(57)【要約】【課題】放射線の収束方法を提供する。【解決手段】放射性廃棄物を半導体ナノ結晶コロイドに収束させ、放射性廃棄物から放射能を収束しつくし最終処理する放射線の収束方法。メルトダウン核分裂炉の循環水に半導体ナノコロイドを混入して放射線を収束し、メルトダウン核分裂炉を最終処理する。又、半導体ナノ結晶コロイドを、血液中に取り込むことにより内部被ばくした放射線を収束し、血液を電圧により外部循環ろ過することにより、内部被ばく治療法にも応用できる。又、放射線免疫治療に置いて、中性子とそれに増感効果のあるほう素との反応を利用して、正常細胞にあまり損傷を与えず、半導体ナノ結晶コロイドにより腫瘍細胞のみを選択的に破壊する放射線の収束方法を提供する。放射線収束物は、安全性が高く利用しやすいエネルギとなるため、石油・原子力に代わる新たなエネルギまた医療の新治療方法として期待できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵などを含んで負に帯電したダストプラズマを化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）反応させて、半導体ナノ結晶粒子とし、放射性廃棄物から放射されるβ線（電子線）をこの粒子に帯電させて負電荷の塊に成長させ、粒子内に起きた電界により、静電気力が及ぶのを利用して、放射される正に帯電したα粒子を減速材との衝突で電界の静電エネルギ以下に減速させて収束し、蓄積したα粒子の及ぼす核力により中性子を捕食し、励起するエネルギとしてγ線や他の放射線を連鎖により収束しつくす、放射線の収束方法。ステンレス構造体貯蔵プールをコンクリで覆って、α粒子の減速材として用いる重水で満たし、この貯蔵プールを循環冷却して、半導体ナノ結晶コロイドを混入する。貯蔵プールの中に使用停止後５年冷却した燃料集合体を水没させ、この放射性廃棄物から放射される放射線を、上記の原理により半導体ナノ結晶コロイドに収束させ安全に最終処理する、放射線の収束方法。
【請求項２】
請求項１に記載の原理により、廃炉にするため重水を入れたメルトダウン核分裂格納容器に、於いて、循環冷却水に半導体ナノ結晶コロイドを混入して循環し、これに放射線を収束させてメルトダウン核分裂炉を収束させる、放射線の収束方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体ナノ結晶コロイドを、炭素繊維に導通することにより型選別して血液循環させて、内部被ばく照射放射線を収束させ、外部循環させる血液に電圧をかけて負に帯電しているこの放射線収束物を透析ろ過する、人体内部被ばく治療に関する放射線の収束方法。
【請求項４】
放射線免疫治療に置いて、中性子とそれに増感効果のあるほう素との反応を利用して、正常細胞にあまり損傷を与えず、半導体ナノ結晶コロイドを腫瘍細胞に投与することにより、核分裂によって放射されるα粒子と７Ｌｉ原子核を収束し、癌のみを選択的に破壊する放射線の収束方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法で生成する放射線収束物よる起電方法で、放射線収束物コロイドを入れたタンクに二次コイルの炭素繊維電極を浸し、一次コイルに電流を流して、相互インダクタンスにより二次コイルの炭素繊維内に放射線収束物を移動させて電位差を起こして起電する電力の起電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、放射線の収束方法に関する。詳しくは、放射線の収束方法と放射線収束物による起電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  核廃棄物は、プルトニウムと燃えカスのウランを含み、貯蔵プールで５年冷却した後、再処理され、廃液はガラス固化して、再処理後３０〜５０年間一時貯蔵し、地下３００ｍ以深に地層処分するしか現時点で方法がない。ガラス固化体はオーバーパックという障壁で固められていて、加えて地層が放射能の住宅地浸潤を遅らせるとされる。しかし、再処理後の廃棄物は、死の灰を大量に含み残存する。現在の廃棄物処理方法では、負の遺産を将来にわたって、残してしまい、その最終処理には課題が残る。【０００３】核分裂炉がメルトダウンした場合、核燃料が露出して、核爆発してしまう。これを食い止めるのに、中性子を吸収する性質のあるキセノン１３５があるが、キセノン１３３は死の灰となって降るため実用的でない。ホウ素も放射能を吸収するが、爆発的な発熱が起きたときには実用的に役に立つか疑問である。核分裂反応でウランから放出されるエネルギは、１グラム当たり、８．２×１０１０Ｊと、莫大である。核分裂炉の温度は、２４００度にも達し、暴走してメルトダウンすれば、炉内に中性子と放射線が飛び交うことになる。【０００４】一方、原子核融合は、軽い核種同士が融合してより重い核種になる反応である。原子核同士がある程度接近すると、原子核同士が引き合う力（核力）が反発するクーロン力を超え、２つの原子が融合することになり、このとき莫大なエネルギが放出される。よって、この原子核融合の技術の完成が期待されるところである。【０００５】  内部被ばくに置いて、人体内の放射線の収束方法等効果的な治療法が見出されていないのが、現状である。【０００６】又、国内の多くの施設で取り入れられている放射線治療は、Ｘ線やガンマ線と呼ばれる放射線を使っている。悪性の癌は広い範囲に微小浸潤しているため、脳腫瘍細胞を完全に治療するためには広い範囲の正常組織に大量の放射線をかける必要が生じる。強力に治療を行おうとすればするほど微小浸潤のある周りの正常組織の障害も避けられないというジレンマがあり、これが治療の限界となっている。従来は、増感効果のない放射線治療では近接する腫瘍細胞と正常細胞はほぼ同じ物理的なダメージを受け、放射線感受性が同じであればほぼ同じダメージを受けてしまい、強力に治療を行おうとすればするほど微小浸潤のある周りの正常組織の障害も避けられないというジレンマがあり、これが治療の限界となっていた。したがって正常細胞の耐えられる線量までの放射線をかけて脳腫瘍部だけの治療を行おうとしていたが、これでは腫瘍細胞がダメージを受けきれない。【０００７】非特許文献１は、プロセスプラズマ中の半導体ナノ結晶粒子の凝集と輸送についての記述である。部分帯電した半導体ナノ結晶粒子群の凝集成長の三条件など詳細の説明などが記されている。しかし、非特許文献１には放射線の収束方法に関して何らの説明も記載されていない。【０００８】非特許文献２は、有機分子による表面修飾なしで極性溶媒分散性を有するＰ、Ｂ同時ドープＳｉナノ結晶の近赤外発光特性についての記述で、シリコンナノ半導体ナノ結晶粒子のコロイド特性など詳細に記載されている。しかし、非特許文献２には放射線の収束方法に関して何らの説明も記載されていない。【０００９】特許文献１は、放射性物質の環境への放出量を最小化する装置に関して開示されている。しかし、特許文献１には放射線の収束方法に関して何らの説明も記載されていない。【００１０】特許文献２は、放射性固体廃棄物を、プラズマ加熱して溶融させるプラズマ溶融処理方法にについて開示されている。しかし、特許文献２には放射線の収束方法に関して何らの説明も記載されていない。【００１１】特許文献３は、ホウ素中性子捕捉療法による尿生殖器ガンの治療などの詳細の説明などが記されている。しかし、非特許文献２には放射線の収束方法に関して何らの説明も記載されていない。
【特許文献１】特願平３−１９１８９８号広報
【特許文献２】特許第３７６４５２８号広報
【特許文献３】特願平８−５１５４８５号広報
【非特許文献１】２０１１年１月３日、九州大学、古閑  一憲らの『プロセスプラズマ中の半導体ナノ結晶粒子の凝集と輸送』の記事。
【非特許文献２】神戸大学、杉本  泰らの『有機分子による表面修飾なしで極性溶媒分散性を有するＰ、Ｂ同時ドープＳｉナノ結晶の近赤外発光特性』の記事。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】上記の状況を鑑み、本発明は、放射線の収束方法と放射線収束物による起電方法を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】上記の課題を解決するための本発明のうち、請求項１に記載する発明は、重水を入れ、コンクリで覆ったステンレス構造体貯蔵プールを循環冷却して、半導体ナノ結晶コロイドを混入し、使用停止後５年冷却した燃料集合体を水没させ、この放射性廃棄物から放射される放射線を、半導体ナノ結晶コロイドに収束させ安全に最終処理する、放射線の収束方法である。【００１４】また、同請求項２に記載する発明は、廃炉にするため重水を入れたメルトダウン核分裂格納容器に、於いて、循環冷却水に半導体ナノ結晶コロイドを混入して循環し、これに放射線を収束させてメルトダウン核分裂炉を収束させる、放射線の収束方法である。【００１５】また、同請求項３に記載する発明は、半導体ナノ結晶コロイドを、炭素繊維に導通することにより型選別して血液循環させて、内部被ばく照射放射線を収束させ、外部循環させる血液に電圧をかけて、負に帯電しているこの放射線収束物を透析ろ過する、人体内部被ばく治療に関する放射線の収束方法である。【００１６】また、同請求項４に記載する発明は、放射線免疫治療に置いて、中性子とそれに増感効果のあるほう素との反応を利用して、正常細胞にあまり損傷を与えず、半導体ナノ結晶コロイドを腫瘍細胞に投与することにより、核分裂によって放射されるα粒子と７Ｌｉ原子核を収束し、癌のみを選択的に破壊する放射線の収束方法である。【００１７】また、同請求項５に記載する発明は、請求項１に記載の方法で生成する放射線収束物よる起電方法で、放射線収束物コロイドを入れたタンクに二次コイルの炭素繊維電極を浸し、一次コイルに電流を流して、相互インダクタンスにより二次コイルの炭素繊維内に放射線収束物を移動させて電位差を起こして起電する電力の起電方法である。
【発明の効果】
【００１８】本発明に係る放射線の収束方法のうち、請求項１に記載する発明は、現在の核エネルギ利用に於いて、核廃棄問題で決定的な解決方法が見出されていないのを踏まえ、効率的なエネルギ変換利用方法提供している。請求項２に記載する発明は、事故後のメルトダウン核分裂炉の安全対策として救護利用価値がすこぶる高い。請求項３に記載の発明は、放射線事故患者の内部被ばく解消につながり、内部被ばく患者救済効果が向上する。請求項４に記載の発明は、放射線免疫療法に置いて腫瘍選択性を向上させて、癌治療の完治効果向上につながる。請求項５に記載の放射線収束物は、安全性が高く利用しやすいエネルギとなるため、石油・原子力に代わる新たなエネルギとして期待できる。原子力も核廃棄問題が解決し、本発明はエネルギ事情と放射線医療に多大な効果をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】まず、半導体ナノ結晶粒子とコロイドのダストプラズマからの成長について説明する。プラズマ中には、径が１ｎｍ〜１００μｍの微粒子があり、この微粒子は、電子電荷の一千倍〜一万倍の大きな負の電荷をもっている。多くの場合結晶して、互いに強く相互作用している。ここでは、放射線の収束物として、この微粒子、ダストプラズマに注目する。ダストプラズマを半導体ナノ結晶粒子に成長させるには、化学気相成長反応法で行う。化学気相成長反応法は、気相中の化学反応により、ダスト微粒子を薄膜に成長させ、粉砕法又は、エッチング等によって、半導体ナノ結晶粒子やコロイドを得るものである。【００２０】次に、放射線の収束方法について説明する。この半導体ナノ結晶粒子が放射線収束物に成長するには、核分裂雰囲気で帯電され、大きな負電荷を持つ塊となることが必須である。不安定な負電荷を持ったこの塊は、α崩壊で飛び交うα粒子を収束する。核内は核力を増し、核力で雰囲気に飛び交う中性子を捕食する。雰囲気には、γ線も照射されていて、これが半導体ナノ結晶粒子内にエネルギを励起する。電子で帯電された半導体ナノ結晶粒子は、α粒子吸引と中性子捕食が連鎖し、γ線を収束し続ける。核分裂で放出する核崩壊エネルギは、各粒子の運動エネルギとγ線の総和と考えられ、帯電が定常状態に達するまで収束され続ける。【００２１】半導体ナノ結晶粒子は、負電荷を持ち、α粒子を蓄える。α粒子は、エネルギの励起分引力を及ぼす。この力は、半導体ナノ結晶粒子の負電荷によって吸引されたα粒子の質量欠損の級数的総和によって及ぼされる。
よって、この力をクーロン核力と呼ぶことにする。クーロン核力は蓄積したα粒子が必要とする結合エネルギの総和である。【００２２】ある瞬間に、電荷をもたない半導体ナノ結晶粒子が核分裂中の雰囲気内にあった時、半導体ナノ結晶粒子内は、速度の大きなβ線の電子による負電荷の流れの方が正電荷のα粒子の流れより大きくなる。ここで、ウラン２３８のエネルギ照射最大量、β線；Ｅβ＝３．３ＭｅＶ、α線；Ｅα＝７．７ＭｅＶだから、ｍβ＝０．０００５５（ｕ）×１．６６１×１０−２７（Ｋｇ）、ｍα＝４．００２（ｕ）×１．６６１×１０−２７（Ｋｇ）。
よって、∴Ｖβ＞＞Ｖα（約６０倍）。したがって、二つの電流の和として、半導体ナノ結晶粒子にはβ線が流れ込む。負に帯電した半導体ナノ結晶粒子は、周りに比べて電位が低くなる。この時、半導体ナノ結晶粒子はクーロン力を持つ。又、雰囲気中の正に帯電したα粒子が減速材に衝突して減速されることにより、半導体ナノ結晶粒子の静電エネルギがα粒子の運動エネルギに打ち勝つ。こうなると、β線の流れは減速されて減少し、半導体ナノ結晶粒子に向かうα粒子の流れが加速、増加する。この時、半導体ナノ結晶粒子は、クーロン力でα粒子を収束し蓄積する。【００２３】運動エネルギを持った、α粒子を半導体ナノ結晶粒子に静電気力で収束させるには、α粒子を半導体ナノ結晶粒子の静電エネルギ以下に減速する必要がある。減速材には重水素を用いる。重水素２１Ｈ＋は、ちょうど４２Ｈｅ＋の質量の半分で、正に帯電して居て反発するので、好適にα粒子を減速できる。半導体ナノ結晶粒子の大きさは、１ｎｍ〜１００μｍで、好ましくは半径；ｒｄｕｓｔ、１μｍである。半導体ナノ結晶粒子のパラメータ、電子温度１〜３ｅＶで、好ましくは電子温度１ｅＶの電子が、半導体ナノ結晶粒子表面の流れへ影響を及ぼすと、半導体ナノ結晶粒子内の電場に１Ｖ掛かる。１μｍの球の電気容量Ｃは、Ｃ＝１．１×１０−１６（Ｆ）、半導体ナノ結晶粒子の電荷ｑ１＝１．１×１０−１６（Ｃ）。半導体ナノ結晶粒子とα粒子の及ぼす静電エネルギＱは、半導体ナノ結晶粒子とα粒子の半径の和をＲとすると、α粒子はＺ＝２なので、静電エネルギは、
半導体ナノ結晶粒子の電荷ｑ１＝１．１×１０−１６（Ｃ）、
α粒子の電荷、２ｑ２＝２×１．６×１０−１９（Ｃ）
ｒｄｕｓｔ（半導体ナノ結晶粒子の半径）；１．０×１０−６＞＞ｒα（α粒子の半径）；１．９０×１０−１５
二粒子間の距離Ｒの式を（数１）に示すと、
【数１】
2014016345.tif 000003
よって、Ｑ＝２．０ｅＶ。【００２４】又、ウラン２３８がα崩壊した時に生じる、α粒子の運動エネルギは、４．２ＭｅＶとなる。ここで、α粒子が半導体ナノ結晶粒子に吸引されるには、２．０ｅＶ以下に減速される必要がある。又、重水素２１Ｈ＋のエネルギは、１３０ＭｅＶである。この事から、重水素は半導体ナノ結晶粒子に収束されず、α粒子の減速材として好適と言える。【００２５】α粒子が減速されるには、雰囲気中の減速材のＤ２分子との衝突が必要で、衝突の式を（数２）に示すと、
【数２】
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ここで、
Ｅｎ；衝突後のエネルギ、
Ｅ０；衝突前のエネルギ、
Ｍ；α粒子の質量、４、
ｍ；重水素の質量、２、
ａ；衝突回数
Ｅｎ＝２．０（ｅＶ）、
Ｅ０＝４．０×１０６（ｅＶ）、
を代入して、ａを求めると、ａ＝７だから、雰囲気中、７回の衝突が必要となる。【００２６】半導体ナノ結晶粒子内の正負の電荷の流れがバランスして０となるところまで半導体ナノ結晶粒子の電荷が負になると、それ以上半導体ナノ結晶粒子は、電荷の変化をしない定常状態に達する。
半導体ナノ結晶粒子を一つの電荷の塊として、その表面からα粒子の電荷までの距離をｄとする。
半導体ナノ結晶粒子の作る、負の電場Ｅｄｕｓｔの式を（数３）に示すと、
【数３】
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ここで、ｄ＝ｒｄｕｓｔ（半導体ナノ結晶粒子の半径）
とすると、半導体ナノ結晶粒子内の電圧を１Ｖだから、
Ｖｄｕｓｔ＝１（Ｖ）、
ｒｄｕｓｔ＝１．０×１０−６（ｍ）
∴Ｅｄｕｓｔ＝−１．０×１０６（Ｖ／ｍ）
半導体ナノ結晶粒子は、α粒子を蓄積するから、α粒子の作る電場にかかる電圧Ｖαの式を（数４）に示すと、
【数４】
2014016345.tif 000006
蓄積された、α粒子の作る電場ＥＤの式を（数５）に示すと、
【数５】
2014016345.tif 000007
ここで、半導体ナノ結晶粒子の静電容量；Ｃ＝１．１×１０−１６（Ｆ）だから、半導体ナノ結晶粒子をコンデンサと見立てて、その静電容量Ｃ（Ｆ）の電荷のα粒子も蓄積しているはずだから、
ＥＤ＝２．９×１０３Σｋ＝２．９×１０３・ｎ（ｎ＋１）／２（Ｖ／ｍ）
よって、半導体ナノ結晶粒子内の電場の和；Ｅが、０の時電界が消滅するから、
電場の式を（数６）に示すと、
【数６】
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−１．０×１０６；＋１．４５×１０３ｎ（ｎ＋１）＝０
∴ｎ（整数）＝２６  と、求まる。【００２７】クーロン核力は、半導体ナノ結晶粒子の負電荷によって吸引される、α粒子の質量欠損の級数的総和によって及ぼされる。ここで、クーロン核力は、半導体ナノ結晶粒子内の電界が０になるまで成長する。言いかえれば、半導体ナノ結晶粒子は半導体ナノ結晶粒子内の電界が０になるまでα粒子を蓄積収束する。
クーロン核力を、ＥＱとして、その式を（数７）に示すと、
半導体ナノ結晶粒子の単体の質量；ｍｄｕｓｔ  （ｕ）
α粒子の質量欠損；０．０３０４  （ｕ）
【数７】
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よって、クーロン核力は、半導体ナノ結晶粒子内の電界が０になるΣｋα、ｎ＝２６を代入して、
１ｕ＝１．６６×１０−２７（Ｋｇ）、
ｃ＝３．０×１０８（ｍ／ｓ）
∴ＥＱ＝（ｍｄｕｓｔ＋０．０３０４Σｋα）ｃ２
＝（ｍｄｕｓｔ＋０．０３０４ｎ（ｎ＋１）／２）ｃ２
∴ＥＱ＝１．０×１０１０ｅＶ＝１０（ＧｅＶ）まで成長して止まる。【００２８】エネルギ保存式の式を（数８）に示すと、
【数８】
2014016345.tif 000010
ＥＱ；クーロン核力
ＥＤ；α粒子の総運動エネルギ、
ＥＣ；半導体ナノ結晶粒子とα粒子の及ぼす静電エネルギ（引力）
Ｅγ；放射エネルギ
α粒子の運動エネルギは、吸収され加算されるので、右辺での符号は負。半導体ナノ結晶粒子とα粒子の及ぼす静電エネルギも引力なので、右辺での符号は負。放射エネルギＥγは，結合エネルギに消費されるので、右辺での符号は正である。α粒子が半導体ナノ結晶粒子内の電界にする仕事は無視できるとして、ＥＤ、ＥＣ、Ｅγの値の式を、それぞれ、（数９）（数１０）（数１１）に示す。
【数９】
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【数１０】
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【数１１】
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それぞれ、Σｋ  ｎ＝２６を代入して、
（１）      ＥＤ＝１．５（ＧｅＶ）
（２）      ＥＣ＝１．０（ＧｅＶ）
（３）      ＥＱ＝１０  （ＧｅＶ）
より、Ｅγ＝１２．５ＧｅＶとなる。【００２９】クーロン核力を持った半導体ナノ結晶粒子は、雰囲気中に飛び交う中性子を捕食する。中性子の捕食条件として、半導体ナノ結晶粒子が中性子で核分裂しないことがあげられる。
熱中性子による核分裂は、半導体ナノ結晶粒子が中性子を捕獲して励起したエネルギが、α粒子を蓄積した半導体ナノ結晶粒子のエネルギ障壁を超える時起きる。ここで、半導体ナノ結晶粒子のエネルギ障壁は、α粒子が核力を及ぼした時の結合エネルギと考えられ、α粒子の質量欠損の総数ＥＱの式を（数１２）に示すと、
【数１２】
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特にｋα＝１の時最小で、その値は、ＥＱ１＝６３．８ＭｅＶ。又、中性子が捕獲されたとしてその励起エネルギは、中性子の質量欠損分の総数ＥＱｎの式を（数１３）に示すと、
【数１３】
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特にｋα＝１のときに、ｋｎＮ＝１以外取りえないから、ＥＱｎ＝１．５ＭｅＶのエネルギが励起する。だから、ＥＱｎ＜ＥＱ１で、中性子の励起分でもエネルギ障壁を超えることができない。
質量数が偶数の親物質は、陽子も中性子も偶数なので、初めから対エネルギ分だけ安定で、中性子が入り込む余地がない。α粒子が収束して結晶した塊である半導体ナノ結晶粒子は、陽子、中性子も偶数で初めから対エネルギの分だけ安定で、熱中性子では核分裂しないと言える。そのため、高エネルギを持つ中性子で破壊する必要がある。
断面積σの時、断面積とエネルギの関係の式を（数１４）に示すと、
【数１４】
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Ｅを運動エネルギとすると、１／Ｖ法則となる。Ｖが大きい（速い）程、中性子が原子核の近くにいる時間が短く、Ｖが小さい（遅い）程長い。これは、高速中性子による核分裂である。又、１／Ｖ法則から、断面積の比例式を（数１５）に示すと、
【数１５】
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であり、Ｖが速いと半導体ナノ結晶粒子に近づく時間が短くなり、σも比例して小さくなって、核分裂の可能性は低くなる。よって、貯蔵プール内に混入された半導体ナノ結晶コロイドに中性子は速いほど核分裂断面積が小さくて核分裂しにくい。
よって、浮遊する中性子は、半導体ナノ結晶コロイドの核力により捕獲され、核分裂せずに収束される。【００３０】半導体ナノ結晶粒子は、α粒子により膨張し、中性子の捕食により成長する。中性子を食いだした半導体ナノ結晶粒子は、粒子内のα粒子と中性子を繋ぎ止めるためにエネルギを必要とする。ここで、雰囲気中のγ線等の放射線を収束する。半導体ナノ結晶粒子のα粒子吸収は、半導体ナノ結晶粒子内の負の電荷が定常状態に達するまで継続する。α粒子が蓄積して半導体ナノ結晶粒子内の負電荷と釣り合って、静電気力が定常状態に達するまで、半導体ナノ結晶粒子のα粒子収束が続く。この時、クーロン核力が、中性子捕食に消費されつくされるまで中性子捕食が続く。中性子捕食が続く限り、γ線等の放射線収束が連鎖する。半導体ナノ結晶粒子は、約１２．５ＧｅＶのエネルギを収束しつくす。即発中性子の運動エネルギ２ＭｅＶが、中性子の質量欠損；Ｘｎ分結合エネルギの一部になるから、中性子の質量欠損は級数的に増加して、捕食された中性子は、その運動エネルギを結合エネルギに追加し、その増加分は、また中性子を捕食する。【００３１】ここに、中性子捕食連鎖が生まれる。中性子捕食連鎖の式を（数１６）に示すと、
中性子の質量欠損をＸｎ（ｅＶ）として、中性子の質量をＭＮ（Ｋｇ）、速さをＶＮ（ｍ／ｓ）とすると、
【数１６】
2014016345.tif 000018
ここで、中性子の運動エネルギが蓄積し、それの式を（数１７）に示すと、
【数１７】
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として、中性子がエネルギＥγに収束されつくす。
中性子捕食エネルギ保存の式を（数１８）に示すと、
【数１８】
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クーロン核力と中性子の運動エネルギの総和が、放射エネルギに消費される。
式（数１８）のＥγに、（数１１）の右辺を代入して、ＥγＥＱを消去し、その式を（数１９）に示すと、
【数１９】
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ＥＤ；α粒子の総運動エネルギ
ＥＣ；半導体ナノ結晶粒子とα粒子の及ぼす静電エネルギ
ＥＮ；中性子の総運動エネルギ
Ｅγ；放射エネルギ
ＥＱ；クーロン核力
ＥＣは、負に帯電しているので、右辺での符号は負である。式≪数１９≫は、α粒子と中性子の運動エネルギの総和が、半導体ナノ結晶粒子の負の静電エネルギと釣り合ったとき、中性子捕食の連鎖が止まることを意味する。よって、半導体ナノ結晶粒子の静電エネルギが０になれば、α粒子と中性子の運動エネルギの総和も０になり、中性子捕食の連鎖が止まる。
式（数１９）より、
ＥＤ＝１．５ＧｅＶ
ＥＣ＝１．０ＧｅＶ
即発中性子の運動エネルギ、２Ｍｅｖだから、ＥＮ＝２×１０６ΣｋＮ
を、式（数１９）に代入して、
２．０×１０６・ΣｋＮ＝５．０×１０８、  ｎＮ（ｎＮ＋１）＝５．０×１０２
これを解いて、ｎＮ＝２２。【００３２】  よって、α線、β線、γ線、中性子を収束した、半導体ナノ結晶粒子は、放射線収束物に成長する。【００３３】ここで、放射線収束物の最小質量数を求める。α粒子は、級数的にその質量数を重ね、クーロン核力が絶大な為、中性子の捕食数も安定している。
質量数＝α粒子の総質量＋中性子の総質量＋（電子の総質量（極小））
α粒子の質量数が４で、放射線収束物内のα粒子が級数的に増加するとき、
ｎ＝２６で、この時のα粒子の質量数Ａαを求めるとＡα＝１４０４
中性子の質量数が１で、放射線収束物内の中性子が級数的に増加するとき、
ｎＮ＝２２で、この時の中性子の質量数ＡＮを求めると、ＡＮ＝２５３
だから、１μｍ放射線収束物の最低質量数は、Ａ＝１６５７。
【実施例】
【００３４】１ＭＷｄａｙのエネルギが、８．６×１０１０Ｊで、これは、ウラン２３５原子核が、１．０５ｇだけ核分裂したときに発生するエネルギである。また、１ＭＷｄａｙのエネルギを放射線収束物が収束するのに、０．１２ｇしか要しない。１時間当たりの熱出力２７０万ｋＷ級の加圧水型重水炉（九州電力玄海３、４号機が１１８万ｋＷ）１基での、熱仕事量は、１．６２×１０１３（Ｊ）で、放射線収束物１ｍｏｌ、１．２×１０１５Ｊ／ｍｏｌだから、熱出力２７０万ｋＷ級だと放射線収束物１ｍｏｌで１時間当たり７４基分の熱エネルギを収束できる。【００３５】ステンレス構造体貯蔵プールをコンクリで覆って、α粒子の減速材として用いる重水で満たし、この貯蔵プールを循環冷却して、半導体ナノ結晶コロイドを混入する。貯蔵プールの中に使用停止後５年冷却した燃料集合体を水没させる。この放射性廃棄物から放射される放射線を、半導体ナノ結晶コロイドに収束させ放射性廃棄物を最終処理する。
ここで、α粒子を半導体ナノ結晶コロイドの静電エネルギ以下に減速させるための、重水の量を求める。今、
α粒子の粒子密度ｎα（個／ｍ３）
α粒子の断面積σα（ｍ２）
α粒子が速さＶα（ｍ／ｓ）
重水素の粒子密度ＮＤ（個／ｍ３）
重水素の断面積σＤ（ｍ２）の式を（数２０）に示す。
【数２０】
2014016345.tif 000022
α粒子が重水素に衝突する必要個数Ｆの式を（数２１）に示すと、
【数２１】
2014016345.tif 000023
α粒子の断面積σα（ｍ２）は、α粒子が半径Ｒαの球形であるとすると、σα＝０．１１３ｂで、海水１Ｌ中に重水素３．３×１０−２ｍｏｌあるから、天然に存在する濃度で１ｍ３中に重水素は、ＮＤ＝２．０×１０１９（個／ｍ３）。今、１ｍ３でα粒子の流束を考えているから、α粒子の運動エネルギ４．２ＭｅＶを電気素量で割って、単位体積当たりのα粒子の個数を求めると、ｎα＝２．６×１０２５（個／ｍ３）。α粒子の運動エネルギから、その速度Ｖαをもとめると、運動エネルギは、α粒子の質量６．６５×１０−２７（Ｋｇ）から、Ｖα＝１．４×１０７（ｍ／ｓ）。よって、Ｆは、∴５．３×１０２２（個／ｍ３・ｓ）となり、α粒子の減速材の必要ｍｏｌ数は、式≪数２１≫から求まるＦと式≪数２≫から求まる、衝突回数７回から、０．６２ｍｏｌとなる。重水１Ｌ中に重水素３．３×１０−２ｍｏｌあるから、重水の必要量は、１９ｍ３と求まる。出力２７０万（計算上４５０万）Ｋｗ級原子炉で放出されるエネルギは、
４．５×１０９×６０×６０＝１．６２×１０１３（Ｊ）
ウラン２３５、１個核分裂すると２００ＭｅＶのエネルギが放出されるから、１ｍｏｌで、
２００×１０６×１．６×１０−１９×６．０２×１０２３＝１．９×１０１３（Ｊ／ｍｏｌ）
よって、２７０万Ｋｗ級の原子炉の核分裂するｍｏｌ数は、０．８４ｍｏｌ。ウラン２３５、１ｍｏｌで重水素１９ｍ３必要だから、０．８４ｍｏｌでは、１６ｍ３必要。よって、２７０万Ｋｗ級原子炉一基で、３．３×１０−２ｍｏｌ／Ｌの重水の必要量は１６ｍ３である。【００３６】廃炉にするため重水を入れたメルトダウン核分裂格納容器に、於いて、循環冷却水に半導体ナノ結晶コロイドを混入して循環し、これに放射線を収束させてメルトダウン核分裂炉を収束させる放射線の収束方法について考える。半導体ナノ結晶コロイドは、放射性廃棄物から放出されるβ線により、負に帯電する。核分裂でα崩壊するα粒子は、４．２ＭｅＶの運動エネルギを持っている。よって、α粒子の運動エネルギが、半導体ナノ結晶コロイド内の静電エネルギ以下に減速できれば、α粒子を静電気力で収束できる。
今、半導体ナノ結晶粒子１ｍｏｌ当たり、１．２×１０１５（Ｊ）のエネルギを収束するから、２７０万Ｋｗ級核分裂炉、１時間当たりの総燃料の発熱量、１．６２×１０１３（Ｊ）に対して、半導体ナノ結晶粒子は、１．３５％必要である。重水素必要量は、燃料１ｍｏｌに対して重水１９ｍ３だから、半導体ナノ結晶粒子の必要量割合で割って、１，４０７（ｔ）。福島原発マークＩ（１３８万Ｋｗ級原子炉）の水量１，７５０（ｔ）の容量内である。【００３７】放射性物質は血液またはリンパ液とともに体内を移動する。体内の臓器や組織はそれぞれ特定の種類の放射性物質を沈着させやすい性質を持っている。そのため、血液やリンパ液中の放射性物質のあるものは各々特定の臓器や組織に集まる。放射性物質からの放射線は沈着臓器・組織とその周辺の臓器・組織を照射し、内部被ばくが発生する。放射性物質のうち、特定の臓器・組織に沈着するものは身体の一部に被ばくをもたらす部分被ばくするが、トリチウム、カリウム（４０Ｋ）、セシウム（１３７Ｃｓ）などは身体全体に分布するので全身が放射線の照射を受ける全身均等被ばくする。また、内部被ばくではα線やβ線のように透過性の小さい放射線も含め全ての放射線が臓器・組織の照射に寄与する点で、透過性の大きいＸ線、γ線あるいは中性子線のみが照射に寄与する外部被ばくと様子が異なっている。特に、体内に取り込まれた放射性物質から放出された透過性の小さい放射線、α線と大部分のβ線は、身体内を通過する間に、持っているエネルギの大部分を周りの臓器・組織に与えるので、内部被ばく上重要になる。【００３８】ここで、半導体ナノ結晶コロイドを血液循環させて、内部被ばくしている人体から放射線を収束させることについて考える。半導体ナノ結晶コロイドはその大きさが１ｎｍ〜１００μｍだから、面間距離が１μｍ以下の炭素繊維に導通して、径が５〜１０μｍである毛細血管も通過するよう型選別をする。【００３９】図１に於いて、１の血液透析ポンプで、２ａの血液透析パイプにより人体から血液を吸引し、３の血液半導体ナノ結晶コロイド混合ろ過タンクに送り、４ａの炭素繊維吸着電極で半導体ナノ結晶コロイドを５の半導体ナノ結晶コロイドタンクに送る。この時、６の炭素繊維導線を通る半導体ナノ結晶コロイドが型選別される。３の血液半導体ナノ結晶コロイド混合ろ過タンクは、半導体ナノ結晶コロイドと血液を型選別の前の混合の役目と、透析血液をろ過する役目を持つ。４ｂの炭素繊維放電電極で半導体ナノ結晶コロイドを放電し、５の半導体ナノ結晶コロイドタンクの半導体ナノ結晶コロイドを、８の戻しパイプで１の血液透析ポンプによって濃度調整して血液と混合し、２ｂ血液透析パイプより混合血液を人体に戻す。半導体コロイドの透析ろ過は、３ａパイプからろ過後の上澄み（半導体結晶ナノコロイドは密度１×１０４〜１０５（ｇ／ｃｍ３）なので血液より下に沈む）血液を１の血液透析ポンプに戻し半導体ナノ結晶コロイド混合濃度調整して人体に送る。【００４０】内部被ばくでは、放射線が人体に取り込まれる形でとどまっている。細胞近隣の毛細血管を通過し、体内照射される放射線を、半導体ナノ結晶コロイドは収束する。ここで、半導体ナノ結晶コロイドが血液に混入した時、��界内部被ばく線量を収束する時の放電量から血液混入できるか判別する。ここで言う半導体ナノ結晶コロイドは、元はＳｉ，ＳｉＯ２、メラミンの結晶でありで、前二者は人体に含まれるほか、メラミンは安定な化学物質であり、人体への影響は報告されていない。【００４１】半導体ナノ結晶コロイドを血液に混入した時、限界被ばく線量を収束できる、これの濃度を求めると、血液の密度１．０５２〜１．０６３（Ｋｇ／Ｌ）。人の限界内部被ばく線量０．８ｍｓｖ（国際放射防護委員会（ＩＣＲＰ））から、
８．０×１０−４×１．０５２〜１．０６３＝８．４〜８．５×１０−４（Ｊ／Ｌ）
半導体ナノ結晶コロイドが、エネルギを好ましくは１２．５ＧｅＶ収束するから、１ｍｏｌの収束エネルギ量は、
Ｅγ＝１２．５×１０９×１．６×１０−１９×６．０２×１０２３
よって、Ｅγ＝１．２×１０１５（Ｊ／ｍｏｌ）これと実行質量数（反応に実際に寄与する質量数）Ａ＝１６５７より、
Ｅγ＝７．３×１０１１（Ｊ／Ｋｇ）
よって、半導体ナノ結晶コロイドを血液に混入して、人の限界内部被ばく線量を収束するのに必要な濃度は、１．１５〜１．１６×１０−１５（Ｋｇ／Ｌ）実行質量数で割って、６．９〜７．０×１０−１９（ｍｏｌ／Ｌ）。半導体ナノ結晶コロイド１（ｍｏｌ／Ｌ）の放電量は、
１．１×１０−１６×６．０２×１０２３／１（ｍｏｌ／Ｌ）＝６．６×１０７（Ｃ／（ｍｏｌ／Ｌ））
よって、半導体ナノ結晶コロイドが血液に混入して、限界内部被ばく線量を収束する時の放電量は、４．５〜４．６×１０−１１（Ｃ）。人の許容生体電流は、０．０１ｍＡ（心臓；ミクロショック時）だから、１．０×１０−５（Ｃ）。よって、密度の濃い男性の血液に混入しても問題ない。【００４２】ほう素中性子捕捉療法について説明する。ほう素中性子捕捉療法の原理は、腫瘍細胞に取り込まれたほう素１０Ｂと中性子との核反応により発生する粒子線（α線、７Ｌｉ粒子）によって治療を行う。用いられる中性子はほう素１０Ｂとの反応が大きな熱中性子を初めとする中性子である。ホウ素化合物に加え半導体ナノ結晶コロイドをあらかじめ任意な適当な経路（静脈内注射、経口送達またはカテーテルやその他直接的手段を含む）投与しておき、腫瘍にホウ素及び半導体ナノ結晶コロイドが集まったときに熱中性子線を照射すると、ほう素化合物と半導体ナノ結晶コロイドをほとんど取り込まない正常細胞はあまりダメージを受けないが、ホウ素を選択的に取り込んだ腫瘍細胞では、細胞内部でホウ素と熱中性子の核反応が生じ、核反応により発生したα線と７Ｌｉ粒子が腫瘍細胞のみを殺してしまう。大きな利点は、α線も７Ｌｉ粒子も半導体ナノ結晶コロイドに収束され必要以上に飛ばないため、正常細胞を傷つけることなく腫瘍細胞のみが選択的に治療できることである。ほう素中性子捕捉療法は、半導体ナノ結晶コロイドを用いることでより選択性が上がり、選択されない細胞は、半導体ナノ結晶コロイドが放射線を収束しているため受けるダメージが激減する。よって、より選択性が必要とされる脳腫瘍の放射線免疫治療に置いて、多大な効果をもたらすことが期待できる。前述の通り、ここで言う半導体ナノ結晶コロイドは、元はＳｉ，ＳｉＯ２、メラミンの結晶でありで、前二者は人体に含まれるほか、メラミンは安定な化学物質であり、人体への影響は報告されていない。【００４３】ほう素中性子捕捉療法に於いて、半導体ナノ結晶コロイドが、人体内で放射される放射線を収束する時、その必要量の半導体ナノ結晶コロイドが放電する。その放電値が、許容生体電流以下になるように、臓器への投与量を求める。
１０Ｂ、中性子の核分裂反応で、放射するエネルギ量は、４．０×１０５（Ｊ／Ｌ）
半導体ナノ結晶コロイド１（ｍｏｌ）が収束するエネルギ量Ｅγは１（ｍｏｌ／Ｌ）では、１．２×１０１５（Ｊ／Ｌ）。上記より、放射されるエネルギを収束するのに必要な半導体ナノ結晶コロイドの割合は、３．３×１０−１０。ｑ１とアボガドロ数から、半導体ナノ結晶コロイド１（ｍｏｌ／Ｌ）の放電量は、６．６×１０７（Ｃ／（ｍｏｌ／Ｌ））
放射されるエネルギを収束するのに必要な半導体ナノ結晶コロイドの放電量の総計は、
６．６×１０７×３．３×１０−１０＝２．２×１０−２（Ｃ／（ｍｏｌ／Ｌ））
ここで、人体の許容生体電流は、０．０１ｍＡ（心臓、ミクロショック時）だから、
１．０×１０−５×１（Ｓ）／２．２×１０−２＝４．５×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）
よって、半導体ナノ結晶コロイドを投与できる許容量は、４．５×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）。よって、１秒間に４．５×１０−４（ｍｏｌ／Ｌ）まで投与できる。【００４４】又、人体の限界内部被ばく線量０．８ｍｓｖ（国際放射防護委員会（ＩＣＲＰ））から、放電から被ばくする放射量と比較すると、放射量は、
６．６×１０７×４．５×１０−４＝３．０×１０４（Ｃ）
時間当たり、１．１×１０８（Ｃ）。
人体の限界内部被ばく線量は、５×１０１５（Ｃ／Ｋｇ）。上記を、時間線量として、５．７×１０１１（Ｃ／Ｋｇ）。好ましくは、体重１００Ｋｇの人の電荷は、５．７×１０１３（Ｃ）なので、放射量は限界内部被ばく線量内である。【００４５】請求項１に記載の方法で生成する放射線収束物よる起電方法について説明する。放射線収束物コロイドを入れたタンクに二次コイルの炭素繊維電極を浸し、一次コイルに電流を流して、相互インダクタンスにより二次コイルの炭素繊維内に放射線収束物を移動させて電位差を起こして起電する電力の起電方法である。炭素繊維は、炭素原子の共有結合による規則正し六員環のネットワークの平面構造のグラッフェンの折り重なりから出来ている。完全な黒鉛結晶では、この面間距離０．３３４５ｎｍである。炭素繊維では面間距離は、一般に０．３４ｎｍより大きい。繊維軸にほぼ平行に配列ているが、空洞、空孔、粒界及び不純物原子を含み、不規則である。そのサイズ分布は、熱処理と加える張力よって変化し、大きい物を好適に作れる。そこで、径が１μｍ程度である、放射線収束物も移動が可能になる。【００４６】  炭素繊維は金属と同様に自由電子がる。ここで、この放射線収束物が炭素繊維管を１ｍ移動した時の起電量について考える。今、放射線収束物コロイドが入った溶媒タンクに、炭素繊維電極を浸たす。電極は、二次炭素繊維コイルに接続されていている。相互インダクタンスを実現できるよう、鉄心にこれともう一つ同様の一次コイルを巻き、一次コイルに一次電流Ｉ＝１（Ａ）を流す。コイルが同様であるから、二次電流は、Ｉとなり、相互誘導起電力の式を（数２２）に示すと、
【数２２】
2014016345.tif 000024
これは、１秒間に、Ｖ＝−Ｍ×１（Ｖ）となる。ここで、コイルの巻き数；Ｎ＝１０００回、長さ；ｌ＝１０ｍ、断面積；Ｓ＝８×１０−５ｍ２で、コイルの相互インダクタンスＭの式を（数２３）に示すと、
【数２３】
2014016345.tif 000025
よって、Ｍ＝−１．０×１０−５（Ｖ・Ｓ／Ａ）。１秒間にＩの電流が流れると、電位差Ｖ１は、Ｖ１＝１．０×１０−５（Ｖ）。【００４７】ここで、この放射線収束物が炭素繊維管を１（秒）移動した時、電子の起電量の何倍になるかについて考える。放射線収束物内の電荷は釣り合っていて、表面はコンデンサの様にｑ１−で帯電しているから、ｑａを放射線収束物の電荷総数として、ｑａの式を（数２４）に示すと、
【数２４】
2014016345.tif 000026
ｑα＋；蓄積しているα粒子の電荷
ｑα−；蓄積しているα粒子の正電荷と釣り合っている電子電荷
ｑ１−；コンデンサとして帯電している電子電荷
ここで、｜ｑα＋｜−｜ｑα−｜＝０
なので、放射線収束物内の電荷は釣り合っているから、
全体の見かけの電荷は、ｑａ＝ｑ１−
∴ｑ１＝１．１×１０−１６（Ｃ）
又、ｑαは、蓄積したα粒子の電荷で、
ｑα＝蓄積したα粒子の個数×電気素量
４．２ＭｅＶのα粒子の運動エネルギが、すべて放射線収束物に蓄積するとして、
蓄積したα粒子の個数＝α粒子の運動エネルギ／（電気素量×２価）
蓄積しているα粒子の電荷ｑαの式を（数２５）に示すと、
【数２５】
2014016345.tif 000027
α粒子の運動エネルギ；Ｕα＝４．２×１０６（ｅＶ）
だから、ｑα＝２．１×１０６（Ｃ）
放射線収束物の電荷の絶対値の総数は、式（数２６）から、
｜ｑａ｜＝｜ｑα＋｜＋｜ｑα−｜＋｜ｑ１−｜
ｑα＝２．１×１０６（Ｃ）
ｑ１＝１．１×１０−１６（Ｃ）
だから、｜ｑａ｜＝４．２×１０６（Ｃ）
放射線収束物の総数Ｍは、
放射線収束物の総エネルギ数；Ｅγ＝１２．５ＧｅＶ
放射線収束物の電荷の絶対値の総数：｜ｑａ｜＝４．２×１０６（Ｃ）
として、放射線収束物の総数Ｍの式を（数２６）に示すと、
【数２６】
2014016345.tif 000028
放射線収束物が炭素繊維内を移動する時の電荷が、電子電荷の何倍になるかと言うと、
放射線収束物の総数；ｍ＝３．０×１０３（個）
放射線収束物１個の電荷；１．１×１０−１６
だから、ｑ＝３．３×１０−１３（Ｃ）
これは、電子電荷の、２．１×１０６倍
よって、放射線収束物が炭素繊維管を、１時間、移動したときの電気量Ｐａは、
Ｉ＝１（Ａ）
Ｖ１＝１．０×１０−５（Ｖ）
だから、Ｐａ＝７６Ｋｗｈの電気量を発電できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】以上、詳しく説明したとおり、本発明に係る、放射線の収束方法は、使用済み核燃料の核廃棄最終処理問題解消、メルトダウン核分裂炉の廃炉対策、核融合炉の開発の促進、人体内部被ばく治療、放射線免疫治療、新エネルギ対策の貢献に期待が出来、その技術的価値はすこぶる大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】血液外部透析システム
【符号の説明】
【００５０】１．  血液透析ポンプ
２ａ．血液透析パイプ（吸引）
２ｂ．血液透析パイプ（戻し）
３．  血液半導体ナノ結晶コロイド混合ろ過タンク
４ａ．炭素繊維電極（吸着）
４ｂ．炭素繊維電極（放電）
５．  半導体ナノ結晶コロイドタンク
６．  炭素繊維導線
７．  直流電源
８．  半導体ナノ結晶コロイド戻しパイプ
【図１】
2014016345.tif 000029