(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化が可能な動力用核融合炉を提供する。【解決手段】円筒形の炉の下部中央に、円形リングのノズルを設けて、そこから液体重水素を連続的に所定の高さに均一に噴き上げて、液体重水素のリングを形成する。この液体重水素のリングのあいている天井面と床面にそれぞれの容器を設けて、所定の深さまで液体重水素を入れて置く。この液体重水素のリングの内面に向かって、液体重水素リング上端とリング天井面容器の隙間を通して、斜め上方から加速した重水素イオンのビームを連続的に衝突させて、動力用のＤ＋Ｄ１次核融合反応、並びにＤ＋Ｄ２次核融合反応を発生させる方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の炉の下部中央に、円形リングのノズルを設けて、そこから液体重水素を連続的に所定の高さに均一に噴き上げて、液体重水素のリングを形成する。この液体重水素のリングのあいている天井面と床面にそれぞれの容器を設けて、所定の深さまで液体重水素を入れて置く。この液体重水素のリングの内面に向かって、液体重水素リング上端とリング天井面容器の隙間を通して、斜め上方から加速した重水素イオンのビームを連続的に衝突させて、動力用のＤ＋Ｄ１次核融合反応、並びにＤ＋Ｄ２次核融合反応を発生させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、液リングターゲット式衝突型核融合炉に関する。
【背景技術】
【０００２】特願２０１６−９９９６５（液リングターゲット式パルス衝突型核融合炉）では、動力用核融合炉をめざしていることはわかる。しかしそのまま当業者が製作するには、まだ曖昧な問題点が多い。
【先行技術文献】
【０００３】Ｄ＋Ｄ衝突型核融合実験報告書
Ｔｒａｎｓｍｕｔａｔｉｏｎ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｈｅａｖｙ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ
Ｂｙ  Ｍ．Ｌ．Ｅ．Ｏｌｉｐｈａｎｔ，Ｐｈ．Ｄ．（Ｍｅｓｓｅｌ  Ｒｅｓｅｒｃｈ  Ｆｅｌｌｏｗ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｓｉｅｔｙ）
Ｐ．Ｈａｒｔｅｃｋ，ｐｈ．Ｄ．，ａｎｄ  Ｌｏｒｄ  Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ，ｏ．Ｍ．，Ｆ．Ｒ．Ｓ．
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【０００４】（先の）特願２０１６−９９９６５に対して本件は先の特願によく似ているが、さらに連続運転用に改良を加えたものである。
【０００５】「国内優先権主張」についての意見を申し上げる。本件は先の特願を基本的方法とし、部分的に改良を加えている。従って「国内優先権主張」をするのが本筋かも知れない。しかし近頃「日本弁理士会」から文書が出ていて、この優先権主張には制限が多くなってきたようなので、今回は「別件」として出願する。
【０００６】念のため先の特願の特許出願人について記入しておく。
識別番号：３９２０２８３０９
住所：千葉県習志野市新栄１−１２−１−２０９
氏名：藤原  實
電話番号：０４７−４７８−７１３３
つまり本件の出願人と同一人物である。先の特願の出願日は平成２８年４月２８日であり、本件の出願は１年以内である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】液柱の両脇の隙間をなくす件：特願２０１６−９９９６５では、液リングターゲットとして、Ｄ粒子ビームの衝突確率は改善された。しかし液リングの各液柱の両脇が空いていて、この問題を解決する具体的な方法が記載されていない。【０００８】液リングの上下カバーを間欠式から連続式に改造する件：  先の特願では、液リングの中央の空いている上面と下面をカバーするための、液滴ディスクは噴き上げて停止する瞬間を利用する間欠的なものであり、動力用融合炉としての全体的運転効率を阻害するものであった。
【解決の手段】
【０００９】（１）各液柱の両脇の隙間の件：  多数の液柱をリング状に並べるのではなく、最初から１ケのリング状のノズルを使用する。（図１参照）
液体重水素をひとつのリングとして連続的に噴き上げて、液ターゲットリングを形成する。
【００１０】上・下カバーが間欠的であった件：  上皿・下皿（蒸発皿形）の定置式に改造する。（図１参照）
【００１１】円筒形の炉の形状の利点：特願２０１３−２３０６１６では球形炉であったが、特願０１６−９９９６５以来、円筒形に変更している。実際に炉を設計する立場から言えば、はるかにやり易くなっている。超低温の液ターゲットは円筒形の炉の下部に集中する。炉の排ガスは主として炉の上部から吸出す。炉の最上部からの吸出し量はブランケット内壁の温度降下を避けるためになるべく制限する。
【００１２】円筒形の炉のブランケット：  ブランケット中の軽水の流路が単純になる。ブランケットを構成するブロックの製作が容易になる。また同一形状の積み重ねにより、熱膨張の計算が容易になる。
【００１３】ブランケットの材質の問題：  水素脆性の問題を避けるための各種材質（ＳＵＳ３１６Ｌ改良材等）が提案されている。設計には、熱膨張による引張応力の部分的増加に注意することが必要である。（図３参照）
【発明の効果】
【００１４】円筒形の炉の成長性・将来性：  液ターゲットの形状をリング状にしたので、ターゲットと加速器セットの距離を短縮できる。従って核融合炉の大きさを先ず小型からスタートし、実績を積みながら、改良を重ねながら、大型に進むことができる。
「ゆっくり進むものは遠くまで行く」
【００１５】中性管の省略の件：  加速器セットとターッゲトの距離を短縮できるので、Ｄ粒子ビームの飛行中の「クーロン斥力」によるビームの広がりを気にする必要がなくなるので、ばらつき防止用の「中性管」を除外することができるようになり、加速ビームの強度に対する制限を解除できる。またＤイオンビームを、永久磁石により任意の角度に屈折できるようになるので配置の自由度が増加する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】最初の実験：  まず小皿に入れた液体の重水素に斜め上方から加速したＤイオンビーム（１００ＫｅＶ）を衝突させる方法（東北大式）からスタートする。この実験により、「Ｄ＋Ｄ衝突型核融合反応」の概要を掌握できる。この反応によって発生する「トリチウム」並びに「Ｈｅ」の飛散方向やその空間密度等の貴重なデータが得られる。
「雨だれターゲット式Ｄ＋Ｄ衝突型核融合実験報告書」があれば、更に心強い。
【００１７】副産物Ｈｅの回収方法：  ブランケット内軽水中のＨｅガスとトリチウムガスはメンブレン式ガス分離器により回収する。炉排ガス中のＤガスとＨｅガスは「分別蒸留装置」により分別する。（図２参照）
【産業上の利用可能性】
【００１８】２０１１年３月に発生した東日本大震災により、福島第一原発はメルトダウンした。この事故により脱原発の機運はさらに増大した。【００１９】また地球温暖化（異常気象）は年々その勢いを増しつつある。政府は２０５０年にはＣＯ２の排出量を８０％削減すると世界に約束した。「クリーンな動力用融合炉」の実現が熱望されている。【００２０】実験報告書について：  古典的なものでは、オリファント、ハーテック、ラザフォードの３人が書いた論文「Ｔｒａｎｓｍｕｔａｔｉｏｎ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｈｅａｖｙ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  」（前出）がある。時代的な制限があり、純粋な重水素ではなく、重水素の化合物の液体をターゲットとしているが、基本的には本件と同じである。【００２１】現在進行形の実験について：雨だれターゲット式あるいは小皿上の液体Ｄターゲット式の実験は、現在どこかの研究所で現在進行中と推定する。この実験結果は「文殊」・「六ヶ所村」等に大きな影響を与えると思われる。また「ＳＴＡＰ細胞」の日本における「再現実験」で問題が発生しているので、いずれ頃合いを見計らって公表されるものと期待している。
【安全衛生対策の強化】
【００２２】東京電力福島第一原発のメルトダウン事故以来、「核」という字の付くものは、ことごとく忌み嫌われている。本件（液リングターゲット式Ｄ＋Ｄ衝突型核融合炉）は、
実験計画の段階から、「安全衛生対策」を充分に組み込んでおく必要がある。
【００２３】重水素ガス爆発の問題：  反応炉内はルーツブロワーで低真空にしておくので、どこからでも空気が漏えいしてくる危険性がある。この空気によって発生する混合ガス中の酸素濃度を「オンライン・リアルタイム」に計測して、規定値を超えたら、即時にイオン源並びに電界加速器の電源を遮断する。
【００２４】放射能汚染の問題：  Ｄ＋Ｄ核融合反応によって発生する運動エネルギーを有する粒子（Ｈｅ・Ｔ・α・Ｈ・Ｐ）が、炉外にもれないように、ブランケットの設計時に、「吸収用水壁」の有効長さが充分に確保できるように、考慮すること。またイオン源並びに電界加速器内に、逆に突入してくるトリチウムを阻止するために「Ｄイオンビーム」は永久磁石を用いてあらかじめ流路を屈折させておくこと。
【００２５】トリチウムの回収・活用方法：  Ｄ＋Ｄ衝突型核融合反応によって発生するトリチウム（Ｔ）（１．０１ＭｅＶ）の一部は、液体Ｄと衝突融合せずに、ブランケットに突入して来るものがある。軽水の溶存酸素と化合すると、後の処理が複雑になる。このため、「真空脱酸素法」その他により、軽水の溶存酸素をあらかじめできるだけ除外しておく。この方法により、トリチウムガスをそのままの形で、メンブレン式分離器により、回収できるようになる。
その後は、「分留装置」により、Ｈｅガスと分離して貯蔵する。将来、液ターゲット式「Ｄ＋Ｔ」衝突型核融合炉の主要燃料として活用する事も考えられる。
【００２６】ブランケット内の過圧逃がし弁：  一般のボイラーと同様に、シンプルな破裂板（ラプチャープレート）をとりつけておく。原発の原子炉とは異なり、水蒸気をそのまま放出しても、「残留高放射能汚染」は発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】液リングターゲット式核融合炉の炉芯部の説明図
【図２】炉排ガス・回収Ｄ液・ブランケット内軽水中のＨｅガス（Ｔガス）回収
【図３】熱エネルギー流れ図
【図４】Ｄ＋Ｄ１次・連鎖２次核融合反応の理想的利得
【図５】液リングターゲット式衝突型核融合炉基礎実験計画（Ａ案）
【００２８】以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。【００２９】（図１）：  液体重水素をリング状にして、これをターゲットとして、加速Ｄビームを衝突させて、１次核融合反応を発生させる方法とその結果生ずる「トリチウム」・「Ｈｅ」を液体重水素のリングと液カバーに衝突させて連鎖２次核融合反応を発生させる方法の説明図。【００３０】（図２）：  （１）「炉の排ガス」の流れ図：炉の排ガスはルーツブロワーで吸引し、ひと通りの処理をしたのち、液化し、分留装置により、Ｄ液とＨｅガスに分けて回収する。
（２）回収Ｄ液の流れ図：  液ターゲットとして、使用後の回収したＤ液はひと通りの処理をしてから、Ｄ液タンクへ戻す。
（３）ブランケット内「軽水」からＨｅガス・Ｔガスを回収し、「メンブレン式分離器」により、Ｈｅガス・Ｔガスを回収・冷却し、「分留」後、Ｈｅガスは各所の冷媒として活用し、Ｔガスは貯蔵して別途活用する。「液リング用」の液面高さ調整用、並びに「上皿のＤ液高さ」調整用の圧力・流量の調整用弁を設置する。【００３１】（図３）熱エネルギーの流れ図：  核融合反応によって発生する運動エネルギーを持った粒子群をキャッチして熱エネルギーに変換する役目は円筒形ブランケット内の軽水が担当する。以降は加圧水型原子力発電所と同様にして、タービン発電機を回転させてのち、復水器から循環ポンプを経てブランケットに戻る。【００３２】（図４）Ｄ＋Ｄ核融合反応方程式と理論的利得（ｇａｉｎ）：  「Ｊ．Ｄ．Ｌｏｗｓｏｎ」の「ローソン条件」は超高温・超高圧の状態にするためのエネルギーを省略して熱効率を計算している。
これに対して本件では、衝突する単体のＤ粒子の有する運動エネルギーと核融合によって発生する各種粒子の運動エネルギーの合計を比較し、純粋な利得（ｇａｉｎ）を取り扱っている。【００３３】（図５）基礎実験計画（Ａ案）：  シンプルな実験により、連鎖２次核融合反応の発生を確認することを目的とする。
【符号の説明】
【００３４】  ＬＤＴＲ：  液体重水素  ターゲットリング
ＲＮＺ：  リング状ノズル
ＬＤＴＧ：  液体重水素上部ガード
ＬＤＵＧ：  同上      下部ガード
ＤＡＣＢ：  重水素加速ビーム
ＩＳＡＣＳ：  イオン源＋重水素イオン加速システム
ＰＤＤＦ：  Ｄ＋Ｄ１次衝突型核融合発生場所を１ビーム・Ｉケ所だけ取り上げて概念              的に示している。
ＥＱＰＴ：  液体重水素均圧タンク
ＳＰＰ：  液体重水素供給パイプ
ＥＸＰ：  液体重水素  排出パイプ
ＨＤＳ：  「上側」液体重水素  受皿
ＬＤＳ：  「下側」液体重水素  受皿
ＨＯＰ：  上皿オーバーフローパイプ
ＬＯＰ：  下皿オーバーフローパイプ
ＨＤＳＰ：  液体重水素供給パイプ
ＨＳＧＨ：  上皿底面の溝・穴加工の概要
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月8日(2017.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】トリチウムの回収・活用方法：Ｄ＋Ｄ衝突型核融合反応によって発生するトリチウム（Ｔ）（１．０１ＭｅＶ）のうちごく一部は、液体Ｄと衝突・核融合せずに、ブランンケットに突入して来るものがあると想定される。軽水中の溶存酸素と化合すると、トリチウム水（ＨＴＯ）になり、あとの処理が複雑になる。このため、「真空脱酸素法」その他により、軽水中の溶存酸素を、あらかじめできるだけ除去して置く。その他突入するＴ粒子の軽水との衝突により生成するトリチウム水（ＨＴＯ）を極力抑制するために「ナノバブル方式」等により溶存水素をできるだけ多く混入させておく。これらの方法により、トリチウムをそのままの形で、メンブレン式分離器により、回収する。そのあとは「分留装置」により、Ｈｅガスと分離して貯蔵する。このトリチウムガス（Ｔ）が規定量貯まったら、この核融合炉の特定のイオン加速器セットに供給して、「Ｄ＋Ｔ」反応を発生させる。つまり、「Ｄ＋Ｄ＋（Ｔ）」型核融合炉として、トリチウムの回収・活用問題を解決する。
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月16日(2018.4.16)
【手続補正１】
【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】均圧タンク（ＥＱＰＴ）の下部中央に旋回タンク（ＳＰＲＴ）を設けて接線方向に液体重水素（Ｄ液）を供給する。Ｄ液は旋回しながら上昇して、均圧タンクに入り、旋回しながらリングノズル（ＲＮＺ）から噴き出して、ターゲットとなる液リング（ＬＤＴＲ）を形成する。所定の高さまで上がったＤ液のうちリングの内側に落ちたものは、下皿（ＬＤＳ）の中央のオーバーフローパイプ（ＬＯＰ）から均圧タンク・旋回タンクの中央を貫通して、下部のボックス（ＪＯＩＢ）に落ちて、排出される。液リングの外側に落ちたＤ液はリングノズルの外側のＵ字溝のような排出ルートを通って下部のボックスに合流する。尚液リングの外側には高断熱性発泡珪素のリングカバー（ＲＮＧＣ）を設けて、ブランケットからの放射熱を遮断する。液リングの上方には飛散するトリチウム（Ｔ）粒子をキャッチするためのＤ液入りの上皿（ＨＤＳ）（下部にはＤ液がしたたり落ちるようＮＣ加工をしておく）を設ける。この上皿には別のパイプ（ＨＤＳＰ）により、Ｄ液を供給する。イオン源・加速器セット（ＩＳＡＣＳ）から液リングのほぼ中央の高さに、所定の速度のＤイオンビーム（ＤＡＣＢ）を衝突させると、その位置（ＰＤＤＦ）にて、１次核融合反応が発生し、さらに連鎖２次核融合反応が発生する。（図４）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】ＥＱＰＴ  ：均圧タンク
ＳＰＲＴ    ：旋回タンク
ＲＮＺ    ：リングノズル
ＬＤＴＲ  ：液体重水素のターゲットリング
ＬＯＰ    ：下皿オーバーフローパイプ
ＪＯＩＢ  ：下部の排出用集合ボックス
ＲＮＧＣ  ：液リング用断熱カバー
ＨＤＳ    ：上皿
ＬＤＳ    ：下皿
ＨＤＳＰ  ：上皿用Ｄ液供給パイプ
ＩＳＡＣＳ  ：イオン源・加速器セット
ＰＤＤＦ    ：Ｄイオンビーム衝突・核融合反応位置
ＨＤＳＣ    ：上皿用断熱カバー
ＨＯＰ      ：上皿用オーバーフローパイプ
ＳＰＰ    ：Ｄ液供給パイプ
ＥＸＰ    ：Ｄ液排出パイプ
ＤＡＣＢ  ：Ｄ粒子加速イオンビーム
ＨＳＧＨ  ：上皿底面の溝・穴加工の概要
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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