Oct 19, 2014

E-Cat長期試験報告 014

8. Fuel analysis

8. 燃料分析

The result from the heat measurement is remarkable by giving such a large amount of heat from the very small quantity of fuel powder used confined in the small volume of the reactor.

熱測定からの結果は、反応器の小さな容積に閉じ込めて使用される燃料の粉末の大変な微量からの熱のこのような大量さを与えることにより、驚嘆させられるのである。

This large amount of heat is, as pointed out above, way beyond what can be expected from chemical burning, which only involves rearrangements of the fuel material at the atomic scale, i.e. by transforming atomic binding energies to kinetic energy.

熱のこの大規模な量が、上記で指摘されているのだが、化学燃焼から期待できるものをはるかに超えていて、その原子スケールでの燃料物質の再配列を唯一伴うのである、すなわち、運動エネルギーに、原子の結合エネルギーを変換することによってである。

Very large energy transformations can only take place when binding energies at the nuclear level are exploited, as in fusion reactions for light elements and fission reactions for heavy elements.

非常に大きなエネルギー変換が唯一行うことができるのは、核レベルでの結合エネルギーが活用さされた場合である、具体的には、軽元素のための核融合反応のように、あるいは重元素のための核分裂反応のようにだ。

However fusion reactions between free charged particles are extremely unlikely at low energies due to the Coulomb barrier.

しかしながら、自由荷電粒子の間の核融合反応は、クーロン障壁によって低エネルギーでは、極めてまれである。

The conditions for fusion reactions between particles imbedded in a specific metal compound are not expected to be very much different from those of free particles, but this is not known in all details.

特定の金属化合物に埋め込まれた粒子間の融合反応のための条件は、遊離粒子のものとは非常に異なることが予想されていない、しかし、これは、すべての詳細にわたって知られていなるのではない。

It is therefore not possible to categorically reject the occurrence of fusion reactions in a metal compound having specific properties, by referring to our knowledge of the fusion process between free particles.

それ故、特定の性質を有する金属化合物における核融合反応の発生を、断固として拒否することが不可能である、自由粒子間の核融合プロセスの我々の知識を参照することによってだ。

In fact, as an example, the d(d,p)t fusion reaction cross sections have been observed [14] to depend on the temperature in deuterated metals at sub-Coulomb energies.

実際には、一例として、d(d,p)t 核融合反応断面が観察されている [14] 、サブクーロンエネルギーで重水素化金属中の温度に依存しているのだ。

This is an effect of screening from the electron cloud surrounding the interacting nuclei.

これは、相互作用する原子核を取り巻く電子雲からスクリーニングする効果である。

In Astrophysics it is also well known that low energy cross sections are higher than expected [see e.g. 14,15].

天体物理学でもよく次のことが知られている、低エネルギー断面は、予想よりも高い[see e.g. 14,15].

Whether fusion reactions can be induced at a large scale in a metal compound under specific conditions is an open question.

核融合反応が、特定の条件下では、金属化合物内部で大規模に誘導することができるかどうかは未解決の問題である。

(訳注 27ページの終わり)

In order to get information on wheter any rearrangement at the nuclear level takes place in the fuel during the burning process in the E-Cat, we studied the isotopic composition of the fuel before and after the burning.

E-キャットで燃焼するプロセスの間に、核レベルでの再配列が、燃料中で起こるかどうかという問題提起に関する情報を得るために、私たちは燃焼の前と後の燃料の同位体組成を検討した。

Any change in the isotopic composition of the fuel in E-Cat is expected to have its origin in a nuclear reaction.

E-キャットにおける燃料の同位体組成のいかなる変化も、核反応においてその起源を有することになると期待されるのである。

The element analyses were performed by three different external groups, each specialized in the different techniques employed.

元素分析は、3つの異なる外部グループによって行われた、異なる技術に特化したそれぞれが採用された。

The work begun with an electron microscopy (SEM) scan to study the surface morphology of the fuel powder.

電子顕微鏡(SEM)で始まっ作業は、燃料粉末の表面形態を研究するためにスキャンする。

The analyzing methods employed were X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) and chemical analysis from Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) as well as atomic emission spectroscopy (ICP-AES).

採用された分析方法は、X線光電子分光法(XPS)であった、分散型X線分光法(EDS)、二次イオン質量分析(SIMS)、そして、誘導結合のプラズマ質量分析からの化学分析法(ICP-MS)、同様に、原子発光分光法(ICP-AES)。

The full report from these analyses is presented in detail in the Appendices 3 and 4.

これらの分析からの完全なレポートが付録3および4に詳細に示されている。


The XPS gives information on which elements are present in the fuel, while the SIMS and ICP-MS analyzing methods also give the isotopic composition of the nuclear species.

XPSは、どんな要素が、燃料中に存在するかという情報を提供します、他方で、SIMSとICP-MSの分析メソッドは、核種の同位体組成を与える。

The ICP-AES analysis also gives the masses percentage of the found elements.

ICP-AES分析も見つかった要素の質量の割合を示します。

Both XPS and SIMS give information on which elements are present at the surface of a sample granule down to a depth of a few nanometers.

XPSおよびSIMSの両方は、どんな要素が、数ナノメートルの深さまでに、サンプル顆粒の表面に存在するかに関する情報を与える。

The ICP-MS is an integrating method giving the average isotopic composition of the whole fuel/ash sample being analyzed.

ICP-MSは、統合する方法で、分析される全ての燃料/灰の試料の平均同位体組成を与えてくれます。

The ICP-AES also gives the mass values in the whole sample.

ICP-AESはまた、サンプル全体での質量値を与えます。

It is thus quite plausible that the four methods give rather different results depending on the sample granule chosen as well as in the case where the whole sample is used, provided that the burning process in the fuel is not even but varies locally as observed.

したがって、次のことがかなりもっともらしいことになります、4つの方法は、選択されたサンプル顆粒に応じてかなり異なる結果をもたらすということです、同様に、試料全体を使用した場合のように、提供されることは、燃料中の燃焼するプロセスが、イーブンでなく観察されたように局所的に変化しているということです。(訳注 この文の後半は意味がとれていません)

However, qualitatively the methods should yield the same results.

しかし、定性的な方法は、同じ結果が得られるはずです。

It should also be noted that our total sample was about 10 mg, i.e. only a small part of the total fuel weight of 1 g used in the reactor.

また、留意すべきであることは、私達の総サンプルは約10 mg であった​​、すなわち反応装置で使用される1グラムの総燃料重量のほんの一部であった​​(訳注 1%)

The sample was taken by us at random from the fuel and ash, observing utmost care to avoid any contamination.

サンプルは、燃料と灰からランダムに私たちにより取り出されました、汚染を避けるために、細心の注意で観察しています。


An arbitrary sample of different granules is chosen for the analysis, but the same samples are used for both EDS and SIMS.

異なる顆粒の任意のサンプルは、分析のために選択され、同じ試料は、EDS及びSIMSの両方に使用される。

The fuel contains natural nickel powder with a grain size of a few microns.

燃料は、数ミクロンの粒子サイズを有する天然ニッケル粉末が含まれています。

The existence of natural Nickel content is confirmed by all four analyzing methods being used.

天然のニッケル含有量の存在は、使用されるすべての4つの分析方法によって確認される。

In addition the fuel is found to be mixed with a component containing hydrogen, i.e. probably a chemical hydride.

さらに、燃料は水素を含む成分と混合されていることが見出され、すなわち、おそらくケミカルハイドライド。

From all combined analysis methods of the fuel we find that there are significant quantities of Li, Al, Fe and H in addition to Ni.

燃料のすべての組み合わせ分析方法から、私達は次のことを見つける、ニッケルに加えてリチウムLi、アルミニウムAl、鉄Fe、および水素Hのかなりの量が存在するのだ。

Moreover from the EDS and XPS analysis one finds large amounts of C and O.

また、EDS及びXPS分析から人は、炭素C及び酸素Oを大量に見つける。

It should be stressed, that the quantities of most elements differ substantially depending on which granule is analyzed.

強調されるべきことがあり、ほとんどの元素の量は、どの顆粒が分析されているかに実質的に応じて異なります。

In addition to these elements there are small quantities of several other elements, but these can probably be considered as impurities.

これらの要素に加えて、いくつかの他の元素の少量が存在し、これらはおそらく不純物とみなすことができる。



It is plausible that the fuel is mixed with the standard Lithium Aluminum Hydride, LiAlH4.

推測できることは、燃料は、標準的な水素化アルミニウム・リチウム、LiAlH 4と混合されている。

Further evidence of that is obtained from the ICP-AES analysis which shows that the mass ratio between Li and Al is compatible with a LiAlH4 molecule.

このことのさらなる証拠は、ICP-AES分析から得られる、それから判ることは、LiとAlとの質量比は、分子のLiAlH 4に対応していることです。

This compound can be used to produce free hydrogen by heating.

この化合物は、加熱により遊離水素を製造するために使用することができる。
(訳注 この指摘は LENR技術において、ニッケルにどのように水素を吸収させるかという技法として重要になると思われる)

We remark in particular that hydrogen but no deuterium was seen by SIMS.

私たちは、特に指摘するが、SIMSによって判明したことは、水素が見られることであり、重水素は、無いことだ。

The other methods are insensitive to both hydrogen and deuterium.

他の測定方法は、水素と重水素の両方に非感受性となる。


The ash has a different texture than the powder-like fuel by having grains of different sizes, probably developed from the heat.

その灰は、粉末状の燃料とは異なる質感を有している、、異なるサイズの粒子を有するからだ、おそらく熱が原因でそうなったのだ。

The grains differ in element composition, and we would certainly have liked to analyze several more grains with SIMS, but the limited amount of ash being available to us didn’t make that possible.

粒子は、元素組成が異なる、私たちは、SIMSにより、いくつかのさらに多くの粒を分析したいとさらに思うだろう、しかし、私たちに利用可能な灰の限られた量では、それを可能にはできませんでした。

The main result from our sample is nevertheless clear, that the isotopic composition deviates dramatically from the natural composition for both Li and Ni.

私たちのサンプルからの主な結果は、それにもかかわらず、明確である、同位体組成は、LiとNiの両方のための自然物から劇的にずれている。



The Lithium content in the fuel is found to have the natural composition, i.e. 6Li 7 % and 7Li 93 %.

燃料中のリチウムの含有量は、天然の組成を有することが見出されている、すなわち6Liを7%と7Liを93%。(訳注 6Li は、原子量6リチウム、 7Liは原子量7のリチウム、本来数字は上付き)

However at the end of the run a depletion of 7Li in the ash was revealed by both the SIMS and the ICP-MS methods.

しかし実行の最後に灰中の7Liの枯渇は、SIMSとICP-MS法の両方によって明らかになった。

In the SIMS analysis the 7Li content was only 7.9% and in the ICP-MS analysis it was 42.5 %.

SIMS分析での7Li含有量は7.9%であった、およびICP-MS分析ではそれは42.5%であった​​。

This result is remarkable since it shows that the burning process in E-Cat indeed changes the fuel at the nuclear level, i.e. nuclear reactions have taken place.

この結果は、注目に値する、理由は、明らかになった次のことである、E-キャットにおける燃焼過程が、実際に核のレベルで燃料を変化することを示しているのだ、すなわち、核反応が起こった。

It is notable, but maybe only a coincidence, that also in Astrophysics a 7Li depletion is observed [see e.g. 17].

また注目に値することは、しかし、偶然の一致かもしれないのだが、天体物理学でもまた、7Liの枯渇が観察されるのだ文献17 参考]。

(訳注 28ページの終わり)


One can speculate about the nature of such reactions.

人は、このような反応の性質について推測することができます。

Considering Li and disregarding for a moment from the problem with the Coulomb barrier the depletion of 7Li might be due to the reaction p + 7Li  -> 8Be -> 4He + 4He.

リチウム Li を考慮し、クーロン障壁の問題点から一瞬間無視することで、7Liの枯渇は、次の反応が原因である可能性があります p + 7Li  -> 8Be -> 4He + 4He (訳注 pは中性子、7Li は、原子量7リチウム、 8Beは原子量8のベリリウム、4Heは原子量4のヘリウム、本来数字は上付き)

The momentum mismatch in the first step before 8Be decays can be picked up by any other particle in the vicinity.

8Beの崩壊前の最初のステップで運動量の不整合は、近くにいる他の粒子によってピックアップすることができます。

In this case the large kinetic energy of the 4He (distributed between 7 and 10 MeV ) is transferred to heat in the reactor via multiple Coulomb scattering in the usual stopping process.

この場合、4Heの大運動エネルギー(7〜10MeVの間の配布)は、通常の停止処理で複数のクーロン散乱を介して反応器内の熱として変換される。

One can then estimate how much this reaction contributes to the total heat being produced in our test run.

人が見積もることができるのは、この反応がどのぐらい貢献しているのかです、我々のテスト実行において生成される全熱とってです。

From the ICP-AES analysis we find that there is about 0.011 gram of 7Li in the 1 gram fuel.

ICP-AES分析から、私たちは1グラムの燃料中に7Liが約0.011グラムがあることを見つける。

If each 7Li nucleus releases about 17 MeV we find then that the total energy available becomes 0.72 MWh.

もし仮にそれぞれの7Li核が約17 MeVのを解放した場合、私たちに利用可能な全エネルギーは0.72メガワットになることを次に見つける。

This is less than the 1.5 MWh actually produced in our 32 days run, so more energy has to come from other reactions, judging from this very rough and speculative estimate.

これは、私たちの32日の実行で実際に生産した1.5メガワット時より少ない、それで、より多くのエネルギーを他の反応から来るようにしないとならない、この非常に荒く、投機的な見積もりから判断している。


Another remarkable change in the ash as compared to the unused fuel is the identified change in the isotope composition of Ni.

未使用の燃料と比較して、灰中のもう一つの大きな変化は、Niの同位体組成での識別されうる変化である。

The unused fuel shows the natural isotope composition from both SIMS and ICP-MS, i.e. 58Ni (68.1%), 60Ni (26.2%), 61Ni (1.1%), 62Ni (3.6%), and 64Ni (0.9%), whereas the ash composition from SIMS is: 58Ni (0.8.%), 60Ni (0.5%), 61Ni (0%), 62Ni (98.7%), 64Ni (0%), and from ICP-MS: 58Ni (0.8%), 60Ni (0.3%), 61Ni (0%), 62Ni (99.3%), 64Ni (0%).

未使用の燃料は、SIMSとICP-MSの両方からの天然同位体組成を示す、すなわち、58Ni (68.1%), 60Ni (26.2%), 61Ni (1.1%), 62Ni (3.6%), and 64Ni (0.9%), さらに、対して、SIMSからの灰組成物は: 58Ni (0.8.%), 60Ni (0.5%), 61Ni (0%), 62Ni (98.7%), 64Ni (0%), さらに、ICP-MSから:58Ni (0.8%), 60Ni (0.3%), 61Ni (0%), 62Ni (99.3%), 64Ni (0%)。

We note that the SIMS and ICP-MS give the same values within the estimated 3% error in the given percentages.

私たちは、SIMSとICP-MSが与えられた百分率で推定3%の誤差範囲内で同じ値を与えることに注意してください。

Evidently, there is also an isotope shift in Nickel.

明らかに、また、ニッケル同位体シフトがある。

There is a depletion of the 58Ni and 60Ni isotopes and a buildup of the 62Ni isotopes in the burning process.

58Niと60Ni同位元素の枯渇現象であり、62Ni同位体の蓄積が、焼成工程においてあるのだ。

We note that 62Ni is the nucleus with the largest binding energy per nucleon.

注意することは、62Niは核子当たりの最大の結合エネルギーを持つ原子核である。

The origin of this shift cannot be understood from single nuclear reactions involving protons.

このシフトの起源は、プロトンを含む単一の核反応から理解することができません。

With alpha particles colliding with Ni one can in principle raise the atomic mass number by 4 via exciting 58Ni to 62Zn,

Niと衝突するアルファ粒子について考えてみると、人は、原理的には、励起している58Niを経由して62Znになるように、4だけ質量数を上げることができます。(訳注 アルファ粒子の陽子数2中性子2、58Ni ニッケルの陽子数28中性子数30、62Zn 亜鉛の陽子数は30中性子数32)

which then via positron emission decays back to 62Cu and 62Ni,

ここでそれから、陽電子放射を経由して、62Cuと62Niに戻る崩壊がおきる(訳注 62Cu 銅の陽子数は29中性子数33、62Ni ニッケルの陽子数28、中性子数34)

but that is hardly believable to occur due to an enormous Coulomb barrier to merge 4He and Ni.

しかし、4HeとNiを融合する巨大なクーロン障壁に逆らって発生するということを信じることは困難です。(訳注 アルファ粒子は、4He ヘリウム核である)

Besides, with this reaction one can also go to stable Zn isotopes, which are not found in the ash.

一方で、この反応によって、人は、安定した亜鉛同位体にたどり着くことができるのですが、これは、灰には見られないのです。(訳注 この論文は、アルファ粒子は、4He ヘリウム核が吸収されるアイデア可能性が低いとほのめかしている)



It should be pointed out that the fusion towards heavier isotopes of Nickel releases energy.

指摘しなければならないことは、ニッケルのより重い同位体に向けた核融合がエネルギーを放出することです。

For example the reaction p + 58Ni -> 59Cu + γ and 59Cu decaying back to 59Ni via β+ emission releases 3.4 MeV.

例えば、反応 p + 58Ni  -> 59Cu + γ 及び 59Cu は 59Ni に崩壊して戻る、 β+ 放出で 3.4 MeV を放つ。

Even if that particular reaction is excluded, since no gammas are observed,

仮にその特定の反応が除外される場合であってさえも、全くガンマは観察されないので、

we can tentatively use this number for each step towards 62Ni,

私たちは、62Niに向けたステップごとに、この番号を暫定的に使用することができます、

and the information from ICP-AES that there is about 0.55 gram Ni in the fuel.

そして、ICP-AESからの情報では、その燃料中には約0.55グラムのNiがあります。

We find then that there is about 2.2MWh available from the Nickel transformations.

私たちが次に気づいたことは、ニッケルの同位体変換から利用できる2.2MWh程度があることです。

Accordingly, from Nickel and Lithium together there is about 3 MWh available,

したがって、ニッケル及びリチウムから一緒に、約 3 MWh が利用可能です、

which is twice the amount given away in the test run.

これは、テスト実行中に放出された量の二倍である。

Consequently we can conclude that the amount of fuel is probably compatible with the energy release being measured, although a quantitative statement requires detailed knowledge of the prevailing reactions.

そのため、私たちが結論付けることができるのは、燃料の量は、測定されたエネルギー放出とおそらく関連があるということで、ただし、定量的な説明文としては、支配的な反応の詳細な知識をさらに必要とするのです。


However, as discussed above, it is of course very hard to comprehend how these fusion processes can take place in the fuel compound at low energies.

しかしながら、上述したように、もちろん、非常に困難であるのは、これらの核融合プロセスが、低エネルギー下での燃料化合物の中で起こることができるかを理解することです。

Presently we should therefore restrict ourselves to merely state that an isotope shift has occurred in Lithium and Nickel.

現在、私たちは、そのため、ある単なる結果に自分自身を制限する必要があります、それは、同位体シフトは、リチウムとニッケルで発生したという結果です。

We refrain from speculations in any dynamic scenario making this reaction possible at low energies.

私たちは、低エネルギー下でこの反応可能にするような動的シナリオをひねり出すという憶測を控えます。

The reaction speculation above should only be considered as an example of reasoning and not a serious conjecture.

上記の反応の憶測は、理由付けの参考例として考えられたものであり、真面目な推測ではないのです。



If nuclear transitions are prevalent in the burning process it is expected that radiation is emitted.

核遷移が燃焼工程で盛んに発生している場合、放射線が放出されることが期待されます。

It is remarkable that neither neutrons, charged particles nor gammas are observed from the E-cat reactor.

注目に値することは、中性子も、荷電粒子もガンマも、いずれもE-キャットの反応器から観測されていません。

Furthermore, the spent fuel was found inactive right after the E-Cat run was stopped.

さらに、使用済み燃料は、E-キャットの実行が停止した直後においても、非アクティブであると認められたことです。

All imaginable nuclear reactions in the reactor should be followed by some radiation, and at least some of that radiation should penetrate the reactor wall and be possible to detect.

反応器内のすべての想像の核反応には、いくつかの放射線が続くべきであるのですが、そして、その放射線の少なくとも一部は、反応器の壁を貫通し、検出することが可能であるべきであるのです。

Even in the case discussed above with two rather high energy helium nuclei in the final state,

でも、最終的な状態での2個のかなり高エネルギーのヘリウム原子核について上述したのですがその場合にでも、

which all stop in the reactor, one can expect that some helium nuclei during the stopping process undergo some nuclear reaction,

そこで、全ては反応器内で停止するのですが、期待できることは、停止処理中にいくつかのヘリウム核は、いくつかの核反応を起こすはずですが、

e.g. inelastic scattering of 4He on Li, Al or Ni which then subsequently decays to their ground state respectively via gamma emission.

例えば、Li リチウム、Al アルミニウムまたはNiニッケルの上の4Heの非弾性散乱です、それは、次いで徐々にガンマ線放射をそれぞれ経由して、自分の基底状態に崩壊していくはずです。

To get free neutron is however not kinematically possible with the 10 MeV alpha available.

しかしながら、自由な中性子を得るには、10 MeVのアルファ粒子が利用できないと、運動量的に可能ではありません。

The absence of any nuclear radiation from the burning process is presently an open question, and has to be understood.

燃焼プロセスからの核放射線が存在しないことは、現在では未解決の問題です、そして、この現実は理解されなければならないのです。

(訳注 29ページの終わり)