格子閉じ込め核融合
格子閉じ込め核融合（LCF ）は、重陽子飽和金属をガンマ線またはイオンビームにさらすことで、他の核融合方法で使用される閉じ込められた高温プラズマを回避するタイプの核融合である。 [ 1 ] [ 2 ]
歴史
2020年、深宇宙探査ミッションのための新たなエネルギー源を模索するNASAの研究チームは、遮蔽核融合の一例である金属固体の原子間の空間で核融合を誘発する方法を説明した最初の論文を発表しました。 [ 3 ]実験では自立的な反応は生成されず、電子源自体はエネルギー的に高価でした。[ 1 ]
技術
この反応は、陽子1個、中性子1個、電子1個からなる水素の安定同位体である重水素（2H ）を燃料として発生します。重水素は、エルビウムやチタンなどの金属固体の原子間に閉じ込められています。エルビウムは室温で10 23 cm −3の重水素原子を無期限に保持できます。重水素で飽和した金属は、全体として中性プラズマを形成します。金属の電子密度により、2つの重水素原子核（重陽子）が接近しても互いに反発する可能性は低くなります。[ 1 ]
ダイナミトロン電子ビーム加速器は、タンタル標的に衝突する電子ビームを生成し、重水素化チタンまたは重水素化エルビウムにガンマ線を照射します。約2.2メガ電子ボルト（MeV）のガンマ線が重陽子に衝突し、陽子と中性子に分裂します。中性子は別の重陽子と衝突します。この高エネルギーの重陽子は、遮蔽核融合反応またはストリッピング反応を起こすことができます。[ 1 ]
格子は理論上は室温であるが、LCFは格子内部にエネルギー環境を作り出し、そこで個々の原子が核融合レベルのエネルギーを達成する。[ 3 ]加熱領域はマイクロメートルスケールで生成される。
スクリーニングされた融合
高エネルギーの重陽子は別の重陽子と融合し、ヘリウム3原子核と中性子、または水素3原子核と陽子を生成します。これらの融合生成物は、他の重陽子と融合してアルファ粒子を生成するか、別のヘリウム3原子核または水素3原子核と融合します。それぞれがエネルギーを放出し、このプロセスが継続されます。[ 1 ]
剥離反応
剥離反応では、金属は加速された重陽子から中性子を剥ぎ取り、それを金属と融合させて、金属の異なる同位体を生成します。[ 1 ]生成された金属同位体が放射性である場合、別の元素に崩壊し、その過程で電離放射線の形でエネルギーを放出する可能性があります。
パラジウム銀
関連する技術として、パラジウム-銀合金管の壁に重水素ガスを送り込む方法があります。パラジウムには電解的に重水素が充填されています。いくつかの実験では、これにより高速中性子が発生し、さらなる反応が引き起こされます。[ 1 ]他の実験者（Fralickら）も、このシステムによって異常な熱が発生すると主張しています。
他の融合技術との比較
焦電核融合は、これまでにエルビウム水素化物において観測されている。焦電結晶によって生成された高エネルギーの重水素イオンビームを、静止した室温のEr 2 H 2またはEr 3 H 2ターゲットに照射したところ、核融合が観測された。[ 2 ]
慣性閉じ込め核融合（ICF）などの従来の核融合研究では、希少なトリチウムなどの燃料をナノ秒間隔で高圧にさらすことで核融合反応を誘発します。磁気閉じ込め核融合（MCF）では、燃料はプラズマ中で太陽中心部よりもはるかに高い温度まで加熱されます。LCFでは、高エネルギー光子に照射されている間、常温に保たれた金属格子内で核融合反応に必要な条件が作り出されます。[ 3 ] ICF装置は瞬間的に10 26 cc −1の密度に達し、MCF装置は瞬間的に10 14に達します。
格子閉じ込め核融合は高エネルギー重陽子を必要とするため、常温核融合ではない。[ 1 ]
参照
参考文献
- ^ a b c d e f g hバラムサイ、バヤルダドラク;ベニョ、テレサ。フォースリー、ローレンス。ブルース・スタイネッツ（2022年2月27日）。「NASAの核融合発電への新たな近道」。IEEE スペクトル。
- ^ a b Steinetz, Bruce M.; Benyo, Theresa L.; Chait, Arnon; Hendricks, Robert C.; Forsley, Lawrence P.; Baramsai, Bayarbadrakh; Ugorowski, Philip B.; Becks, Michael D.; Pines, Vladimir; Pines, Marianna; Martin, Richard E.; Penney, Nicholas; Fralick, Gustave C.; Sandifer, Carl E. (2020年4月20日). 「制動放射線照射された重水素化金属で観測された新たな核反応」 . Physical Review C. 101 ( 4) 044610. Bibcode : 2020PhRvC.101d4610S . doi : 10.1103/physrevc.101.044610 . S2CID 219083603 – APS 経由。
- ^ a b c「格子閉じ込め核融合」 NASAグレン研究センター. 2022年3月1日閲覧。
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