(57)【要約】【課題】陽子と電子に所定の加速エネルギーを与えることにより加速させ衝突させることによって中性子を生成する中性子発生装置において、電極損耗を防ぎ、中性子発生効率を向上させること。【解決手段】  真空排気手段を備えた真空容器１と、真空容器１と電気的に絶縁されるとともに、真空容器１内に対向して配置され、外部の直流電源３Ｄに接続可能な正電極２Ｐ及び負電極２Ｎとを備えた中性子発生装置において、正電極２Ｐと負電極２Ｎとの間に所定の電圧を印加して、正電極２Ｐ及び負電極２Ｎからそれぞれ陽子９及び電子１０を放出させるとともに、電圧により与えられる所定の加速エネルギーにより陽子９と電子１０を衝突させることにより中性子１１を発生させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気手段を備えた真空容器と、該真空容器と電気的に絶縁されるとともに、前記真空容器内に対向して配置され、外部の直流電源に接続可能な正電極及び負電極とを備えた中性子発生装置であって、
前記正電極と前記負電極との間に所定の電圧を印加して、前記正電極及び負電極からそれぞれ陽子及び電子を放出させるとともに、前記電圧により与えられる所定の加速エネルギーにより前記陽子と電子を衝突させることにより中性子を発生させることを特徴とする中性子発生装置。
【請求項２】
前記正電極は中空構造であり、かつ、前記中性子の原料となる水素ガスを外部から導入するための水素ガス導入手段を備えるとともに、
前記正電極の壁のうち、少なくとも前記陽子を放出する放電面を構成する壁が水素吸蔵合金で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の中性子発生装置。
【請求項３】
前記正電極の放電面の内壁が、水素分子を水素イオンと電子へ電離させることを促進する触媒となる金属でメッキされているとともに、前記正電極の放電面以外の内壁が、前記水素分子を通さない素材でコーティングされていることを特徴とする請求項２に記載の中性子発生装置。
【請求項４】
前記正電極及び負電極のそれぞれに加熱手段を備え、該加熱手段によって加熱することにより、前記正電極の内壁での水素ガスの吸蔵性と電離性を向上させ、前記放電面からの陽子の放出性能を向上させるとともに、前記負電極からの電子の放出性能を向上させたことを特徴とする請求項２又は３に記載の中性子発生装置。
【請求項５】
前記負電極はフィラメントであり、前記負電極の加熱手段は、前記フィラメントと別に設けた加熱用電源とで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の中性子発生装置。
【請求項６】
前記正電極及び負電極を板状として前記真空容器の内壁に対向して設置し、かつ、前記中性子の原料となる水素ガスを外部から導入するための水素ガス導入手段を備えた水素ガス室を設けるとともに、
前記水素ガス室の少なくとも一つの壁（以下「水素供給壁」という。）が水素吸蔵合金で構成されるとともに、前記水素供給壁と前記正電極の放電面と反対側の壁が面で接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の中性子発生装置。
【請求項７】
前記真空容器の底部の一部を薄膜で構成することにより、生成されて落下してくる前記中性子を前記薄膜から取り出し可能にしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の中性子発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性子発生装置に関する。特に、量子力学においてよく知られた反応式「陽子＋電子＋エネルギー0.78MeV  →  中性子＋電子ニュートリノ」を利用した中性子発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の中性子の発生方法に関しては、次に述べる３通りの方法が知られている。
第一の方法は、中性子を放射する特別な放射性物質を入れた容器に小窓を開け、そこから中性子を取り出す方法である(以下「放射性物質利用型」という。）。
放射性物質利用型の中性子発生装置は、半世紀以上の歴史がある物理学の実験装置である。これは歴史が古く、特許は取得されていない。
この方法は、大量の中性子を取り出せないこと、中性子以外の危険な放射線も同時に出て来ること、中性子のエネルギー(粒子の運動エネルギーであり、物理学的には熱または温度とも言い換えることができる)が強くとても危険であること、放射性物質であるため特別な有資格者しか所有若しくは取り扱いができないこと等の欠点がある。
【０００３】
第二の方法は、核分裂用の原子炉に小窓を開け、そこから中性子を取り出す方法である(以下「原子炉利用型」という。）。
原子炉利用型は、放射性物質利用型の欠点のいくつかを改善するが、それ以上の欠点を抱えている。放射性物質利用型に比べて大量の中性子を取り出せるという点では改良されているが、同時に危険な放射線も大量に発生するので極めて危険となる。また、取り出した中性子のエネルギーは極めて強く、なんらかの減速処理が必要となる。原子炉はいうまでもなく大変に高価であり、また危険でもある。この方法に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等が知られている。
【０００４】
第三の方法は、中性子発生管とよばれる装置を用いる方法である（以下「中性子発生管型」という。）。
中性子発生管型は、内部に重水素ガスを充填した放電管の一種である。重水素とは水素であるが、原子核が陽子と中性子でできているものであり、電気化学的性質は水素と同じであるが、質量がほぼ二倍である。
この中性子発生管では、予備放電を繰り返して重水素ガスを加熱すると、重水素分子が原子に分離し、さらに放電を繰り返して、重水素原子核(陽子と中性子の結合体)と電子に分離する、つまりプラズマ状態になる。
ここまで加熱してから、プラスの電荷を帯びた重水素原子核を中性子発生管の中央に用意した網状の負電極に高電圧で吸い寄せる。重水素原子核の幾つか（ごく僅かの量）は、互いに衝突するが、衝突のエネルギーが十分に高いと重水素原子核が核融合を起こす場合が稀にある。
【０００５】
この核融合の反応式は、次の二種類である。すなわち、「重水素核＋重水素核  →  三重水素核＋陽子」又は「重水素核＋重水素核  →  ヘリウム核＋中性子」である。
重水素核はプラスに帯電しており、二個の重水素核には強い斥力が働くためこれを核融合させるには非常に強い電圧で運動エネルギーを与えなければならない。ところが、実際の中性子発生管ではさほど高電圧を加えなくても、ごくわずかな数の核融合が起きている。
その理由は、中央に沢山の重水素原子核を引きつけることで、込み入って来ることによる玉突き加速を期待していることと、量子力学の不確定性原理に基づくトンネル効果で、規定エネルギーに到達しなくとも一定の確率（数百万分の1以下）で反応が起きるからである。
【０００６】
中性子発生管型の欠点は、極めて微量の中性子しか取り出せないこと、その中性子は核融合反応のため、極めて高エネルギーの14.1MeVであり、これは原子炉利用型により発生させた中性子よりも強力で、透過力が強く少量でも照射されると重大な危険もあることである。また核融合反応であるため、その他の強力な放射線、たとえば強いガンマ線も出て来る。したがって中性子発生管型は、非破壊検査や地雷探査のような特殊な分野でのみ利用されている。この方法に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０等が知られている。
【０００７】
上記３通りの方法に共通しているのは、いずれも、発生した中性子は高エネルギーを持ち、つまり、超高速運動をしており、試料に対して照射するという形態でしか利用できず、中性子と共に危険な放射線も大量に出てきて分離ができないという問題があった。
また、それらの方法は、放射性物質、核燃料、重水素といった一般的には入手できない材料及び原料が必要であるという点においても共通している。
さらに、放射性物質利用型及び原子炉利用型は、あきらかにコストが掛かり過ぎ、中性子発生管型においては、極めて微量の中性子しか生成することができないという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３５４３５４号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７９９６号公報
【特許文献３】特開２０００−１６２３９９号公報
【特許文献４】特開２００８−２０２９４２号公報
【特許文献５】特開２００７−３２８９６５号公報
【特許文献６】特開２００６−３３８９４５号公報
【特許文献７】特開２００２−３６５３９９号公報
【特許文献８】特開２００１−３３８８００号公報
【特許文献９】特開２０００−１６２３９０号公報
【特許文献１０】特表２０１１−５２９６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のような従来の中性子発生方法の問題点に鑑み、本発明者は、量子力学においてよく知られた反応式「陽子＋電子＋エネルギー0.78MeV  →  中性子＋電子ニュートリノ」に着目し、この反応を利用した中性子発生装置の参考例である図３に示すような装置について検討を行った。
上記反応式自体は、数十年以上前から知られているものであるが、素粒子研究という科学研究の場での散発的な実験でのみ確認されており、この反応式に基づいて、大量の中性子を安価に製造して工業的製品に応用しようという試みは為されたことがなかった。
【００１０】
図３は、本願発明の契機となった中性子発生装置の参考例を示すものであるが、本願発明の発明者によるものであり、未公開であるため、本願発明の先行技術とはなり得ない。
この装置の各構成要素のうち、本願発明に係る中性子発生装置と共通するものについては、本願発明の詳細な説明のところで詳しく述べるので、ここでは概要を述べるに留める。
具体的に、参考例の中性子発生装置を図３に基づいて説明する。
【００１１】
図３に示す中性子発生装置は、この中性子発生装置の外殻を成す真空容器１の内部に、対向させた一対の電極２を設け、２つの電極間に高電圧を発生する交流電源３Ａを配して接続したものである。
また、真空容器１の内部を真空状態にするための、密閉バルブ４及び真空ポンプ接続口５を含む真空排気手段を備えるとともに、真空容器１の内部に水素ガスを導入するための、水素ガス注入口６及び密閉バルブ７を含む水素ガス導入手段も備えている。
【００１２】
以下、本参考例の中性子発生装置を用いた場合の中性子発生の仕組みについて説明する。
まず、真空ポンプ接続口５に真空ポンプ（不図示）を接続して、真空容器１の内部のガス（空気）を掃引し、内部を真空状態にした上で密閉バルブ４を閉じる。
次に、水素ガス注入口６から真空容器１内に中性子の原料となる水素ガスを注入し、真空容器１内が所定の圧力になったら密閉バルブ７を閉じる。
そして、水素分子８を加熱して陽子（ｐ＋)９と電子（ｅ−）１０に電離させプラズマ状態とするために、水素原子のイオン化エネルギー13.6eVに相当する比較的低圧の交流電圧を印加し加熱する。ただし、水素分子８を放電加熱して陽子９と電子１０に100％完全に電離させることは困難であるので、所定の率以上が電離していればよい。なお、真空容器１と電極２は、電気的に絶縁されている。
【００１３】
次に、２つの電極間に、中性子発生のための高圧の交流電圧を印加する。この電圧は、陽子９と電子１０を0.78MeV相当のエネルギーで加速する電圧が望ましいが、量子力学のトンネル効果を期待すれば、必ずしも0.78MeVに到達する必要はない。
電極２には高圧の交流電圧をかけることにより、正電極になったり負電極になったりする。電極２の正負極性により、陽子９と電子１０はそれぞれ反対方向に加速される。電極２が負電極となったときは、交流電源３Ａから流れてくる電子１０が電極２から放電する。
水素分子８から電離した陽子９は、電場により加速され、負電極から来た電子１０と衝突する。また、電子１０は、電場により加速され、正電極から来た陽子９と衝突する。この場合、衝突のエネルギーが中性子を生成するのに十分なものとなるよう、高い電圧をかける。
陽子９と電子１０が加速エネルギー0.78MeVを与えられて衝突すると、次の反応式により、中性子１１が発生する。
反応式「陽子＋電子＋エネルギー0.78MeV  →  中性子＋電子ニュートリノ」
【００１４】
陽子９の正電荷と電子１０の負電荷が引き合うことにより接近すれば確実に衝突する。両方向からの陽子９と電子１０の衝突のため、発生した中性子１１は運動量を失い、また電気的に中性であるため重力で自由落下し試料１２に振りかかる。試料１２とは、中性子１１との核反応を起こす物質である。なお、ここに試料１２を置かず、真空容器１の底部を薄膜で構成し、真空容器１の薄膜から中性子が落下するようにしてもよい。
しかし、陽子９と衝突できなかった電子１０が一定数あり、これは電極２が正電極になった時に電極２に衝突する場合がある。また、電子１０と衝突できなかった陽子９も一定数あり、これは電極２が負電極になった時に電極２に衝突する場合がある。
【００１５】
特に、電極間の放電で電極から放出される電子と同数の電子は、反対側の電極に衝突し吸収されるという電磁気学の法則があるため、電極は電子１０により必ず衝突加熱される。
このため、この装置による中性子生成運転を過剰に行うと、電極の異常加熱が発生し、電極の溶融あるいは蒸発を招く恐れが高くなるため、高負荷の連続運転には適さない。また、電極材料の損耗は、真空容器１の内部と試料の汚染につながり、装置の用途が限定されてしまう。
従って、この参考例による方式は、内部のプラズマ状態把握の困難さと電極損耗による短寿命化の問題がつきまとうという問題がある。
【００１６】
本発明は、上述のような、陽子と電子に所定の加速エネルギーを与えることにより加速させ衝突させることによって中性子を生成する中性子発生装置の参考例における問題点に鑑み為されたものであり、電極損耗を防ぎ、中性子発生効率を向上させた中性子発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、真空排気手段を備えた真空容器と、該真空容器と電気的に絶縁されるとともに、上記真空容器内に対向して配置され、外部の直流電源に接続可能な正電極及び負電極とを備えた中性子発生装置に関し、本発明の上記目的は、上記正電極と負電極との間に所定の電圧を印加して、上記正電極及び負電極からそれぞれ陽子及び電子を放出させるとともに、上記電圧により与えられる所定の加速エネルギーにより上記陽子と電子を衝突させることにより中性子を発生させることを特徴とする中性子発生装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成による中性子発生装置によれば、真空容器内部のプラズマ状態把握の困難さと電極損耗による短寿命化の問題を解決でき、長時間の安定した定常運転を実施できるので、中性子生成のコスト削減と高品位の中性子反応による試料生成が行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る中性子発生装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る中性子発生装置の第２実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る中性子発生装置の参考例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る中性子発生装置は、量子力学においてよく知られた反応式「陽子＋電子＋エネルギー0.78MeV  →  中性子＋電子ニュートリノ」をダイレクトに実現するための装置である。
以下、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
まず、本発明に係る中性子発生装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る中性子発生装置の第１実施形態を示す模式図である。
図１に示す中性子発生装置は、この中性子発生装置の外殻を成す真空容器１の内部に、対向させた正電極２Ｐ及び負電極２Ｎを設け、２つの電極間に高電圧を発生する直流電源３Ｄを接続し、静電型加速器としたものである。なお、真空容器１と各電極は、電気的に絶縁されている。
【００２２】
また、真空容器１の内部を真空状態にするための、密閉バルブ４及び真空ポンプ接続口５を含む真空排気手段を備えている。真空状態にすることで、正電極２Ｐから放出された陽子と負電極２Ｎから放出された電子が気体（空気）の分子と衝突することが無くなり安定した反応を行える。
さらに、正電極２Ｐは中空構造であり、かつ、中性子の原料となる水素ガスを外部から正電極２Ｐの内部に導入するための水素ガス導入口６を備えるとともに、正電極２Ｐの壁のうち、少なくとも真空容器内に陽子を放出する放電面を構成する壁が水素吸蔵合金で構成されている。また、放電面の壁は、ある程度薄くして陽子の透過性を調整しておくのが好ましい。水素吸蔵合金は、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)等の遷移元素の合金をベースとしたものや、パラジウム(Pd)をベースにしたものがある。
【００２３】
以下、本発明の中性子発生装置の第１実施形態による中性子発生の仕組みについて説明する。
まず、真空ポンプ接続口５に真空ポンプ（不図示）を接続して、真空容器１の内部のガス（空気）を掃引し、内部を真空状態にした上で密閉バルブ４を閉じる。
次に、中性子の材料となる水素ガスを、真空容器１の外部から一定の圧力をかけて正電極２Ｐの内部へ注入する。水素ガスには、一定の圧力をかけているので、その水素分子８（Ｈ２）は、正電極２Ｐの放電面の壁の水素吸蔵合金に容易に吸収される。正電極の放電面の裏側は、水素供給壁となる。この水素供給壁に白金等の触媒を用いると、常温でも水素を陽子と電子に電離する働きがある。正電極のその他の内壁は水素を通しにくい物質でコーティングしてもよい。
水素ガスは、正電極に取り込まれ、陽子と電子に電離する。水素ガスは、真空容器１の外部から中空構造の正電極２Ｐへ連続的にいくらでも供給できるため、中性子を連続的に大量生産することができる。
【００２４】
水素吸蔵合金内の水素分子８は、正電極にかけられた電圧に誘導され、水素分子Ｈ２から水素原子Ｈに分離し、さらに、水素イオン(Ｈ＋)と電子(ｅ−)に分離する。
水素イオン(Ｈ＋)は、水素原子核そのものであり、すなわち陽子９(ｐ＋、プロトン)である。水素吸蔵合金内では陽子９は容易に移動する。陽子９は高電圧により、負電極２Ｎに引きつけられ正電極２Ｐから飛び出して行く。
一方、水素原子から分離した電子１０は、直流電源３Ｄを通り、矢印方向に負電極２Ｎへと流れる。負電極２Ｎへ到達した電子１０は、高電圧により、正電極２Ｐに引きつけられ負電極２Ｎから飛び出して行く。
正電極２Ｐ負電極２Ｎの間に印加された高電圧によって発生した加速エネルギーによって陽子９及び電子１０が加速され、中間で衝突して中性子１１が発生する。
すなわち、反応式「陽子＋電子＋エネルギー0.78MeV  →  中性子＋電子ニュートリノ」が実現されて、中性子１１が発生する。
【００２５】
この時、陽子９と電子１０の加速運動のエネルギーは、水素原子のイオン化エネルギー13.6eVをはるかに上回る0.78MeVに到達するように直流電源３Ｄの電圧を調整しておく。
0.78MeVとは、上記の式のように、陽子９と電子１０が結合して中性子１１となるための加速エネルギーである。
衝突する陽子９と電子１０は必ずしも同時にそれぞれの電極から発射されるわけではないので、電極間のどの位置で衝突するかは不明であるが、陽子９と電子１０のそれぞれが電場から受ける加速エネルギーは、両電極からの距離によって比例配分される電圧に等しい値になるので、陽子と電子の合計で0.78MeVを獲得することができる。
【００２６】
なお、量子力学の不確定性原理のトンネル効果が示す反応確率によれば、実際に加速エネルギーが0.78MeVになるまで加速しなくとも、一定の確率で陽子９と電子１０は結合反応をして中性子１１となりうる。しかし、結合できなかった陽子９と電子１０は、プラズマ状態のまま真空容器１の内部に滞留することになり、その後の結合反応率を低下させる原因となる。
【００２７】
物理学の示すところにより、少し長めの時間スケールで見れば、それぞれの電極からは等しい数の陽子９と電子１０が放出されるため、陽子９が電子１０と衝突せずに負電極２Ｎに衝突する確率は極めて低いと考えられる。また、電子１０が陽子９と衝突せず正電極２Ｐに衝突する確率も極めて低いと考えられる。
したがって、各電極は、陽子９や電子１０の衝突にさらされることがほぼないと考えられるため、異常加熱による電極の溶融、蒸発の恐れが少く長寿命となり、長時間の連続運転が可能になる。結果として、上記参考例における「内部のプラズマ状態把握の困難さと電極損耗による短寿命化の問題」を解決でき、長時間の安定した定常運転を実施できるので、コスト削減と高品位の中性子反応による試料生成が行える。
【００２８】
また、陽子９と電子１０は両側から接近し正面衝突するため、陽子９と電子１０の運動量は打ち消し合い、運動エネルギーが生成された中性子１１に取り込まれる。
結果的に、発生した中性子１１は静止状態に近くなる。中性子は電荷を持たないため電極間の電場から力を受けず、直ちに重力で自由落下する。したがって、真空容器の下部には、中性子が堆積する。
【００２９】
真空容器の下部には、生成されて落下してくる中性子１１と反応させたい試料１２を置くことができる。
原子核物理学の知見によれば、中性子の半径は、約1.2×10-15であり、平均的な原子半径の約１×10-10より５桁も小さい。そして中性子は電荷を持たないため、真空容器１の中の電荷を帯びたプラズマ粒子である陽子９や電子１０と衝突・干渉することは極めて稀である。
【００３０】
試料１２に降りかかった中性子１１は、原子の電子雲をすり抜けて原子核まで容易に到達しうる。この原子核物理学の平均自由行程の概念が知られており、物質に浸透する中性子の距離が科学的に求められている。したがって一部の中性子１１は試料１２の原子核に吸収されると予想される。
中性子１１を吸収した原子核は、不安定となり、安定した原子核に遷移しようとする。この遷移のときに、エネルギーを放出したり、場合によっては放射線を放出することが予想される。なお、どの原子核とも反応しなかった中性子１１は、平均で約１５分後に陽子と電子および反電子ニュートリノに崩壊し、同時に結合エネルギー0.78MeVも放出する。従って高熱を発生する。
【００３１】
次に、本発明に係る中性子発生装置の第２実施形態について説明する。
図２は、本発明に係る中性子発生装置の第２実施形態を示す模式図である。図２に示す第２実施形態が図１に示す第１実施形態と異なる点は、正電極２Ｐ及び負電極２Ｎを板状として真空容器１の内壁に対向して設置し、かつ、中性子の原料となる水素ガスを外部から導入するための水素ガス導入手段を備えた水素ガス室６Ｒを外部に設けた点である。
そして、水素ガス室６Ｒの壁のうち、正電極２Ｐの放電面と反対側の面と接する面（以下「水素供給壁」という。）を水素吸蔵合金で構成するとともに、水素供給壁と正電極の放電面と反対側の壁を面で接合したものである。
【００３２】
水素供給壁には、水素を吸収する働きがあり、水素ガスは、加圧されているため正電極に吸い込まれ、高電圧に誘導され陽子と電子に電離する。水素ガス室６Ｒのその他の内壁は水素を通しにくい物質でコーティングしてもよい。また、水素供給壁に白金等の触媒を用いると、常温でも水素を陽子と電子に電離する働きがある。
その他の点は第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００３３】
以上、発明を実施するための形態について説明を行ったが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。
例えば、正電極を別の熱素子であらかじめ加熱しておくことで、正電極の内側壁（放電面と反対側の面）での水素ガスの吸着性と電離性を向上させ、真空容器側への陽子の放出性能を向上させることができる。
また、負電極をあらかじめ加熱しておくことで、電子の放出性能を向上させることができる。負電極の加熱方法は電極をフィラメント構造とし、電極自体に別の電源により通電加熱を行う方法を採用してもよい。
さらに、真空容器１の底部に試料１２を置く代わりに、真空容器１の底部の一部を薄膜で構成することで、生成されて落下してくる中性子を薄膜を通して真空容器の外に取り出すようにしてもよい。
【００３４】
本発明に係る中性子発生装置によれば、以下のような効果を奏する。
(1)中性子が限定された範囲で連続的に発生する
従来の放射性物質利用型、原子炉利用型、中性子発生管型のいずれも、中性子は高エネルギーを持ち、つまり、超高速運動をしており、照射するという形態でしか利用できなかったが、しかし、本発明に係る中性子発生装置で生成される中性子は、真空中の両電極の間の陽子と電子の衝突が発生する箇所で生成され、そこで運動量が打ち消し合い重力で自由落下して試料にふりかかることになる。従来の中性子発生管型ではごくごく微量の中性子しか発生できなかったが、本発明では、装置に水素ガスと高電圧を供給している間中は連続的に大量に中性子を発生することができる。
【００３５】
(2)特殊な材料を使わない
従来の放射性物質利用型、原子炉利用型、中性子発生管型のいずれも、放射性物質、核燃料、重水素といった一般的に入手できない材料および原料が必要であるが、本発明では、必要な物は水素ガスと電力だけである。実験室であれば水素ガスは、塩酸とマグネシウムの反応、水の電気分解などで容易に入手できる。
(3)コストが安い
従来の放射性物質利用型、原子炉利用型は、あきらかにコストが掛かり過ぎるが、本発明では、既存の廉価で安定した技術を利用できるため安価に提供できる。
【００３６】
(4)発生する放射線が少く、種類も判断がつくので安全
従来の放射性物質利用型、原子炉利用型、中性子発生管型のいずれも、中性子の発生と同時に危険な放射線が大量に出てきて分離ができないという問題があったが、本発明で生成される中性子は、静止状態に近い低温中性子だけである。最終的に放射されるエネルギーは、生成された中性子が寿命を迎えて陽子と電子に分離するときに放出される0.78MeVだけである。したがって安全性が高い。
すなわち、陽子と電子の衝突型の反応はエネルギー吸収型の反応のため、ここでは放射線は発生しない。また、発生する電子ニュートリノはまったく無害である。中性子が陽子と電子に分離するときの反応式は、「中性子  →  陽子＋電子＋0.78MeV＋反電子ニュートリノ」であるが、反電子ニュートリノもまた普通の物質と反応することは無く無害である。
【００３７】
(5)発生させた中性子による核反応の調査・研究・応用製品の開発が容易になる
本発明により、電極間という限定された範囲で連続的に大量の中性子が発生し、その範囲の下にある試料に中性子が振りかかり、また真空容器の外にも中性子を取り出せるため、中性子による核反応の調査・研究・応用製品の開発が容易になる。
たとえば、一部の元素、ニッケルに中性子を吸収反応させると、中性子崩壊熱以上の高エネルギーが発生することが期待されている。
また、一部の元素に中性子を吸収反応させると、元素番号を変換して別の元素を製造することができる。これは、希少元素の製造や放射能の低減に役立てることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１：真空容器、２：電極、２Ｐ：正電極、２Ｎ：負電極、３Ａ：交流電源、３Ｄ：直流電源、４：密閉バルブ、５：真空ポンプ接続口、６：水素ガス注入口、６Ｒ：水素ガス室、７：密閉バルブ、８：水素分子、９：陽子、１０：電子、１１：中性子、１２：試料
【図１】
2015207504.tif 000003
【図２】
2015207504.tif 000004
【図３】
2015207504.tif 000005