(57)【要約】【課題】従来の核融合実験炉には磁束により閉じ込めるトカマク方式、燃料ペレットをターゲットとしてレーザー照射する慣性（爆縮）方式等がある。しかしこれらはいまだに実験炉の段階であり、実用化（動力用）のレベルには程遠いようである。動力用パルス衝突型核融合炉は過去数回出願されているが、いずれも衝突確率の不確実性の欠陥があった。【解決の手段】動力用パルス衝突型核融合炉に「パルス液滴ターゲット」を追加することにより、衝突確率の不確実性の問題を解決する。【選択図】図１
2015081914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重水素液滴パルスガス噴射器を８台同一水平面上に均等に配置し、球形炉の中心点で衝突し、集合体となるようにシンクロ化する。この重水素液滴集合体をターゲットとして、炉の表面に均等に配置した数千台のパルス電界加速器セットからシンクロ化して発射した重水素中性粒子のパルスビームを衝突させることにより、動力用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、ターゲット式パルス衝突型核融合炉に関する。
【背景技術】
【０００２】従来の核融合炉には、磁力でプラズマを閉じ込めるトカマク方式、
燃料ペレットをレーザーで照射する慣性（爆縮）方式等の実験炉がある。
しかし現在のところ動力用としての実験結果は報告されていない。
【先行技術文献】
【０００３】「Ｔｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｒａｔｅｓ」
ＢＹ  Ｗ．Ｂ．ＴＨＯＭＰＳＯＮ
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｂ  Ｖｏｌ．７０．Ｊａｎｕａｒｙ  １９５７．Ｎｏ４４５Ｂ
【０００４】「Ｓｏｍｅ  Ｃｒｉｔｅｒｉａ  ｆｏｒ  ａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｔｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ」
ＢＹ  Ｊ．Ｄ．Ｌａｗｓｏｎ
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｂ  Ｖｏｌ．７０．Ｊａｎｕａｒｙ  １９５７．Ｎｏ４４５Ｂ
【０００５】「衝突型核融合炉の話」  著者  藤原  實  自費出版  ２０１２年８月１７日
創栄出版（株）  ＩＳＢＮ７８‐４‐７５５９‐０４５０‐９  Ｃ００４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】衝突確率の不確実性。
多くの加速した重水素中性粒子ビームを発射して、炉の中心点で交差衝突させ動力用核融合を発生させる方法は、クロスセクションが非常に小さいので、現実には衝突確率に確信が持てないといわれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】重水素の液滴ジェットを８本球形炉の中心点で、パルス衝突させて、液滴集合体のターゲットを球形炉の中心点に形成する。
この液滴集合体ターゲットに数千台の加速器セットからの重水素加速中性粒子ビームをシンクロ化して衝突させる。このターゲット方式によりクロスセクションが非常に小さいという課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】衝突型核融合炉としては、２００４年Ｔ＋Ｄ型（特願２００４−１０６９９３）
２０１０年Ｔ＋Ｄ型（特願２０１０−２８５１０３）、２０１３年Ｄ＋Ｄ型（特願２０１３−３２５４７）が提出されている。しかしいずれも粒子ビームの交差衝突という「衝突確率の不確実性」という課題を残している。
これに対して今回は重水素の液滴集合体をターゲットとしているので、衝突確率が確実に向上する。【０００９】液滴ターゲットとその周辺のＤガスにより、濃密なＤ粒子分布ができ、通常のＤ＋Ｄ核融合反応を１次反応とすれば、これに連鎖した２次核融合反応が発生する可能性がある。
これにより、利得（ゲイン）が飛躍的に向上し、更に１次反応で発生するトリチウムを同時処理できる可能性がある。
【発明を実施するための形態】
【００１０】以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１１】第１ステージは図２に示すように、ガス噴射された８ケの液滴を球形炉の中心点で衝突させて、１ケの集合体（ターゲット）を形成させる。これを上下２方向から吸引しながら宙吊り状態にして、ターゲットを空間的に静止させる。このとき、図１の２  ダイヤフラムポンプの液圧、並びに  ７  圧縮ポンプからの噴射ガス圧が高すぎると液滴は四方八方に飛散してしまうので、ターゲットの形状に注意しながら、実験的に最適値に調整しなければならない。
【００１２】第２ステージでは、球形炉の表面に均等に配置した数千台の加速器セットから、第一ステージで形成されたターゲットに向けてシンクロ化した重水素中性粒子を発射して、衝突させる。図３、図４を参照のこと。
衝突のタイミングとしては、図２の  ０．００３  を参照のこと。
【００１３】全体のタイムスケジュールは図５による。
液滴が噴射されてから、集合体が形成までの時間（トラベリング時間）を思い切って長くしたのは、ターゲットの形状をできるだけ理想的なものに近づけるためである。
【００１４】図６は  Ｄ＋Ｄ  １次核融合反応と更に「連鎖２次核融合」の発生が期待されるので、その場合の利得（ゲイン）を概算したものである。
【実施例１】
【００１５】主要項目の概数
（１）球形炉の直径      ４０ｍ
（２）炉内真空度        ０．１ＫＰａ  （ルーツポンプ）
（３）粒子加速器セット数    ３０００台
（４）液滴のサイズ        １２ｍｍφ  ×  １８ｍｍＬ
（５）液滴の（ガス）噴射速度      ５０ｍ／ｓ
（６）動力用としての衝突反応サイクル      ５サイクル／ｓ
（７）粒子加速器パルスピーク電流      １０Ａ
（８）粒子加速器パルス電圧            １００ＫＶ
（９）粒子加速器パルス幅      ３００μｓ【００１６】主要項目の概数を上記の通りとした場合を計算すると、
入力＝２．１６×１０＾４    （１０の４乗）［ＫＷｈ］
利得を図６のように１０．１とすると、
出力＝２１．６万［ＫＷｈ］【００１７】主要項目の概数を  ００１５  と同じして、
１次反応＋連鎖２次反応が発生すると仮定すると、
入力＝２．１６×１０＾４［ＫＷｈ］
利得は図６のように  ２１７  となるので、
出力＝（２．１６×１０＾４）×２１７
出力＝４６９万［ＫＷｈ］
但し連鎖２次反応の場合の衝突確率については重水素中性粒子の分布密度に左右されるので、実験的に検討を要する。
【産業上の利用可能性】
【００１８】福島第一原発の大事故以来「クリーンな次期主力エネルギー源の登場」が熱望されている。
この出願（提案）に今後数々の改良が加えられて成長し、エネルギー問題の解決に役立つ可能性がある。【００１９】実験成績証明書の件
本件は全く新規の「基本特許」に相当するものであり、動力用パルス衝突型核融合炉の製造実績のあるいわゆる「当業者」はまだ公表されていない。実験プラントはまだない。
また公的機関による「実験成績証明書」もまだない。その辺の事情についてはしかるべきご配慮をお願いします。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】  液滴パルスガス噴射方式説明図
【図２】  液滴衝突のスローモーション的ターゲット説明図
【図３】  パルス電界粒子加速器セット説明図
【図４】  粒子加速器パルス制御動作説明図
【図５】  全体のタイムスケジュール
【図６】  Ｄ＋Ｄ  １次核融合反応と連鎖２次核融合と利得（ゲイン）の概算説明図
【符号の説明】
【００２１】図１  の各部品につけた符号の説明
１    液滴重水素タンク
２    液滴重水素用ダイヤフラムポンプ
３    液滴重水素用ニードル弁内部タンク
４    液体重水素用ニードル弁駆動部
５    液体重水素用ニードル弁ニードル（ピントルノズル型）
６    気体重水素ストックタンク
７    気体重水素圧縮ポンプ
８    圧縮重水素ガス用タンク
９    気体重水素用ニードル弁駆動部
１０  気体重水素用ニードル弁内部タンク
１１  気体重水素用ニードル弁ニードル（ピントルノズル型）
１２  液滴重水素ガスジェット銃身【００２２】図３  の各パートにつけた符号の説明
Ｇ‐１  重水素（Ｄ）ガス
ＩＳ    イオン源
ＩＳ‐２  イオンゲート
ＡＣ  パルス電界加速器
ＩＳ‐３  イオン集束部
Ｇ‐２  薄いＤガス
ＩＳ‐Ｎ  イオン中性化筒
ＮＢ  中性粒子ビーム
ＡＳ  Ｄ＋Ｄ核融合発生ボール（人工太陽）
Ｓ‐ＡＣ  交流電源
ＴｈＹ‐２  サイリスタ整流器
ＲＴ  リアクタ
ＤＣ  コンデンサ
ＴｈＹ‐１  １次電流用サイリスタ
ＰＴ    パルストランス
Ｄ‐１  逆流防止用ダイオード
Ｃ‐０  総括パルスコントロールパネル
Ｃ‐２  パルスコントロールパネル
【図１】
2015081914.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年6月9日(2014.6.9)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
重水素液滴パルスガス噴射器を８台同一水平面上に均等に配置し、球形炉の中心点で衝突し、集合体となるようにシンクロ化する。この重水素液滴集合体をターゲットとして、炉の表面に均等に配置した３０００台のパルス電界加速器セットからシンクロ化して発射した重水素中性粒子のパルスビームを衝突させることにより、動力用核融合反応を発生させる方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】福島第一原発の大事故以来「クリーンな次期主力エネルギー源（ベースロード電源）の登場」が熱望されている。この出願（提案）に、今後数々の実験と改良が加えられて、実用化される可能性がある。
「ターゲット式パルス衝突型核融合炉」の実験計画案では、最もシンプルな「雨だれ」方式からスタートすることをすすめる。これは球形炉の真上から雨だれのように、液体重水素を一滴づつ落下させる方式である。「１ビーム：１ターゲット」からスタートして、ブランケット材料の選択・暴露テスト、加速器システム等の各種実験を積み重ねて、「３０００ビーム：１ターゲット」で実用化される可能性が見込まれる。
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月10日(2014.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】「重水素含有物質における重陽子の阻止能」
１９７９−０１−３１  水野忠彦・諸住高
北海道大学工学部研究報告＝Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆａｃｕｌｔｙ  ｏｆ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．
Ｈｏｋｋａｉｄｏ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ，９３；２３−２４
「液体物質内における高速荷電粒子線のエネルギー損失・散乱過程に関する研究」
２０１１−０３−２３  清水森人
Ｋｙｏｔｏ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ
「衝突型核融合の話」藤原  實  自費出版  ２０１２年８月１７日
創栄出版（株）  ＩＳＢＮ７８−４−７５５９−０４５−９  Ｃ００４２
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】実験成績証明書の件
この事件（本件）は全く新規の「基本特許」に相当するものである。今後、多くの実験とそれに基づく改良が必要である。したがって、完成後の「実験成績証明書」はまだない。「ターゲット式衝突型核融合炉」は一般的にはなじみがないので、最も「シンプルな「１ビーム：１ターゲット」式に類似な、既成の実験報告書をさがした。
先行技術文献（０００５）の「・・・阻止能」（北大  水野忠彦  他）の論文は、「タイトル」は異なるが、本件の最もシンプルな「１ビーム：１ターゲット」方式に部分的に重なるところがある。また「液体物質内・・・」（京大  清水森人）の論文は真空中の液体ターゲットに対する粒子ビームの衝突に詳しい。念のため参考資料を上申書にて提出する。
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月10日(2014.10.10)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
重水素液滴パルスガス噴射器を８台同一平面上に均等に配置し、球形炉の中心点で衝突し、重水素液滴集合体となるようにシンクロ化する。この重水素液滴集合体をターゲットとして、炉の表面に配置した３０００台のパルス電界加速器セットからシンクロ化して発射重水素中性粒子のパルスビームを衝突させることにより、動力用核融合反応を発生させる方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2015081914.tif 000009