensive petroleum-based energy such as gasoline, light oil, heavy oil, LP gas or hydrogen. Instead, it was polluting the global environment rapidly by emitting pollution from large amounts of pollutants.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、公害を全く
発生しない、地球に優しく、しかも低ランニングコスト
で、投入した電気エネルギー以上の核融合エネルギーに
もとづく機械出力を発生できる核融合エンジンおよびこ
れを有する機械システムを提供することを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a fusion engine which produces no pollution at all, is kind to the earth, and has a low running cost, and is capable of generating a mechanical output based on the fusion energy higher than the input electric energy, and the same. An object of the present invention is to provide a mechanical system having.
【０００４】[0004]
【本発明の構成】上記目的は核融合エンジンにおいて周
期的に超高温プラズマを発生させるための核反応電極手
段を有する核反応室と、核反応室に連通する作動室を有
するエンジンケーシングと、電極手段に核反応用の大電
流放電パルスを供給する核反応放電電源と、作動室に駆
動可能に収納されたピストンとを備え、核反応室と作動
室に核反応媒体が予め定められた気圧で封入されていて
核反応室が周期的な核反応により動力ガスを発生させ、
この動力ガスでピストンを駆動するように構成すること
によって達成される。The above object is to provide a nuclear reaction chamber having a nuclear reaction electrode means for periodically generating ultrahigh temperature plasma in a fusion engine, an engine casing having an operation chamber communicating with the nuclear reaction chamber, and an electrode. A nuclear reaction discharge power supply for supplying a large current discharge pulse for nuclear reaction to the means, and a piston drivably housed in the working chamber, and the nuclear reaction medium in the working chamber and the working chamber at a predetermined atmospheric pressure. The enclosed nuclear reaction chamber generates power gas by periodic nuclear reaction,
This is achieved by configuring the piston to be driven by this power gas.
【０００５】さらに、上記目的は機械システムにおいて
機械と、その機械を駆動するための核融合エンジンとか
らなり、核融合エンジンが周期的に超高温プラズマを発
生させるための核反応電極手段を有する核反応室と、核
反応室に連通する作動室を有するエンジンケーシング
と、電極手段に熱核反応用の大電流放電パルスを供給す
る核反応放電電源と、作動室に駆動可能に収納されたピ
ストンとを備え、核反応室と作動室に核反応媒体が予め
定められた気圧で封入されていて核反応室が周期的な核
反応により動力ガスを発生させ、この動力ガスでピスト
ンを駆動するように構成することによって達成される。Further, the above object is composed of a machine and a fusion engine for driving the machine in a mechanical system, and the fusion engine has a nuclear reaction electrode means for periodically generating an ultrahigh temperature plasma. A reaction chamber, an engine casing having a working chamber communicating with the nuclear reaction chamber, a nuclear reaction discharge power source for supplying a high-current discharge pulse for thermonuclear reaction to the electrode means, and a piston drivably housed in the working chamber. The nuclear reaction chamber and the working chamber are filled with a nuclear reaction medium at a predetermined atmospheric pressure, the nuclear reaction chamber generates a power gas by a periodic nuclear reaction, and the power gas drives a piston. It is achieved by configuring.
【０００６】[0006]
【作用】この発明の核融合エンジンおよびこれを有する
機械システムにおいて、核反応室でアーク放電による高
温プラズマにより核融合を発生させて、投入した電気エ
ネルギー以上の核融合エネルギーによる高圧の動力ガス
を発生させ、このガスによりピストンに駆動力を与える
ようにする。In the fusion engine and the mechanical system having the same according to the present invention, fusion is generated by high-temperature plasma generated by arc discharge in a nuclear reaction chamber, and high-pressure power gas is generated by fusion energy higher than input electric energy. The driving force is applied to the piston by this gas.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、この発明の実施例を添付の図面を参照
して説明する。図１は本発明による望ましい実施例の核
融合エンジン１０を示す。核融合エンジン１０は一例と
して単一のワンケル型ロータリユニット１２に適用され
たものとして示されている。ロータリユニット１２はエ
ピトロコイダルの作動室１４を有するエンジンケーシン
グ１６と、作動室１４内に駆動可能に配置された三角形
状のロータリピストン１８とを備える。ロータリピスト
ン１８はそのインターナルギヤ２０に係合するエクスタ
ーナルギヤ２２を有するセントラルシャフト２４の回り
を作動室１４内で回転する。ロータリユニット１２はケ
ーシング１６に形成された第１、第２核反応室２６、２
８と第１、第２排気ポート３０、３２を備える。第１、
第２核反応室２６、２８はそれぞれポロニウムまたはテ
クネチウムからなる放射線源ライナー２６ａ、２８ａを
備える。第１、第２核反応室２６、２８はそれぞれ少な
くとも一対の陽極３４および陰極３６、ならびに一対の
陽極３８および陰極４０を備えたプラズマ放電室からな
る。陽極３４、３８はそれぞれ銅またはプラチナ製のプ
レート３４ａ、３８ａと電極素子３４ｂ、３８ｂとを備
える。陰極３６、４０はそれぞれパラジウムまたはチタ
ン等の核融合用水素吸蔵金属プレート３６ａ、４０ａと
熱核反応用熱電子放射素子３６ｂ、４０ｂとを備える。
パラジウムは、その容積の約千倍の重水素を吸蔵する。
すなわち、パラジウムの内部の重水素は、約千気圧下の
容積に圧縮されていることになる。その時の重水素の密
度は、１立方センチ当り約２．７×１０２２個の粒子が
存在しており、その時の平均粒子間隔は、常圧の時の十
分の一に縮まっている。これをローソンの条件と比較す
ると密度では約３×１０８倍、粒子間隔は約１／６５０
まで短くなっている。このようにパラジウムは重水素を
吸蔵して超高密度状態を形成し、核融合反応の発生確率
が高くなる。これを核融合用電極素子として用いて、ア
ーク放電時にパラジウムプレート内で急激な核融合反応
を発生させ、このとき、新元素が増殖される。例えば、
Ｄ−Ｄ反応の場合にはＴ２，ＴＤ、３Ｈｅが増殖され
る。増殖された新元素の中には、より確率の高い核融合
反応を生ずるものが含まれる。より確率の高い核融合反
応例は、Ｄ−Ｔ反応、３Ｈｅ−３Ｈｅ反応等である。こ
のように新元素の生成により、陽極−陰極間のアーク放
電時の熱核反応が促進され、高圧の動力ガスが生成され
る。熱電子放射素子３６ｂ、４０ｂは一例として核反応
媒体に電子励起を生じさせてイオン化を促進させるため
のトリウム含有タングステンからなる。他の例として、
タングステン材料の粉末と酸化バリウム、酸化ストロン
チウム、酸化カルシウムの中から選ばれた少なくとも一
種のアルカリ土類酸化物と、酸化ジルコニウム、酸化ス
カンジウムの中から選ばれた少なくとも一種の混合物を
含む熱電子放射物質との混合物の焼結電極体から形成さ
れても良い。他の例として熱電子放射素子は、例えばニ
ッケルからなる基体金属粉末にアルカリ土類金属系、例
えば酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウ
ムの熱電子放射物質からなるエミッターを混合して焼成
した焼結電極体から構成しても良い。他の例としては、
タンタルチップまたは六ホウ化ランタンＬａＢ６チップ
をリボン型熱陰極に加工した穴に埋め込んでリボン型熱
陰極に電流を流しても良い。作動室の排気真空後に、陽
極３４および陰極３６ならびに陽極３８および陰極４０
には周波数６０Ｈｚ、電圧１２ｋＶの交流電圧を印加
し、グロー放電を発生させてパラジウムを活性化させ
て、パラジウムの酸化物等による汚れを取リ除き、重水
素を大量に吸蔵させた後、予め定められたタイミングで
周期的にプラズマ発生用の大電流放電パルスが核反応放
電電源４２から供給される。排気ポート３０、３２の高
温ガスはガス冷却器４４で冷却減圧された後、吸入ポー
ト４６、４８を介してそれぞれ放電室２６、２８に循環
される。ガス冷却器４４は図示しない水冷ジャケットそ
の他の適当な手段でガスを冷却する。吸入ポート４６、
４８はそれぞれリードバルブ４６ａ、４８ａを有する。
図１において、排気ポート３０、３２とガス冷却器４４
とを設けないでも良い。この場合、ロータリピストン１
８の３面にそれぞれ凹図（図示せず）を形成して、ロー
タリピストン１８の回転中にガスがプラズマ放電室２
６、２８に効率良く循環されるようにしても良い。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 illustrates a preferred embodiment fusion engine 10 in accordance with the present invention. The fusion engine 10 is shown as applied to a single Wankel rotary unit 12 as an example. The rotary unit 12 includes an engine casing 16 having an epitrochoidal working chamber 14, and a triangular rotary piston 18 drivably arranged in the working chamber 14. The rotary piston 18 rotates in the working chamber 14 around a central shaft 24 having an external gear 22 that engages with the internal gear 20. The rotary unit 12 includes the first and second nuclear reaction chambers 26 and 2 formed in the casing 16.
8 and the first and second exhaust ports 30 and 32. First,
The second nuclear reaction chambers 26 and 28 are provided with radiation source liners 26a and 28a made of polonium or technetium, respectively. Each of the first and second nuclear reaction chambers 26 and 28 is a plasma discharge chamber having at least a pair of an anode 34 and a cathode 36, and a pair of an anode 38 and a cathode 40. The anodes 34 and 38 are provided with copper or platinum plates 34a and 38a and electrode elements 34b and 38b, respectively. The cathodes 36 and 40 are equipped with hydrogen storage metal plates 36a and 40a for nuclear fusion, such as palladium or titanium, and thermoelectron emission elements 36b and 40b for thermonuclear reactions.
Palladium stores about 1,000 times its volume of deuterium.
That is, the deuterium inside the palladium is compressed to a volume under about 1000 atmospheres. The density of deuterium at that time was about 2.7 × 10 22 particles per cubic centimeter, and the average particle spacing at that time was reduced to one-tenth that at normal pressure. Comparing this with Lawson's condition, the density is about 3 × 10 8 times, and the particle spacing is about 1/650.
Has become shorter. In this way, palladium occludes deuterium to form an ultra-high density state, increasing the probability of nuclear fusion reaction. Using this as an electrode element for nuclear fusion, a rapid nuclear fusion reaction is generated in the palladium plate during arc discharge, and at this time, a new element is propagated. For example,
T 2, TD, 3 He is grown in the case of D-D reactions. Among the new elements that have been propagated, those that cause a nuclear fusion reaction with a higher probability are included. High nuclear fusion reaction. Examples of more probability, D-T reaction, a 3 He-3 the He reactions like. As described above, the generation of the new element promotes the thermonuclear reaction during the arc discharge between the anode and the cathode, thereby generating high-pressure power gas. The thermoelectron emitting elements 36b and 40b are made of thorium-containing tungsten for causing electron excitation in the nuclear reaction medium and promoting ionization, as an example. As another example,
Thermionic emission material containing powder of tungsten material and at least one mixture of alkaline earth oxide selected from barium oxide, strontium oxide and calcium oxide, and at least one mixture selected from zirconium oxide and scandium oxide. It may be formed from a sintered electrode body of a mixture of As another example, a thermionic emission element is a sintered electrode obtained by mixing and firing a base metal powder made of nickel with an emitter made of an alkaline earth metal type, for example, a thermionic emission material such as barium oxide, strontium oxide, or calcium oxide. It may consist of the body. Another example is
A tantalum chip or a lanthanum hexaboride LaB 6 chip may be embedded in a hole processed into a ribbon type hot cathode to supply a current to the ribbon type hot cathode. After evacuation of the working chamber, anode 34 and cathode 36 and anode 38 and cathode 40
AC voltage of frequency 60 Hz and voltage 12 kV is applied to the device to generate glow discharge to activate palladium, remove dirt from oxides of palladium, etc., and absorb a large amount of deuterium. A large current discharge pulse for plasma generation is periodically supplied from the nuclear reaction discharge power source 42 at a predetermined timing. The high temperature gas in the exhaust ports 30 and 32 is cooled and decompressed by the gas cooler 44 and then circulated to the discharge chambers 26 and 28 via the suction ports 46 and 48, respectively. The gas cooler 44 cools the gas by a water cooling jacket (not shown) or other appropriate means. Suction port 46,
Reference numerals 48 have reed valves 46a and 48a, respectively.
In FIG. 1, the exhaust ports 30, 32 and the gas cooler 44 are shown.
It is not necessary to provide and. In this case, the rotary piston 1
A concave view (not shown) is formed on each of the three surfaces of No. 8 so that the gas is discharged into the plasma discharge chamber 2 while the rotary piston 18 is rotating.
It is also possible to circulate efficiently to 6 and 28.
【０００８】核反応室２６、２８および作動室１４には
排気真空して陰極の水素吸蔵金属プレート３６ａ、４０
ａを活性化した後に重水素が核反応媒体として予め定め
られた気圧で封入される。核反応媒体は重水素（Ｄ２，
Ｔ２、ＴＤ）または同位体ヘリウム３Ｈｅのうち少なく
とも一つの元素であることが望ましい。ここで重水素と
はＤ２（ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ）、Ｔ２（ｔｒｉｔｉｕ
ｍ）およびＴＤを含む概念として使用する。他の例とし
て、核反応媒体はヘリウムと三重水素、ヘリウムと重水
素または、重水素と三重水素の混合ガスと、α線、β
線、γ線またはχ線等の放射線源あるいはクリプトン８
５等の放射線源から構成してもよい。ヘリウムと三重水
素の混合ガスは数千万度の比較的低い温度で熱核反応に
よりエネルギーを生成するため便利である。核反応媒体
はさらに炭素、窒素からなる融合用触媒を含んでも良
い。核反応媒体に触媒が含まれていると、プラズマ生成
時にＣ−Ｎサイクルにより４つの水素原子核から水素融
合により１つのヘリウム原子核が生成され、これが繰り
返される。このとき超高温により、ヘリウムの原子核が
３個集まった核融合によって、炭素が作られる。この炭
素は触媒の一部として再利用される。また、核反応媒体
にメタンＣＨ４、プロパンＣ９Ｈ８、イソブタンＣ４Ｈ
１０、エタンＣ２Ｈ６またはアセチレンＣ２Ｈ２から選
ばれた少なくとも１つのガスを少量混入しても良い。こ
れらのガスは高温により炭素と水素とに分解されて核融
合反応に寄与する。The nuclear reaction chambers 26, 28 and the working chamber 14 are evacuated and evacuated to form the cathode hydrogen storage metal plates 36a, 40.
After activating a, deuterium is enclosed as a nuclear reaction medium at a predetermined atmospheric pressure. The nuclear reaction medium is deuterium (D 2 ,
T 2 , TD) or at least one element of isotope helium 3He. Here, deuterium means D 2 (deuterium) and T 2 (tritiu).
m) and TD. As another example, the nuclear reaction medium is helium and tritium, helium and deuterium, or a mixed gas of deuterium and tritium, α rays, β
Ray source such as gamma ray, γ ray or χ ray or krypton 8
5 or the like radiation source. A mixed gas of helium and tritium is convenient because it produces energy by thermonuclear reaction at a relatively low temperature of tens of millions of degrees. The nuclear reaction medium may further contain a fusion catalyst composed of carbon and nitrogen. When the nuclear reaction medium contains a catalyst, one helium nucleus is generated by hydrogen fusion from four hydrogen nuclei by the C-N cycle during plasma generation, and this is repeated. At this time, due to the ultrahigh temperature, carbon is produced by the fusion of three helium nuclei. This carbon is recycled as part of the catalyst. Moreover, methane CH 4 , propane C 9 H 8 , and isobutane C 4 H are used as the nuclear reaction medium.
A small amount of at least one gas selected from 10 , ethane C 2 H 6 and acetylene C 2 H 2 may be mixed. These gases are decomposed into carbon and hydrogen by high temperature and contribute to the nuclear fusion reaction.
【０００９】上記構成において、核反応室２６、２８の
電極３４、３６および電極３８、４０に予め定められた
タイミングで核反応放電電源４２から熱核反応のための
約４０ｋＶの高電圧パルスと約３００Ｖの低電圧パルス
からなる放電パルスが周期的に供給される。この結果、
電極３４、３６間で大電流放電が生じて核反応室２６の
核反応媒体はイオン化されてアーク放電によるプラズマ
が発生し、５０，０００，０００℃（１００，０００，
０００°Ｆ）以上の超高温となる。このとき陰極のプラ
ズマプレート内では核融合反応が発生し、プラズマ内で
は新元素が生成される。同時に核反応室ではＣ−Ｎサイ
クルにより水素融合が生じてヘリウムが生成され、同時
にヘリウムと三重水素とが熱核反応を起こして投入した
電気エネルギー以上の核融合エネルギーによる高温高圧
のガスが発生する。このガスがロータリピストン１８を
図１において時計方向に回転させる。作動室１４のガス
は排気ポート３２を経て冷却器４４で冷却減圧された
後、吸入ポート４８を介して放電室２８に循環される。
ロータリピストン１８が所定位置にきたとき、電極３
８、４０に放電パルスが供給され、核反応により放電室
２８で高圧ガスが生成され、ロータリピストン１８が回
転駆動される。このとき、作動室１４のガスは排気ポー
ト３０を経て冷却器４４で冷却減圧されて吸入ポート４
６から放電室２６に循環される。このように、放電室２
６、２８では異なるタイミングで周期的な核反応により
高温高圧の作動ガスが発生してロータリピストン１８を
駆動する。In the above structure, a high voltage pulse of about 40 kV and a high voltage pulse for thermonuclear reaction from the nuclear reaction discharge power source 42 are set to the electrodes 34 and 36 and the electrodes 38 and 40 of the nuclear reaction chambers 26 and 28 at a predetermined timing. A discharge pulse composed of a low voltage pulse of 300 V is periodically supplied. As a result,
A large current discharge is generated between the electrodes 34 and 36, the nuclear reaction medium in the nuclear reaction chamber 26 is ionized to generate plasma due to arc discharge, and 50,000,000 ° C. (100,000,
Ultra high temperature of 000 ° F) or higher. At this time, a nuclear fusion reaction occurs in the cathode plasma plate, and a new element is generated in the plasma. At the same time, in the nuclear reaction chamber, hydrogen fusion occurs due to the CN cycle to generate helium, and at the same time, helium and tritium undergo a thermonuclear reaction to generate a high-temperature and high-pressure gas due to the fusion energy higher than the input electric energy. . This gas causes the rotary piston 18 to rotate clockwise in FIG. The gas in the working chamber 14 is cooled and decompressed by the cooler 44 via the exhaust port 32, and then circulated to the discharge chamber 28 via the suction port 48.
When the rotary piston 18 reaches a predetermined position, the electrode 3
A discharge pulse is supplied to 8 and 40, a high pressure gas is generated in the discharge chamber 28 by a nuclear reaction, and the rotary piston 18 is rotationally driven. At this time, the gas in the working chamber 14 passes through the exhaust port 30 and is cooled and decompressed by the cooler 44 to be sucked into the suction port 4.
It is circulated from 6 to the discharge chamber 26. In this way, the discharge chamber 2
In Nos. 6 and 28, a high temperature and high pressure working gas is generated by a periodic nuclear reaction at different timings to drive the rotary piston 18.
【００１０】図２は本発明による他の望ましい実施例に
よる核融合エンジン１０’を示す。エンジン１０’はレ
シプロエンジン５２からなるものとして例示される。レ
シプロエンジン５２は作動室５４を有するシリンダ５６
とシリンダヘッド５８を有するエンジンケーシング６０
を備える。エンジンケーシング６０はシリンダー６０内
に配置された円筒部材６１により形成されていて前述の
核反応媒体が封入された核反応室６２を備える。円筒部
材６１は作動媒体をイオン化するための放射線源ライナ
ー６３を有する。シリンダヘッド５８は核反応放電電源
６３に接続された陽極６４および陰極６６を支持してお
リ、これら電極には周期的に熱核反応用放電パルスが供
給され、そのとき生ずる熱核反応による周期的な高圧ガ
スでピストン６８が駆動される。陰極６６は核融合用の
水素吸蔵金属プレート６６ａと熱核反応用の熱電子発生
素子６６ｂからなる。FIG. 2 illustrates a fusion engine 10 'according to another preferred embodiment of the present invention. The engine 10 'is illustrated as comprising a reciprocating engine 52. The reciprocating engine 52 has a cylinder 56 having a working chamber 54.
And an engine casing 60 having a cylinder head 58
Is provided. The engine casing 60 is provided with a nuclear reaction chamber 62 which is formed by a cylindrical member 61 arranged in the cylinder 60 and in which the above-mentioned nuclear reaction medium is enclosed. The cylindrical member 61 has a radiation source liner 63 for ionizing the working medium. The cylinder head 58 supports an anode 64 and a cathode 66 which are connected to a nuclear reaction discharge power source 63, and a discharge pulse for thermonuclear reaction is periodically supplied to these electrodes. The piston 68 is driven by the typical high pressure gas. The cathode 66 comprises a hydrogen storage metal plate 66a for nuclear fusion and a thermoelectron generating element 66b for thermonuclear reaction.
【００１１】核融合エンジン１０’の核反応放電電源の
一例を図３に示し、図４は図３の各種波形を示す。図３
において、核反応放電電源６３はバッテリ等の直流電源
８２と、リアクトルＬを介して直流電源８２に接続され
たサイリスタ等の第１スイッチ手段ＳＣＲ１と、スイッ
チ手段ＳＣＲ１の出力側に接続された第１コンデンサＣ
１と、第２スイッチ手段ＳＣＲ２と、高圧トリガトラン
ス８４とを備える。バッテリは１２Ｖ定格で瞬時に３０
００Ａの電流を流せるタイプのものが市販されているた
め、この定格のバッテリを数１０個直列に接続しても良
い。このように接続することによって数千アンペアの放
電パルスによりプラズマ発生時に５０，０００，０００
℃（１００，０００，０００°Ｆ）以上の超高温を生じ
させて核反応を起こすことができる。高圧トリガトラン
ス８４の１次巻線の一端は第２スイッチ手段ＳＣＲ２の
出力側に接続され、他端は接地されている。１次巻線の
両端はダイオードＤ１により接続されている。トランス
８４の２次巻線の一端は接地され、他端はダイオードＤ
２を介して核反応媒体のイオン化を促進するために高電
圧小電流のイオン化用電流がエンジン１０’の陽極６４
に供給される。陽極６４に熱核反応のための小電圧大電
流（数千アンペア）のメイン放電電流を供給するため
に、第２コンデンサＣ２がダイーオードＤ４を介して接
続され、ダイオードＤ４とコンデンサＣ２との接続点が
ダイオードＤ３を介してスイッチ手段ＳＣＲ１とＳＣＲ
２との間に接続されている。第２コンデンサＣ２の一端
は接地され、他端はダイオードＤ４を介して陽極６４に
接続されている。陰極６６は設置されている。第１、第
２スイッチ手段ＳＣＲ１、ＳＣＲ２は図示していないデ
ィストリビュータによりエンジン１０’のピストンの上
死点付近でＯＮされる。An example of the nuclear reaction discharge power supply of the fusion engine 10 'is shown in FIG. 3, and FIG. 4 shows various waveforms of FIG. FIG.
In, the nuclear reaction discharge power supply 63 is a DC power supply 82 such as a battery, a first switch means SCR1 such as a thyristor connected to the DC power supply 82 via the reactor L, and a first output means connected to the output side of the switch means SCR1. Capacitor C
1, a second switch means SCR2, and a high voltage trigger transformer 84. The battery is rated at 12V and instantly 30
Since a type capable of passing a current of 00 A is commercially available, several tens of batteries having this rating may be connected in series. By connecting in this way, a discharge pulse of several thousand amperes can generate 50,000,000 when plasma is generated.
A nuclear reaction can occur by generating an ultrahigh temperature of 100.degree. C. (100,000,000.degree. F.) or higher. One end of the primary winding of the high voltage trigger transformer 84 is connected to the output side of the second switch means SCR2, and the other end is grounded. Both ends of the primary winding are connected by a diode D1. One end of the secondary winding of the transformer 84 is grounded, and the other end is a diode D.
In order to promote the ionization of the nuclear reaction medium via 2, the high-voltage small-current ionizing current is applied to the anode 64 of the engine 10 ′.
Is supplied to. A second capacitor C2 is connected through a diode D4 in order to supply a low-voltage high-current (thousands of amperes) main discharge current for the thermonuclear reaction to the anode 64, and a connection point between the diode D4 and the capacitor C2. Switch means SCR1 and SCR via diode D3
It is connected between 2 and. One end of the second capacitor C2 is grounded, and the other end is connected to the anode 64 via the diode D4. The cathode 66 is installed. The first and second switch means SCR1 and SCR2 are turned on near the top dead center of the piston of the engine 10 'by a distributor (not shown).
【００１２】図３において、第１スイッチ手段ＳＣＲ１
がトリガ信号Ｔｒｇ１によりＯＮすると、バッテリ８２
の電圧は第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２により３００
Ｖ程度まで充電される。このとき、第２スイッチ手段Ｓ
ＣＲ２をトリガ信号Ｔｒｇ２でＯＮさせると、第１コン
デンサＣ１に充電されていた電荷が高圧トリガトランス
８４の１次側に電流ｉ４となって流れる。図４において
符号Ｂは第２スイッチ手段ＳＣＲ２がＯＮして第１コン
デンサＣ１が放電開始するタイミングを示す。高圧トラ
ンス８４の１次側にはピーク値３００Ｖの電圧がパルス
として加わり、高圧トランス８４の２次側にはトランス
の巻数比により約４０ｋＶのパルス電圧υ３が発生し
て、この高電圧パルスが陽極６４に供給される。このと
き、核反応室６２の核反応媒体がイオン化され、放電が
開始される。図４において符号Ｃは電極間に加わる高圧
パルスυ３を示し、符号Ｄは放電ピーク時の電圧レベル
を示す。エンジン１０’内の気体がプラズマ化して導電
率が急に上昇すると電圧υ３は放電現象の負性抵抗によ
り約１００Ｖ位まで急激に下降する。このとき、第２コ
ンデンサＣ２に充電されていた約３００Ｖの電圧υ２を
放電電圧が下まわったときより第２コンデンサＣ２から
数千アンペア大電流（ｉ５のピーク参照）が陽極６４に
供給されて熱核反応が生じてさらに放電電圧が下がり、
やがてＣ２の電荷が全て放出されると電流ｉ５は停止し
て放電は終了する。図４において、符号Ｅはエンジン１
０’の気体がプラズマ化して第２コンデンサＣ２が大電
流放電する状態を示し、符号Ｆは放電終了のタイミング
を示す。放電が終了した後、第１スイッチ手段ＳＣＲ１
をトリガ信号Ｔｒｇ１でＯＮさせる。このとき、電流ｉ
１が正弦波状に流れて第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２
を充電する。リアクタＬのインダクタンスによるリアク
ション電圧により、第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２は
直流電源８２よりも高い電圧、すなわち、約３００Ｖま
で充電され、電流ｉ１が停止したとき、第１、第２コン
デンサＣ１、Ｃ２の充電は終了して次の放電トリガの待
機状態となる。図４において符号Ｇは第１スイッチ手段
ＳＣＲ１がＯＮして電流ｉ１により、第１、２コンデン
サＣ１、Ｃ２を充電する状態を示す。このように高圧ト
ランス８４は高電圧小電流のイオン化用電源回路手段と
して作用し、第２コンデンサＣ２は低電圧大電流のメイ
ン放電電源回路手段として作用する。In FIG. 3, the first switch means SCR1
Is turned on by the trigger signal Trg1, the battery 82
The voltage of 300 is generated by the first and second capacitors C1 and C2.
It is charged to about V. At this time, the second switch means S
When CR2 is turned on by the trigger signal Trg2, the electric charge charged in the first capacitor C1 flows as a current i4 in the primary side of the high voltage trigger transformer 84. In FIG. 4, symbol B indicates the timing when the second switch means SCR2 is turned on and the first capacitor C1 starts discharging. A voltage with a peak value of 300 V is applied as a pulse to the primary side of the high voltage transformer 84, and a pulse voltage υ3 of about 40 kV is generated on the secondary side of the high voltage transformer 84 depending on the turns ratio of the transformer, and this high voltage pulse is an anode. 64. At this time, the nuclear reaction medium in the nuclear reaction chamber 62 is ionized and the discharge is started. In FIG. 4, reference character C indicates a high voltage pulse υ3 applied between the electrodes, and reference character D indicates a voltage level at the discharge peak. When the gas in the engine 10 'is turned into plasma and the conductivity suddenly rises, the voltage υ3 sharply drops to about 100 V due to the negative resistance of the discharge phenomenon. At this time, a large current of several thousand amperes (see the peak of i5) is supplied from the second capacitor C2 to the anode 64 from the time when the discharge voltage is lower than the voltage υ2 of about 300 V charged in the second capacitor C2. Nuclear reaction occurs and the discharge voltage further decreases,
When all the electric charges of C2 are discharged, the current i5 stops and the discharge ends. In FIG. 4, reference numeral E is the engine 1.
The gas of 0'is turned into plasma and the second capacitor C2 is discharged with a large current, and the symbol F indicates the timing of discharge termination. After the discharge is completed, the first switch means SCR1
Is turned on by the trigger signal Trg1. At this time, the current i
1 flows in a sine wave shape, and the first and second capacitors C1 and C2
To charge. Due to the reaction voltage due to the inductance of the reactor L, the first and second capacitors C1 and C2 are charged to a voltage higher than that of the DC power supply 82, that is, about 300 V, and when the current i1 is stopped, the first and second capacitors C1 and C2. The charging of C2 is completed and the standby state for the next discharge trigger is entered. In FIG. 4, reference character G indicates a state in which the first switch means SCR1 is turned on and the first and second capacitors C1 and C2 are charged by the current i1. Thus, the high voltage transformer 84 acts as a high voltage small current power source circuit circuit for ionization, and the second capacitor C2 acts as a low voltage large current main discharge power source circuit means.
【００１３】図５は本発明の望ましい実施例の核融合エ
ンジン１０を有する機械システム１００のブロック図を
示す。機械システム１００は図１、２に示した実施例か
らなるエンジン１０とこれにより駆動される発電機１０
２と、連結手段１０４と、機械１０６とを備える。発電
機１０２の出力は整流器１０８で直流電圧に整流されて
バッテリ装置１１０に充電される。バッテリ装置１１０
の出力電圧は放電パルス電源１１２に供給され、放電パ
ルスがエンジン１０に供給される。エンジン１０が機械
１０６を駆動している間に発電機１０２を駆動してバッ
テリ１１０を充電するため、バッテリ１１０の寿命が長
くなる。機械１０６は自動車、トラック、バス、列車、
電車、ブルドーザー、二輪車、自転車、船舶、航空機、
宇宙船等の乗り物、発電システム、ファン、ポンプ、ブ
ロワー、コンプレッサー等の流体機械、冷凍機あるいは
エアコンディショナー、油圧ショベル等の建設機械、プ
ラスチック加工機械、ゴム加工機械、マテリアルハンド
リング機械、プレス機、木工機械、工作機械、金属加工
機械、エレベーター、エスカレーター、巻上装置・クレ
ーン・ウインチ・コンベヤー等の搬送機械、コンバイン
・トマト収穫機等の収穫調整用機械、トラクター・耕運
機等の農業用機械、操網機等の漁業用機械、さく岩機等
の鉱山機械、精粉機・肉ひき機等の食料加工機械、紡績
機・織機等の繊維機械、ろ過機・撹拌機等の化学機械、
印刷機械、製本機械その他産業用機械からなる。FIG. 5 shows a block diagram of a mechanical system 100 having a fusion engine 10 of the preferred embodiment of the present invention. The mechanical system 100 includes an engine 10 of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 and a generator 10 driven by the engine 10.
2, a connecting means 104, and a machine 106. The output of the generator 102 is rectified into a DC voltage by the rectifier 108 and charged in the battery device 110. Battery device 110
Is supplied to the discharge pulse power supply 112, and the discharge pulse is supplied to the engine 10. Since the generator 10 is driven to charge the battery 110 while the engine 10 is driving the machine 106, the life of the battery 110 is extended. Machines 106 are cars, trucks, buses, trains,
Train, bulldozer, motorcycle, bicycle, ship, aircraft,
Vehicles such as spacecrafts, power generation systems, fans, pumps, blowers, compressors and other fluid machines, refrigerators and air conditioners, construction machines such as hydraulic excavators, plastic processing machines, rubber processing machines, material handling machines, press machines, and woodworkers. Machines, machine tools, metalworking machines, elevators, escalators, transfer machines such as hoisting equipment, cranes, winches, conveyors, harvest adjusting machines such as combine harvesters and tomato harvesters, agricultural machines such as tractors and cultivators, nets Machines such as fishing machines, mining machines such as rock drills, food processing machines such as refiners and meat grinders, textile machines such as spinning machines and looms, chemical machines such as filters and agitators,
It consists of printing machines, bookbinding machines and other industrial machines.
【００１４】図１の実施例において、核反応媒体を大気
圧よりも低い圧力にてプラズマ放電室２６、２８および
作動室１４に封入した場合、排気ポート３０、３２、吸
気ポート４６、４８およびガス冷却器４４を取り除いて
も良い。このとき、エンジンケーシング１６には多数の
冷却水通路を形成して、作動室１４内の高温ガスを冷却
しても良い。In the embodiment shown in FIG. 1, when the nuclear reaction medium is sealed in the plasma discharge chambers 26, 28 and the working chamber 14 at a pressure lower than atmospheric pressure, the exhaust ports 30, 32, the intake ports 46, 48 and the gas. The cooler 44 may be removed. At this time, a large number of cooling water passages may be formed in the engine casing 16 to cool the high temperature gas in the working chamber 14.
【００１５】本発明では核融合エンジンにおいて核反応
室で数千アンペアの大電流でアーク放電させることによ
り周期的に核融合と熱核反応により投入した電気エネル
ギー以上の核融合エネルギーによる高圧の作動ガスを発
生させ、これによりピストンを駆動するようにしたの
で、高効率でランニングコストの低いクリーンな核融合
エンジンを提供することができる。このエンジンは小型
で高出力が得られ、軽量で騒音の発生も少なく、大きな
トルクが発生し、振動が少なく、製造コストとメンテコ
ストが著しく低い。しかも、核反応媒体はエンジン内で
永久的に使用可能なため外部から全く追加燃料を供給せ
ずにエンジンを長時間駆動することができる。このエン
ジンからは排ガス等の公害が全くないため、地球環境破
壊を完全に防止でき、実用上の効果が極めて大きい。な
お、本発明のエンジンによれば自動車、船舶、航空機等
の輸送機関や発電システム、流体機械、エレベーター、
エスカレーター、コンベアー、工作機械、建設機械等の
新規な機械システムの市場を提供でき、産業上ならびに
経済上の効果が大きい。In the present invention, in a fusion engine, a high-pressure working gas is produced by fusion energy higher than the electric energy input periodically by fusion and thermonuclear reaction by arc discharge with a large current of several thousand amperes in a nuclear reaction chamber. Since the pistons are driven by this, it is possible to provide a clean fusion engine with high efficiency and low running cost. This engine is small in size, high in output, lightweight, low in noise, high in torque, low in vibration, and significantly low in manufacturing cost and maintenance cost. Moreover, since the nuclear reaction medium can be permanently used in the engine, the engine can be driven for a long time without supplying any additional fuel from the outside. Since this engine has no pollution such as exhaust gas, it can completely prevent the destruction of the global environment and is extremely effective in practical use. In addition, according to the engine of the present invention, a transportation system such as an automobile, a ship, and an aircraft, a power generation system, a fluid machine, an elevator,
It can provide a market for new mechanical systems such as escalator, conveyor, machine tool, construction machine, etc., and has great industrial and economic effects.
【図１】 本発明の望ましい実施例による核融合エンジ
ンの部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a fusion engine according to a preferred embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の他の望ましい実施例による核融合エ
ンジンの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a fusion engine according to another preferred embodiment of the present invention.
【図３】 図２の核融合エンジンのための核反応放電電
源の回路例を示す。FIG. 3 shows an example circuit of a nuclear reaction discharge power supply for the fusion engine of FIG.
【図４】 図３の回路の各種波形図である。FIG. 4 is various waveform diagrams of the circuit of FIG.
【図５】 本発明の核融合エンジンを組み込んだ機械シ
ステムのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a mechanical system incorporating the fusion engine of the present invention.
【符号の脱明】１４ 作動室 １６ エンジンケーシング １８ ロータリピストン ２６、２８ 第１、第２核反応室 ３０、３２ 排気ポート ３４〜４０ 電極手段 ４２ 核反応放電電源 ４４ ガス冷却器 ５６ シリンダ ６３ 核放電電源 ６４、６６ 電極手段 ６８ ピストン １００ 機械システム １０２ 発電機 １０６ 機械 １０８ 整流器 １１０ バッテリ １１２ 核反応放電電源[Declaration of Reference Signs] 14 Working Chamber 16 Engine Casing 18 Rotary Piston 26, 28 First and Second Nuclear Reaction Chambers 30, 32 Exhaust Ports 34-40 Electrode Means 42 Nuclear Reaction Discharge Power Supply 44 Gas Cooler 56 Cylinder 63 Nuclear Discharge Power source 64, 66 Electrode means 68 Piston 100 Mechanical system 102 Generator 106 Machine 108 Rectifier 110 Battery 112 Nuclear reaction discharge power source
Claims (15)
発生させるための核反応電極手段を有する核反応室と、
核反応室に連通する作動室を有するエンジンケーシング
と、電極手段に核反応用の大電流放電パルスを供給する
核反応放電電源と、作動室に駆動可能に収納されたピス
トンとを備え、核反応室と作動室に核反応媒体が予め定
められた気圧で封入されていて核反応室が周期的な核融
合反応により動力ガスを発生させ、この動力ガスでピス
トンを駆動する核融合エンジン。1. A nuclear reaction chamber having nuclear reaction electrode means for periodically generating nuclear fusion by ultra-high temperature plasma,
A nuclear reaction comprising an engine casing having a working chamber communicating with the nuclear reaction chamber, a nuclear reaction discharge power source for supplying a large current discharge pulse for the nuclear reaction to the electrode means, and a piston drivably housed in the operating chamber. A nuclear fusion engine in which a nuclear reaction medium is enclosed in a chamber and a working chamber at a predetermined atmospheric pressure, the nuclear reaction chamber generates a power gas by a periodic nuclear fusion reaction, and the piston is driven by the power gas.
および同位体ヘリウムから選ばれた少なくとも１種のガ
スからなる核融合エンジン。2. The fusion engine according to claim 1, wherein the nuclear reaction medium is at least one gas selected from deuterium and isotope helium.
の水素吸蔵金属を有する陰極を備えている核融合エンジ
ン。3. The fusion engine of claim 1, wherein the electrode means comprises a cathode having a hydrogen storage metal for fusion.
用の熱電子放射材料からなる陰極を備えている核融合エ
ンジン。4. A fusion engine according to claim 1, wherein the electrode means comprises a cathode made of a thermoelectron emitting material for thermonuclear reactions.
型ロータリユニットからなり、核反応室が作動室に連通
する第１および第２プラズマ放電室からなる核融合エン
ジン。5. The fusion engine according to claim 1, wherein the engine comprises a Wankel type rotary unit and the nuclear reaction chamber comprises first and second plasma discharge chambers communicating with the working chamber.
作動室に連通する第１、第２ポートと、第１、第２ポー
トから排出されたガスを冷却減圧するための冷却器を備
えている核融合エンジン。6. The core according to claim 5, wherein the rotary unit includes first and second ports communicating with the working chamber, and a cooler for cooling and depressurizing the gas discharged from the first and second ports. Fusion engine.
冷却器で減圧されたガスを核反応室に循環させる核融合
エンジン。7. The fusion engine according to claim 6, wherein the rotary unit circulates the gas decompressed by the cooler in the nuclear reaction chamber.
上部に核反応室を有するレシプロ型である核融合エンジ
ン。8. The fusion engine according to claim 1, wherein the engine is a reciprocating type having a nuclear reaction chamber in an upper portion of a working chamber.
水素吸蔵金属からなる第１素子と熱核反応用熱電子放射
材料からなる第２素子とを含む陰極を備えている核融合
エンジン。9. The fusion engine according to claim 1, wherein the electrode means comprises a cathode including a first element made of a hydrogen storage metal for nuclear fusion and a second element made of a thermoelectron emitting material for a thermonuclear reaction.
合用触媒を含む核融合エンジン。10. The fusion engine according to claim 2, wherein the nuclear reaction medium contains a fusion catalyst.
ン化促進のための放射線源を含む核融合エンジン。11. The fusion engine according to claim 2, wherein the nuclear reaction medium includes a radiation source for promoting ionization.
源ライナーを有する核融合エンジン。12. The fusion engine of claim 1, wherein the nuclear reaction chamber has a radiation source liner.
核反応媒体をイオン化するための高電圧小電流電源回路
手段と、超高温の熱核反応を起こすための低電圧大電流
電源回路手段とからなる核融合エンジン。13. The high-voltage small-current power supply circuit means for ionizing a nuclear reaction medium by a nuclear reaction discharge power supply, and the low-voltage high-current power supply circuit means for causing an ultrahigh temperature thermonuclear reaction according to claim 1. Fusion engine consisting of.
融合エンジンとからなり、核融合エンジンが周期的に超
高温プラズマを発生させるための核反応電極手段を有す
る核反応室と、核反応室に連通する作動室を有するエン
ジンケーシングと、電極手段に核反応用の大電流放電パ
ルスを供給する核反応放電電源と、作動室に駆動可能に
収納されたピストンとを備え、核反応室と作動室に核反
応媒体が予め定められた気圧で封入されていて核反応室
が周期的な核反応により動力ガスを発生させ、この動力
ガスでピストンを駆動する機械システム。14. A nuclear reaction chamber comprising a machine and a fusion engine for driving the machine, the fusion engine having a nuclear reaction electrode means for periodically generating an ultra-high temperature plasma, and a nuclear reaction. An engine casing having a working chamber communicating with the chamber, a nuclear reaction discharge power source for supplying a large current discharge pulse for nuclear reaction to the electrode means, and a piston drivably housed in the working chamber, and a nuclear reaction chamber, A mechanical system in which a nuclear reaction medium is enclosed in a working chamber at a predetermined atmospheric pressure, the nuclear reaction chamber generates a power gas by a periodic nuclear reaction, and the power gas drives a piston.
ンジンにより駆動される発電機と、発電機により充電さ
れるバッテリ手段とからなり、放電電源がバッテリ手段
に接続されている機械システム。15. The mechanical system according to claim 14, further comprising a generator driven by a fusion engine and battery means charged by the generator, and a discharge power source connected to the battery means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7047706A JPH08211191A (en) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Fusion reactor engine and mechanical system using it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7047706A JPH08211191A (en) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Fusion reactor engine and mechanical system using it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08211191A true JPH08211191A (en) | 1996-08-20 |
Family
ID=12782753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7047706A Pending JPH08211191A (en) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Fusion reactor engine and mechanical system using it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08211191A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008072546A1 (en) | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Shigemi Sawada | Method for production of nonradioactive and stable isotope of carbon having mass number of 13 |
| JP2009536730A (en) * | 2006-05-11 | 2009-10-15 | アルセット・テクノロジー・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | Controlled fusion process |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7047706A patent/JPH08211191A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009536730A (en) * | 2006-05-11 | 2009-10-15 | アルセット・テクノロジー・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | Controlled fusion process |
| WO2008072546A1 (en) | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Shigemi Sawada | Method for production of nonradioactive and stable isotope of carbon having mass number of 13 |
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