(57)【要約】【課題】  プラズマ方式の核融合炉は、生成粒子の分離が難しく、トリチウムの漏えいが懸念され、いまだに核融合に至っていない。  荷電粒子ビーム衝突型核融合炉は、核融合を発生させることができるが、粒子加速器の加速効率が低く、衝突率も低く、ブレークイーブンに到達できないとされてきた。【解決手段】  加速効率の高い粒子加速器を使用し、未反応燃料粒子を循環させる構成とし、効率を高めた。  Ｄ―Ｄ反応炉で生成したトリチウムとヘリウム３を荷電粒子の状態で分離し、トリチウムをＤ−Ｔ反応炉で直ちに消滅し、膨大なエネルギーを得る連携型（５０ｃ）、並びに、Ｄ-３Ｈｅ反応を行う放射性物質を伴わない簡易型（５０ｓ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉を考案した。  また、中性子をリチウムなどに照射し、より多くのトリチウムを増殖させ、出力を増倍させるトリチウム増倍型及び増殖型（５０ｔ、５０Ｔ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉を考案した。 【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち出す２本の核融合燃料である荷電粒子ビームのうち、一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームであり、
双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、及び、
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもので、
デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、
双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるものであり、
高速の荷電粒子より低速の荷電粒子の粒子数を多くする構成にしたものであって、
これらの核融合燃料である荷電粒子をクーロン力により加速してパルス状の荷電粒子ビームのバンチにする粒子加速器（６２）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）及び荷電粒子ビームの飛翔方向を変える偏向器（６４）から成る、高速用と低速用の荷電粒子ビーム発生器（６０）、
荷電粒子ビームが衝突する核融合反応領域（５２）を取り囲む様に配置した、核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）、並びに、
前記荷電粒子ビームを回収するイオン回収路（６８ｃ）、イオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）により構成する、燃料粒子循環路（６９）を備え、
前記荷電粒子ビーム発生器（６０）から低速の、次に高速の荷電粒子ビームを順次発射し、前記核融合反応点（５１）に収束し、
核融合燃料の組み合わせによって決まる核融合反応断面積（σ）が大きくなる相対速度（衝突に要する運動エネルギー（Ｋ）に対して核融合により得られる運動エネルギー（Ｋ）が大きくなる速度。）で衝突させて、細長い領域で核融合反応を発生させ、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を前記エネルギー変換器（６７）により取得するとともに、減速し、
前記イオン回収路（６８ｃ）から前記核融合反応領域（５２）を核融合反応せずに通過した未反応燃料粒子（４９ｎ）を回収し、前記燃料粒子循環路（６９）を経由して、荷電粒子の状態で滞ることなく前記粒子加速器（６２）に循環して、再利用する、
前記燃料粒子循環路（６９）を備えることを特徴とする、荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項２】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、
デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、
双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるものであり、
核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、
楕円を基調とする内面形状により荷電粒子を収集する荷電粒子収束器（５６）、
荷電粒子の流れに電磁的に結合した電極（７１）を有する回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）、及び
整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を前記回生減速器（６７Ｅ）で直接電力変換して直流の電気エネルギー（Ｅ）を取得するとともに、荷電粒子を減速する簡易型（５０ｓ）である、
前記荷電粒子収束器（５６）、前記回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）及び前記整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項３】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、
デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、
双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるものであり、
核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、
楕円を基調とする内面形状により荷電粒子を収集する荷電粒子収束器（５６）、
荷電粒子の流れに電磁的に結合した電極（７１）を有する回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）、
電気エネルギー（Ｅ）を熱エネルギー（Ｑ）に変換する抵抗体（６７Ｒ）、及び、熱交換室（６７Ｑ）を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を前記回生減速器（６７Ｅ）で直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を取得するとともに、荷電粒子を減速し、電磁誘導電流を前記抵抗体（６７Ｒ）に流して熱エネルギー（Ｑ）に変換する熱変換型（５０ｈ）である、
前記回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）及び前記抵抗体（６７Ｒ）を備えることを特徴とする、
請求項１及び２のいずれかに１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項４】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、
双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、及び、
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもので、
Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応を連携して行うものであって、独立した炉で行うもの、及び、１つの炉で行うものを含み、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、
荷電粒子収束器（５６）、回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）、及び、
扇型磁界及び電界を通過することにより荷電粒子を電荷質量比（ｍ／ｚ）により核種毎に分離する荷電粒子分離器（６８ｘ）、トリチウム（Ｔ）を循環する燃料粒子循環路（６９）、並びに、
中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、中性子減速材（１０）で満たした中性子熱変換器（６７ｃ）、中性子遮蔽室（６７ｓ）から成る熱交換室（６７Ｑ）を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を前記回生減速器（６７Ｅ）により直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を取得する（抵抗体（６７Ｒ）により熱エネルギー（Ｑ）に変換するものを含む。）とともに、荷電粒子を減速し、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の粒子の速度（到達時刻）の違い、及び、前記荷電粒子分離器（６８ｘ）により電荷質量比（ｍ／ｚ）の相違により核種毎に分離し、前記燃料粒子循環路（６９）によりトリチウム（Ｔ）を荷電粒子の状態で連携するＤ−Ｔ反応の粒子加速器（６２）に循環し、  並びに、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）を、前記熱交換室（６７Ｑ）により熱エネルギー（Ｑ）に変換するとともに、前記中性子減速材（１０）に吸収して遮蔽する、
トリチウム（Ｔ）を直ちに消滅する構成のトリチウム消滅連携型（５０ｃ）である、
前記荷電粒子分離器（６８ｘ）、前記燃料粒子循環路（６９）、中性子減速材（１０）で満たした中性子熱変換器（６７ｃ）、中性子遮蔽室（６７ｓ）から成る熱交換室（６７Ｑ）を備えることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項５】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、
双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、及び、
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもので、
Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応を連携して行うものであって、独立した炉で行うもの、及び、１つの炉で行うものを含み、
中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、トリチウム増殖材（リチウム（Ｌｉ）、及びその化合物を含む。）を満たしたトリチウム増殖室（６７Ｔ）を有する熱交換室（６７Ｑ）、並びに、
ヘリウム４ガス（２４）を循環してトリチウム（Ｔ）を回収する機構、及び、水素ガスを分離する水素分離器（８２）を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）の照射を受け、前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）においてトリチウム（Ｔ）を増倍し、
循環ガスであるヘリウム４ガス（４Ｈｅ）を循環し、水素分離器（８２）によりトリチウム（Ｔ）を含むガスを回収し、Ｄ−Ｔ反応炉のトリチウム（Ｔ）用の燃料粒子循環路（６９）に加える構成のトリチウム増倍型（５０ｔ）である、
トリチウム生成率（ηｔ）が１未満のトリチウム増殖室（６７Ｔ）を備えることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項６】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもので、
単独のＤ−Ｔ反応炉で構成するもの、及び、複数のＤ−Ｔ反応炉を連携するものを含み
中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、トリチウム増殖材（リチウム（Ｌｉ）、及びその化合物を含む。）、及び、中性子倍増材（ベリリウム（Ｂｅ）、及びその化合物を含む。）を満たしたトリチウム増殖室（６７Ｔ）を有する熱交換室（６７Ｑ）、
ヘリウム４ガス（２４）を循環してトリチウム（Ｔ）を回収する機構、及び、水素ガスを分離する水素分離器（８２）、  並びに、
前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）に達する中性子（ｎ）の線量を調整する機構（中性子調整室（６７ｖ）、トリチウム生成率（ηｔ）が１未満若しくはトリチウム増殖室（６７Ｔ）を有しないＤ−Ｔ反応炉）を備え
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）の照射を受け、前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）において中性子（ｎ）及びトリチウム（Ｔ）を増倍し、
循環ガスであるヘリウム４ガス（４Ｈｅ）を循環し、水素分離器（８２）によりトリチウム（Ｔ）を含むガスを回収し、Ｄ−Ｔ反応炉のトリチウム（Ｔ）燃料とし、
前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）に達する中性子（ｎ）の線量を調整する機構を有する構成のトリチウム増殖型（５０Ｔ）である、
トリチウム生成率（ηｔ）が１を超える前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）を備えることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項７】
荷電粒子が直接電極に接触することを防止するセラミックスなどの強靭な絶縁体材料で作製した容器を有し、及び、
前記絶縁体容器の外側に帯電を除去する電極（７１）を備え、周期的に高電圧を加えて帯電除去動作を行う、
燃料となる荷電粒子を加速する粒子加速器（６２）、
燃料となる荷電粒子を収束するキャピラリー（６３ｃ）、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を収束する荷電粒子収束器（５６）、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を減速する回生減速器（６７Ｅ、イオン周回減速器（６７ｌ）を含む）、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を質量電荷比（ｍ／ｚ）の違いにより分別する荷電粒子分離器（６８ｘ）、
未反応燃料粒子（４９ｎ）を回収するイオン回収路（６８ｃ）、
荷電粒子を移送するイオン移送路（６８）、
荷電粒子の進行方向を変えるイオン流屈曲器（６８ｒ）及び、
荷電粒子に電子を与えてガスに戻すイオン中和器（７０）のうち、いずか１つ以上を備えることを特徴とする、
請求項１から６のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項８】
扇型磁場（６８ｍ、扇型電場６８ｅを併せ持つものを含む。）を有し、進入した荷電粒子を屈曲するイオン流屈曲器（６８ｒ）であって、質量電荷比（ｍ／ｚ）の異なる荷電粒子を分離し、及び、ガスに戻すイオン中和器（７０）を有するイオン流屈曲器（６８ｒ）を備えることを特徴とする、
請求項１から７のいずれかに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上で入手可能な核融合燃料を荷電粒子ビームにして衝突させ、Ｄ−Ｄ反応、Ｄ−Ｔ反応を発生させ、核融合により生成する中性子（ｎ）やトリチウム（Ｔ）を直ちに消滅させ、ヘリウム３（３Ｈｅ）を生産し、並びに、Ｄ−３Ｈｅ反応を利用した放射性物質を伴わない核融合炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基本的な核融合反応の種類と反応式は、次のとおりである。
Ｄ−Ｄ反応          Ｄ ＋ Ｄ    →  Ｔ   ＋  ｐ  ４．０３ＭｅＶ
Ｄ ＋ Ｄ    →  ３Ｈｅ＋  ｎ  ３．２７ＭｅＶ
Ｄ−Ｔ反応          Ｄ ＋ Ｔ    →  ４Ｈｅ＋  ｎ  １７．５９ＭｅＶ
Ｄ−３Ｈｅ反応      Ｄ ＋ ３Ｈｅ  →  ４Ｈｅ＋  ｐ  １８．４５ＭｅＶ
３Ｈｅ−３Ｈｅ反応  ３Ｈｅ＋３Ｈｅ  →  ４Ｈｅ＋２ｐ  １２．８６ＭｅＶ
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表１  核融合質量欠損計算表
表１は、核融合に使用する２種類の粒子の合計質量を表形式の計算表にしたもので、矢印で示す核融合反応前の２つの粒子の合計質量と、核融合反応後の２つの粒子の合計質量、並びに、矢印の近傍に示す差分の質量（指数部を省略しているが、１０−２７ｋｇである。）を示している。
質量減少分（質量欠損）は、核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）になることを表している。
減少分の質量に、ｃ２を掛けるとエネルギー（Ｊ）の単位に、さらに６．２４×１０１８を掛けると電子ボルト（ｅＶ）の単位に変換できる。【０００３】
本願の核融合に使用する物質の物性は、次のとおりである。
Ｄ：デューテリウム・重水素
天然水に０．０１５％含まれ、核融合燃料として十分な量が採取可能とされる。
重水素の生産に必要なエネルギーは、「重水」の精製に要するエネルギーが殆どを占め、１ｋｇの重水を生産するのに５７ＭＷｈ（メガワット時）のエネルギーを必要とする。
Ｔ：トリチウム、三重水素
トリチウム（Ｔ）は、半減期１２．３年でβ崩壊する最も毒性の少ない放射性物質とされるが、内部被ばくの危険性が指摘されている。
３Ｈｅ：ヘリウム３
ヘリウム３（３Ｈｅ）は、放射線を発生しない安全な核融合燃料である。
４Ｈｅ：ヘリウム４
ヘリウム４（４Ｈｅ）は、安定で安全な物質で、原子核はアルファ粒子（α）と呼ばれ、陽子（ｐ、水素原子核）とともに、最終的な核融合生成物質である。
【０００４】
世界中で研究されている、主な核融合炉の方式を次に示す。
＜プラズマを使用するもの＞
プラズマを使用する主な核融合方式には、磁気閉じ込め型、慣性閉じ込め型、静電閉じ込め型などがあり、粒子加速器を使用してプラズマに荷電粒子等を打込み、プラズマを加熱するもの、核融合の点火をしようとするものが含まれる。【０００５】
磁気閉じ込め型核融合炉（トカマク型、ヘリカル型、磁気ミラー型など）
磁気閉じ込め型核融合炉は、強力な磁力線でプラズマを閉じ込め、核融合が発生する温度になるまで、マイクロ波や荷電粒子ビームを打ち込み、プラズマを加熱しようとするものである。
核融合科学研究所が、「ヘリカル型と呼ばれる装置を使った実験で、イオンの温度を発電に必要な１億２０００万℃まで上げることに成功した。」、「今世紀半ばまでに核融合発電の実現を目指したい。」としている。
国際核融合実験炉（ＩＴＥＲ）は、２０３５年には５００メガワットの熱出力を出す計画を進めているという。
プラズマのイオン温度を上げれば、何れ核融合が発生することに間違いはないと考えられるが、５０年以上研究しているのに、「核融合現象が観察された。」という情報は、存在していない。
仮に核融合が発生したとしても、炉内に大量のトリチウム（Ｔ）を含むプラズマを使用する危険性が指摘されている。【０００６】
慣性閉じ込め型核融合炉（レーザー型、重イオン慣性核融合など）
慣性閉じ込め型核融合炉は、直径数ミリの核融合燃料ペレットを炉の中心に置き、四方八方から強力なレーザー、荷電粒子ビームを照射して圧縮し、核融合燃料が高密度のプラズマと化すことで、核融合を発生させようというものである。
均一に爆縮できないなど問題点が掲げられ、「中性子が観察されたことがある。」としているが、核融合生成粒子のヘリウム３（３Ｈｅ）は検出されておらず、核融合現象は確認されていない。
仮に核融合が生じたとしても、小さい燃料ペレットの全ての核融合燃料が反応することは無いから、核融合生成粒子からトリチウム（Ｔ）などを精製して取り出さなければならない。【０００７】
静電閉じ込め型核融合炉（フューザー型、ファーンズワース型など）
静電閉じ込め型核融合炉は、フューザー型等とも呼ばれる方式で、内部に設けたグリッド状の電極に電圧を加えて強い静電界を形成する方式で、核融合現象が確認された方式とされる。
核融合による中性子源として実用化されているが、核融合反応率（ηｆ）が低いとされる。【０００８】
＜ミュオン触媒核融合＞
「ミュオン触媒核融合」は、質量の大きい負のミュオンをＤＴ分子に与えることで、デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）の原子核を接近させて核融合反応を発生させる方式である。
ミュオンを作るのに４ＧｅＶを要し、１つのＤ−Ｔ反応で１７．６ＭｅＶのエネルギーを得るから、ミュオン１つが２５０回以上の核融合を果たせばブレークイーブンが達成されるが、現在は１５０回程度である。
燃料としてデューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）をＤＴ分子にして、５〜３０Ｋ°に冷却して、炉に１０気圧で閉じ込めている。
仮にブレークイーブンが達成されたとして、核融合により高エネルギーのヘリウム４（４Ｈｅ）が発生し、周囲の燃料気体と衝突し、極低温に冷却した燃料気体の温度を上昇させることになるので、初期条件を維持することができない可能性がある。【０００９】
＜常温核融合＞
核変換が起こることは確認できたとされるが、核融合現象は観察されておらず、メカニズムも解明出来ていない。
最近は、「凝集系核融合」などと呼称を修正して研究が進められている。
核融合を実現できたとしても、固体内での反応であり、反応速度に限界があるから、出力は限定的と考えられる。【００１０】
＜荷電粒子ビーム衝突型核融合＞
原子核の研究、素粒子の研究などで使われる粒子加速器（６２）で荷電粒子を加速し、衝突させて、核融合を発生させる方式である。
理論どおり間違いなく核融合が発生するが、核融合反応率（ηｆ）を高くすることに限界があり、加速した燃料粒子が無駄になっていた。（特許文献１、２）
粒子の核融合反応率（ηｆ）が低いこと、粒子加速器（６２）の加速効率（ηａ）が５％以下と低いこと、ビーム電流が数ｐＡ以下と小さかったこともあり、核融合反応率（ηｆ）が低くて良い学術研究に限って実施されてきた。
動力用の核融合に使用できる加速効率（ηａ）の良い粒子加速器（６２）が存在しないことから、荷電粒子ビーム衝突型核融合（５０）では、「入カエネルギーよりも大きな出力エネルギーを得ることは期待できない。」（非特許文献１）と否定され、研究が行われて来なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特願２０１５−０００００７  荷電粒子ビーム衝突型核融合炉
【特許文献２】特願２０１６−１７９０５１  荷電粒子ビーム非対称衝突型核融合
【特許文献３】特許４８６５９３４（ＷＯ２０１１／１３６１６８）荷電粒子加速器および荷電粒子の加速方法
【特許文献４】特許２０１５−２０７５１７  荷電粒子加速器
【特許文献５】特願２０１１−０７５４５２  金属キャピラリー製造装置、金属キャピラリー製造方法及び金属キャピラリー、並びに金属キャピラリーを備えたイオンビーム照射装置
【特許文献６】特許４８０２３４０（ＷＯ ２００６／００８８４０）球面収差補正静電レンズ、インプットレンズ、電子分光装置、光電子顕微鏡、および測定システム
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「核融合プラズマの数値計算」ｈｔｔｐ：／／ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ．ｋｕｌｉｂ．ｋｙｏｔｏ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／ｄｓｐａｃｅ／ｂｉｔｓｔｒｅａｍ／２４３３／８３３９２／１／０８３２−０４.ｐｄｆ  日本原子力研究所
【非特許文献２】直接エネルギー変換ｊｓｐｆ１９９５_０６−５１６  プラズマ核融合学会
【非特許文献３】分散型荷電粒子加速器概要ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｍｃｕｂｅ．ｃｏ．ｊｐ／ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓｕｍｍａｒｙ．ｈｔｍｌ
【非特許文献４】ＪＥＮＤＬ−４．０汎用標準核データライブラリーｈｔｔｐ：／／ｗｗｗｎｄｃ．ｊａｅａ．ｇｏ。ｊｐ／ｊｅｎｄｌ／ｊ４０／Ｊ４０＿Ｊ．ｈｔｍｌ日本原子力研究開発機構
【非特許文献５】勧告１９７３ＩＣＲＰ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ２１ Ｐ９４図１９  国際放射線防護委員会
【非特許文献６】連載講座よくわかる核融合炉のしくみ  日本原子力研究所
【非特許文献７】核融合炉燃料トリチウムの製造と化学  日本原子力研究所
【非特許文献８】固体トリチウム増殖材研究開発の最先端  プラズマ核融合学会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
＜プラズマ方式の問題点＞
プラズマを使用する核融合方式は、何れも核融合が観測されておらず、実現の可能性が高いとは言えない。
例え核融合発生に成功したとしても、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）がプラズマ（燃料粒子）に混合するという問題を抱えており、プラズマから最終核融合生成粒子（４９ｆ）である陽子（ｐ）及びヘリウム４（４Ｈｅ） を即座に分離することができない。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）であり核融合燃料であるトリチウム（Ｔ）を含むから、プラズマの一部を取り出して分離処理を行う場合においても、常に漏出の危険を伴っている。【００１４】
Ｄ−３Ｈｅ反応は、安全な核融合反応であるとされるが、デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）が混合しているので、Ｄ−Ｄ反応などの反応を伴うことになるから、残念なことに、プラズマ方式では、安全な核融合として利用することができない。
核融合燃料としてヘリウム３（３Ｈｅ）のみを使用する核融合は、安全な３Ｈｅ−３Ｈｅ反応を利用できるが、Ｄ−Ｄ、Ｄ−Ｔ、Ｄ−３Ｈｅなどの核融合反応より困難とされ、そもそも地上にヘリウム３（３Ｈｅ）がほとんど存在しないから、この反応を単独で利用する動力用の核融合炉の現実性はない。【００１５】
あらゆる方向に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）は、プラズマ中の他の粒子と衝突を繰り返し、無秩序な熱エネルギー（Ｑ）になってしまうため、熱発電を行う他無く、直接電力変換が困難であった。
高温のプラズマを電磁力により電子と荷電粒子に分離し、速度変調を行って、直接電力変換による電気エネルギー（Ｅ）を得る構想（非特許文献２）も存在するが、何段階もの複雑な処理が必要で、効率（η）が低下するとともに、トリチウム（Ｔ）の漏えいの危険が付きまとう。
トリチウム（Ｔ）については、外部に取り出して気体に戻して化学処理により分離する方法の他、荷電粒子の状態のままで質量電荷比（ｍ／ｚ）の違いによって分離する方法も考えられる。
陽子（ｐ）、トリチウム（Ｔ）については分離可能と考えられるが、デューテリウム（Ｄ）とヘリウム４（４Ｈｅ）は、質量電荷比（ｍ／ｚ）がほぼ同一であるから、荷電粒子の状態で分離することに困難がある。【００１６】
＜荷電粒子ビーム衝突型核融合の問題点＞
荷電粒子ビーム衝突型核融合は、２組の粒子加速器で荷電粒子を加速して衝突させて、核融合を発生させる方式であるから、理論どおり間違いなく核融合を発生することができるが、粒子加速器の加速効率（ηａ）が５％以下と低く、粒子の衝突率（ηｆ）も低いから無駄になる粒子も多く、とてもブレークイーブンに到達できないと考えられていた。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願の目的は、まずは、地球上に存在する物質と利用可能な核融合反応から、中性子（ｎ）やトリチウム（Ｔ）の影響を極力回避し、どのようにすれば安全な核融合炉を構築できるか、ということを解決することである。【００１８】
核融合反応率（ηｆ）は、粒子の密度（ρ）と核融合反応断面積（σ）から求められる。
核融合反応断面積（σ）は、粒子の衝突する速度によって変化し、核融合反応を生じるのに適切な速度（運動エネルギー（Ｋ）で表す。）と核融合反応断面積（σ）は、次のとおりである。
Ｄ−Ｄ反応；０．５〜１．４ＭｅＶにおいてσ＝０．１３〜０．２ｂａｒｎ
Ｄ−Ｔ反応；１００ｋｅＶにおいて、σ≒５ｂａｒｎ
Ｄ−３Ｈｅ反応；４００ｋｅＶにおいて、σ≒１ｂａｒｎ
３Ｈｅ−３Ｈｅ反応；１ＭｅＶにおいて、σ≒０．０１ｂａｒｎ
なお、１ｂａｒｎは、１０−２４ｃｍ２である。【００１９】
＜Ｄ−Ｄ反応＞
デューテリウム（Ｄ）を０．５〜１．４ＭｅＶで衝突させると、
Ｄ ＋ Ｄ → Ｔ ＋ ｐ  と  ３Ｈｅ ＋ ｎ  の２種類の反応が５０％の比率で起こる。
どちらかの反応を選ぶことはできない。
図１は、１組のＤ−Ｄ核融合反応を図解したものであり、
（ａ）  陽子（ｐ）と中性子（ｎ）からなるデューテリウム（Ｄ）が５００ｋｅＶのエネルギーで衝突して核融合し、
（ｂ）  質量欠損分のエネルギー（Ｕ）を内包した不安定なヘリウム原子核となるため、
（ｃ）  陽子（ｐ）を放出してトリチウム（Ｔ）に、  又は、
（ｄ）  中性子（ｎ）を放出してヘリウム３（３Ｈｅ）に変化する。【００２０】
質量欠損により生じたエネルギー（Ｕ）は、粒子の質量に逆比例して１:３に分配されるので、トリチウム（Ｔ）に１ＭｅＶ、陽子（ｐ）に３ＭｅＶ、及び、ヘリウム３（３Ｈｅ）に０．８２ＭｅＶ、中性子（ｎ）に２．４５ＭｅＶが分配されて、互いに反対方向に飛び出す粒子の運動エネルギー（Ｋ）という形で外に出て来る。（個々の飛翔軸の方向は、不定であり、核融合生成粒子群全体では、粒子が等方に飛翔する。）
粒子の持つ運動エネルギー（Ｋ）は、一旦熱エネルギー（Ｑ）に変え、さらに熱から発電することで、電気エネルギー（Ｅ）に変えることができる。
荷電粒子（中性子以外の粒子）の流れは、電流と等価であるから、電磁誘導作用を利用して、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を直接電気エネルギー（Ｅ）に変えることができる。
中性子（ｎ）は、危険な粒子であるが、遮蔽することで炉の外に漏れない様にすることが出来る。（核分裂炉で実績があり、中性子減速材（１０）で減速し吸収することができる。）【００２１】
次に、トリチウム（Ｔ）は、危険な物質であるから、無害化をどのようにするか、である。
２００ＭＷの核融合発電炉の場合、年間１１ｋｇ以上のトリチウム（Ｔ）を生成することになるから、溜めると極めて危険である。
発生したトリチウム（Ｔ）を瞬時に分離・回収し、次に説明するＤ−Ｔ反応により消滅する事が望ましい。【００２２】
＜Ｄ−Ｔ反応＞
トリチウム（Ｔ）とデューテリウム（Ｄ）を１００ｋｅＶで衝突させるとＤ＋Ｔ →４Ｈｅ＋ｎの反応により、１７．５９ＭｅＶの運動エネルギー（Ｋ）が得られる。
図２は、１組のＤ−Ｔ核融合反応を図解したものであり、
（ａ）  トリチウム（Ｔ）とデューテリウム（Ｄ）を０．１ＭｅＶの運動エネルギー（Ｋ）で衝突して、核融合が発生する。
（ｂ）  質量欠損分のエネルギー（Ｕ）を内包した不安定なヘリウム原子核となるため、
（ｃ）  中性子（ｎ）を放出して安定なヘリウム４（４Ｈｅ）に変化する。【００２３】
質量欠損により生じたエネルギー（Ｕ）は、粒子の質量に逆比例して１:４に分配され、ヘリウム４（４Ｈｅ）に３．５ＭｅＶ、中性子（ｎ）に１４ＭｅＶが分配されて、それぞれ反対方向に勢いよく飛び出す粒子の運動エネルギー（Ｋ）という形で外に出て来る。
ヘリウム４（４Ｈｅ）は、直接電力変換が可能な荷電粒子である。
Ｄ−Ｄ反応で生じたトリチウム（Ｔ）を１ミリ秒以内に消滅する事ができれば、瞬間的な存在量を１μｇ以下にすることができる計算になる。
１１，５４０／（３６５×２４×３６００×１０００）＝０．００００００３６６［ｇ］【００２４】
＜Ｄ−３Ｈｅ反応＞
ヘリウム３（３Ｈｅ）とデューテリウム（Ｄ）を４００ｋｅＶで衝突させると、
Ｄ ＋ ３Ｈｅ → ４Ｈｅ ＋ ｐ の反応により１８．４５ＭｅＶのエネルギー（Ｕ）が得られる。
核融合生成粒子に、中性子（ｎ）もトリチウム（Ｔ）も含まれないから、安全な核融合反応とされる。
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）が混合するプラズマ方式では、安全な核融合反応として利用できない核融合反応である。【００２５】
図３は、Ｄ−３Ｈｅ核融合反応を図解したものであり、Ｄ−Ｄ反応よりも容易に反応が起こり、
（ａ）４００ｋｅＶのエネルギーで衝突して、
（ｂ）質量欠損分のエネルギー（Ｕ）を内包した不安定なリチウム原子核となるため、
（ｃ）陽子（ｐ）を放出して安定なヘリウム４（４Ｈｅ）に変化する。【００２６】
質量欠損により生じたエネルギー（Ｕ）は、粒子の質量に逆比例して１:４に分配され、ヘリウム４（４Ｈｅ）に３．７ＭｅＶ、陽子（ｐ）に１４．８ＭｅＶが分配されて、それぞれ反対方向に勢いよく飛び出す運動エネルギー（Ｋ）という形で外に出て来る。
ヘリウム４（４Ｈｅ）、陽子（ｐ）は、共に直接電力変換が可能な荷電粒子であり、Ｄ−３Ｈｅ反応は、放射性物質を含まない安全な核融合反応であると同時に、直接電力変換が可能であるから、熱の発生も少なく、軽量な炉を構成可能であるという優れた特徴を有する。【００２７】
最初にＤ−Ｄ反応を行い、次にＤ-Ｔ反応を行って、トリチウム（Ｔ）の消滅を行う、核融合反応を連携することにより、月まで採りにいかなくてもヘリウム３（３Ｈｅ）を手に入ることができ、ヘリウム３（３Ｈｅ）は、直ぐに使っても、安全な核融合燃料として貯めておくこともできる。
２００ＭＷの発電炉で年間１１ｋｇ以上のヘリウム３（３Ｈｅ）を生産できる計算になり、移動体のエンジンとして使用可能なＤ−３Ｈｅ反応炉（簡易炉）の燃料とすることができる。
３Ｈｅ−３Ｈｅ反応も安全な核融合反応として利用することが出来るが、核融合反応断面積（σ）が小さいので、Ｄ−３Ｈｅ反応を用いる方が現実的である。
【００２８】
安全な核融合炉の方式を決めるにあたって、考慮すべき要素は、次のとおりである。
・地球上に豊富にある核融合燃料を用いることができる方式であること。
・核融合燃料を無駄にすることなく、確実に核融合が発生する方式であること。
・核融合燃料粒子と核融合生成荷電粒子（４９ｃ）とが容易に分離でき、混合しないこと。
・危険な放射性物質であるトリチウム（Ｔ）を直ちに消滅できること。
・荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を直接電気エネルギー（Ｅ）に変換可能な方式であること。
プラズマを使用する核融合炉は核融合発生に至っていないこと、核融合燃料粒子と核融合生成粒子が混合しているから、採用できないと結論できる。【００２９】
荷電粒子ビーム衝突型核融合は、確実に核融合が発生することが知られている方式であるが、これまで研究用のみに使用されてきた方式であるので、動力用に構成可能か否かを検討する。
Ｄ−Ｄ反応では、衝突に５００ｋｅＶを要し、３．２７ＭｅＶ及び４．０３ＭｅＶの運動エネルギー（Ｋ）が得られるから、投入した運動エネルギー（Ｋ）の平均７．３倍の運動エネルギー（Ｋ）を得ることができるが、粒子加速器（ηａ）の効率が５％以下である場合は、ブレークイーブンを達成することは出来ない。
最近開発された分散型加速器（特許文献３、特許文献４、非特許文献３）の加速効率（ηａ）は、６０％を得ているから、ブレークイーブンを達成することができる。
検討の結果、核融合炉の方式に、「核融合燃料粒子と核融合生成荷電粒子が分離可能な荷電粒子ビーム衝突型核融合」を選択する。
【００３０】
＜連携炉の構成＞  
２００ＭＷの発電炉を構成する例について、より具体化して説明する。
図４に示すＤ−Ｄ反応炉とＤ−Ｔ反応炉を一組にした「トリチウム消滅連携炉（５０ｃ）」により、デューテリウム（Ｄ）を最初の燃料として核融合を発生させる。
中性子（ｎ）が生成されるので、炉を中性子減速材（１０）で覆い、中性子（ｎ）を遮蔽するとともに、その運動エネルギー（Ｋ）を熱エネルギー（Ｑ）に変換し、さらに熱発電を行い、電気エネルギー（Ｅ）を得る。
一方、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）による直接電力変換を行い、電気エネルギー（Ｅ）を得る。
減速した核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の中から、トリチウム（Ｔ）を分離し、直ちにＤ−Ｔ反応炉に送り、消滅させる。
１つのデューテリウム（Ｄ）の荷電粒子バンチに対して、Ｄ粒子とＴ粒子を交互にまたは同時に衝突させる構成の複合炉とすることも可能である。
一対の荷電粒子ビーム発生器（６０）で荷電粒子ビームを発生し、複数の核融合炉（５０）に荷電粒子ビームを供給する構成方法も考えられる。【００３１】
「トリチウム消滅連携炉（５０ｃ）」の電気出力は、表２に示すように、Ｄ−Ｄ反応では、核融合生成荷電粒子（４９ｃ、Ｔ、ｐ、３Ｈｅ）の持つ運動エネルギー（Ｋ）の８５％を直接電力変換できると４８．１ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）が得られる。
中性子（ｎ）の持つ運動エネルギー（Ｋ）は、中性子減速材（１０）に照射して熱エネルギー（Ｑ）に変換し、電力に変換できずに熱になった荷電粒子のエネルギー（Ｑ）とともに、６０％の熱効率（ηＱ）で熱発電を行うと、２２．２ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）を得ることができるから、合計７０．３ＭＷが得られる。
2019138452.tif 000004
表２  「トリチウム消滅連携炉」の所要加速電力及び電気出力【００３２】
Ｄ−Ｔ反応では、荷電粒子（４Ｈｅ）の持つ運動エネルギー（Ｋ）の８５％を直接電力変換できると３４．９ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）が得られる。中性子（ｎ）の持つエネルギーは、全て中性子減速材（１０）をとおして熱エネルギー（Ｑ）  に変換し、電力に変換できずに熱になった荷電粒子のエネルギー（Ｑ）とともに、６０％の熱効率（ηＱ）で熱発電を行うことで、１０２．２ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）を得ることができるから、合計１３７．１ＭＷが得られる。
Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応の燃料粒子の衝突に要する運動エネルギー（Ｋ、高速の燃料粒子のみを考える。以下同じ。）は、１２．８ＭＷであり、加速効率（ηａ）が６０％である場合、２１．４ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）を要するのに対して、得られる電気エネルギー（Ｅ）は、直接電力変換の８２．９ＭＷと熱発電の１２４．４ＭＷの合計２０７．３ＭＷであるから、「トリチウム消滅連携炉（５０ｃ）」は、差引１８５．９ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）を得ることができる。
【００３３】
＜簡易炉の構成＞
図５に示すＤ−３Ｈｅ反応炉では、デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）を燃料として発電を行う移動可能な「簡易炉（５０ｓ）」を構成することができる。
Ｄ−３Ｈｅ反応は、中性子（ｎ）が発生しないので、遮蔽を行う必要が無いから、炉は軽量であり、核融合生成粒子は全て荷電粒子であるから直接電力変換が可能であり、熱の発生が少ない。【００３４】
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表３  「簡易炉」の所要加速電力及び電気出力
「簡易炉（５０ｓ）」の電気出力は、荷電粒子の持つ運動エネルギー（Ｋ）の８５％を直接電力変換できると１８２．９ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）が得られる。直接電力に変換できなかった熱エネルギー（Ｑ）から、６０％の熱効率（ηＱ）で熱発電を行うと、１９．４ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）を得ることができるので、合計２０２．３ＭＷが得られる。
Ｄ−３Ｈｅ反応の衝突に要する運動エネルギー（Ｋ）は、４．７ＭＷであり、加速効率（ηａ）が６０％である場合、７．８ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）を要するので、「簡易炉（５０ｓ）」は、差引１９４．５ＭＷの電気エネルギー（Ｅ）を得ることができる計算であるから、前出の「トリチウム消滅連携炉（５０ｃ）」に匹敵する電気エネルギー（Ｅ）を得ることができる。
【００３５】
＜ビームの衝突＞
荷電粒子ビームの衝突方法について説明する。
核融合反応は、荷電粒子発生器（６１）により核融合燃料ガスを電離して発生した荷電粒子をクーロン力により加速してパルス状の荷電粒子ビームのバンチにする粒子加速器（６２）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、及び、荷電粒子ビームの飛翔方向を変える偏向器（６４）から構成される荷電粒子ビーム発生器（６０）を２組使用し、核融合炉容器（５８）の中心部で衝突させて核融合反応を発生させる。【００３６】
核融合容器（５８）の中心部に荷電粒子ビームを直径１〜２μｍ、長さ１０ｃｍに収束・偏向し、核融合燃料の組み合わせによって決まる核融合反応断面積（σ）が大きくなる速度（衝突に要する運動エネルギー（Ｋ）に対して核融合により得られる運動エネルギー（Ｋ）が大きくなる速度で、Ｄ−３Ｈｅ反応では、４００ｋｅＶ前後。）で衝突させる。
衝突が進むにつれて、双方の荷電粒子バンチの核融合燃料粒子が減少するから、荷電粒子バンチの後半ほど粒子の衝突率が低下する。
一方の低速の粒子数を多くし、他方の粒子を高速とすることで、荷電粒子バンチ後半の衝突率の低下を防ぎ、加速に要する電気エネルギー（Ｅ）の無駄を低減することができる。【００３７】
荷電粒子ビームの長さを、およそ１０ｃｍとすると、核融合反応領域（５２）の長さも最大１０ｃｍ程度となる。
短くすると、多量の荷電粒子を一瞬で打ち出すから、電子レンズ（６３）、偏向器（６４）等に負担がかかる。
荷電粒子ビームの長さを１０ｃｍ以上にすると、飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の飛翔幅も増加し、核種毎の分離が不十分となる可能性がある。簡易炉（５０ｓ）では、核種毎の分離を行う必要が無いので、この制限は無い。
【００３８】
＜粒子加速器＞
従来型の加速器は、大電力の高周波を加速空洞内に導き、加速電場を形成する方式で、Ｑ値の高い空洞を使用すること、荷電粒子の無い空洞にも高周波が加えられていることなどから、損失が大きく、加速効率（ηａ）は、５％以下と低い。
分散型の粒子加速器（６２）は、荷電粒子の進行に伴って、荷電粒子付近の加速電極のみに、加速電圧を順次加える方式であるから、加速効率（ηａ）が６０％と高い特徴がある。（特許文献３、４、非特許文献３）【００３９】
粒子加速器（６２）から打ち出される荷電粒子は、先頭より後方の粒子の速度を早くすることで、軸方向の圧縮を行う。
扁平な形状の粒子加速器（６２）を使用する場合、軸方向に圧縮された荷電粒子バンチは、進行方向に対して横一列の配置の荷電粒子バンチを形成する。進行方向を９０°屈曲させると、荷電粒子の相対的な位置関係を保ったまま進行方向を変えるから、進行方向に並んだ荷電粒子バンチを形成することができる。【００４０】
粒子加速器（６２）の内部で、荷電粒子ビームの一部が電極や加速器の金属部分と接触したときに、金属が溶解する事故に至ることがある。
荷電粒子の通路と電極との間に強靭なセラミックなどの絶縁容器を設け、事故を防止する。
散乱した荷電粒子が、絶縁容器の内側に触れて帯電を生じ、荷電粒子ビームの軌道に影響を及ぼすため、帯電を除去する必要がある。
このため、適度な導電性を持たせる、あるいは、荷電粒子を発射後、荷電粒子が無い状態で加速動作を行い、強い電界により帯電除去を行う。
【００４１】
＜電子レンズ＞
電子レンズ（６３）には、電界型電子レンズ（６３ｅ）と磁界型電子レンズ（６３ｍ）があり、電界型電子レンズ（６３ｅ）は、収差が大きいとされ、主に粒子加速器、イオン移送路の内部で、荷電粒子バンチが分散しないようにビームを維持する目的で、加速電極の構造として組み込む。
荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）では、高速の荷電粒子と低速の荷電粒子ビームを同一方向から発射するので、１つの磁界型電子レンズ（６３ｍ）を共用して使用し、低速の荷電粒子ビームを発射した後（数μ秒後）に、高速の荷電粒子ビームに合わせた磁界強度に変更する。  
【００４２】
＜キャピラリー＞
キャピラリー（６３ｃ）は、セラミックなど強靭な絶縁体で作製した一方を細く加工したテーパー状の管の構造を利用して、荷電粒子を収束するものである。
キャピラリー（６３ｃ）の内壁面に対して微小角度で入射した荷電粒子は、全反射するとともに、次第に狭くなる管の内径形状に従って荷電粒子が絞られ、電界型電子レンズ（６３ｅ）あるいは磁界型電子レンズ（６３ｍ）とは異なる原理で収束する。
２本以上のキャピラリー（６３ｃ）を同一の方向に向けて、近傍に並べて配置することができる。【００４３】
荷電粒子は、キャピラリー（６３ｃ）の先端を出た後も個々の粒子の慣性により直進しようとするので、一定の距離において荷電粒子ビームを細く収束することができる。
キャピラリー（６３ｃ）の外側に電極を設け、パルス電圧をかけて、キャピラリー（６３ｃ）の内部に荷電粒子が残らないようにするとともに、無負荷状態でパルス電圧をかけて、除去動作を行う。
なお、キャピラリー（６３ｃ）による荷電粒子の収束は、単結晶または多結晶のセラミックなどの絶縁体キャピラリー（６３ｃ）の内面の帯電粒子によるガイディング効果とされるが、金属キャピラリーを構成する原子核による小角前方散乱によっても荷電粒子を収束することが可能であることが確認されている。（特許文献５）
【００４４】
＜偏向器＞
荷電粒子の方向を変える偏向器（６４）には、電界型偏向器（６４ｅ）と磁界型偏向器（６４ｍ）がある。
直交する２組の偏向器（６４）を用いて、印加する電圧または電流により荷電粒子ビームの飛翔方向を調整する。
高速の荷電粒子ビームと低速の荷電粒子ビームを同一方向から発射する構成であるから、電界型の偏向器（６４ｅ）を共用して使用し、低速の荷電粒子ビームを発射した後（数μ秒後）に、高速の荷電粒子ビームに合わせた偏向強度に変更する。
高速の荷電粒子と、低速の荷電粒子を発射する位置が僅かに異なるが、核融合反応率（ηｆ）を高く維持するためには、低速の荷電粒子バンチ全体を貫くように、高速の荷電粒子バンチ全体を衝突させる必要がある。
このため、低速の荷電粒子が偏向器（６４）を通過中に電圧を変更することで、進行方向に対する荷電粒子バンチの傾きを図６（ａ）のように変え、核融合反応点（５１）において、高速の荷電粒子ビームの軸方向に向くように偏向する。【００４５】
２つ（またはそれ以上）の高速の荷電粒子を低速の荷電粒子に衝突させるには、それぞれの粒子の発射位置が異なるので、低速の荷電粒子バンチの傾きの修正だけでは、「荷電粒子バンチ全体」を衝突させることは出来ない。
荷電粒子の発射位置と核融合反応点（５１）との中間の位置に向けて荷電粒子バンチを順次発射し、当該中間位置に設けた偏向器（６４）により核融合反応点（５１）に向けて偏向を行い、全ての荷電粒子バンチが同一の軌道を辿って核融合反応点（５１）で衝突させる。
【００４６】
＜Ｄ−Ｄ反応の核融合生成粒子の飛翔＞
図６に、Ｄ−Ｄ反応の燃料粒子と、核融合生成粒子の飛翔状態を示す。
図６（ａ）に示すように、低速の荷電粒子バンチは直径が２μｍで、高速の荷電粒子バンチは直径が１μｍ前後の双方共に長さ１０ｃｍ前後（図に長さと太さを同じ比率で描くことができないので、太い楕円形として描いている。）のデューテリウム（Ｄ）の荷電粒子バンチが、相対速度０．５ＭｅＶ（６，９００ｋｍ／ｓ）で衝突し、
図６（ｂ）に示すように、次に示す速度で核融合生成粒子（ｐ、ｎ、Ｔ、３Ｈｅ）を等方に飛翔させながら、核融合反応が進行する。
陽子（ｐ）：２４，０００ｋｍ／ｓ
中性子（ｎ）：２１，６００ｋｍ／ｓ
トリチウム（Ｔ）：８，０００ｋｍ／ｓ
ヘリウム３（３Ｈｅ）：７，２００ｋｍ／ｓ【００４７】
図６（ｃ）に示すように、核融合で生じた核融合生成粒子（ｐ、ｎ、Ｔ、３Ｈｅ）は、極短時間で直径２μｍの燃料粒子ビームの外に出るから、他の燃料粒子等に衝突・混合することなく飛翔する。
図６（ｄ）に同心円で示すように、等方に飛翔する核融合生成粒子（ｐ、ｎ、Ｔ、３Ｈｅ）は、球殻状になって広がっていく。
燃料粒子の一方が０．５ＭｅＶの図の下向きの速度を持つから、球殻状に広がる核融合生成粒子の中心は、３，４５０ｋｍ／ｓの速度で図の下に向かって進む。
図の上方向に進む核融合生成粒子（ｐ、ｎ、Ｔ、３Ｈｅ）群の飛翔速度が最大３，４５０ｋｍ／ｓ減少する。
図の下方向に進む核融合生成粒子（ｐ、ｎ、Ｔ、３Ｈｅ）群の飛翔速度は、最大３，４５０ｋｍ／ｓが加わる。【００４８】
図６（ｅ）に示すように、速度の速い核融合生成粒子から順に、ｐ、ｎ、Ｔ、３Ｈｅの順に、それぞれの荷電粒子群に分離して、炉の周辺部に順に到達する。（中性子ｎは、直接電力変換の対象でないので、図６（ｅ）に記載していない。）
速度の遅い粒子に、後方から高速の粒子が追突する確率は極めて小さいから、炉の周辺部（核融合反応点５１から５ｍ以上。）において核融合生成荷電粒子（４９ｃ）は十分に分離される。【００４９】
＜高速粒子の衝突順序＞
Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応を同時に行う場合の衝突順序について検討する。
（１）高速のＤ粒子と高速のＴ粒子を同時に、または、高速のＤ粒子を先に衝突させる場合
低速のＤ粒子と衝突する前に、高速のＤ粒子（５００ｋｅＶ）とＴ粒子（１００ｋｅＶ）が相対速度４００ｋｅＶで衝突し、Ｄ−Ｔ反応の核融合反応断面積（σ）は、０．８ｂａｒｎｓであるから、Ｄ粒子の最大約３０％が消滅する。
Ｔ粒子が減少するから、次のサイクルのＤ−Ｔ反応も減少し、出力が最大約３０％低下する。
（２）高速粒子の１つを異なる方向から衝突させる場合
粒子の衝突の形態は、より理想的なものとなるが、未反応燃料粒子（４９ｎ）のイオン回収路（６８ｃ）を２カ所に設ける必要があり、炉の構成が複雑になるとともに、電子レンズ（６３）などが未反応燃料粒子（４９ｎ）に曝される。
（３）高速の粒子同志の衝突を避けるため、高速のＤ粒子より先に高速のＴ粒子を衝突させる。
Ｄ−Ｔ反応により低速のＤ粒子の密度を部分的に減少させるから、高速のＤ粒子が衝突する際の核融合反応率（ηｆ）に変動を与えるが、低速のＤ粒子の粒子数が十分に多い場合は、その変動は小さい。
また、高速の未反応燃料粒子（４９ｎ、Ｄ）を再び高速の燃料粒子として循環するから、出力変動を抑制する方向に働く。
以上のことから、衝突順序は（３）を採用する。【００５０】
図６（ｆ）は、Ｄ−Ｄ反応の直前（Ｄ−Ｄ反応の先頭より、６０ｎｓ前。）に、Ｄ−Ｔ反応を発生させたときの核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の飛翔を表している。
Ｄ−Ｔ反応を加えると、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）にヘリウム４（４Ｈｅ、３．５２ＭｅＶ、１３，０００ｋｍ／ｓ）が加わり、Ｄ−Ｄ反応のｐ粒子と交差して飛翔するが、互いに衝突する確率は低い。
方向別では、非対称衝突を原因とする飛翔速度の差が含まれるが、炉の周辺部（核融合反応点５１から５ｍ以上。）において、ｐ粒子と４Ｈｅ粒子は、その他の粒子と十分に分離している。
Ｔ粒子と３Ｈｅ粒子は、分離できているが、非対称衝突を原因とする飛翔方向（図中に、↓、←→、↑の矢印で示す。）による飛翔速度の差が大きく、図６（ｆ）に示すとおり、一定の方向範囲（例えば３０°の範囲）の粒子を収集した場合、Ｔ粒子と３Ｈｅ粒子との混合が生じる。
核融合反応点（５１）を炉の中心（５３）より１０〜５０ｃｍ上部に設定することで、非対称性の影響を若干減少できる。【００５１】
＜Ｄ−３Ｈｅ反応の核融合反応率＞
先に「Ｄ−３Ｈｅ」反応の核融合反応率（ηｆ）について、検討する。
簡易炉（５０ｓ）では、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）を低速ビームとし、入手が困難なヘリウム３（３Ｈｅ）を高速ビームとして使用する。
Ｄ−３Ｈｅ反応の反応断面積（σ）は、約１ｂａｒｎｓ（１０−２４ｃｍ２）である。  
２００ＭＷの発電炉を構成する場合、毎秒７．２８×１０１９個の粒子が核融合することが必要である。
毎秒１０００回の衝突を行うとし、
長さが１０ｃｍ、直径１μｍに絞り込まれた高速のヘリウム３（３Ｈｅ）の荷電粒子バンチを、
長さが１０ｃｍ、直径２μｍで、粒子数が８倍の低速のデューテリウム（Ｄ）の荷電粒子バンチに打ち込むとき
衝突誤差（δ）は±０．５μｍまで許容でき、低速のデューテリウム（Ｄ）の粒子密度（ρ）は、
ρ＝７．２８×１０１９×８／（ｆ×π×（１×１０−４）２×１０）
≒１．８５×１０２４［ｃｍ３］
である。ただし、荷電粒子バンチの形状が理想どおりの円筒形ではでないこと、低速粒子は衝突により消滅して順次減少することなどから、低速の荷電粒子バンチの粒子密度（ρ）が２分の１であるとして、
ρ≒０．９２７×１０２４［ｃｍ３］
とする。【００５２】
１／ｅの粒子が衝突する平均自由行程（λｅ）は、核融合反応断面積（σ）が１×１０−２４ｃｍ２であるから、
λｅ＝１／（ρ・σ）
≒１．０８［ｃｍ］
直径１μｍ、長さ１０ｃｍの円筒で衝突すると、
（１−１／ｅ）１０／１．０８＝１．４２×１０−２
となるから、高速の燃料粒子であるヘリウム３（３Ｈｅ）は、ほぼ消滅する。【００５３】
一方、低速の燃料粒子であるデューテリウム（Ｄ）の８７％以上が、未反応燃料粒子（４９ｎ）となるので、未反応燃料粒子（４９ｎ）を循環して再利用することで、利用率を向上する。
低速の燃料粒子（Ｄ）を１ｋｅＶで循環した場合、速度は、３１０ｋｍ／ｓであるから、１ミリ秒で循環する場合、およそ３００ｍの長さの燃料粒子循環路（６９）を構成する必要がある。（粒子の速度を下げることで、燃料粒子循環路（６９）の長さを短くすることが可能である。）
高速のヘリウム３（３Ｈｅ）の未反応燃料粒子（４９ｎ）は、安全性の問題は無く、微量であることから、散乱粒子（４９ｓ）とともにイオン中和器（７０）によりガスに戻して、ガスボンベ（７９）等に回収する。【００５４】
＜核融合反応率＞
表４は、「Ｄ−３Ｈｅ」反応、「Ｄ−Ｄ」反応及び「Ｄ−Ｔ」反応の核融合反応率（ηｆ）の計算表である。（未反応率（１−ηｆ）で表示する。）
核融合周期（ｆ）は、１秒間に発生させる核融合の回数を表している。
核融合周期（ｆ）を２倍の毎秒２０００回とした場合、低速粒子の密度（ρ）は、同一で、１秒間に打ち出す低速粒子数及び低速のイオン電流（ＩＬ）は、共に２倍となる。高速粒子の粒子数及び高速のイオン電流（ＩＨ）は同一で、バンチ毎の粒子数は、２分の１になる。
従って、核融合周期（ｆ）を上げると、衝突による低速粒子の減少が少なくなるから、核融合反応率（ηｆ）を高く維持できると期待できるが、粒子加速器（６２）等を含む燃料粒子循環路（６９）の長さを短縮する必要があるため、上限がある。
2019138452.tif 000006
表４  核融合反応率計算表【００５５】
「Ｄ−Ｄ」反応及び「Ｄ−Ｔ」反応の核融合反応率（ηｆ）と「トリチウム消滅連携炉」について検討を行う。
Ｄ−Ｄ反応は、核融合反応断面積（σ）が０．１３ｂａｒｎｓ（０．１３×１０−２４ｃｍ２）と小さいため、核融合反応率（ηｆ）は５０％前後となるから、表４の計算表では、高速の荷電粒子を必要とする粒子数（１．４５×１０２０個）の２倍（２．９１×１０２０個）に設定することで、この問題を回避している。
高速の未反応燃料粒子（４９ｎ、Ｄ）は、減速して循環し、再度加速して高速の燃料粒子（Ｄ）として再利用する。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）のうち、トリチウム（Ｔ）は、即座に分離して回収し、１ｋｅＶ以下に減速してＤ−Ｔ反応炉に送る。【００５６】
Ｄ−Ｔ反応は、核融合反応断面積（σ）が５ｂａｒｎｓ（５×１０−２４ｃｍ２）と大きいので、核融合反応率（ηｆ）は９９．９９％以上となるから、トリチウム（Ｔ）は、ほぼ完全に消滅である。
Ｄ−Ｔ反応の核融合反応領域（５２）の実効的な長さ（９９％の粒子が反応する長さ）は、１ｃｍ前後と短い。
荷電粒子ビームが正しく衝突しなかった場合は、多量のトリチウム（Ｔ）が未反応となるので、必ず未反応粒子（４９ｎ）を分離して回収し、再度トリチウム（Ｔ）の消滅を試みる循環可能な構成にしておく必要がある。【００５７】
３Ｈｅ−３Ｈｅ反応については、表４の計算表に掲げなかったが、核融合反応断面積（σ）が０．０１ｂａｒｎｓと小さく、十分な核融合反応率（ηｆ）を確保するために、荷電粒子の密度を１〜２桁高く設定する必要がある。
荷電粒子ビームの密度が高いと、核融合反応率（ηｆ）が格段に高くなるので、０．１μｍ〜０．３μｍに収束させてビームの密度を１０〜１００倍高くすることが前提となる。
中性子（ｎ）の発生率は、燃料粒子に含まれる異原子混入率の積であると考えて良いから、Ｄ粒子の混入率が１０−９である場合、中性子（ｎ）の発生率が１０−１８と極めて少ない、という優れた特徴を有する。
【００５８】
＜直接電力変換＞
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の通過経路の周囲に導体を置き、荷電粒子が導体の近傍を通過することによる電磁誘導作用により電気エネルギー（Ｅ）を得ることができる。
電気エネルギー（Ｅ）に変換された分、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）が減少し、減速することができる。
中性子（ｎ）は電荷を持たないので、直接電力変換の対象ではない。【００５９】
核融合生成粒子は、核融合反応点（５１）を先頭とする核融合反応領域（５２）から周辺に向かって等方に飛翔する。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を直接電力に変換するには、核融合反応領域（５２）を囲むように、回生減速器（６７Ｅ）を隙間なく配置する必要がある。
核融合反応領域（５２）から周辺に向かって広がる核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、多面体（３２）の面毎に分担して収束した上で、回生減速器（６７Ｅ）に導く。
なお、図７（ｃ）に多面体（３２）の一例として３２面体を例示するが、面数の異なるもの、全体形状が円筒形の多面体などであっても良い。【００６０】
＜荷電粒子収束器＞
凹面形状を有する非球面静電界グリッド電極（５６ｅ）を±６０°の取込み角度を実現する方法が提案（特許文献６）されているが、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）が８００ｋｅＶ〜１４ＭｅＶと高いから、収束するのに要する電圧も極めて高くなるので、現実的ではない。
また、荷電粒子の速度、質量電荷比（ｍ／ｚ）によっても焦点距離が異なってくる。
図７（ａ）は、楕円の内面形状を利用した荷電粒子収束器（５６）の説明図である。
楕円は、２つの焦点を持ち、１方の焦点から発した粒子は、楕円の内側の任意の点（Λ）で反射し、その入射角（θ1）と反射角（θ２）とが等しく、他方の焦点に収束する性質がある。
図７（ａ）の核融合反応点（５１）を焦点とする複数の荷電粒子収束器（５６）を配置することで、荷電粒子の質量電荷比（ｍ／ｚ）によらず、全方位に広がる荷電粒子を分担して収束することができる。【００６１】
また、荷電粒子は、荷電粒子収束器（５６）の内壁面に浅い角度（θ１＜１０°）で衝突するので、直角または直角に近い角度で衝突する場合と比較して、内壁面への衝撃が大きく緩和される。
荷電粒子収束器（５６）の核融合反応点（５１）に近い側は、複数の荷電粒子収束器（５６）の壁面が重複することになるので、重複部分（破線で作図している部分）の壁面を取り去った形状にして、多面体（３２）の構成面ごとに荷電粒子収束器（５６）を配置する。【００６２】
荷電粒子収束器（５６）の核融合反応点（５１）から遠い方の焦点付近の形状は、徐々に細くし、ゆるやかに荷電粒子を収束している。
荷電粒子収束器（５６）は、セラミックスなどの強靭な絶縁体材料を用いて作成し、その外側には、帯電除去の電極（７１、＃１〜３）を設けて、プラスの高電圧を加えて、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の帯電を防止する。
中心側から外側の電極（７１、＃１から＃３）に向けて順にパルス状に高電圧を加え、帯電した荷電粒子を除去する。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の通過に伴って、電極（７１）に電流が流れると、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）が減少するので、誘導電流が流れにくい円周方向のすだれ状の電極形状にする。
【００６３】
＜荷電粒子分離器＞
図７（ｂ）は、扇型磁場（６８ｍ）により構成した荷電粒子分離器（６８ｘ）の説明図である。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を電気エネルギー（Ｅ）に変換し、粒子を減速した後、質量電荷比（ｍ／ｚ）の違いにより核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を核種毎に分離を行う。
速度（ｖ）、質量（ｍ）、電荷（ｑ）の荷電粒子は、磁界（Ｂ）内では、
ｍｖ２/ｒ＝ｑｖＢ
であるから、磁束（Ｂ）と直交する面に対して半径（ｒ）で回転し、電界（Ｅ）内では、
（１／２）ｍｖ２＝ｑＥ
であるから、電界（Ｅ）の方向に加速する。  【００６４】
2019138452.tif 000007
表５  質量電荷比（ｍ／ｚ）と回転半径の計算表
表５に質量電荷比（ｍ／ｚ）と１テスラの磁界中における回転半径の計算表を示す。
トリチウム（Ｔ）とヘリウム３（３Ｈｅ）の磁界中の回転半径が異なるから、容易に分離できる。
核融合生成荷電粒子のトリチウム（Ｔ）と陽子（ｐ）は、磁界中の回転半径が同一であるため、磁界だけでは分離することが難しいが、飛翔速度が違うから荷電粒子分離器（６８ｘ）に達するまでに速度差で分離している。
また、Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応を同時に行う場合は、ヘリウム４（４Ｈｅ）が加わり、２番目に飛翔してくるが、トリチウム（Ｔ）の回転半径とほぼ同一であるから、分離が難しい。
ヘリウム４（４Ｈｅ）が飛翔速度差で分離できるように、Ｄ−Ｔ反応をＤ−Ｄ反応の直前に発生させ、最初に飛翔してくる陽子（ｐ）と２番目のヘリウム４（４Ｈｅ）に対して、外側の電極（７１、＃１）にマイナスの偏向電圧を加え、内側の電極（７１、＃２）にプラスの偏向電圧を加えて、外側に向けて陽子（ｐ）とヘリウム４（４Ｈｅ）を加速して分離する。【００６５】
回生減速器（６７Ｅ、＃１０）は、設置できる長さに制限があること、荷電粒子を減速しすぎると、到達時間差で分離した荷電粒子が混合する原因となることから、若干の減速を行った後に荷電粒子分離器（６８ｘ）による分離を行っている。
質量電荷比（ｍ／ｚ）が小さい粒子ほど、減速の効果が大きく現れるから、磁界中の回転半径も異なってくる。
到達時間差により分離した核融合生成荷電粒子（４９ｃ）が、再度混合しない範囲で減速することで、荷電粒子分離器（６８ｘ）に要する偏向磁界・電界の強度を若干下げることができる。【００６６】
荷電粒子分離器（６８ｘ）により分離された荷電粒子は、回生減速器（６７Ｅ、＃１１〜＃１５）に送り、荷電粒子に残存する運動エネルギー（Ｋ）を電気エネルギー（Ｅ）に変換する。
図７（ｂ）には、回生減速器（６７Ｅ、＃１１〜＃１５）の配置を放射状に描いているが、磁気偏向を加える、あるいは、緩やかな曲面を用いることで荷電粒子の方向を変えることができるから、回生減速器（６７Ｅ、＃１１〜＃１５）を平行に、あるいは、周回するように配置することができる。  【００６７】
荷電粒子分離器（６８ｘ）及び回生減速器（５６）が、中性子（ｎ）が外部に漏れる経路となり得るので、核融合反応点（５１）に対して、回生減速器（６７Ｅ）の中心軸を外して取り付けるとともに、荷電粒子分離器（６８ｘ）の屈曲部分を中性子遮蔽室（６７ｓ）の中央部に配置することにより、中性子（ｎ）が直線的に漏えいするのを防ぐ構造とすることができる。
Ｄ−３Ｈｅ反応を併せ行う場合は、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）に１４ＭｅＶの高速の陽子（ｐ）が加わる。
除電された帯電粒子や荷電粒子ビームの衝突の際に生じた散乱粒子（４９ｓ）は、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）より速度が遅いので、最も内側の回生減速器（６７Ｅ、＃１５）に導かれる。【００６８】
荷電粒子分離器（６８ｘ）に進入する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の質量は、０．１〜０．５ｍｇ／ｂａｎｃｈと微量だが、速度が７，０００〜５３，０００ｋｍ／ｓと高速であることから、衝突時の衝撃力は、１０ｋｇｆ〜３０ｋｇｆに達する。
核融合周期（ｆ）が可聴周波数範囲内にあり、偏向の反作用により音響雑音を発する。
核融合周期（ｆ）の繰り返し周期を短くすることで、可聴周波数域を超え、バンチ当りの核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を減少させることで、衝撃力を減少させ、音響雑音を低減することができる。
図７（ｂ）では、８０°以上に屈曲させているが、より少ない屈曲角度で粒子の分離が可能であり、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を分離後に逆方向に偏向することで衝撃力を相殺し、音響雑音を低減することができる。【００６９】
＜回生減速器＞
荷電粒子の照射に耐える筒状の強靭なセラミックなどで作製し、外側に荷電粒子と電磁結合させる電極を形成し、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を直接電気エネルギー（Ｅ）に変換する。【００７０】
Ｄ−３Ｈｅ反応を毎秒１０００回のレートで発生し、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）が７．２８×１０１９個／秒である場合、陽子の荷電粒子流は１１．７Ａの電流に相当し、１つの荷電粒子バンチの陽子の個数は、７．２８×１０１６個であるから、毎秒０．０１１７クーロンの正電荷が５３，０００ｋｍ／ｓの速度で、１０００回通過するのに等しい。（１ｍを、およそ２０ｎｓで通過する。）
ヘリウム４（４Ｈｅ）の荷電粒子流であれば、２３．３Ａの電流に相当し、毎秒０．０２３３クーロンの正電荷が１３，３００ｋｍ／ｓの速度で、１０００回通過するのに等しい。【００７１】
２００ＭＷの電力を送電する場合、直流５０ｋＶの電圧であれば、４ｋＡの電流を取り扱う。
Ｄ−３Ｈｅ反応炉の総出力２１５ＭＷのうち、陽子（ｐ）が１７２ＭＷ、ヘリウム４（４Ｈｅ）が４３ＭＷの運動エネルギー（Ｋ）を持っている。
３２の系統の３００素子の回生減速器（６７Ｅ）を用いて回生する場合、１素子あたり５６ｋＷ前後の電力を担うことになり、各素子は、５０ｋＶ、平均電流として最大１．２Ａを取り扱う。
各素子に誘起する誘導電流は、波形比の大きいパルス状（１０ｎｓ〜１００ｎｓ／１ｍｓ）であるから、ピーク電圧、ピーク電流に耐えられる素子を使用する必要がある。【００７２】
図８（ａ）は、３素子の静電結合型の回生減速器（６７ｅ）である。筒状の容器の外側に静電結合を行う電極（７１）を形成している。
荷電粒子バンチが接近するときは、電極（７１）と正極（＋）に繋がる整流器（６７ｄ＋）が導通し、電極は＋２５ｋＶにバイアスされる。荷電粒子バンチが遠ざかるときは、電極（７１）と負極（−）に繋がる整流器（６７ｄ−）が導通し、電極は−２５ｋＶにバイアスされる。
２つの素子の電極（７１、＃１、＃２）は、一方には接近、他方は遠ざかる。電極（７１、＃１、＃２）のギャップには、５０ｋＶの減速電界を形成することになるから、核融合荷電粒子（４９ｃ）を減速させる。
それぞれの電極（７１）に極めて細い正と負のパルス状の電力が得られ、多数段の電極（７１）の出力を整流して合成し、平滑することで、直流の電気エネルギー（Ｅ）を得る。【００７３】
図８（ｂ）は、磁気結合型の回生減速器（６７ｍ）である。
筒状の容器の外側に磁性体（７２、比透磁率（μ／μ0）が１である場合を含む。）により磁気結合した電極（７１）を形成している。
電磁誘導により荷電粒子流と磁気結合した電極（７１）にパルス状の電力が得られ、整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）が導通し、整流して平滑することで、直流の電気エネルギー（Ｅ）を得る。
磁性体（７２）の透磁率（μ）、電極（７１）の長さ等によって、荷電粒子バンチに対する結合が決まり、後段の回生減速器（６７Ｅ）ほど、静電結合量と磁気結合量を大きくする。
現実の回生減速器（６７Ｅ）は、静電結合型（６７ｅ）との磁気結合型（６７ｍ）とを重ね合せた結合状態であり、図８の（ａ）と（ｂ）は、この点を考慮した整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）の配置である。
【００７４】
図８（ｃ）は、回生減速器（６７Ｅ）の負荷として、抵抗体（６７Ｒ）を接続した例である。
回生減速器（６７Ｅ）から離れた位置で、抵抗体（６７Ｒ）を発熱させ、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を熱エネルギー（Ｑ）に変換することができる。
電極（７１）自体を抵抗体（６７Ｒ）とすることもできる。
回生減速器（６７Ｅ）に抵抗体（６７Ｒ）を接続して熱エネルギー（Ｑ）に変換し、熱発電に一本化する、直接電力変換を用いない構成方法もある。
熱発電については、熱効率（ηＱ）を６０％（ＴＨ＝７５０℃）として計算を示したが、熱出力は、熱交換器の耐熱温度まで上げることができるから、カルノーサイクルの理論熱効率（ηＱ）から高温源（ＴＨ）が１３００°Ｋであれば７７％、高温源（ＴＨ）が１８００°Ｋであれば８０％を超える熱効率（ηＱ）が期待できる。
ηＱ  ＝  １−（ＴＬ／ＴＨ）
【００７５】
荷電粒子バンチが電極（７１、＃１）を通り過ぎる時、−２５ｋＶにバイアスされた電極（７１、＃１）にバンチの尾部の荷電粒子を引き寄せるから、一部の荷電粒子が電極（７１、＃１）周辺に残留若しくは帯電する。
次の荷電粒子バンチが近づくと、電極（７１、＃１）は、＋２５ｋＶにバイアスされ、残留（帯電）した荷電粒子は、はじき飛ばされるが、核種の異なる荷電粒子が混合する原因となってしまう。（簡易炉（５０ｓ）では、核種の分離を行わないので、混合しても支障は生じない。）
荷電粒子バンチの末端が電極（７１、＃２）を通り過ぎ、電極（７１、＃２）が−２５ｋＶに変化するタイミングで、電極（７１、＃１）のスイッチ（６７ｓｗ）を導通し、電極（７１、＃１）を＋２５ｋＶにバイアスすることで、残留若しくは帯電した粒子を電極（７１、＃２）の方向にはじき飛ばし、荷電粒子の核種の混合を予防する。【００７６】
荷電粒子バンチは、回生減速器（６７Ｅ）の各素子を通過する度に減速し、運動エネルギー（Ｋ）を失うから、前段では絶縁容器の厚さを調整して結合量を減らし、後段ほど静電結合量、磁気結合量を増やして、個々の素子の出力が均等になるよう設計する。
回生減速器（６７Ｅ、＃１〜＃３２）の位置を調整し、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の到達時刻をずらし、回生電力のピークの集中を避ける。
同じ回生減速器（６７Ｅ）を何度も周回させる構成方法もある。
【００７７】
＜中性子熱交換室＞
図９（ａ）は、熱変換室（６７Ｑ）の説明図である。
熱変換室（６７Ｑ）は、全体形状が球殻状で、複数の中性子熱変換器（６７ｃ）と中性子遮蔽器（６７ｓ）から構成され、それぞれ図９（ｃ）に示すような多面体（３２）の各面に相当する領域に分割可能な構成にしている。
核融合で生成した中性子（ｎ）は、荷電粒子収束器（５６）の壁面を透過し、中性子熱変換器（６７ｃ）と中性子遮蔽室（６７ｓ）に満たした中性子減速材（１０）によって熱エネルギー（Ｑ）に変換し、減速、吸収する。中性子減速材（１０）は、水を使用する。【００７８】
中性子熱変換器（６７ｃ）は、中性子遮蔽室（６７ｓ）の内側に位置し、加圧された中性子減速材（１０）に満たされ、核融合で生成した中性子（ｎ）の９０％以上を減速・吸収して熱エネルギー（Ｑ）に変換する。（非特許文献５）
中性子熱変換器（６７ｃ）は、中性子減速材（１０）の厚みを５０ｃｍ以上確保し、荷電粒子の流路を確保する貫通孔を設け、高い圧力に耐える形状で、接続管（６７ｊ）により上下を連結し、中性子減速材（１０）を上方向に循環している。【００７９】
中性子遮蔽器（６７ｓ）は、常圧の中性子減速材（１０）に満たされ、中性子熱変換器（６７ｃ）を透過した５％未満の中性子（ｎ）を減速して熱エネルギー（Ｑ）に変換するとともに、中性子（ｎ）を吸収して遮蔽する。
中性子遮蔽室（６７ｓ）は、燃料粒子の打ち込み、及び、回生減速器（６７Ｅ）を設ける開口部を中性子（ｎ）が通り抜けるので、その延長方向の容積を増して遮蔽を確実にする形状としている。
保守作業のために取り外すことが可能であり、中性子遮蔽室（６７ｓ）は、隣接する中性子遮蔽室（６７ｓ）との間の漏えいを少なくするため、中性子（ｎ）の放射方向と異なる角度ですり合わせる多段形状としている。【００８０】
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表６  中性子線量計算表
表６は連携炉（５０ｃ）と簡易炉（５０ｓ）の中性子線量計算表である。
どちらも１〜４日で一般人の年間被爆許容量（１ｍＳｖ／年）に達する。
図４に示す２００ＭＷのＤ−Ｄ及びＤ−Ｔ反応を行う連携炉(５０ｃ)では、それぞれ、１４．６×１０１９個の２．４５ＭｅＶ及び１４ＭｅＶの中性子が発生し、半径２０ｍの地点で、厚さ５ｍの水の層を透過する中性子（ｎ）の実効線量は、係数を考慮して、１日当たり０．２７７ｍＳｖである。（この計算表では、全て１４ＭｅＶの中性子とした。水の厚さを６ｍとすると、一般人の年間被ばく許容量に抑えられるが、荷電粒子分離器（６８ｘ）、回生減速器（６７Ｅ）などの収容部分の水の厚さが減少するから、５ｍとした。）熱交換室（６７Ｑ）には貫通部分が多く、透過する中性子（ｎ）が存在する。
稼働中は周辺に立ち入ることが出来ず、外側に厚さ１ｍ以上の外壁（５９）を設け、一般人の年間被ばく許容量以下になるよう、中性子（ｎ）を遮蔽する。
軽量な中性子反射体（６７ｂ）を内蔵して中性子減速材（１０）を減すとともに、低放射化フェライト鋼など強靭な構造材が必要であり、これらは、中性子遮蔽体・反射体として算入することができる。
また、発熱量が少ない外側の中性子遮蔽室（６７ｓ）の一部は、軽量な固体の中性子遮蔽体（６７ｐ）などに置き換えることができる。【００８１】
ベリリウム（Ｂｅ）またはベリリウム（Ｂｅ）を含む物質で作製した中性子倍増体を中性子遮蔽器（６７ｓ）内に配置し、高エネルギーの中性子（ｎ）を吸収し、新たに中性子（ｎ）を生成することができる。
９Ｂｅ  ＋  ｎ → ２（４Ｈｅ） ＋ ２（ｎ）  −２．５ＭｅＶ
倍増した中性子（ｎ）は、中性子熱変換器（６７ｃ）内の中性子減速材（１０）と反応し、デューテリウム（Ｄ）、トリチウム（Ｔ）を生成する。
ｐ  ＋  ｎ  →  Ｄ  ＋  γ    １．６７ＭｅＶ
Ｄ  ＋  ｎ  →  Ｔ  ＋  γ    
定期的に中性子減速材（１０）を精製することで、核融合燃料であるデューテリウム（Ｄ）、トリチウム（Ｔ）をより多く回収することができる。
【００８２】
＜簡易炉の中性子＞
図５に示す２００ＭＷのＤ−３Ｈｅ反応のみを行う簡易炉（５０ｓ）では、原理上中性子（ｎ）の発生は無いが、核融合燃料のヘリウム３（３Ｈｅ）の中にＤ粒子あるいはＴ粒子が混入していると、中性子（ｎ）を発生する核融合反応が発生する。
混入率が１０−１２であった場合、半径１０ｍの地点で、厚さ５０ｃｍの水の層と同等の遮蔽効果があるとして計算すると、表６の計算に示すとおり、中性子（ｎ）の実効線量は、１日当たり０．８１３ｍＳｖである。【００８３】
核融合燃料のヘリウム３（３Ｈｅ）に、中性子（ｎ）が反応すると、トリチウム（Ｔ）に変化するから、燃料の保存方法に注意が必要である。
３Ｈｅ  ＋  ｎ  →  Ｔ  ＋  ｐ    ＋０．７６４ＭｅＶ  
簡易炉（５０ｓ）の中性子放出量は、核融合燃料の不純物の含有量に依存するから、十分に精製した核融合燃料を使用し、中性子（ｎ）の照射を避けて保管するだけでなく、核融合燃料のヘリウム３（３Ｈｅ）を衝突させる直前に、イオン屈曲器（６８ｒ）などにより屈曲する際に、質量電荷比（ｍ／ｚ）の相違により異原子核（４９ｓ、Ｄ粒子、Ｔ粒子など）を十分に取り除くことが重要である。
異原子核（４９ｓ、Ｄ粒子、Ｔ粒子など）を分離して除去する効果は大きく、異原子混入率を１０００分の１にすれば、中性子減速材（１０）の厚さ５０ｃｍの中性子遮蔽室（６７ｓ）を削減することができる。
移動体である場合は、炉の負荷率や稼働時間を考慮に入れることができる。
乗員、燃料タンクとの間に、中性子遮蔽効果の大きい材料で作製した遮蔽板を設ける方法もある。
【００８４】
＜ブランケット＞
磁気閉じ込め型核融合炉に使われるブランケットは、中性子反応断面積（σｎ）が大きいリチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）などを用い、核融合燃料であるトリチウム（Ｔ）の増殖を行うとともに、中性子（ｎ）の遮蔽を行う。
リチウム（Ｌｉ）は、中性子（ｎ）に対する遮蔽能力が優れているから、中性子減速材（１０）の厚みを減らすことができる。（非特許文献６）
中性子（ｎ）を吸収して核融合燃料であるトリチウム（Ｔ）等を生成し、あるいは、中性子（ｎ）を倍増する反応式を次に示す。
６Ｌｉ  ＋  ｎ → Ｔ  ＋  ４Ｈｅ            ＋４．８ＭｅＶ
６Ｌｉ  ＋  ｎ → ｎ  ＋  Ｄ  ＋  ４Ｈｅ    −１．５ＭｅＶ
７Ｌｉ  ＋  ｎ → ｎ  ＋  Ｔ  ＋  ４Ｈｅ    −２．５ＭｅＶ
９Ｂｅ  ＋  ｎ → ２（４Ｈｅ） ＋ ２（ｎ）  −２．５ＭｅＶ
９Ｂｅ  ＋  ４Ｈｅ  →  １２Ｃ  ＋  ｎ
トリチウム増殖材として、固体のリチウム化合物（Ｌｉ２Ｏ、Ｌｉ２ＴｉＯ３、ＬｉＨ）などの他、液体の金属リチウム（Ｌｉ、ＬｉＰｂ）などの利用も検討されている。
中性子倍増材として、ベリリウム（Ｂｅ）、ベリリウム化合物（Ｂｅ１２Ｔｉ）などを使用し、中性子（ｎ）を倍増することで、トリチウム（Ｔ）の収量を増やすことができる。【００８５】
（ａ）液体の金属リチウム（Ｌｉ、ＬｉＰｂ）を用いる場合は、ブランケット内を循環した放射性物質を含む高温の液体金属を外部に取り出してトリチウム（Ｔ）を回収する構成となるため、事故時の対処に困難が付きまとう。
（ｂ）酸素を含むリチウム化合物（Ｋｉ２Ｏ，ＬｉＯＨ、Ｌｉ２ＴｉＯ３）を用いる場合は、９８％前後がトリチウム水（ＨＴＯ分子）として回収されるので、疎水性触媒を用いた分離方法など、三重水素ガス（１３）のみを取り出す行程が必要である。
（ｃ）酸素を含まないリチウム化合物（ＬｉＨ、Ｌｉ３Ｎ）、ＬＴＺＯ２０（Ｌｉ２ＴｉＯ３＋２０％Ｌｉ２ＺｒＯ３）などでは、９９％前後が三重水素ガス（１３、ＨＴ分子）として回収されるから、トリチウム（Ｔ）の分離処理が容易である。（非特許文献７、８）
Ｄ−Ｄ反応及びＤ−Ｔ反応で生成する中性子（ｎ）に対する生成したトリチウム（Ｔ）の割合であるトリチウム生成率（ηｔ）が０．５では、出力がおよそ１．６倍の、０．８では、およそ３．６倍のトリチウム増倍炉（５０ｔ）を構成することができる。【００８６】
ベリリウム（Ｂｅ）や鉛（Ｐｂ）の中性子増倍材を多くすることで、高速中性子による中性子倍増効果も増し、局所的なトリチウム（Ｔ）の生成率（ηｔ）を１．３〜１．４にすることができ，総合のトリチウム生成率（ηｔ）が１以上のトリチウム増殖炉（５０Ｔ）を構成することができる。
トリチウム（Ｔ）の生成率（ηｔ）が１を超えるとトリチウム（Ｔ）が増大し続けるから、Ｄ−Ｔ反応炉のみで運転を継続することができる。しかし、余剰のトリチウム（Ｔ）を蓄積しないためには、トリチウム増殖室（６７Ｔ）の内側に中性子減速材（１０）を注入する厚さ１０〜４０ｃｍの中性子調整室（６７ｖ）を設け、ブランケットに達する中性子（ｎ）を遮る機構を設けるなどして、トリチウム生成率（ηｔ）自体を制御できる構造にする必要がある。
Ｄ−Ｄ反応炉を省略することができ、停止時に循環中のトリチウム（Ｔ）を回収して、次回の起動用の燃料として保存する運転形態となる。
Ｄ−Ｔ反応の核融合反応率（ηｆ）が大きいから、低速の燃料粒子であるデューテリウム（Ｄ）の粒子密度（ρ）を下げることが出来き、粒子加速器（６２）への要求も下げられる。
さらに、Ｄ−Ｔ反応で飛翔する粒子は、中性子（ｎ）とヘリウム４（４Ｈｅ）のみであるので荷電粒子分離器（６８ｘ）も必要ない。
回生減速器（６７Ｅ）に抵抗体（６７Ｒ）を加えることで、熱変換型の構成も容易であるという特徴がある。【００８７】
図９（ｂ）は、連携炉（５０ｃ）に、磁気閉じ込め型核融合炉のブランケットで用いられるリチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）を含む物質で満たしたトリチウム増殖室（６７Ｔ）を加えた熱交換室（６７Ｑ）の構成である。
トリチウム増殖室（６７Ｔ）は、トリチウム増殖材であるリチウム化合物（ＬＴＺＯ２０）と中性子増倍材であるベリリウム（Ｂｅ）を充填し、上下のトリチウム増殖室（６７Ｔ）を接続管（６７ｊ）で連結している。
１％前後の水素等ガス（１１、１２）を添加したヘリウム４ガス（２４）を還流させて、中性子（ｎ）の照射を受けて生成した粒子（Ｄ、Ｔ、４Ｈｅ、Ｃ）を回収する。
回収した高温のガスに含まれる熱エネルギー（Ｑ）を回収し、熱による発電を行い、電気エネルギー（Ｅ）を得る。
回収した循環ガスは、ヘリウム４ガス（２４）に対して、水素等ガス（１１、１２）が１％前後、三重水素ガス（１３）が０．０１％前後含まれ、炭素（Ｃ）並びにこれらの化合物、増殖材等の微粉末が混入している。
水素透過係数が大きいパラジウム合金膜（ＰｄにＡｇ、Ｐｔ、Ａｕ等を少量混ぜた合金）を用いた水素分離器（８２ａ）を用いて水素等ガス（１１、１２、１３）を濃縮する。
水素透過膜を用いた水素分離器（８２ａ）を用いる方法の他、水素吸蔵能力の高いパラジウム合金などの水素吸蔵合金（７９ｍ）に水素等ガス（１１、１２、１３）を吸蔵させ、加熱して放出させる水素分離器（８２ｂ）を用いて水素等ガスを濃縮する方法もある。
濃縮した水素等ガスを荷電粒子発生器（６１）に送り、イオン化し、質量電荷比（ｍ/ｚ）によりトリチウム（Ｔ）のみを選択し、Ｄ−Ｔ反応によりトリチウム（Ｔ）を燃料として核融合反応させる。
回収ガスを液化して、沸点の違いを利用して分離する方法等も考えられる。【００８８】
トリチウム増殖室（６７Ｔ）内のトリチウム（Ｔ）の回収に時間を要するから、還流ガスが一巡するのに２０分を要する。２０分で生成するトリチウム（Ｔ）の量は、０．４ｇを超える。
これは、トリチウム増殖室（６７Ｔ）を持たない連携炉（５０ｃ）と比較すると、瞬間的なトリチウム（Ｔ）の存在量は１００万倍を超える。
単位質量あたりのリチウム（Ｌｉ）の価格は、デューテリウム（Ｄ）より廉価であるが、トリチウム増倍炉（５０ｔ）、トリチウム増殖炉（５０Ｔ）の安全対策が極めて重要となる。【００８９】
＜トリチウム増倍炉の停止＞
トリチウム増倍炉（５０ｔ、Ｄ−Ｄ炉を有するものに限る。）の停止は、Ｄ−Ｄ反応を完全に停止した後も、トリチウム増殖室（６７Ｔ）内のトリチウム（Ｔ）の回収に時間を要するため、トリチウム（Ｔ）を循環しながら消滅運転（Ｄ−Ｔ反応）を継続しなければならず、トリチウム消滅運転によって生成する中性子（ｎ）によるトリチウム（Ｔ）の生成が継続する。
循環するトリチウム（Ｔ）は時間と共に減少するように設計するが、生成率（ηｔ）が５０％の場合でもトリチウム（Ｔ）の生成量が１０分の１に減少するのに１時間以上を要するから、６時間以上のトリチウム（Ｔ）の消滅運転が必要である。【００９０】
トリチウム増倍炉（５０ｔ）を同時に複数基運転している場合、中性子減速材（１０）を注入する厚さ１０〜４０ｃｍの空洞を設け、停止時にトリチウム増殖室（６７Ｔ）に達する中性子（ｎ）を遮断する構成である場合は、新たにトリチウム（Ｔ）を生成させずに消滅することができるから、停止に要する時間を短縮することができる。
【００９１】
＜核融合炉の規模＞
簡易炉（５０ｓ）は、航空機、宇宙シャトルのエンジンとしても構成可能である。
大型航空機１機分の推力は、およそ２００ＭＷに相当する。
２００ＭＷの連携炉（５０ｃ）は、年間３８．４５ｋｇのデューテリウム（Ｄ）（重水１９２．５ｋｇ）を消費するから、日本の総消費電力量である１０００ＴＷｈを賄うには、２００ＭＷの連携炉（５０ｃ）で構成したとするならば、５７０〜１０００基が必要であり、年間１１０tもの重水を消費する。（Ｄ−３Ｈｅ反応を使用しない場合。）
自然水に換算すれば、７３万トン以上となり、膨大な水量である。
Ｄ−３Ｈｅ反応も使用するとすれば、重水の消費量は６５．９ｔと半分近くに減少するが、それでも相当な量である。【００９２】
２００ＭＷのＤ−３Ｈｅ反応のみを使用する簡易炉（５０ｓ）の場合、年間７．６９ｋｇのデューテリウム（Ｄ）（重水３８．４５ｋｇ）と１１．５４ｋｇのヘリウム３（３Ｈｅ）を消費するから、年間４．３９ｔのデューテリウム（Ｄ）（重水２２ｔ）と６．５８ｔのヘリウム３（３Ｈｅ）があれば、日本の総消費電力量を賄うことができる。
Ｄ−Ｔ炉のみで構成するトリチウム増殖炉は、年間７．６９ｋｇのデューテリウム（Ｄ）と２６．９ｋｇのリチウム（Ｌｉ）を燃料として用いて運転できる。
中性子（ｎ）により放射化し、危険なトリチウム（Ｔ）を扱う連携炉（５０ｃ）、増倍炉（５０ｔ）、増殖炉（５０Ｔ）を数多く建設するより、ヘリウム３（３Ｈｅ）を月などから調達し、資源の保護の観点からも、安全なＤ−３Ｈｅ反応のみを使用する簡易炉（５０ｓ）を建設すべきと考える。
【発明の効果】
【００９３】
遅々として進展しないプラズマ方式の核融合に見切りをつけて、一気に核融合発電を実現することができる。
Ｄ―Ｄ反応を行い、次にＤ−Ｔ反応を行って、ヘリウム３（３Ｈｅ）を生産し、トリチウム（Ｔ）の消滅を行う「連携炉（５０ｃ）」、リチウムブランケットを持つトリチウム増殖炉等（５０ｔ、５０Ｔ）によって、膨大なエネルギーを得ることが出来る。
Ｄ―３Ｈｅ反応を行う「簡易炉（５０ｓ）」は、「連携炉（５０ｃ）」と同等のエネルギー（Ｅ、Ｑ）を得ることが出来、放射性物質を含まない核融合であるから、移動体の推進力としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】Ｄ−Ｄ反応の核融合粒子の挙動
【図２】Ｄ−Ｔ反応の核融合粒子の挙動
【図３】Ｄ−３Ｈｅ反応の核融合粒子の挙動
【図４】トリチウム消滅連携型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（Ｄ−Ｄ、Ｄ−Ｔ反応炉）
【図５】簡易型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（Ｄ−３Ｈｅ反応炉）
【図６】核融合生成粒子の飛翔（ａ）〜（ｅ）Ｄ−Ｄ反応、（ｆ）Ｄ−Ｄ及びＤ−Ｔ反応
【図７】（ａ）荷電粒子収束器、（ｂ）荷電粒子分離器、（ｃ）多面体
【図８】回生減速器（ａ）静電結合型、（ｂ）磁気結合型、（ｃ）抵抗体負荷型
【図９】（ａ）中性子熱変換室、（ｂ）トリチウム増殖室
【図１０】簡易型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（実施例１）
【図１１】熱変換型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉(実施例２）（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図、（ｃ）熱変換炉で構成した核融合発電装置
【図１２】トリチウム消滅連携型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（実施例３）
【図１３】（ａ）イオン流屈曲器、（ｂ）イオン中和器
【図１４】（ａ）トリチウム消滅連携炉の中性子減速材の循環（実施例３）、        （ｂ）トリチウム増倍炉のトリチウムの循環（実施例４）
【図１５】トリチウム増殖炉のトリチウムの循環（実施例５）
【発明を実施するための形態】
【００９５】
＜実施例１：簡易炉＞
図１０は、実施例１の簡易型（５０ｓ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の構成図である。
荷電粒子の衝突方式として、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がヘリウム３（３Ｈｅ）の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させ、荷電粒子を無駄なく核融合反応させるように構成している。
低速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃０１）は、荷電粒子発生装置（６１、＃０）、粒子加速器（６２、＃０１、＃０２）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、及び、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、さらに、イオン回収路（６８ｃ）及び回生減速器（６７Ｅ、＃００）、並びに、イオン移送路（６８）、イオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９、＃０）を構成している。
高速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃１１）は、荷電粒子発生装置（６１、＃１）、粒子加速器（６２、＃１１、＃１２）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、さらにイオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９、＃１）を構成している。
【００９６】
核融合燃料である重水素ガス（１２）とヘリウム３ガス（２３）を荷電粒子発生装置（６１、＃０、＃１）でイオン化し、荷電粒子を粒子加速器（６２、＃００、＃１０）により０．１ｋｅＶまで加速してパルス状の荷電粒子ビームのバンチにし、イオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）から成る燃料粒子循環路（６９、＃０、＃１）に送り出し、粒子加速器（６２、＃０１、＃１１）により最終的な加速を行う構成である。
先に粒子数の多い低速ビームを、次に粒高速ビームを、時間差を付けて発射する。
【００９７】
発射する荷電粒子ビームの速度は、核融合燃料の組み合わせによって決まる核融合反応断面積（σ）が大きくなる相対速度（低速ビーム：１ｋｅＶ、３００ｋｍ／ｓ、高速ビーム：４００ｋｅＶ、５０００ｋｍ／ｓ）とする。
核融合反応点（５１）を先頭とする細長い核融合反応領域（５２）で、バンチ全体が衝突するように発射時刻及び発射方向並びにバンチの傾きを調整する。
燃料のヘリウム３（３Ｈｅ）に混入したデューテリウム（Ｄ）、トリチウム（Ｔ）などの異原子核（４９ｓ）は、中性子（ｎ）発生の原因となる。
イオン流屈曲器（６８ｒ）は、移送目的外の核種の粒子は、基本となる屈曲角度と異なる角度で打ち出されるから、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１１、＃１２）を通過する際に可能な限り異原子核（４９ｓ）を取り除く。（異原子核混入率：１０-１２以下）
分離した異原子核（４９ｓ）は、電子発生器（７０ｅ）の電子を与えてイオン中和器（７０、＃０）でガスに戻し、ガスボンベ（７９、＃０）に回収する。    
【００９８】
核融合反応をせずに通過した未反応燃料粒子（４９ｎ）は、ほぼ低速のＤ粒子のみで、核融合炉容器（５８）の下部に設けたイオン回収路（６８ｃ）から回収し、回生減速器（６７Ｅ、＃００）により０．１ｋｅＶまで減速し、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０４、＃０５）及びイオン移送路（６８）により構成した燃料粒子循環路（６９、＃０）を経由して、低速用の粒子加速器（６２、＃０１）に循環し、未反応燃料粒子（４９ｎ）を再利用する。
イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０１、＃０５）は、図に示していないが、回生減速器（６７Ｅ、＃００）と粒子加速器（６２、＃００）からの荷電粒子流を合流させる構造にする必要がある。
【００９９】
核融合で生じた核融合生成荷電粒子（４９ｃ、ｐ、４Ｈｅ）は、極短時間で直径１μｍ及び２μｍの燃料粒子ビームの外に出るから、他の燃料粒子に衝突することなく等方に飛翔し、速度の速いｐ粒子、４Ｈｅ粒子の順に、核融合炉の周辺部に到達する。
多面体（３２）の面毎に分担して取り囲む様に隙間なく配置した、荷電粒子収束器（５６、＃１〜３２）により収束し、３００素子の回生減速器（６７Ｅ、＃1〜３２）により、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を取得する。
簡易型（５０ｓ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）は、核融合生成粒子にトリチウム（Ｔ）などの危険な物質を含まないので、荷電粒子分離器（６８ｘ）を持つ必要がない。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）は、全て最終核融合生成粒子（４９ｆ、ｐ、４Ｈｅ）であるから、イオン中和器（７０、＃１〜３２）により電子発生器（７０ｅ）の電子を与えて気体に戻してガスボンベ（７９、＃０）に回収する。（混入した散乱粒子等を含む。）
【０１００】
粒子加速器（６２）の長さは、一般的に数十メートル以上あるが、図１０のイオン移送路（６８）、粒子加速器（６２）及び前述の回生減速器（６７Ｅ）の長さは、説明図の都合で縮めて描いている。
イオン移送路（６８）の長さは、粒子加速器（６２）の通過時間、イオン移送路（６８）内の荷電粒子の移送速度などを考慮し、核融合発生周期（１ｍｓ）に合致する長さにしている。
低速用の粒子加速器（６２、＃０１、＃０２）と高速用の粒子加速器（６２、＃１１、＃１２）は、それぞれ２段構成としている。
【０１０１】
図１０には示していないが、イオン回収路（６８ｃ）には、高速と低速の荷電粒子ビームの到達位置、粒子の量を検出するセンサーを備えて、衝突状態等の制御に必要なデータを取得している。
また、荷電粒子収束器（５６）の容器に真空容器（５５）の役割を与え、その周囲を除熱室（６７ａ）としてヘリウム４ガス（２４）などを循環し、熱回収を行う。
熱の循環機構、熱発電機構については、図１０に示していない。
【０１０２】
＜停止手順＞
簡易型（５０ｓ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の停止は、荷電粒子発生器（６１、＃１）を停止し、高速の荷電粒子ビームを停止する。
次に、荷電粒子発生器（６１、＃０）を停止する。
循環している低速の荷電粒子ビームは、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０４）の偏向強度を変えて、イオン中和器（７０、＃０）に送って電子を与えて中和し、ガスボンベ（７９、＃０）に回収し、炉を停止する。
【０１０３】
＜実施例２：熱変換炉＞
図１１は、実施例２の熱変換型（５０ｈ）の荷電粒子ビーム衝突核融合炉（５０）の説明図である。
荷電粒子の衝突方式として、簡易炉（５０ｓ）と同様、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がヘリウム３（３Ｈｅ）の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させ、荷電粒子を無駄なく核融合反応させるように構成している。
図１１（ａ）は縦断面図で、全体形状が円錐台形であり、（ｂ）は、横断面図で、右に回転する放射状の楕円面を基調とした反射面を形成する荷電粒子収束器（５６、＃１〜１０）と、その周囲に設けた一条ネジの溝で構成するイオン周回減速器（６７ｌ）とを形成している。
核融合反応領域（５２）で生成した核融合生成荷電粒子（４９ｃ）は、荷電粒子収束器（５６、＃１〜１０）の一方の面で反射し、各々の荷電粒子バンチが周囲に設けたイオン周回減速器（６７ｌ）に導かれ、図１２（ｂ）の右方向に回転する。
荷電粒子整流板（５６ｇ、鎖線で示す。）を荷電粒子収束器（５６）の内部に配置して、軸に近い方向に飛翔した荷電粒子をイオン周回減速器（６７ｌ）に導いている。（荷電粒子整流板（５６ｇ）は、熱交換室（６７Ｑ）には存在しない。）
【０１０４】
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）のバンチは、イオン周回減速器（６７ｌ）の内面の設けたネジ状の溝に沿って周回する。
絶縁材料で作製したイオン周回減速器（６７ｌ）の壁面に、面状あるいは網目状の抵抗体（６７Ｒ）が埋め込まれ、溝に沿ってパルス状に流れる荷電粒子による誘導電流が抵抗体（６７Ｒ）に流れ、発熱する。
図には示していないが、イオン周回減速器（６７ｌ）の壁面内に電極を埋め込み、離れた位置に抵抗体（６７Ｒ）を置き発熱させることもできる。
【０１０５】
イオン周回減速器（６７ｌ）の後半部分は、溝が閉じた形状になり、図には示していないが、磁性体で取り囲み、閉じた磁路を形成することで、荷電粒子流と抵抗体（６７Ｒ）を流れる誘導電流との磁気結合を高めている。
イオン周回減速器（６７ｌ）の溝（閉じた溝）は、イオン回収路（６８ｃ）の支持構造（イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０３）、冷却器（８５）などの収容部分。）を避けるように形成している。
イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０３）は、外側ほど磁界を強くした磁場を使用し、核種に因らず荷電粒子（４９ｎ、４９ｃ）を同一方向に反射し、イオン回収路（６８ｃ）から回収した未反応燃料粒子（４９ｎ）を低速の粒子加速器（６２、＃０１）に循環している。
【０１０６】
熱交換室（６７Ｑ）に空気またはガスを送り、壁面をとおして熱交換を行う。
荷電粒子収束器（５６）及び荷電粒子整流板（５６ｇ）にも抵抗体（６７Ｒ）を埋め込み、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を効率的に熱エネルギー（Ｑ）に変換する。
図には示していないが、イオン周回減速器（６７ｌ）の壁面に回生減速器（６７Ｅ）を埋め込み、直接電力変換による電気エネルギー（Ｅ）を取り出すように構成できるから、粒子加速器（６２）の駆動用の電力を賄うことができる。
【０１０７】
図１１（ｃ）にイオン移送路（６８）とイオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９）を備えた熱変換型（５０ｈ）の荷電粒子ビーム衝突核融合炉（５０）を示す。
低速用の燃料粒子循環路（６９、＃０）の構成は、図１０の簡易炉（５０ｓ）とほぼ同じ構成であるが、その長さが短いため、低速の荷電粒子は短時間で周回し、次の高速の燃料粒子が発射されて衝突するまで、低速用の燃料粒子循環路（６９、＃０）を循環する。
キャピラリー（６３ｃ）を電子レンズ（６３）として使用し、デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）の２本の核融合燃料粒子の荷電粒子ビームを発射している。
【０１０８】
イオン周回減速器（６７ｌ）により減速した核融合生成荷電粒子（４９ｃ）は、イオン移送路（６８）、イオン中和器（７０）を経由してガスボンベ（７９）に回収する。
消滅せずに残ったヘリウム３（３Ｈｅ）や混入した核融合生成粒子（４９ｃ）を、キッカー（６８ｋ）で分離し、並びに、停止時にデューテリウム（Ｄ）をイオン中和器（７０）に送り、ガスに戻してガスボンベ（７９）に回収する。
【０１０９】
図１１（ａ）の左側から吸入した空気またはガスを熱交換室（６７Ｑ）で加熱して、右側のタービン（８６）に送り、発電機（８８）を駆動し、電気エネルギー（Ｅ）を得る、核融合熱発電装置（８１）を構成している。
ヘリウム３（３Ｈｅ）を用いる核融合は、原理上、中性子（ｎ）の発生がなく、トリチウム（Ｔ）を生成しないから、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の分離を行う必要がないこと、
荷電粒子ビームのバンチの軸方向の長さに制限が少ないこと、並びに、
熱変換炉（５０ｈ）は、部品数が格段に少なく、炉の構造が単純である。
【０１１０】
図には示していないが、核融合ジェットエンジン（８０ｊ）などとしての応用も見込まれる。
【０１１１】
＜実施例３：連携炉＞
図１２は、実施例３のトリチウム消滅連携型（５０ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｄ−Ｔ反応炉）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の構成図である。
荷電粒子の衝突方式として、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がデューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）の２種類の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させ、荷電粒子を無駄なく核融合反応させるように構成している。
低速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃００）は、荷電粒子発生装置（６１、＃０）、粒子加速器（６２、＃０、＃００）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、及び、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、さらに、イオン回収路（６８ｃ）及び回生減速器（６７Ｅ、＃０）、並びに、イオン移送路（６８）、イオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９、＃００）を構成し、低速の未反応燃料粒子（４９ｎ）であるデューテリウム（Ｄ）を再利用している。
【０１１２】
高速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃０１）は、荷電粒子発生装置（６１、＃０）、粒子加速器（６２、＃０、＃０１）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、さらにイオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９、＃０１）を構成し、高速の未反応粒子（４９ｎ）であるデューテリウム（Ｄ）を再利用している。
連携炉（５０ｃ）は、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）を最初の核融合燃料として低速ビームと高速ビームに使用する。
他の１つの高速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃１）は、粒子加速器（６２、＃１１）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、Ｄ−Ｄ反応で生じたトリチウム（Ｔ）を荷電粒子分離器（６８ｘ）、回生減速器（６７Ｅ、＃１４〜３２４）により分離・減速し、荷電粒子のままで循環している。
【０１１３】
荷電粒子発生装置（６１、＃０）に重水素ガス（１２）を送ってイオン化し、粒子加速器（６２、＃０）に送り、イオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）から成る燃料粒子循環路（６９、＃００、＃０１）に送り出している。
粒子加速器（６２）の長さは、数十メートル以上あるのが一般的であるが、図１２のイオン移送路（６８）及び粒子加速器（６２）は、長さを縮めて描いている。
イオン移送路（６８）の長さは、核融合発生周期、粒子加速器（６２）の通過時間などを考慮して決定する。
【０１１４】
トリチウム消滅連携炉（５０ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｄ−Ｔ反応炉）では、入手が容易な核融合燃料としてデューテリウム（Ｄ）を、低速ビーム、高速ビームの両方に使用する。
Ｄ−Ｄ反応により、トリチウム（Ｔ）とヘリウム３（３Ｈｅ）を生成し、トリチウム（Ｔ）は、Ｄ−Ｔ反応により直ちに消滅させる。
【０１１５】
ヘリウム３（３Ｈｅ）は、安全な核融合燃料としてガスに戻してガスボンベ（７９、＃３、２３）に蓄積して簡易炉（５０ｓ）用の核融合燃料とする。
トリチウム消滅連携炉（５０ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｄ−Ｔ反応炉）に、Ｄ-３Ｈｅ反応炉を追加して、荷電粒子の状態でヘリウム３（３Ｈｅ）を移送して直ちに使用する構成とすることもできる。（地震などの緊急時のみ、ヘリウム３（３Ｈｅ）を燃料として使用し、Ｄ−３Ｈｅ反応に切り替えて稼働を続けるなど。）
【０１１６】
Ｄ−Ｄ反応炉とＤ−Ｔ反応炉、あるいは、Ｄ−３Ｈｅ反応炉を加えて、それぞれ独立した核融合炉であっても良いし、核融合炉容器（５８）を共有し、Ｄ−ＤとＤ−Ｔ反応を交互に発生する構成であっても良い。また、低速ビームを共用し、Ｄ−ＤとＤ−Ｔ反応を同時に、あるいは、低速ビームの循環に対してＤ−ＤとＤ−Ｔ反応を交互に発生するなどの構成であっても良い。
図１２の実施例３は、Ｄ−Ｄ反応炉及びＤ−Ｔ反応炉の核融合炉容器（５８）及び低速ビームを共用する構成例である。
Ｄ−ＤとＤ−Ｔ反応を同時に発生（高速のＴ粒子を高速のＤ粒子より先に衝突させる。）させる構成とし、共用する低速ビームの粒子数は、先に衝突する反応による減少分を考慮し、表４に示す粒子数より多くしておく。
【０１１７】
粒子加速器（６２、＃０）は、一定の時間差を置いて２つの荷電粒子バンチを１ｋｅＶで発射する。
電界または磁界を変化して荷電粒子の進路を変えるキッカー（６８ｋ、＃０）により、
１つは、燃料粒子循環路（６９、＃００）に送り出し、粒子加速器（６２、＃００）で荷電粒子バンチとして成形し、１ｋｅＶの低速の荷電粒子ビームとして打ち出され、            
他の１つは、燃料粒子循環路（６９、＃０１）に送り出し、粒子加速器（６２、＃０１）で５００ｋｅＶまで加速し、高速の荷電粒子ビームとして打ち出し、核融合反応点（５１）で衝突させる。
【０１１８】
荷電粒子ビームの速度は、核融合燃料の組み合わせによって決まる核融合反応断面積（σ）が大きくなる適切な相対速度（衝突に要する運動エネルギー（Ｋ）に対して核融合により得られる運動エネルギー（Ｋ）が大きくなる速度。）で、細長く成形された荷電粒子バンチ全体を衝突させて、核融合反応点（５１）を先頭とする細長い核融合反応領域（５２）で核融合反応を発生させる。
Ｄ−Ｄ及びＤ−Ｔ反応で生じた核融合生成粒子（ｐ、ｎ、Ｔ、３Ｈｅ、４Ｈｅ）は、極短時間で直径１μｍ及び２μｍの燃料粒子ビームの外に出るから、他の燃料粒子に衝突することなく等方に飛翔し、表５に示した速度で、速度の速い粒子からｎ、ｐ、ｎ、４Ｈｅ、Ｔ、３Ｈｅの順に、核融合炉容器（５８）の周辺部に達する。
【０１１９】
多面体３２の面毎に分担して取り囲む様に隙間なく配置した荷電粒子収束器（５６、＃１〜３２）により核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を収束し、３素子の回生減速器（６７Ｅ、＃１〜３２）により荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）の一部を直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を得る。
非対称衝突を行うから、Ｄ−Ｄ反応の場合、燃料粒子の一方が０．５ＭｅＶ（６，９１９ｋｍ/ｓ）の速度を持つため、核融合生成粒子の飛翔速度に概ね同方向に２分の１の速度（２５０ｋｅＶの運動エネルギー（Ｋ））が加わる。炉の上側と下側とで、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の持つ運動エネルギー（Ｋ）に差異を生じる。
【０１２０】
次に、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を荷電粒子分離器（６８ｘ）により分離し、核種毎に８〜６０素子の回生減速器（６７Ｅ、ｐ：６０素子＃１１〜３２１、４Ｈｅ：３６素子＃１２〜３２２、Ｔ：２０素子＃１３〜３２３、３Ｈｅ：８素子＃１４〜３２４）により直接電力変換を行う。
最終核融合生成粒子（４９ｆ）のうち、ｐ、４Ｈｅ及び３Ｈｅについては、イオン中和器（７０、＃１、＃２、＃４）により電子を与えて気体（１１、２４、２３）に戻してガスボンベ（７９、＃１、＃２、＃４）に回収する。
イオン中和器（７０）は、回生減速器（６７Ｅ）毎に合計９６台のイオン中和器（７０）を設けている。（同核種毎に核融合生成荷電粒子（４９ｃ）をまとめてから３台のイオン中和器（７０）で中和する方法もあるが、イオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）を多数必要する。）
【０１２１】
トリチウム（Ｔ）は、専用のイオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ、＃１１〜１３）から構成する核融合燃料循環路（６９、＃１）を経由して、荷電粒子のままで、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に輸送し、１００ｋｅＶまで加速し、高速のＤ粒子が衝突する直前に、低速のＤ粒子に衝突するように発射する。
図１２には、トリチウム（Ｔ）専用の核融合燃料循環路（６９、＃１）を１本のみ描いているが、多面体（３２）の面数と同数の荷電粒子収束器（５６、＃１〜３２）があり、多数のイオン流屈曲器（６８ｒ）及びイオン移送路（６８）を組み合わせて、１本の荷電粒子流に合流させて、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に輸送する。
【０１２２】
核融合せずに核融合反応領域（５２）を通過した未反応燃料粒子（４９ｎ）は、表４に示したようにＤ粒子の核融合反応率（ηｆ）が低いから、高速粒子、低速粒子共に循環して再利用する。
核融合炉容器（５８）の下部に設けたイオン回収路（６８ｃ）から未反応燃料粒子（４９ｎ）を回収し、再利用する。
イオン流屈曲器（６８ｒ）及びイオン移送路（６８）により構成したデューテリウム（Ｄ）用の燃料粒子循環路（６９、＃００、＃０１）に加え、荷電粒子発生装置（６１、＃０）と粒子加速器（６２、＃０）から補充されたデューテリウム（Ｄ）とを合成して、
低速ビームの未反応燃料粒子（４９ｎ、Ｄ）は、低速用の粒子加速器（６２、＃００）へ、
高速ビームの未反応燃料粒子（４９ｎ、Ｄ）は、回生減速器（６７Ｅ、＃０）で減速して、高速用の粒子加速器（６２、＃０１）へ循環し再利用する。
【０１２３】
高速のＤ粒子は、炉内で低速のＤ粒子を追い越し、先に出て来るが、再利用して発射するのは低速のＤ粒子の後であるから、燃料粒子循環路（６９、＃０１）の長さを燃料粒子循環路（６９、＃００）より長くとり、時間差を調整する。
荷電粒子ビームの衝突を外した場合、燃料粒子循環路（６９、＃００、＃０１、＃１０）中のデューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）の量が増え過ぎるので、荷電粒子発生器（６１、＃０、＃１）の粒子量を調整する。
【０１２４】
イオン回収路（６８ｃ）には、図には示していないが、環状に配置した複数の電極に生じる電圧、電圧の偏差、時刻から、荷電粒子ビームの粒子の量、到達位置、時刻を検出するセンサーを備えて、衝突状態の把握に必要なデータを取得している。
荷電粒子収束器（５６）に真空容器（５６）としての役割を与え、その周囲の除熱室（６７ａ）にヘリウム４ガス（２４）を循環するなどして、機器の冷却と熱回収を行う。
【０１２５】
＜イオン流屈曲器＞
図１３（ａ）は、図１２に対応する、２つの扇型磁場（６８ｍ、＃０３、＃０８）により構成したイオン屈曲器（６８ｒ、＃０３、＃０８）とイオン中和器（７０）の説明図である。
イオン流屈曲器（６８ｒ）は、移送する核種の荷電粒子の流れを、扇型の磁界及び電界により任意の方向に屈曲させる。
表７は、燃料粒子の速度に対する、１テスラの磁界中における回転半径の計算表である。
イオン流屈曲器（６８ｒ）は、移送する核種の荷電粒子の流れを、扇型の磁界により屈曲させる。
図１０〜１５に描くイオン屈曲器（６８ｒ）の基本となる屈曲角度は、全て９０°の図を例示しているが、これは説明のための平面図の都合によるものであり、実際には、立体的な配置の都合により基本となる屈曲角度を設計する。
移送目的外の核種の粒子及び異なる速度の粒子は、基本となる屈曲角度と異なる角度で打ち出されるので、荷電粒子流の精製を合わせて行うことができる。
2019138452.tif 000009
表７  燃料粒子の磁界中の回転半径計算表
【０１２６】
低速の燃料粒子であるデューテリウム（Ｄ）は、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０３）で目的の方向に曲げられ、イオン移送路（６８、＃１）に送られる。
高速の燃料粒子であるデューテリウム（Ｄ）は、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０３）を突き抜け、より強力な扇型磁場（６８ｍ）を備えたイオン流屈曲器（６８ｒ、＃０８）で目的の方向に曲げられ、イオン移送路（６８、＃２）に送られる。
散乱粒子（４９ｓ）のうち速度の遅い粒子は、扇型磁場（６８ｍ）の内側に向かい、磁場を設けていない散乱粒子分離器（６８ｓ）を経由して、イオン中和器（７０）に導く。
グリッド電極（７３ｅ、＃０）に負電圧をかけて散乱粒子（４９ｓ）を誘導している。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）もイオン回収路（６８ｃ）に混入するが、速度が速いため２つの扇型磁場（６８ｍ、＃０３、＃０８）を突き抜けて、イオン中和器（７０）に到達する。
【０１２７】
イオン流屈曲器（６８ｒ）及びイオン中和器（７０）は、セラミックなどの絶縁材料で構成し、荷電粒子が電極に接触することによる事故を防いでいる。
絶縁材料の外面には、図には示していないが、磁極面にも電極（７１）を設けている。
荷電粒子が入って来ない時間帯に、これらの電極（７１）にパルス状の高電圧を加えて、帯電した荷電粒子を除去する。
【０１２８】
＜イオンの中和＞
図１３（ａ）の下部は、イオン中和器（７０、＃０）である。
グリッド電極（７３ｅ、＃１）の電位をグリッド電極（７３ｅ、＃０）より負電位に保ち、散乱粒子（４９ｓ）及び核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、先端を絞ったノズルに誘導して打ち出し、マイクロ波放電式の電子発生器（７０ｅ）により中和し、ガスに戻している。
直列に接続した高抵抗でグリッド電極（７３ｅ、＃０、＃１）の電圧を分圧して分圧電極７１ｅに加え、グリッド電極（７３ｅ、＃０、＃１）間にノズルの先端に向けて誘導する電界を形成している。
核種により速度が異なるから、それぞれの種類の荷電粒子が先端を絞った流路を安定に通過するように、粒子の到来時刻毎に非球面グリッド電極（７３ｅ）の電圧を瞬時に調整する方法もある。
中和して生成したガスは、ターボ分子ポンプなどの高真空ポンプ（７６ｈ）により吸引し、図に示していないが、複数段の真空ポンプ（７６）により加圧して、ガスボンベ（７９、＃０）に回収する。
先端を絞ったノズルから円形の容器内に荷電粒子を打ち出し、高真空ポンプ（７６ｈ）により吸引できなかったガスを回転運動させて、中和されたガスの逆流を防止する。
【０１２９】
図１０〜１５の、どのイオン流屈曲器（６８ｒ）においても、屈曲目的の荷電粒子に混入した異原子核（４９ｓ）や炉の真空（００）に面する材料に含まれる吸蔵ガス粒子などが分離され、極僅かだが排出されるから、図には示していないが、全てのイオン流屈曲器（６８ｒ）にイオン中和器（７０）が必要である。
中和器（７０、＃０）には、イオン回収路（６８ｃ）の開口面に照射される核融合生成荷電粒子（４９ｃ）が排出される。
これらの核融合生成荷電粒子（４９ｃ）、散乱粒子・異原子核・散乱粒子（４９ｓ）は、ガスボンベ（７９、＃０）に回収する。
【０１３０】
図１３（ｂ）は、回生減速器（６７Ｅ）に接続するイオン中和器（７０）の説明図である。
グリッド電極（７３ｅ、＃０、＃１）により誘導電界を形成（側面は、分圧電極７１ｅにより、ノズル先端に向けた誘導電界を形成する。）し、先端を絞ったノズルから円形の容器内に減速した核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を打ち出し、マイクロ波放電式などの電子発生器（７０ｅ）により中和し、ガスに戻している。
先端を絞ったノズルから荷電粒子を打ち出し、高真空ポンプ（７６ｈ）により吸引できなかったガスを回転運動させて、中和されたガスの逆流を防止する。
簡易炉（５０ｓ）では、回生減速器（６７Ｅ、＃１５〜３２５）を通過した荷電粒子は、複数の核種が含まれており、速度の遅い粒子も存在するから、グリッド電極（７３ｅ、＃０、＃１）が作る電界により誘導を行う。
連携炉（５０ｃ）では、回生減速器（６７Ｅ、＃１１〜３２４）を通過した荷電粒子は、一の核種に限られ、減速後の一定の速度で進入してくるから、固定磁石により磁界型電子レンズ（７３ｍ）により、収束させることができる。
【０１３１】
表８は、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）をガス化した際のガス量の計算表である。
トリチウム（Ｔ）と中性子（ｎ）は、ガス化の対象でないので、１気圧におけるガスの体積は示していない。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を中和してガス化すると、Ｄ−Ｄ反応及びＤ−Ｄ反応の各イオン中和器（７０）では、毎秒１．３〜２．８ミリリットル、Ｄ−３Ｈｅ反応では、毎秒４．１ミリリットルのガスになる。
回生減速器（６７Ｅ）により減速した核融合生成荷電粒子（４９ｃ）は、各イオン中和器（７０、＃１〜３２）に、それぞれ３２分の１前後のガスを生成するので、ターボ分子ポンプなど高真空ポンプ（７６ｈ）で吸引し、図に示していないが、複数段の真空ポンプ（７６）により加圧して、ガスの種類に応じたガスボンベ（７９、＃０、＃１、＃２、＃４）に回収する。（簡易炉（５０ｓ）では、分別せずにガスボンベ（７９、＃０）に回収する。）
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表８  核融合生成粒子の回収ガス量の計算表
【０１３２】
トリチウム（Ｔ）は、通常の運用状態ではほぼ完全に消滅するが、荷電粒子ビームが衝突せずに外れた場合は、大量のトリチウム（Ｔ、約０．３６５μｇ／ｂａｎｃｈ）が循環するから、図１３のイオン流屈曲器（６８ｒ、＃０８）に示すように、イオン移送路（６８、＃２）に送られるデューテリウム（Ｄ）と異なる角度に曲げられ、イオン移送路（６８、＃３）に分離される。
図１２のイオン流屈曲器（６８ｒ、＃０８）から、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１５・・＃１７）及び回生減速器（６７Ｅ、＃１０）を経て、粒子加速器（６２、＃１１）に送り、再度、トリチウム（Ｔ）の消滅を行う。
【０１３３】
１つの炉でヘリウム３（３Ｈｅ）を燃料として用いる核融合反応を同時に行う場合は、表７に示すように、トリチウム（Ｔ）と磁界中の回転半径が同一であるため、このままでは分離困難である。
到達時刻が異なるのでキッカー（６８ｋ）を設けて分離することも可能であるが、回生減速器（６７Ｅ、＃１０）による回生減速後のヘリウム３（３Ｈｅ）とトリチウム（Ｔ）の粒子速度が変化し、磁界中の回転半径が違ってくるので、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１７）で分離することができる。
質量電荷比（ｍ／ｚ）が大きい（質量／電荷が小さい）粒子ほど、減速の効果が大きく現れる。
イオン流屈曲器（６８、＃１７、＃１８）は、複数種類の荷電粒子を分離する能力を有しているという点において、荷電粒子分離器（６８ｘ）と同等である。
【０１３４】
イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１７、＃１８）は、異原子核（４９ｓ）の分離量が多くなるので、荷電粒子の核種分離を行い、中和器（７０、＃１、＃２、＃４）で中和してガスボンベ（７９、＃１、＃２、＃４）への輸送ルートを設けている。（デューテリウム（Ｄ）は、ヘリウム４（４Ｈｅ）と質量電荷比（ｍ／ｚ）が同じであるから、分離できない。
ガスボンベ（７９、＃２、２４）に水素吸蔵合金（７９ｍ）を内蔵させて重水素ガス（１２、Ｄ２）を吸着し、取り出す時に分離する。）
荷電粒子ビームの衝突が外れた場合は、燃料粒子循環路（６９、＃１）中のトリチウム（Ｔ）が増えすぎないように、一時的に荷電粒子発生器（６１、＃０）の高速粒子の量を調整し、Ｄ−Ｄ反応を抑制する連携動作が必要である。
【０１３５】
＜トリチウムガス＞
連携型（５０ｃ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）は、ガス化した状態で回収されたトリチウム（Ｔ）などの処分方法を確保するため、図１３に示すとおり、荷電粒子発生器（６１、＃１）及び、粒子加速器（６２、＃１０）を備える構成としている。（図１０の簡易炉では、分離を行わない構成である。）
図１２の連携炉のガスボンベ（７９、＃０）に回収したガスは、荷電粒子発生器（６１、＃１）により荷電粒子にして、粒子加速器（６２、＃１０）で加速し、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１８）でトリチウム（Ｔ）のみを選択し、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に送り込んで、トリチウム（Ｔ）の消滅を行う。
【０１３６】
その他の粒子（Ｄ、３Ｈｅ、４Ｈｅ）は、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１８）からイオン中和器（７０、＃１、＃２、＃４）でガスに戻して、ガスボンベ（７９、＃１、＃２、＃４）に送る。
イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１８）は、核種毎に分離する点で、荷電粒子分離器（６８ｘ）とほぼ同等である。
イオン屈曲器（６８ｒ、＃１８）では、吸蔵ガス粒子などが分離されるから、イオン中和器（７０、＃３）を経由し、ガスボンベ（７９、＃３）に回収する。
【０１３７】
＜中性子減速材の循環＞
図１４（ａ）は、実施例３のトリチウム消滅連携型（５０ｃ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の中性子減速材（１０）の循環を示す。
中性子遮蔽室（６７ｓ）を下から上まで循環し中性子（ｎ）の遮蔽を行った常圧の中性子減速材（１０）は、加圧ポンプ（８７）で加圧し、内側最下部の中性子熱変換器（６７ｃ）に送られる。
複数の中性子熱変換器（６７ｃ）を下から上に向かって循環し、強い中性子（ｎ）の照射を受けて熱せられる。
高温になった中性子減速材（１０）は、上部の中性子熱変換器（６７ｃ）から取り出し、タービン（８６）を回して発電機（８８）を駆動し、電力を得る。
【０１３８】
中性子（ｎ）の影響を受けにくいヘリウム４ガス（２４）を、除熱室（６７ａ）に送り、高温となったヘリウムガス（２４）による中性子減速材（１０）の再加熱を、タービン（８６）内で行っている。
中性子減速材（１０）は、復水器（８９）で冷却した後、再度中性子遮蔽室（６７ｓ）の下部に戻し、循環している。
中性子熱変換器（６７ｃ）の中性子（ｎ）の照射を受ける個所には、十分な強度があり、中性子反応断面積（σｎ）が小さく放射化しにくいセラミックなどの強靭な材料で構成する。
中性子減速材（１０）として、水を使用するが、中性子（ｎ）を吸収して、デューテリウム（Ｄ）に変化するので、定期的に外部に取り出して、デューテリウム（Ｄ）を抽出する。
【０１３９】
＜停止手順＞
連携型（５０ｃ）の停止手順は、高速の荷電粒子ビームを停止し、新たなＤ−Ｄ反応を停止する。
トリチウム（Ｔ）粒子が十分に減少した後、低速の荷電粒子発生器（６１、＃０、Ｄ）を停止する。
キッカー（６８ｋ、＃１）により、イオン中和器（７０、＃０）を経由して、循環している低速の荷電粒子ビームのデューテリウム（Ｄ）をガスボンベ（７９、＃０）に回収し、連携炉（５０ｃ）を停止する。
重水素ガス（１２）であるから、燃料ガスボンベ（１２、Ｄ２）に戻す方法も考えられるが、停止時に限って発生する微量のガスであるから、散乱粒子（４９ｓ）と一緒にして、ガスボンベ（７９、＃０）に回収している。
【０１４０】
＜実施例４：トリチウム増倍炉＞
図１４（ｂ）は、実施例４のトリチウム増倍型（５０ｔ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）のトリチウム（Ｔ）の循環を示している。
荷電粒子の衝突方式として、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がデューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）の２種類の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させる実施例３のトリチウム消滅連携炉（５０ｃ）と同じ構成をしている。
実施例４は、粒状に加工したトリチウム増殖材（ＬＴＺＯ２０）で満たした、トリチウム増殖率(ηｔ)が１以下のトリチウム増殖室（６７Ｔ）を、実施例３の連携炉（５０ｃ）の熱交換室（６７Ｑ）に加えた構成である。
中性子増倍材であるベリリウム（Ｂｅ）を加えて、トリチウム増殖率(ηｔ)を調整する。
中性子（ｎ）の照射を受け、トリチウム増殖室（６７Ｔ）にトリチウム（Ｔ）、ヘリウム４（４Ｈｅ）などを生成する。
【０１４１】
トリチウム増殖室（６７Ｔ）は、上下のトリチウム増殖室（６７Ｔ）を連結し、ガスボンベ（７９、＃４）から重水素ガス（１２）を１％添加したヘリウム４ガス（２４）を還流させて、中性子（ｎ）の照射を受けて発生するトリチウム（Ｔ）を、水素ガス（ＨＴ、ＤＴなど）の形態で回収する。
集塵器（８３ａ）をとおして回収した高温のガスに含まれる熱エネルギー（Ｑ）を熱交換器（８４）で回収し、タービン（８６）、発電機（８８）により発電を行い、電気エネルギー（Ｅ）を得る。
水素透過膜を用いた水素分離器（８２ａ）は、３００℃〜４００℃で最も活性度が高まるから、熱交換器（８４）から水素透過膜を用いた水素分離器（８２ａ）を経由して再び熱交換器（８４）に戻す経路を形成している。
水素分離器（８２ａ）で水素を回収し、除湿器（８３ｂ）で液化した水分（ＨＴＯなども含まれるので、図には示していないが処理が必要である。）、化合物等を取り除き、加圧ポンプ（８７）で加圧して、ガスを再び循環させている。
水素透過膜を用いた水素分離器（８２ａ）により濃縮した三重水素を含む水素ガス（ＨＴ、ＤＴ等）は、ガスボンベ（７９、＃０）に回収する。
【０１４２】
ガスボンベ（７９、＃０）に回収したガス（散乱粒子（４９ｓ）等を含む。）は、荷電粒子発生器（６１、＃１）に送ってイオン化し、イオン流屈曲器（６８、＃１８）によりトリチウム（Ｔ）のみを選択し、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に送っている。
イオン流屈曲器（６８、＃１８）によりトリチウム（Ｔ）以外の物質が分離されるので、イオン中和器（７０、＃１、＃２、＃３、＃４）によりガスに戻し、ガスボンベ（７９、＃１、＃２、＃３、＃４）に回収する。
トリチウム増殖室（６７Ｔ）から回収したトリチウム（Ｔ）を加えて、Ｄ−Ｔ反応を維持し、トリチウム（Ｔ）が十分に増加した後は、Ｄ−Ｄ反応を減らして発電量を維持するように調整する。
【０１４３】
＜停止手順＞
Ｄ−Ｄ反応を完全に停止した後、時間と共に減少する循環するトリチウム（Ｔ）が十分に減少した後に、キッカー（６８ｋ、＃１、＃２）を動作して、低速の燃料粒子（Ｄ）及び高速のトリチウム（Ｔ）をイオン中和器（７０、＃０）に送り、炉を停止する。
炉の停止の後、低速の燃料粒子（Ｄ）及び消滅できなかった三重水素ガス（１３）がガスボンベ（７９、＃０）に残される。
【０１４４】
＜実施例５  トリチウム増殖炉＞
図１５は、実施例５のトリチウム増殖型（５０Ｔ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の構成図である。
荷電粒子の衝突方式として、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がトリチウム（Ｔ）の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させる構成としている。
実施例５は、トリチウム増殖率（ηｔ）が１以上のトリチウム増殖室（６７Ｔ）、中性子調整室（６７ｖ）を備える構成としたものである。
Ｄ−Ｔ反応のみでよいから、実施例４の増倍炉（５０ｔ）と比較して、高速のＤ粒子の燃料粒子循環路（６９、＃０１）、電荷質量分離器（６８ｘ）を取り除くことができ、部品数を削減できる。
未反応燃料粒子（４９ｎ）のトリチウム（Ｔ）専用の回収路も省略し、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０４）、イオン中和器（７０、＃０）を経由し、ガスボンベ（７９、＃０）に回収する構成としている。
図には示していないが、回生減速器（６７Ｅ）に抵抗体（６７Ｒ）を組み合わせ、熱変換型とすることもできる。
【０１４５】
低速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃０）は、荷電粒子発生装置（６１、＃０）、粒子加速器（６２、＃００、＃０１）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、及び、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、さらに、イオン回収路（６８ｃ）及び回生減速器（６７Ｅ、＃００）、並びに、イオン移送路（６８）、イオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９、＃０）を構成している。
高速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃１）は、荷電粒子発生装置（６１、＃１）、粒子加速器（６２、＃１０、＃１１）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、さらにイオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９、＃１）を構成している。
【０１４６】
核融合燃料である重水素ガス（１２）と三重水ガス（１３）を荷電粒子発生装置（６１、＃０、＃１）でイオン化し、荷電粒子を粒子加速器（６２、＃００、＃１０）により１ｋｅＶまで加速してパルス状の荷電粒子ビームのバンチにし、イオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）から成る燃料粒子循環路（６９、＃０、＃１）に送り出し、粒子加速器（６２、＃０１、＃１１）により最終的な加速を行う。
先に粒子数の多い低速ビームを、次に粒高速ビームを、時間差を付けて核融合反応点（５１）に向けて発射する。
【０１４７】
発射する荷電粒子ビームの速度は、核融合燃料の組み合わせによって決まる核融合反応断面積（σ）が大きくなる相対速度（低速ビーム：１ｋｅＶ、３００ｋｍ／ｓ、高速ビーム：１００ｋｅＶ、２，５２０ｋｍ／ｓ）とする。
核融合反応点（５１）を先頭とする細長い核融合反応領域（５２）で、バンチ全体が衝突するように発射時刻及び発射方向並びにバンチの傾きを調整する。
Ｄ−Ｔ反応で生じた核融合生成粒子（ｎ、４Ｈｅ）は、極短時間で直径１μｍ及び２μｍの燃料粒子ビームの外に出るから、他の燃料粒子に衝突することなく等方に飛翔し、表５に示した速度で、速度の速い粒子からｎ、４Ｈｅの順に、核融合炉容器（５８）の周辺部に達する。
【０１４８】
核融合反応点（５１）を取り囲む様に隙間なく配置した荷電粒子収束器（５６、＃１〜３２）により核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を収束し、回生減速器（６７Ｅ、＃１〜３２）により荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）の一部を直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を得る。
回生減速器（６７Ｅ）に抵抗体（６７Ｒ）を組み合わせることで、熱変換型とすることもできる。
イオン中和器（７０、＃１〜３２）でガスに戻し、ガスボンベ（７９、＃１）に回収する。
【０１４９】
熱交換室（６７Ｑ）に、粒状に加工したトリチウム（ＬＴＺＯ２０）と中性子増倍材であるベリリウム（Ｂｅ）で満たしたトリチウム増殖率(ηｔ)が１以上のトリチウム増殖室（６７Ｔ）と中性子調整室（６７ｖ）を加えた構成である。
中性子増倍材であるベリリウム（Ｂｅ）でトリチウム増殖率(ηｔ)を調整する。
核融合反応で生じた中性子（ｎ）の照射を受け、トリチウム増殖室（６７Ｔ）にトリチウム（Ｔ）、ヘリウム４（４Ｈｅ）などを生成する。
トリチウム増殖室（６７Ｔ）は、上下のトリチウム増殖室（６７Ｔ）と接続管（６７ｊ）で連結し、ガスボンベ（７９、＃１）とガスボンベ（７９、＃３）に含まれる重水素ガス（１２）を１％添加したヘリウム４ガス（２４）を還流させて、中性子（ｎ）の照射を受けて発生する粒子（Ｄ、Ｔ、４Ｈｅ、Ｃ）並びに付随して発生した化合物等をガスとして回収する。
回収した高温の還流ガスに含まれる増殖材等の微粒子を集塵器（８３ａ）で除去し、熱交換器（８４）で熱エネルギー（Ｑ）を回収し、タービン（８６）、発電機（８８）により発電を行い、電気エネルギー（Ｅ）を得る。
【０１５０】
除湿器（８３ｂ）で液化した水分（ＨＴＯなども含まれるので、図には示していないが別途分離処理が必要である。）、化合物等を取り除き、水素吸蔵合金（７９ｍ）を用いた水素分離器（８２ｂ）で水素等（主にＨＴ分子、ＤＴ分子）をガスボンベ（７９、＃０）に回収し、重水素ガス（１２）を添加し、加圧ポンプ（８７）で加圧して、ヘリウム４ガス（２４）を再び循環させる。
水素吸蔵合金（７９ｍ）を用いた水素分離器（８２ｂ）は、回転体に水素吸蔵合金（７９ｍ、＃１、＃２）を収蔵した２室を備え、定期的に回転（＃１⇔＃２）する構造で、一方（＃１）で水素ガス（Ｄ２、ＨＴ、ＤＴ分子等）を吸蔵し、他方（＃２）で加熱することで吸蔵したガスを放出させる。
【０１５１】
ガスボンベ（７９、＃０）に回収したガスは、荷電粒子発生器（６１、＃１）に送ってイオン化し、イオン流屈曲器（６８、＃１０）によりトリチウム（Ｔ）のみを選択し、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に送っている。
イオン流屈曲器（６８、＃１０）によりトリチウム（Ｔ）以外の物質が分離されるので、イオン中和器（７０、＃１）によりガス（主にＨ２、ＨＤ、Ｄ２）に戻し、ガスボンベ（７９、＃３）に回収する。（デューテリウム（Ｄ）を完全に分離する構成とすることも可能である。）
中性子調整室（６７ｖ）を備え、中性子減速材（１０）の量を調整することで、トリチウム増殖室（６７Ｔ）に照射する中性子（ｎ）の線量を調整し、炉全体のトリチウム増殖率(ηｔ)を制御する。
トリチウム増殖室（６７Ｔ）を有しないＤ-Ｔ反応炉を隣接して設けるなど、余剰のトリチウム（Ｔ）を消滅出来る場合は、中性子調整室（６７ｖ）を省略することができる。
【０１５２】
＜停止手順＞
起動に必要なトリチウム（Ｔ）を確保した上で、中性子調整室（６７ｖ）内の中性子減速材（１０）の量を増やして、トリチウム増殖率（ηｔ）を下げ、トリチウム（Ｔ）の消滅を行う。
荷電粒子発生器（６１、＃１）を停止し、高速の荷電粒子ビームを停止する。
次に、荷電粒子発生器（６１、＃０）を停止する。
循環している低速の荷電粒子ビームは、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０４）の偏向強度を変えて、イオン中和器（７０、＃０）に送って電子を与えて中和し、ガスボンベ（７９、＃０）に回収し、炉を停止する。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
地球上に豊富にあるデューテリウム（Ｄ、重水素）やリチウム（Ｌｉ）を最初の燃料として核融合反応を発生させ、電気エネルギーを得るとともに、安全な核融合燃料であるヘリウム３（３Ｈｅ）を生産し、あるいは、中性子（ｎ）やトリチウム（Ｔ）を直ちに消滅させ、放射能の影響が少ない核融合発電、並びに、核融合エンジンを提供することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
＃００〜  図面毎の個別識別番号
ηｆ  核融合反応率  ηＱ  熱効率  ηｔ  トリチウム生成率  μ／μ０  比透磁率
ρ  密度  λｅ  平均自由行程  σ  核融合反応断面積  σｎ  中性子反応断面積
ｐ  陽子（水素原子核）  ｎ  中性子    ｍ／ｚ  質量電荷比
Ｄ  デューテリウム（重水素原子核）  Ｔ  トリチウム（三重水素原子核）
Ｌｉ  リチウム    Ｂｅ  ベリリウム  Ｐｂ  鉛  Ｅ  電気エネルギー  Ｋ  運動エネルギー  Ｑ  熱エネルギー  Ｕ  内部エネルギー
００  超高真空（１０−８Ｐａ）  １０  中性子減速材（水等）  １１  水素ガス（Ｈ２）
１２  重水素ガス（Ｄ２、ＨＤ）  １３  三重水素ガス（Ｔ２、ＨＴ、ＤＴ）
２３  ヘリウム３ガス    ２４  ヘリウム４ガス    
３２  多面体（切頂二十面体等）
３Ｈｅ  ヘリウム３（ヘリウム３原子核）  ４Ｈｅ  ヘリウム４（ヘリウム４原子核）
４９  荷電粒子
４９ｃ  核融合生成荷電粒子  ４９ｆ  最終核融合生成粒子（ｐ、４Ｈｅ）
４９ｎ  未反応燃料粒子      ４９ｓ  散乱粒子・帯電粒子・異原子核
５０  荷電粒子ビーム衝突型核融合炉  ５０ｃ  トリチウム消滅連携型（連携炉）
５０ｔ  トリチウム増倍型（増倍炉）  ５０Ｔ  トリチウム増殖型（増殖炉）
５０ｓ  簡易型（簡易炉）  ５０ｈ  熱変換型（熱変換炉）
５１  核融合反応点  ５２  核融合反応領域  ５３  炉の中心  
５５  真空容器  ５６  荷電粒子収束器  ５６ｇ  荷電粒子整流板  
５８  核融合炉容器  ５９  外壁
６０  荷電粒子ビーム発生器  
６１  荷電粒子発生器  
６２  粒子加速器    
６３  電子レンズ
６３ｃ  キャピラリー  ６３ｅ  静電型電子レンズ  ６３ｍ  磁界型電子レンズ
６４  偏向器  
６４ｅ  電界型偏向器  ６４ｍ  磁界型偏向器
６７  エネルギー変換器
６７Ｅ  回生減速器    ６７ｌ  イオン周回減速器
６７ｅ  静電結合型回生減速器  ６７ｍ  磁気結合型回生減速器
６７ｄ＋、６７ｄ−  整流器  ６７Ｒ  抵抗体  ６７ｓｗ  スイッチ
６７Ｑ  熱交換室
６７ａ  除熱室  ６７ｂ  中性子反射体  ６７ｃ  中性子熱交換器
６７ｊ  接続管  ６７ｐ  中性子遮蔽体  ６７ｓ  中性子遮蔽室
６７Ｔ  トリチウム増殖室  ６７ｖ  中性子調整室
６８  イオン移送路  ６８ｃ  イオン回収路  ６８ｋ  キッカー
６８ｘ  荷電粒子分離器
６８ｒ  イオン流屈曲器
６８ｂ  粒子回収器  ６８ｍ  扇型磁場  ６８ｓ  散乱粒子分離器
６９  燃料粒子循環路
７０  イオン中和器  ７０ｅ  電子発生器  ７１  電極  ７１ｅ  分圧電極  ７２  磁性体
７３ｅ  非球面グリッド電極  ７３ｍ  磁界型電子レンズ
７６  真空ポンプ  ７６ｈ  高真空ポンプ
７９  ガスボンベ  ７９ｍ  水素吸蔵合金
８０  核融合推進機  ８０ｊ  核融合ジェットエンジン  ８１  核融合熱発電装置
８２  水素分離器
８２ａ  水素分離器（透過膜）  ８２ｂ  水素分離器（水素吸蔵合金）
８３ａ  集塵器  ８３ｂ  除湿器  ８４  熱交換器  ８５  冷却器
８６  タービン  ８７  加圧ポンプ  ８８  発電機  ８９  復水器
【図１】
2019138452.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月4日(2018.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】特許請求の範囲    【請求項１】  打ち出す２本の核融合燃料である荷電粒子ビームのうち、一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームであり、  双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、  デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもの、  デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、  双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるものであり、  高速の荷電粒子より低速の荷電粒子の粒子数を多くする構成にしたものであって、  これらの核融合燃料である荷電粒子をクーロン力により加速してパルス状の荷電粒子ビームのバンチにする粒子加速器（６２）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）及び荷電粒子ビームの飛翔方向を変える偏向器（６４）から成る、高速用と低速用の荷電粒子ビーム発生器（６０）、  荷電粒子ビームが衝突する核融合反応領域（５２）を取り囲む様に配置した、核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）、並びに、  前記荷電粒子ビームを回収するイオン回収路（６８ｃ）、イオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）により構成する、燃料粒子循環路（６９）を備え、  前記荷電粒子ビーム発生器（６０）から低速の、次に高速の荷電粒子ビームを順次発射し、前記核融合反応点（５１）に収束し、  核融合燃料の組み合わせによって決まる核融合反応断面積（σ）が大きくなる、衝突に要する運動エネルギー（Ｋ）に対して核融合により得られる運動エネルギー（Ｋ）が大きくなる相対速度で衝突させて、細長い領域で核融合反応を発生させ、  核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を前記エネルギー変換器（６７）により取得するとともに、減速し、  前記イオン回収路（６８ｃ）から前記核融合反応領域（５２）を核融合反応せずに通過した未反応燃料粒子（４９ｎ）を回収し、前記燃料粒子循環路（６９）を経由して、荷電粒子の状態で滞ることなく前記粒子加速器（６２）に循環して、再利用する、  前記燃料粒子循環路（６９）を備えることを特徴とする、荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）    【請求項２】  一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、  デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、  双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるものであり、  核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、  楕円を基調とする内面形状により荷電粒子を収集する荷電粒子収束器（５６）、  荷電粒子の流れに電磁的に結合した電極（７１）を有する回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）、及び  整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）を備え、  核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を前記回生減速器（６７Ｅ）で直接電力変換して直流の電気エネルギー（Ｅ）を取得するとともに、荷電粒子を減速する簡易型（５０ｓ）である、  前記荷電粒子収束器（５６）、前記回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）及び前記整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）を備えることを特徴とする、  請求項１に記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）    【請求項���】  一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、  デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、  双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるものであり、  核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、  楕円を基調とする内面形状により荷電粒子を収集する荷電粒子収束器（５６）、  荷電粒子の流れに電磁的に結合した電極（７１）を有する回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）、  電気エネルギー（Ｅ）を熱エネルギー（Ｑ）に変換する抵抗体（６７Ｒ）、及び、熱交換室（６７Ｑ）を備え、  核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を前記回生減速器（６７Ｅ）で直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を取得するとともに、荷電粒子を減速し、電磁誘導電流を前記抵抗体（６７Ｒ）に流して熱エネルギー（Ｑ）に変換する熱変換型（５０ｈ）である、  前記回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）及び前記抵抗体（６７Ｒ）を備えることを特徴とする、  請求項１及び２のいずれかに１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）    【請求項４】  一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、  双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、及び、  デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもので、  Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応を連携して行うものであって、独立した炉で行うもの、及び、１つの炉で行うものを含み、  核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、  荷電粒子収束器（５６）、回生減速器（６７Ｅ、６７ｌ）、及び、  扇型磁界及び電界を通過することにより荷電粒子を電荷質量比（ｍ／ｚ）により核種毎に分離する荷電粒子分離器（６８ｘ）、トリチウム（Ｔ）を循環する燃料粒子循環路（６９）、並びに、  中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、中性子減速材（１０）で満たした中性子熱変換器（６７ｃ）、中性子遮蔽室（６７ｓ）から成る熱交換室（６７Ｑ）を備え、  核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を前記回生減速器（６７Ｅ）により直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を取得する（抵抗体（６７Ｒ）により熱エネルギー（Ｑ）に変換するものを含む。）とともに、荷電粒子を減速し、  核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の粒子の速度（到達時刻）の違い、及び、前記荷電粒子分離器（６８ｘ）により電荷質量比（ｍ／ｚ）の相違により核種毎に分離し、前記燃料粒子循環路（６９）によりトリチウム（Ｔ）を荷電粒子の状態で連携するＤ−Ｔ反応の粒子加速器（６２）に循環し、  並びに、  核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）を、前記熱交換室（６７Ｑ）により熱エネルギー（Ｑ）に変換するとともに、前記中性子減速材（１０）に吸収して遮蔽する、  トリチウム（Ｔ）を直ちに消滅する構成のトリチウム消滅連携型（５０ｃ）である、  前記荷電粒子分離器（６８ｘ）、前記燃料粒子循環路（６９）、中性子減速材（１０）で満たした中性子熱変換器（６７ｃ）、中性子遮蔽室（６７ｓ）から成る熱交換室（６７Ｑ）を備えることを特徴とする、  請求項１から４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）    【請求項５】  一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、  双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、及び、  デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもので、  Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応を連携して行うものであって、独立した炉で行うもの、及び、１つの炉で行うものを含み、  中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、トリチウム増殖材（リチウム（Ｌｉ）、及びその化合物を含む。）を満たしたトリチウム増殖室（６７Ｔ）を有する熱交換室（６７Ｑ）、並びに、  ヘリウム４ガス（２４）を循環してトリチウム（Ｔ）を回収する機構、及び、水素ガスを分離する水素分離器（８２）を備え、  核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）の照射を受け、前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）においてトリチウム（Ｔ）を増倍し、  循環ガスであるヘリウム４ガス（４Ｈｅ）を循環し、水素分離器（８２）によりトリチウム（Ｔ）を含むガスを回収し、Ｄ−Ｔ反応炉のトリチウム（Ｔ）用の燃料粒子循環路（６９）に加える構成のトリチウム増倍型（５０ｔ）である、  トリチウム生成率（ηｔ）が１未満のトリチウム増殖室（６７Ｔ）を備えることを特徴とする、  請求項１から４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）    【請求項６】  一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料が、  デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもので、  単独のＤ−Ｔ反応炉で構成するもの、及び、複数のＤ−Ｔ反応炉を連携するものを含み  中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）に、トリチウム増殖材（リチウム（Ｌｉ）、及びその化合物を含む。）、及び、中性子倍増材（ベリリウム（Ｂｅ）、及びその化合物を含む。）を満たしたトリチウム増殖室（６７Ｔ）を有する熱交換室（６７Ｑ）、  ヘリウム４ガス（２４）を循環してトリチウム（Ｔ）を回収する機構、及び、水素ガスを分離する水素分離器（８２）、並びに、  前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）に達する中性子（ｎ）の線量を調整する機構（中性子調整室（６７ｖ）、トリチウム生成率（ηｔ）が１未満若しくはトリチウム増殖室（６７Ｔ）を有しないＤ−Ｔ反応炉）を備え  核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）の照射を受け、前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）において中性子（ｎ）及びトリチウム（Ｔ）を増倍し、  循環ガスであるヘリウム４ガス（４Ｈｅ）を循環し、水素分離器（８２）によりトリチウム（Ｔ）を含むガスを回収し、Ｄ−Ｔ反応炉のトリチウム（Ｔ）燃料とし、  前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）に達する中性子（ｎ）の線量を調整する機構を有する構成のトリチウム増殖型（５０Ｔ）である、  トリチウム生成率（ηｔ）が１を超える前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）を備えることを特徴とする、  請求項１から４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）    【請求項７】  荷電粒子が直接電極に接触すること��防止するセラミックスなどの強靭な絶縁体材料で作製した容器を有し、及び、  前記絶縁体容器の外側に帯電を除去する電極（７１）を備え、周期的に高電圧を加えて帯電除去動作を行う、  燃料となる荷電粒子を加速する粒子加速器（６２）、  燃料となる荷電粒子を収束するキャピラリー（６３ｃ）、  核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を収束する荷電粒子収束器（５６）、  核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を減速する回生減速器（６７Ｅ、イオン周回減速器（６７ｌ）を含む）、  核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を質量電荷比（ｍ／ｚ）の違いにより分別する荷電粒子分離器（６８ｘ）、  未反応燃料粒子（４９ｎ）を回収するイオン回収路（６８ｃ）、  荷電粒子を移送するイオン移送路（６８）、  荷電粒子の進行方向を変えるイオン流屈曲器（６８ｒ）及び、  荷電粒子に電子を与えてガスに戻すイオン中和器（７０）のうち、いずか１つ以上を備えることを特徴とする、  請求項１から６のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）    【請求項８】  扇型磁場（６８ｍ、扇型電場６８ｅを併せ持つものを含む。）を有し、進入した荷電粒子を屈曲するイオン流屈曲器（６８ｒ）であって、質量電荷比（ｍ／ｚ）の異なる荷電粒子を分離し、及び、ガスに戻すイオン中和器（７０）を有するイオン流屈曲器（６８ｒ）を備えることを特徴とする、  請求項１から７のいずれかに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）【手続補正書】
【提出日】平成30年12月17日(2018.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち出す２本の核融合燃料である荷電粒子ビームのうち、一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームであり、核融合燃料の組み合わせが、
双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもの、
デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、
双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるもののうち、
何れか１つ、２つ、３つ、あるいは、４つの組み合わせの核融合燃料を１つの炉で用いるものであり、
高速の荷電粒子より低速の荷電粒子の粒子数を多くする構成にしたものであって、
これらの核融合燃料である荷電粒子をクーロン力により加速してパルス状の荷電粒子ビームのバンチにする粒子加速器（６２）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）及び荷電粒子ビームの飛翔方向を変える偏向器（６４）から成る、高速用と低速用の荷電粒子ビーム発生器（６０）、
荷電粒子ビームが衝突する核融合反応領域（５２）を取り囲む様に配置した、核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）、並びに、
前記荷電粒子ビームを回収するイオン回収路（６８ｃ）、イオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）により構成する、燃料粒子循環路（６９）を備え、
前記荷電粒子ビーム発生器（６０）から低速の、次に高速の荷電粒子ビームを順次発射し、前記核融合反応点（５１）に収束し、
核融合燃料の組み合わせ及び燃料粒子の衝突速度によって決まる核融合反応断面積（σ）が極大となる、全ての燃料粒子の運動エネルギー（Ｋ）に対して核融合により得られる全ての核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）が大きくなる相対速度で衝突させて、細長い領域で核融合反応を発生させ、  
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を前記エネルギー変換器（６７）により取得するとともに、減速する構成であり、
前記イオン回収路（６８ｃ）から前記核融合反応領域（５２）を核融合反応せずに通過した未反応燃料粒子（４９ｎ）を回収し、前記燃料粒子循環路（６９）を経由して、荷電粒子の状態で滞ることなく前記粒子加速器（６２）に循環して、再利用する構成である、
前記エネルギー変換器（６７）及び前記燃料粒子循環路（６９）を備えることを特徴とする、荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項２】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料の組み合わせが、
デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、
双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるもののうち、
何れか１対あるいは２対の組み合わせの核融合燃料を１つの炉で用いるものであり、
高速の荷電粒子より低速の荷電粒子の粒子数を多くする構成にしたものであって、
核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）として、
楕円を基調とする内面形状により荷電粒子を収集する荷電粒子収束器（５６）、
荷電粒子の流れに電磁的に結合した電極（７１）を有するイオン周回減速器（６７ｌ）、
電気エネルギー（Ｅ）を熱エネルギー（Ｑ）に変換する抵抗体（６７Ｒ）、及び、熱交換室（６７Ｑ）を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を前記イオン周回減速器（６７ｌ）で直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を取得するとともに、荷電粒子を減速し、電磁誘導電流を前記抵抗体（６７Ｒ）に流して熱エネルギー（Ｑ）に変換する構成の熱変換型（５０ｈ）である、
前記イオン周回減速器（６７ｌ）及び前記抵抗体（６７Ｒ）を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項３】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料の組み合わせが、
デューテリウム（Ｄ）とヘリウム３（３Ｈｅ）であるもの、及び、
双方共にヘリウム３（３Ｈｅ）であるもののうち、
何れか１対あるいは２対の組み合わせに限る核融合燃料を１つの炉で用いるものであり、
高速の荷電粒子より低速の荷電粒子の粒子数を多くする構成にしたものであって、
核融合生成粒子の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）として、
楕円を基調とする内面形状を有する荷電粒子収束器（５６）、
荷電粒子の流れに電磁的に結合した電極（７１）を有する回生減速器（６７Ｅ）、及び
整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を前記回生減速器（６７Ｅ）で直接電力変換して、整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）で直流の電気エネルギー（Ｅ）を取得するとともに、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を減速する構成の簡易型（５０ｓ）である、
前記荷電粒子収束器（５６）、前記回生減速器（６７Ｅ）、及び、前記整流器（６７ｄ＋、６７ｄ−）を備えることを特徴とする、
請求項１及び２のいずれかに１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項４】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料の組み合わせが、
双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、及び、
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるものであって、
この２対の組み合わせの核融合燃料を１つの炉で用いるもの（他の核融合燃料の組み合わせを追加して用いることができる。）であり、
高速の荷電粒子より低速の荷電粒子の粒子数を多くする構成にしたものであって、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）として、
荷電粒子収束器（５６）、回生減速器（６７Ｅ）、扇型磁界（電界）を通過することにより荷電粒子を電荷質量比（ｍ／ｚ）により核種毎に分離する荷電粒子分離器（６８ｘ）、トリチウム（Ｔ）を循環する燃料粒子循環路（６９）、並びに、
核融合で生成された中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）として、中性子減速材（１０）で満たした中性子熱変換器（６７ｃ）、及び、中性子遮蔽室（６７ｓ）から成る熱交換室（６７Ｑ）を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を、前記荷電粒子収束器（５６）で収束し、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の粒子の速度（到達時刻）の違い、及び、電荷質量比（ｍ／ｚ）の違いにより、前記荷電粒子分離器（６８ｘ）で核種毎に分離し、
荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を前記回生減速器（６７Ｅ）により直接電力変換して電気エネルギー（Ｅ）を取得するとともに、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を減速し、
前記燃料粒子循環路（６９）によりトリチウム（Ｔ）を荷電粒子の状態で、連携するＤ−Ｔ反応の粒子加速器（６２）に循環して、トリチウム（Ｔ）を直ちに消滅し、並びに、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）を前記中性子減速材（１０）により熱エネルギー（Ｑ）に変換するとともに、吸収して遮蔽する構成のトリチウム消滅連携型（５０ｃ）である、
前記荷電粒子分離器（６８ｘ）、前記燃料粒子循環路（６９）、前記中性子熱変換器（６７ｃ）、及び、前記中性子遮蔽室（６７ｓ）から成る前記熱交換室（６７Ｑ）を備えることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項５】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料の組み合わせが、
双方共にデューテリウム（Ｄ）であるもの、及び、
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるものであって、
この２対の組み合わせの核融合燃料を１つの炉で用いるもの（他の核融合燃料の組み合わせを追加して用いることができる。）であり、
高速の荷電粒子より低速の荷電粒子の粒子数を多くする構成にしたものであって、
核融合で生成された中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）として、トリチウム増殖材（リチウム（Ｌｉ）、及びその化合物を含む。）を満たしたトリチウム増殖室（６７Ｔ）を有する熱交換室（６７Ｑ）、並びに、
ヘリウム４ガス（２４）を循環してトリチウム（Ｔ）を回収する機構、及び、水素ガスを分離する水素分離器（８２）を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）の照射を受け、前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）においてトリチウム（Ｔ）を増倍し、
循環ガスであるヘリウム４ガス（２４）を循環し、前記水素分離器（８２）によりトリチウム（Ｔ）を含むガスを回収し、Ｄ−Ｔ反応炉のトリチウム（Ｔ）用の燃料粒子循環路（６９）に加える構成のトリチウム増倍型（５０ｔ）である、
トリチウム生成率（ηｔ）が１未満の前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）及び前記水素分離器（８２）を備えることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項６】
一方が低速の、他方が高速の荷電粒子ビームの核融合燃料の組み合わせが、
デューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）であるもの（他の核融合燃料の組み合わせを追加して用いることができる。）であり、
高速の荷電粒子より低速の荷電粒子の粒子数を多くする構成にしたものであって、
中性子（ｎ）の運動エネルギー（Ｋ）を取得するエネルギー変換器（６７）として、トリチウム増殖材（リチウム（Ｌｉ）、及びその化合物を含む。）、及び、中性子倍増材（ベリリウム（Ｂｅ）、及びその化合物を含む。）を満たしたトリチウム増殖室（６７Ｔ）を有する熱交換室（６７Ｑ）、
ヘリウム４ガス（２４）を循環してトリチウム（Ｔ）を回収する機構、及び、水素ガスを分離する水素分離器（８２）、並びに、
前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）に達する中性子（ｎ）の線量を調整する中性子調整室（６７ｖ）などの機構を備え、
核融合反応領域（５２）からパルス状に等方に飛翔する中性子（ｎ）の照射を受け、前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）において中性子（ｎ）及びトリチウム（Ｔ）を増倍し、
循環ガスであるヘリウム４ガス（２４）を循環し、前記水素分離器（８２）によりトリチウム（Ｔ）を含むガスを回収し、Ｄ−Ｔ反応炉のトリチウム（Ｔ）燃料とし、
前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）に達する中性子（ｎ）の線量を調整する機構を有する構成のトリチウム増殖型（５０Ｔ）である、
トリチウム生成率（ηｔ）が１を超える前記トリチウム増殖室（６７Ｔ）及び前記水素分離器（８２）を備えることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項７】
荷電粒子が直接電極に接触することを防止するエンジニアリングセラミックスなどの強靭な絶縁体材料で作製した容器を有し、及び、
前記絶縁体容器の外側に帯電を除去する電極（７１）を備え、周期的に高電圧を加えて帯電除去動作を行う、
燃料となる荷電粒子を加速する粒子加速器（６２）、
燃料となる荷電粒子を収束するキャピラリー（６３ｃ）、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を収束する荷電粒子収束器（５６）、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を減速する回生減速器（６７Ｅ）、及び、イオン周回減速器（６７ｌ）、
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）を質量電荷比（ｍ／ｚ）の違いにより分別する荷電粒子分離器（６８ｘ）、
未反応燃料粒子（４９ｎ）を回収するイオン回収路（６８ｃ）、
荷電粒子を移送するイオン移送路（６８）、
荷電粒子の進行方向を変えるイオン流屈曲器（６８ｒ）及び、
荷電粒子に電子を与えてガスに戻すイオン中和器（７０）のうち、いずか１つ以上を備えることを特徴とする、
請求項１から６のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【請求項８】
扇型磁場（６８ｍ）、あるいは、扇型電場（６８ｅ）を有し、進入した荷電粒子を屈曲するイオン流屈曲器（６８ｒ）であって、
質量電荷比（ｍ／ｚ）の異なる荷電粒子を分離し、及び、ガスに戻すイオン中和器（７０）を有するイオン流屈曲器（６８ｒ）を備えることを特徴とする、
請求項１から７のいずれかに記載の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
荷電粒子ビーム衝突型核融合は、確実に核融合が発生することが知られている方式であるが、これまで研究用のみに使用されてきた方式であるので、動力用に構成可能か否かを検討する。
Ｄ−Ｄ反応では、衝突に５００ｋｅＶを要し、３．２７ＭｅＶ及び４．０３ＭｅＶの運動エネルギー（Ｋ）が得られるから、投入した運動エネルギー（Ｋ）の平均７．３倍の運動エネルギー（Ｋ）を得ることができるが、粒子加速器の効率（ηａ）が５％以下である場合は、ブレークイーブンを達成することは出来ない。
最近開発された分散型加速器（特許文献３、特許文献４、非特許文献３）の加速効率（ηａ）は、６０％を得ているから、ブレークイーブンを達成することができる。
検討の結果、核融合炉の方式に、「核融合燃料粒子と核融合生成荷電粒子が分離可能な荷電粒子ビーム衝突型核融合」を選択する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
粒子加速器（６２）の内部で、荷電粒子ビームの一部が電極や加速器の金属部分と接触したときに、金属が溶解する事故に至ることがある。
荷電粒子の通路と電極との間に強靭なエンジニアリングセラミックスなどの絶縁容器を設け、事故を防止する。
散乱した荷電粒子が、絶縁容器の内側に触れて帯電を生じ、荷電粒子ビームの軌道に影響を及ぼすため、帯電を除去する必要がある。
このため、適度な導電性を持たせる、あるいは、荷電粒子を発射後、荷電粒子が無い状態で加速動作を行い、強い電界により帯電除去を行う。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
＜キャピラリー＞
キャピラリー（６３ｃ）は、エンジニアリングセラミックスなど強靭な絶縁体で作製した一方を細く加工したテーパー状の管の構造を利用して、荷電粒子を収束するものである。
キャピラリー（６３ｃ）の内壁面に対して微小角度で入射した荷電粒子は、全反射するとともに、次第に狭くなる管の内径形状に従って荷電粒子が絞られ、電界型電子レンズ（６３ｅ）あるいは磁界型電子レンズ（６３ｍ）とは異なる原理で収束する。
２本以上のキャピラリー（６３ｃ）を同一の方向に向けて、近傍に並べて配置することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
荷電粒子は、キャピラリー（６３ｃ）の先端を出た後も個々の粒子の慣性により直進しようとするので、一定の距離において荷電粒子ビームを細く収束することができる。
キャピラリー（６３ｃ）の外側に電極を設け、パルス電圧をかけて、キャピラリー（６３ｃ）の内部に荷電粒子が残らないようにするとともに、無負荷状態でパルス電圧をかけて、除去動作を行う。
なお、キャピラリー（６３ｃ）による荷電粒子の収束は、単結晶または多結晶のエンジニアリングセラミックスなどの絶縁体キャピラリー（６３ｃ）の内面の帯電粒子によるガイディング効果とされるが、金属キャピラリーを構成する原子核による小角前方散乱によっても荷電粒子を収束することが可能であることが確認されている。（特許文献５）
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
３Ｈｅ−３Ｈｅ反応については、表４の計算表に掲げなかったが、核融合反応断面積（σ）が０．０１ｂａｒｎｓと小さく、十分な核融合反応率（ηｆ）を確保するために、荷電粒子の密度を１〜２桁高く設定する必要がある。
荷電粒子ビームの密度が高いと、核融合反応率（ηｆ）が格段に高くなるので、０．１μｍ〜０．３μｍに収束させてビームの密度を１０〜１００倍高くすることが前提となる。
中性子（ｎ）の発生率は、燃料粒子に含まれる異原子混入率の積であると考えて良いから、Ｄ粒子の混入率が１０−９である場合、中性子（ｎ）の発生率が１０−１８と極めて少ない、という優れた特徴を有する。
Ｄ−３Ｈｅ反応の核融合燃料の組み合わせを利用可能である場合は、個別には示さないが、３Ｈｅ−３Ｈｅ反応の核融合燃料の組み合わせも利用可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
荷電粒子収束器（５６）の核融合反応点（５１）から遠い方の焦点付近の形状は、徐々に細くし、ゆるやかに荷電粒子を収束している。
基調とする楕円に修正を加えているので、中心部に入射する粒子の経路と比べて、周辺部に入射し反射する粒子の経路は、切頂２０面体の場合では、およそ８．５％長くなる。
従って、粒子の到来方向に対して軸を傾けて設置することで、低速の粒子は短い経路を、高速の粒子は長い経路を経るように配置することが可能で、速度差により生じる到達時間差を補正することができる。
荷電粒子収束器（５６）は、エンジニアリングセラミックスなどの強靭な絶縁体材料を用いて作成し、その外側には、帯電除去の電極（７１、＃１〜３）を設けて、プラスの高電圧を加えて、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の帯電を防止する。
中心側から外側の電極（７１、＃１から＃３）に向けて順にパルス状に高電圧を加え、帯電した荷電粒子を除去する。
核融合生成荷電粒子（４９ｃ）の通過に伴って、電極（７１）に電流が流れると、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）が減少するので、誘導電流が流れにくい円周方向のすだれ状の電極形状にする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
2019138452.tif 000026
表５（ａ）  質量電荷比（ｍ／ｚ）と回転半径の計算表
表５（ａ）に質量電荷比（ｍ／ｚ）と１テスラの磁界中における回転半径の計算表を示す。
トリチウム（Ｔ）とヘリウム３（３Ｈｅ）の磁界中の回転半径が異なるから、容易に分離できる。
核融合生成荷電粒子のトリチウム（Ｔ）と陽子（ｐ）は、磁界中の回転半径が同一であるため、磁界だけでは分離することが難しいが、飛翔速度が違うから荷電粒子分離器（６８ｘ）に達するまでに速度差で分離している。
また、Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応を同時に行う場合は、ヘリウム４（４Ｈｅ）が加わり、２番目に飛翔してくるが、トリチウム（Ｔ）の回転半径とほぼ同一であるから、分離が難しい。
ヘリウム４（４Ｈｅ）が飛翔速度差で分離できるように、Ｄ−Ｔ反応をＤ−Ｄ反応の直前に発生させ、最初に飛翔してくる陽子（ｐ）と２番目のヘリウム４（４Ｈｅ）に対して、外側の電極（７１、＃１）にマイナスの偏向電圧を加え、内側の電極（７１、＃２）にプラスの偏向電圧を加えて、外側に向けて陽子（ｐ）とヘリウム４（４Ｈｅ）を加速して分離する。
表５（ｂ）は、核融合反応点（５１）から０．５μ秒後にヘリウム４（４Ｈｅ）が到達する半径を基準に、方向別に各核融合生成粒子の到達時刻を掲げたものである。
０．５μ秒後のヘリウム４（４Ｈｅ）の位置は、核融合反応点（５１）よりおよそ１．７ｍ下側を中心とする球殻状になるから、この位置に荷電粒子分離器（６８ｘ）の偏向磁界の中心を配置すると、０．４μＳを境として磁界強度を弱から強に変化することで、どの方向の電荷質量分離器（６８ｘ）においても４種類の粒子を分離することが可能である。
陽子（ｐ）とトリチウム（Ｔ）の到達時間差は、上方向（１０°）と下方向（１７０°）とを比較すると、上方向の方が、およそ０．０７μS程度陽子（ｐ）が早く到達するから、電荷質量分離器（６８ｘ）までの飛翔距離を短縮し、炉の大きさを最適化（小型化）することができる。
2019138452.tif 000027
表５（ｂ）ヘリウム４（４Ｈｅ）を基準にした飛翔方向ごとの粒子（ｐ，４Ｈｅ，３Ｈ，３Ｈｅ）の到達時間

なお、トリチウム（Ｔ）とヘリウム３（３Ｈｅ）は、到達時間差による分離は十分にできていないが、比軌道半径が大きく異なるので、電荷質量分離器（６８ｘ）の偏向磁界により分離することができる。
Ｄ−Ｄ反応を単独で行う場合は、０．５μＳを基準に偏向磁界の強度を、弱から強に変えればよく、余裕が大きい。
Ｄ−Ｄ反応とＤ−Ｔ反応を同時に行う場合は、Ｄ−Ｔ反応をＤ−Ｄ反応より０．０３μＳから０．３μＳ先行させることによって、高速の燃料粒子同士の衝突を避けると共に、ヘリウム４（４Ｈｅ）の到達時刻を早め、核融合生成粒子のトリチウム（Ｔ）との分離を確実にすることができる。
粒子の分離精度を上げることができれば、０．５μＳの基準を短くして、炉を更に小型化できる。
陽子（ｐ）とヘリウム４（４Ｈｅ）は、偏向磁界により分離できるが、偏向磁界が弱いので、最も外側になる。どちらも廃棄する物質であるから、分離できなくても特に問題はない。
異なる分離方法として、核融合発生の０．２μ秒後から１．５μ秒後までの時間に、偏向磁界の強度を連続的におよそ２分の１まで下げる偏向磁界を用いることでも同様に核融合生成粒子を分離することができる。
分離順序は、外側からＴ、４Ｈｅ、ｐ、３Ｈｅの順となる。
核種毎に速度の異なる粒子が含まれるが、早めに到達した速度の速い粒子は、少し強い偏向磁界を通過して、少し強く偏向されるので、荷電粒子の分離精度向上に利用できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
回生減速器（６７Ｅ、＃１０）は、設置できる長さに制限があること、荷電粒子を減速しすぎると、到達時間差で分離した荷電粒子が混合する原因となることから、若干の減速を行った後に荷電粒子分離器（６８ｘ）による分離を行っている。
到達時間差により分離した核融合生成荷電粒子（４９ｃ）が、再度混合しない範囲で減速することで、荷電粒子分離器（６８ｘ）に要する偏向磁界・電界の強度を若干下げることができる。
質量電荷比（ｍ／ｚ）が小さい粒子ほど、減速の効果が大きく現れるから、磁界中の回転半径も異なってくる。
従って、回生減速器（６７Ｅ）を通過させて減速し、磁界中における比軌道半径を変化した上で、荷電粒子分離器（６８ｘ）により分離する方法も有効である。
偏向磁界の強度を切り替えないで、核融合生成粒子（４９ｃ）を分離することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
荷電粒子分離器（６８ｘ）及び回生減速器（６７Ｅ）が、中性子（ｎ）が外部に漏れる経路となり得るので、核融合反応点（５１）に対して、回生減速器（６７Ｅ）の中心軸を外して取り付けるとともに、荷電粒子分離器（６８ｘ）の屈曲部分を中性子遮蔽室（６７ｓ）の中央部に配置することにより、中性子（ｎ）が直線的に漏えいするのを防ぐ構造とすることができる。
Ｄ−３Ｈｅ反応を併せ行う場合は、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）に１４ＭｅＶの高速の陽子（ｐ）が加わる。
除電された帯電粒子や荷電粒子ビームの衝突の際に生じた散乱粒子（４９ｓ）は、核融合生成荷電粒子（４９ｃ）より速度が遅いので、最も内側の回生減速器（６７Ｅ、＃１５）に導かれる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
＜回生減速器＞
荷電粒子の照射に耐える筒状の強靭なエンジニアリングセラミックスなどで作製し、外側に荷電粒子と電磁結合させる電極を形成し、荷電粒子の運動エネルギー（Ｋ）を直接電気エネルギー（Ｅ）に変換する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
2019138452.tif 000028
表６  中性子線量計算表
表６は連携炉（５０ｃ）と簡易炉（５０ｓ）の中性子線量計算表である。
どちらも１〜４日で一般人の年間被爆許容量（１ｍＳｖ／年）に達する。
図４に示す２００ＭＷのＤ−Ｄ及びＤ−Ｔ反応を行う連携炉(５０ｃ)では、それぞれ、１４．６×１０１９個の２．４５ＭｅＶ及び１４ＭｅＶの中性子（ｎ）が発生し、半径２０ｍの地点で、厚さ５ｍの水の層を透過する中性子（ｎ）の実効線量は、係数を考慮して、１日当たり０．２７７ｍＳｖである。（この計算表では、全て１４ＭｅＶの中性子（ｎ）とした。水の厚さを６ｍとすると、一般人の年間被ばく許容量に抑えられるが、荷電粒子分離器（６８ｘ）、回生減速器（６７Ｅ）などの収容部分の水の厚さが減少するから、５ｍとした。）
熱交換室（６７Ｑ）には貫通部分が多く、この中を透過する中性子（ｎ）が存在する。
電荷質量分離器（６８ｘ）の偏向コイルの近傍は、中性子（ｎ）レベルが高いので、半導体スイッチを配置できないから、寄生インダクタンス等が少ない配線を用いて、中性子(ｎ)レベルの低い位置に半導体スイッチを配置する。
５ｍの厚みの水は、ほぼ３．２×１０−１４の減衰が期待できるから、荷電粒子収束器（５６）等の開口部から離れた位置では、表面線量が１．１Ｂｑ／ｃｍ２程度になるので、半導体の設置が可能である。
稼働中は周辺に立ち入ることが出来ず、外側に厚さ１ｍ以上の外壁（５９）を設け、一般人の年間被ばく許容量以下になるよう、中性子（ｎ）を遮蔽する。
軽量な中性子反射体（６７ｂ）を内蔵して中性子減速材（１０）を減すとともに、低放射化フェライト鋼など強靭な構造材が必要であり、これらは、中性子遮蔽体・反射体として算入することができる。
また、発熱量が少ない外側の中性子遮蔽室（６７ｓ）の一部は、軽量な固体の中性子遮蔽体（６７ｐ）などに置き換えることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
核融合燃料のヘリウム３（３Ｈｅ）に、中性子（ｎ）が反応すると、トリチウム（Ｔ）に変化するから、燃料の保存方法に注意が必要である。
３Ｈｅ＋ｎ→Ｔ＋ｐ＋０．７６４ＭｅＶ  
簡易炉（５０ｓ）の中性子放出量は、核融合燃料の不純物の含有量に依存するから、十分に精製した核融合燃料を使用し、中性子（ｎ）の照射を避けて保管するだけでなく、核融合燃料のヘリウム３（３Ｈｅ）を衝突させる直前に、イオン流屈曲器（６８ｒ）などにより屈曲する際に、質量電荷比（ｍ／ｚ）の相違により異原子核（４９ｓ、Ｄ粒子、Ｔ粒子など）を十分に取り除くことが重要である。
異原子核（４９ｓ、Ｄ粒子、Ｔ粒子など）を分離して除去する効果は大きく、異原子混入率を１０００分の１にすれば、中性子減速材（１０）の厚さ５０ｃｍの中性子遮蔽室（６７ｓ）を削減することができる。
移動体である場合は、炉の負荷率や稼働時間を考慮に入れることができる。
乗員、燃料タンクとの間に、中性子遮蔽効果の大きい材料で作製した遮蔽板を設ける方法もある。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
図９（ｂ）は、磁気閉じ込め型核融合炉のブランケットで用いられるリチウム（Ｌｉ）ベリリウム（Ｂｅ）を含む物質で満たしたトリチウム増殖室（６７Ｔ）を加えた熱交換室（６７Ｑ）である。
トリチウム増殖室（６７Ｔ）は、トリチウム増殖材であるリチウム化合物（ＬＴＺＯ２０）と中性子増倍材であるベリリウム（Ｂｅ）を充填し、上下のトリチウム増殖室（６７Ｔ）を接続管（６７ｊ）で連結している。
１％前後の水素等ガス（１１、１２）を添加したヘリウム４ガス（２４）を還流させて、中性子（ｎ）の照射を受けて生成した粒子（Ｄ、Ｔ、４Ｈｅ、Ｃ）を回収する。
回収した高温のガスに含まれる熱エネルギー（Ｑ）を回収し、熱による発電を行い、電気エネルギー（Ｅ）を得る。
回収した循環ガスは、ヘリウム４ガス（２４）に対して、水素等ガス（１１、１２）が１％前後、三重水素ガス（１３）が０．０１％前後含まれ、炭素（Ｃ）並びにこれらの化合物、増殖材等の微粉末が混入している。
水素透過係数が大きいパラジウム合金膜（ＰｄにＡｇ、Ｐｔ、Ａｕ等を少量混ぜた合金）を用いた水素分離器（８２ａ）を用いて水素等ガス（１１、１２、１３）を濃縮する。
水素透過膜を用いた水素分離器（８２ａ）を用いる方法の他、水素吸蔵能力の高いパラジウム合金などの水素吸蔵合金（７９ｍ）に水素等ガス（１１、１２、１３）を吸蔵させ、加熱して放出させる水素分離器（８２ｂ）を用いて水素等ガスを濃縮する方法もある。
濃縮した水素等ガスを荷電粒子発生器（６１）に送り、イオン化し、質量電荷比（ｍ/ｚ）によりトリチウム（Ｔ）のみを選択し、Ｄ−Ｔ反応によりトリチウム（Ｔ）を燃料として核融合反応させる。
回収ガスを液化して、沸点の違いを利用して分離する方法等も考えられる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
【図１】Ｄ−Ｄ反応の核融合粒子の挙動
【図２】Ｄ−Ｔ反応の核融合粒子の挙動
【図３】Ｄ−３Ｈｅ反応の核融合粒子の挙動
【図４】トリチウム消滅連携型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（Ｄ−Ｄ、Ｄ−Ｔ反応炉）
【図５】簡易型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（Ｄ−３Ｈｅ反応炉）
【図６】核融合生成粒子の飛翔（ａ）〜（ｅ）Ｄ−Ｄ反応、（ｆ）Ｄ−Ｄ及びＤ−Ｔ反応
【図７】（ａ）荷電粒子収束器、（ｂ）荷電粒子分離器、（ｃ）多面体
【図８】回生減速器（ａ）静電結合型、（ｂ）磁気結合型、（ｃ）抵抗体負荷型
【図９】（ａ）中性子熱変換室、（ｂ）トリチウム増殖室
【図１０】簡易型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（実施例１）
【図１１】熱変換型の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉(実施例２）（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図、（ｃ）熱変換炉で構成した核融合発電装置
【図１２】トリチウム消滅連携炉（実施例３）（ａ）主要構成（ｂ）熱循環構成
【図１３】（ａ）イオン流屈曲器、（ｂ）イオン中和器
【図１４】トリチウム増倍炉（実施例４）（ａ）主要構成、（ｂ）熱循環・トリチウム回収の構成
【図１５】トリチウム増殖炉の構成（実施例５）
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
＜実施例１：簡易炉＞
図１０は、実施例１の簡易型（５０ｓ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の構成図である。
荷電粒子の衝突方式として、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がヘリウム３（３Ｈｅ）の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させ、荷電粒子を無駄なく核融合反応させるように構成している。
低速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃０）は、荷電粒子発生装置、（６１、＃０）、粒子加速器（６２、＃００、＃０１）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、及び、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、さらに、イオン回収路（６８ｃ）回生減速器（６７Ｅ、＃００）、イオン移送路（６８）、及び、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０１〜＃０５）からなる、燃料粒子循環路（６９、＃０）を構成し、燃料粒子を再利用している。
高速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃１）は、荷電粒子発生装置（６１、＃１）、粒子加速器（６２、＃１１）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成している。
さらに、イオン回収路（６８ｃ）、回生減速器（６７Ｅ、＃００）により、高速と低速の荷電粒子の未反応燃料粒子を、１つの回収経路を用いて回収している。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
＜実施例２：熱変換炉＞
図１１は、実施例２の熱変換型（５０ｈ）の荷電粒子ビーム衝突核融合炉（５０）の説明図である。
荷電粒子の衝突方式として、簡易炉（５０ｓ）と同様、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がヘリウム３（３Ｈｅ）の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させ、荷電粒子を無駄なく核融合反応させるように構成している。
図１１（ａ）は縦断面図で、全体形状が円錐台形であり、（ｂ）は、横断面図で、右に回転する放射状の楕円面を基調とした反射面を形成する荷電粒子収束器（５６、＃１〜１０）と、その周囲に設けた一条ネジの溝で構成するイオン周回減速器（６７ｌ）とを形成している。
核融合反応領域（５２）で生成した核融合生成荷電粒子（４９ｃ）は、荷電粒子収束器（５６、＃１〜１０）の一方の面で反射し、各々の荷電粒子バンチが周囲に設けたイオン周回減速器（６７ｌ）に導かれ、図１１（ｂ）の右方向に回転する。
荷電粒子整流板（５６ｇ、鎖線で示す。）を荷電粒子収束器（５６）の内部に配置して、軸に近い方向に飛翔した荷電粒子をイオン周回減速器（６７ｌ）に導いている。（荷電粒子整流板（５６ｇ）は、熱交換室（６７Ｑ）には存在しない。）
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
＜実施例３：連携炉＞
図１２（ａ）は、実施例３のトリチウム消滅連携型（５０ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｄ−Ｔ反応炉）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の構成図である。
荷電粒子の衝突方式として、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がデューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）の２種類の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させ、荷電粒子を無駄なく核融合反応させるように構成している。
低速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃００）は、荷電粒子発生装置（６１、＃０）、粒子加速器（６２、＃０、＃００）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、及び、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、
さらに、イオン回収路（６８ｃ）及び回生減速器（６７Ｅ、＃０）、並びに、イオン移送路（６８）、イオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９、＃００）を構成し、低速の未反応燃料粒子（４９ｎ）であるデューテリウム（Ｄ）を再利用している。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
高速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃０１）は、荷電粒子発生装置（６１、＃０）、粒子加速器（６２、＃０、＃０１）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、さらにイオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）で構成する燃料粒子循環路（６９、＃０１）を構成し、高速の未反応粒子（４９ｎ）であるデューテリウム（Ｄ）を再利用している。
連携炉（５０ｃ）は、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）を最初の核融合燃料として低速ビームと高速ビームに使用する。
他の１つの高速用の荷電粒子ビーム発生器（６０、＃１）は、粒子加速器（６２、＃１１）、荷電粒子ビームを収束する電子レンズ（６３）、ビームの方向を調整する偏向器（６４）で構成され、Ｄ−Ｄ反応で生じたトリチウム（Ｔ）を荷電粒子分離器（６８ｘ）、回生減速器（６７Ｅ、＃１４〜３２４）により分離・減速し、荷電粒子のままで循環している。
なお、図には示していないが、回生減速器（６７Ｅ）に抵抗体（６７Ｒ）を付加して熱変換型に出来る他、荷電粒子分離器（６８ｘ）の後ろの回生減速器（６７Ｅ）は、円環状に接続する、イオン周回減速器（６７ｌ）に置き換えることなどが可能であり、複数の荷電粒子分離器（６８ｘ）の内、核種毎に共用する構成とすることもできる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
荷電粒子発生装置（６１、＃０）に重水素ガス（１２）を送ってイオン化し、粒子加速器（６２、＃０）に送り、イオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ）から成る燃料粒子循環路（６９、＃００、＃０１）に送り出している。
粒子加速器（６２）の長さは、数十メートル以上あるのが一般的であるが、図１２（ａ）のイオン移送路（６８）及び粒子加速器（６２）は、長さを縮めて描いている。
イオン移送路（６８）の長さは、核融合発生周期（１／ｆ）、粒子加速器（６２）の通過時間などを考慮して決定する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
トリチウム（Ｔ）は、専用のイオン移送路（６８）及びイオン流屈曲器（６８ｒ、＃１１〜１３）から構成する核融合燃料粒子循環路（６９、＃１）を経由して、荷電粒子のままで、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に輸送し、１００ｋｅＶまで加速し、高速のＤ粒子が衝突する直前に、低速のＤ粒子に衝突するように発射する。
図１２（ａ）には、トリチウム（Ｔ）専用の核融合燃料粒子循環路（６９、＃１）を１本のみ描いているが、多面体（３２）の面数と同数の荷電粒子収束器（５６、＃１〜３２）があり、多数のイオン流屈曲器（６８ｒ）及びイオン移送路（６８）を組み合わせて、１本の荷電粒子流に合流させて、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に輸送する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
核融合せずに核融合反応領域（５２）を通過した未反応燃料粒子（４９ｎ）は、表４に示したようにＤ粒子の核融合反応率（ηｆ）が低いから、高速粒子、低速粒子共に循環して再利用する。
核融合炉容器（５８）の下部に設けたイオン回収路（６８ｃ）から未反応燃料粒子（４９ｎ）を回収し、再利用する。
低速ビームの未反応燃料粒子（４９ｎ、Ｄ）は、イオン流屈曲器（６８ｒ）及びイオン移送路（６８）により構成したデューテリウム（Ｄ）用の燃料粒子循環路（６９、＃００、＃０１）を経由し、荷電粒子発生装置（６１、＃０）と粒子加速器（６２、＃０）からデューテリウム（Ｄ）を加えて、低速用の粒子加速器（６２、＃００）へ送られ、再利用する。
高速ビームの未反応燃料粒子（４９ｎ、Ｄ）は、回生減速器（６７Ｅ、＃０）で減速して、高速用の粒子加速器（６２、＃０１）へ循環し再利用する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
イオン回収路（６８ｃ）には、図には示していないが、環状に配置した複数の電極に生じる電圧、電圧の偏差、時刻から、荷電粒子ビームの粒子の量、到達位置、時刻を検出するセンサーを備えて、衝突状態の把握に必要なデータを取得している。
荷電粒子収束器（５６）に真空容器（５５）としての役割を与え、その周囲の除熱室（６７ａ）にヘリウム４ガス（２４）を循環するなどして、機器の冷却と熱回収を行う。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
＜イオン流屈曲器＞
図１３（ａ）は、図１２に対応する、２つの扇型磁場（６８ｍ、＃０３、＃０８）により構成したイオン流屈曲器（６８ｒ、＃０３、＃０８）とイオン中和器（７０）の説明図である。
イオン流屈曲器（６８ｒ）は、扇型磁場（６８ｍ）、扇型電場（６８ｅ）あるいは、両方を用いて、移送する核種の荷電粒子の流れを、任意の方向に屈曲させることができるが、本願では扇型磁場（６８ｍ）を使用するものとして説明する。
表７は、燃料粒子の速度に対する、１テスラの磁界中における回転半径の計算表である。
イオン流屈曲器（６８ｒ）は、移送する核種の荷電粒子の流れを、扇型の磁界により屈曲させる。
図１０〜１５に描くイオン流屈曲器（６８ｒ）の基本となる屈曲角度は、全て９０°の図を例示しているが、これは説明のための平面図の都合によるものであり、実際には、立体的な配置の都合により基本となる屈曲角度を設計する。
移送目的外の核種の粒子及び異なる速度の粒子は、基本となる屈曲角度と異なる角度で打ち出されるので、荷電粒子流の精製を合わせて行うことができる。
2019138452.tif 000029
表７  燃料粒子の磁界中の回転半径計算表
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
イオン流屈曲器（６８ｒ）及びイオン中和器（７０）は、エンジニアリングセラミックスなどの絶縁材料で構成し、荷電粒子が電極に接触することによる事故を防いでいる。
絶縁材料の外面には、図には示していないが、磁極面にも電極（７１）を設けている。
荷電粒子が入って来ない時間帯に、これらの電極（７１）にパルス状の高電圧を加えて、帯電した荷電粒子を除去する。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
トリチウム（Ｔ）は、通常の運用状態ではほぼ完全に消滅するが、荷電粒子ビームが衝突せずに外れた場合は、大量のトリチウム（Ｔ、約０．３６５μｇ／ｂａｎｃｈ）が循環するから、デューテリウム（Ｄ）とは異なる角度に曲げられ、図１３（ａ）に示すイオン流屈曲器（６８ｒ、＃０８）のイオン移送路（６８、＃２）ではなく、イオン移送路（６８、＃３）に分離される。
図１２（ａ）で示せば、トリチウム（Ｔ）は、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０８）からイオン流屈曲器（６８ｒ、＃１５・・＃１７）及び回生減速器（６７Ｅ、＃１０）を経て、粒子加速器（６２、＃１１）に送り、再度、消滅を行う。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
＜トリチウムガス＞
連携型（５０ｃ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）は、ガス化した状態で回収されたトリチウム（Ｔ）などの処分方法を確保するため、図１２（ａ）に示すとおり、荷電粒子発生器（６１、＃１）及び、粒子加速器（６２、＃１０）を備える構成としている。（図１０の簡易炉では、核融合生成粒子の分離を行わない構成であるからこれらを備えていない。）
図１２（ａ）の連携炉のガスボンベ（７９、＃０）に回収したガスは、荷電粒子発生器（６１、＃１）により荷電粒子にして、粒子加速器（６２、＃１０）で加速し、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１８）でトリチウム（Ｔ）のみを選択し、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に送り込んで、トリチウム（Ｔ）の消滅を行う。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
その他の粒子（Ｄ、３Ｈｅ、４Ｈｅ）は、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１８）からイオン中和器（７０、＃１、＃２、＃４）でガスに戻して、ガスボンベ（７９、＃１、＃２、＃４）に送る。
イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１８）は、核種毎に分離する点で、荷電粒子分離器（６８ｘ）とほぼ同等である。
イオン流屈曲器（６８ｒ、＃１８）では、吸蔵ガス粒子などが分離されるから、イオン中和器（７０、＃３）を経由し、ガスボンベ（７９、＃３）に回収する。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
＜中性子減速材の循環＞
図１２（ｂ）は、実施例３のトリチウム消滅連携型（５０ｃ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の中性子減速材（１０）の循環を示す。
中性子遮蔽室（６７ｓ）を下から上まで循環し中性子（ｎ）の遮蔽を行った常圧の中性子減速材（１０）は、加圧ポンプ（８７）で加圧し、内側最下部の中性子熱変換器（６７ｃ）に送られる。
複数の中性子熱変換器（６７ｃ）を下から上に向かって循環し、強い中性子（ｎ）の照射を受けて熱せられる。
高温になった中性子減速材（１０）は、上部の中性子熱変換器（６７ｃ）から取り出し、タービン（８６）を回して発電機（８８）を駆動し、電力を得る。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
中性子（ｎ）の影響を受けにくいヘリウム４ガス（２４）を、除熱室（６７ａ）に送り、高温となったヘリウムガス（２４）による中性子減速材（１０）の再加熱を、タービン（８６）内で行っている。
中性子減速材（１０）は、復水器（８９）で冷却した後、再度中性子遮蔽室（６７ｓ）の下部に戻し、循環している。
中性子熱変換器（６７ｃ）の中性子（ｎ）の照射を受ける個所には、十分な強度があり、中性子反応断面積（σｎ）が小さく放射化しにくいエンジニアリングセラミックスなどの強靭な材料で構成する。
中性子減速材（１０）として、水を使用するが、中性子（ｎ）を吸収して、デューテリウム（Ｄ）に変化するので、定期的に外部に取り出して、デューテリウム（Ｄ）を抽出する。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
＜実施例４：トリチウム増倍炉＞
図１４（ａ）は、実施例４のトリチウム増倍型（５０ｔ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の構成図である。
荷電粒子の衝突方式として、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がデューテリウム（Ｄ）とトリチウム（Ｔ）の２種類の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させる実施例３のトリチウム消滅連携炉（５０ｃ）と同じ構成をしている。
中性子熱交換器（６７ｃ）をトリチウム増殖室（６７Ｔ）に変更するとともに、増殖したトリチウム（Ｔ）の回収路を設けたほかは、トリチウム消滅連携炉（５０ｃ）とトリチウム増倍炉（５０ｔ）の構成は同じであるから、重複する説明は省略する。
トリチウム増殖室（６７Ｔ）は、粒状に加工したトリチウム増殖材（ＬＴＺＯ２０）で満たした、トリチウム増殖率(ηｔ)が１以下のトリチウム増殖室（６７Ｔ）である。
中性子増倍材であるベリリウム（Ｂｅ）を加えて、トリチウム増殖率(ηｔ)を調整する。
中性子（ｎ）の照射を受け、トリチウム増殖室（６７Ｔ）にトリチウム（Ｔ）、ヘリウム４（４Ｈｅ）などを生成する。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
図１４（ｂ）は、トリチウム増殖室（６７Ｔ）で生成したトリチウム（Ｔ）を回収する循環路を示している。
トリチウム増殖室（６７Ｔ）は、上下のトリチウム増殖室（６７Ｔ）を連結し、ガスボンベ（７９、＃４）から重水素ガス（１２）を１％添加したヘリウム４ガス（２４）を還流させて、中性子（ｎ）の照射を受けて発生するトリチウム（Ｔ）を、水素ガス（ＨＴ、ＤＴなど）の形態で回収する。
集塵器（８３ａ）をとおして回収した高温のガスに含まれる熱エネルギー（Ｑ）を熱交換器（８４）で回収し、タービン（８６）、発電機（８８）により発電を行い、電気エネルギー（Ｅ）を得る。
水素透過膜を用いた水素分離器（８２ａ）は、３００℃〜４００℃で最も活性度が高まるから、熱交換器（８４）から水素透過膜を用いた水素分離器（８２ａ）を経由して再び熱交換器（８４）に戻す経路を形成している。
水素分離器（８２ａ）で水素を回収し、除湿器（８３ｂ）で液化した水分（ＨＴＯなども含まれるので、図には示していないが処理が必要である。）、化合物等を取り除き、加圧ポンプ（８７）で加圧して、ガスを再び循環させている。
水素透過膜を用いた水素分離器（８２ａ）により濃縮した三重水素を含む水素ガス（ＨＴ、ＤＴ等）は、ガスボンベ（７９、＃０）に回収する。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
＜実施例５  トリチウム増殖炉＞
図１５は、実施例５のトリチウム増殖型（５０Ｔ）の荷電粒子ビーム衝突型核融合炉（５０）の構成図である。
荷電粒子の衝突方式として、一方が、入手が容易なデューテリウム（Ｄ）の直径２μｍの粒子数が多い低速の荷電粒子ビームと、他方がトリチウム（Ｔ）の直径１μｍの粒子数が少ない高速の荷電粒子ビームを衝突させる構成としている。
実施例５は、トリチウム増殖率（ηｔ）が１以上のトリチウム増殖室（６７Ｔ）、及び、中性子調整室（６７ｖ）を備える構成としたものである。
Ｄ−Ｔ反応のみを用いる構成の場合、実施例４の増倍炉（５０ｔ）と比較して、高速のＤ粒子の燃料粒子循環路（６９、＃０１）、荷電粒子分離器（６８ｘ）などを取り除いた、簡略化した構成とすることができる特徴がある。
また、図には示していないが、実施例２に示すような全体形状が星形断面形状の荷電粒子収束器（５６）、及び、イオン周回減速器（６７ｌ）を選択することも可能である。
未反応燃料粒子（４９ｎ）のトリチウム（Ｔ）専用の回収路も省略し、イオン流屈曲器（６８ｒ、＃０４）、イオン中和器（７０、＃０）を経由し、ガスボンベ（７９、＃０）に回収する構成としている。
＿
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
ガスボンベ（７９、＃０）に回収したガスは、荷電粒子発生器（６１、＃１）に送ってイオン化し、イオン流屈曲器（６８r、＃１０）によりトリチウム（Ｔ）のみを選択し、粒子加速器（６２、＃１１、Ｔ）に送っている。
イオン流屈曲器（６８r、＃１０）によりトリチウム（Ｔ）以外の物質が分離されるので、イオン中和器（７０、＃１）によりガス（主にＨ２、ＨＤ、Ｄ２）に戻し、ガスボンベ（７９、＃３）に回収する。（デューテリウム（Ｄ）を完全に分離する構成とすることも可能である。）
中性子調整室（６７ｖ）を備え、中性子減速材（１０）の量を調整することで、トリチウム増殖室（６７Ｔ）に照射する中性子（ｎ）の線量を調整し、炉全体のトリチウム増殖率(ηｔ)を制御する。
トリチウム増殖室（６７Ｔ）を有しないＤ-Ｔ反応炉を隣接して設けるなど、余剰のトリチウム（Ｔ）を消滅出来る場合は、中性子調整室（６７ｖ）を省略することができる。
さらに、図には示していないが、トリチウム増殖室（６７Ｔ）を炉の下部に偏在させ、荷電粒子ビームの発射時刻を調整して核融合発生点（５１）の位置を変えることで、トリチウム増殖率（ηｔ）を制御することができる。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019138452.tif 000030
【図２】
2019138452.tif 000031
【図３】
2019138452.tif 000032
【図４】
2019138452.tif 000033
【図５】
2019138452.tif 000034
【図６】
2019138452.tif 000035
【図７】
2019138452.tif 000036
【図８】
2019138452.tif 000037
【図９】
2019138452.tif 000038
【図１０】
2019138452.tif 000039
【図１１】
2019138452.tif 000040
【図１２】
2019138452.tif 000041
【図１３】
2019138452.tif 000042
【図１４】
2019138452.tif 000043
【図１５】
2019138452.tif 000044
【国際調査報告】
2019138452.tif 000045
2019138452.tif 000046
2019138452.tif 000047
2019138452.tif 000048