Nov 10, 2012

軽水素から中性子発生も可能なはず、常温核融合の可能性


「常温核融合には、中性子があればいいはずだ」
という主張を繰り返してきました。

今日も「中性子を手軽に発生させる実用技術があるか」というポイントで
簡単な調査をしてみました。

常温で起きる核融合の実例が、
(まだ発電用ではありませんが)
メインストリーム科学者から報告されています。

超小型放電型中性子源による地雷探知技術の開発 京都大学・教授  吉川 潔
http://www.jst.go.jp/kisoken/jirai/ja/kadai/yoshikawa.pdf

慣性静電閉じ込め核融合(IECF)という方式です。
反応式は、重水素原子核の核融合(D+D)反応です。

少量であれば、常温の実験室で、
核融合が簡単に起こせることは、
すでに誰もが疑いなく認める実例があるわけです。

この例で、D+D反応に拘る理由は、
地雷源の探査のために、
中性子ピームがほしいからだと推測します。

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D+D反応は、
重水素原子核(D)をそのプラスの電荷に逆らって衝突させるほど
超強力に加速して衝突させてます。
反応は、二種類あり

(a) D+D → T(1.01 MeV) + H(3.03 MeV)
(b) D+D → 3He(0.82 MeV) + n(2.45 MeV)

(a)と(b)が、50%50%の確率でおきるそうです。
(MeV)は、発生した粒子が持つ超高速(=超高熱)の運動エネルギーです。

由来 D-D実験における核融合反応
http://safety-info.nifs.ac.jp/safe/safe_06.html

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これまで調査した結果、いわゆる常温核融合現象の原理(推測)は、

(1)軽水素を電離して、電離した水素原子核の陽子と電子を衝突させて中性子を発生させよう。
(2)中性子は附近の原子核に吸い込まれ、ベータ崩壊とガンマ崩壊を引き起こし発熱するだろう。
(3)中性子発生は、吸熱反応、ベータ崩壊とガンマ崩壊は発熱反応、合計で発熱反応。

です。

D+D反応のような一行で終わるほど単純なものではありません。
何段かに反応が分かれます。

でも全体として発熱するし、結果として核融合(より正確には核種変換(追記しました))することになります。

そして、互いに引き合う陽子(+)と電子(-)を衝突させるエネルギーは、
プラスの重水素原子核同士を衝突させる
D+D反応よりはるかに少なくて良くて、
ずっと簡単な装置で実現できるはずです。

でも、互いに引き合う陽子(+)と電子(-)を衝突させて中性子が
うまく発生するかどうか(上記の(1)の反応)の実験報告がほとんどないので、
そこがずっと気になります。
(つまり、これまで、注目されていなかった未知の分野ですね)

上記の(1)の反応は、電子捕獲というようです。
資料 4. 原子核の崩壊 4.2 ベータ崩壊
http://www.th.phys.titech.ac.jp/~muto/lectures/INP02/INP02_chap04.pdf