Oct 24, 2012

ニッケルと水素の常温核融合の寸法-推測


核分裂エネルギーは、化学エネルギーの
およそ 300 万倍である。
(http://www.aec.go.jp/jicst/NC/sonota/study/aecall/book/pdf/siryou1.pdf)
つまり、燃料原子一個当たりの出力エネルギーが約 300 万倍である。
ここで、桁数で6桁程度違うことに注意する必要がある。

常温核融合も原子力の一種であり核エネルギーであろう。
であれば、燃料原子一個当たりの出力エネルギーが約 100 万倍(推測)
と推測してもよいだろう。

でも、E-Catの熱出力量は、
E-Cat装置サイズで石油燃料を燃やし続けるような出力である。

つまり、化学反応は、石油燃料の分子・原子がすべてもれなく燃焼するが、
常温核融合では、燃料の分子・原子の約100万個に一個だけが反応するという
極めて稀な反応である。

ニッケル金属のパウダー(微粒子粉末)と水素の反応と聞いているので
反応場所であるニッケルの表面積や微粒のサイズが大切なのである。

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燃料の分子・原子の約100万個に一個だけが反応するとは、
乱暴だが、
ニッケル表面のニッケル原子の約100万個に一個だけが反応する
といいかえてもよさそうである。
(仮定として、ニッケル表面での反応としている)

約100万個に一個とは、
 平方根(100万) = 1000
なので、ニッケル原子1000個×1000個のエリアで一個の反応である。

原子の大きさは、だいたい、1 A(オングストローム)
(= 10^(-10) m = 100ピコメートル)である。
水素原子の半径は、 52.9 pm
ニッケル原子の半径は、 124 pm
ニッケル原子の直径は、 248 pm
である。(もちろんプランク定数hが支配する極微世界である)

ニッケル原子1000個×1000個のエリアは、
248 nm × 248 nm の世界であり、
光の波長(100~1000 nmオーダー)や、
原子・分子の構造(0.1~10 nmオーダー)より一桁二桁上の世界である。

248 nm × 248 nm = 61,504 nm^2  ----(式1) 反応確率面積

現在の半導体技術では、100nm未満の構造を形成できる。
最新のマイクロプロセッサーを支える 32 ナノメートル (nm) プロセス
半導体20ナノプロセスとか半導体10ナノプロセスとかも聞く。

ニッケルナノ粒子も 粒子 サイズが 10 - 25 nm である。
(参考 http://www.techsc.co.jp/products/wafer/nanopowder.htm )

つまり、ニッケル原子1000個×1000個のエリアを
効率よく提供できるニッケルナノ粒子が実在する。

10 nm の立方体なら、 10*10*6 =   600 nm^2   ----(式2)
25 nm の立方体なら、 25*25*6 = 3,750 nm^2   ----(式3)

(立方体にしたのは、球より表面積の計算が簡単だから
 まあ概算だから、これでいい)

(式1)と(式2)(式3)から、
反応確率面積に必要なニッケルナノ粒子の個数は、

  61,504 / 600 = 102.5 個
  61,504 / 3,750  = 16.4 個

102.5 個 - 16.4 個 である。

この数字が意味することは、
表面で反応すると考えると、
100個に一個とか16個に一個が反応する
理由を見つける必要があり
それが見つからない。

つまり、ニッケルナノ粒子は、とても小さい。
小さ過ぎるのである。

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さて、ニッケルは水素貯蔵できる金属としても知られているので
約100万個に一個のニッケル原子が反応するとき、
水素はニッケルに吸い込まれていると考えて計算をやりなおす。
 立法根(100万) = 100
なので、
ニッケル原子100個×100個×100個の粒子があるといい。
ニッケル原子の半径は、 124 pm なので
ニッケル原子の直径は、 248 pm
100個なら、 12,400 pm つまり 12.4 nm である。
このサイズは、ニッケルナノ粒子も 粒子 サイズが 10 - 25 nm そのものである。

つまり、常温核融合反応は、化学反応速度に比べて
100万分の1の速度で起こり、
ニッケルナノ粒子一個ごとに一回起こり、
ニッケルナノ粒子がニッケルで無くなる
(E-Catの報告であれば、ニッケルが銅に変わるまで)
続くことになる(推測)。