(57)【要約】安定した高温プラスマを生成して、大量の熱エネルギーを発生させる反応炉とその方法を開示する。最初のプラズマを作るには、まず燃焼反応または外部加熱機構を用いて、燃料を加熱する。なおこの燃料は反応炉内の水素イオン源と空気（又は酸素）である。次にレーザ、および／又は電気放電、および／又はマイクロウエーブ放電のような外部放射源で、上記の過熱体を反応炉内でイオン化する。プラズマ体の周囲にガス渦流を持続させて、そのプラズマ体の安定、形、そしてその位置を制御する。リチューム、ベリリウム、ホウ素、窒素、フッ素のような、ある種の中間Ｚ元素の下で上記の反応が起きると、１００ＫＷ以上の安定したエネルギー出力が発生するのが観察される。これは外部放射源からの入力エネルギーを含めても、燃料の通常の燃焼により得られる反応炉内のエネルギーに比較して、少なくとも１ないしは約１０以上のエネルギー利得となる。
2004527727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー源を作り出す方法であって：
少なくとも一つの中間Ｚ元素が存在する状態で、ジーゼル油と空気を反応炉中で燃焼させて高温ガス体を生成するステップと；
レーザと高電圧放電を前記高温ガス体へ照射維持してプラズマを生成するステップと；
前記プラズマの周囲に回転ガス渦流を作り出すステップ；
とを含み、これにより熱エネルギーを生成することを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２】
前記熱エネルギーは、その実質エネルギー利得が前記反応炉への全入力エネルギーに対して約１以上であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項３】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、リチューム、ベリリ
ウム、ホウ素、窒素、フッ素のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請
求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項４】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、ホウ素であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５】
請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
前記プラズマを少なくとも臨界温度、又はそれ以上にさせるステップと；
前記レーザ照射を止めるステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６】
前記燃料が水との混合体であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項７】
前記高電圧放電を、実質エネルギー利得が前記反応炉への全入力エネルギーに対して約１以上になった時に止めるステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項８】
前記レーザを、前記プラズマの領域中の前記反応炉のほぼ中央に焦点を当てて照射することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項９】
前記反応炉中の圧力が、大気圧以上であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１０】
前記反応炉中の圧力が、大気圧以上で４００気圧までの圧力あることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１１】
前記反応炉中の圧力が、大気圧以下であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１２】
前記反応炉中の圧力が、該反応炉の外の圧力と平衡していることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１３】
前記回転ガス渦流が、少なくとも酸素と空気のうちの一つで構成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１４】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記ジーゼル油が前記反応炉に入れられる前に、該ジーゼル油と混合されることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１５】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記ジーゼル油とは独立に前記反応炉に加えられることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１６】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記渦流ガスが前記反応炉に入れられる前、または入れられる際に、該渦流ガスに混合されることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１７】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記ジーゼル油が燃焼する前に、前記反応炉にすでに存在することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１８】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記反応炉の壁面の素材の一部として存在することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項１９】
前記レーザが前記反応炉中のプラズマの位置を制御することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２０】
前記ジーゼル油の前記反応炉中の燃焼ゾーンへの噴射が、該燃焼ゾーンの近くにある複数の点のうちの一つの点から噴射されるステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２１】
前記ジーゼル油の前記反応炉中の燃焼ゾーンへの噴射が、該燃焼ゾーンの周囲にある複数の点のうちの一つの点から噴射されるステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２２】
前記ガス渦流を該燃焼ゾーンの近くにある複数の点のうちの一つの点から噴射するステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２３】
請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
前記反応炉から加熱した排気ガスを得るステップと；
前記過熱した排気ガスから発電するステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２４】
前記反応炉が、閉鎖型であることを特徴とする請求の範囲第２３項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２５】
前記過熱した排気ガスが、タービン、ジェットエンジン、あるいはロケットエンジンの主エネルギー源として使用されることを特徴とする請求の範囲第２４項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２６】
請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
前記反応炉の壁面からの熱を伝えるために、１又はそれ以上の該壁面中の導路を通して流動物を循環させるステップと；
過熱された前記流動物から抽出した熱エネルギーでタービンと発電機を稼動させるステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２７】
前記反応炉が、閉鎖型であることを特徴とする請求の範囲第２６項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２８】
請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
前記反応炉への前記ジーゼル油の導入量を、前記プラズマが生成された後に制限するステップと；
前記プラズマを安定させながら、前記ガス渦流の流れの強さを制限するテップと；
前記プラズマへのレーザ照射の強さを制限するステップと；
前記プラズマへの高電圧印加の強さを制限するステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項２９】
請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
前記プラズマを臨界温度と同一またはそれ以上にするテップと；
前記レーザの照射を止めるステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項３０】
エネルギー源を作り出す方法であって：
少なくとも一つの中間Ｚ元素が存在する状態で水と空気を加熱することにより、反応炉中で高温ガス体を生成するステップと；
レーザと高電圧放電を前記高温ガス体へ照射維持してプラズマを生成するステップと；
前記プラズマの周囲に回転ガス渦流を作り出すステップ；
とを含み、これにより熱エネルギーを生成することを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項３１】
前記熱エネルギーは、その実質エネルギー利得が少なくとも約１以上であることを特徴とする請求の範囲第３０項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項３２】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、リチューム、ベリリウム、ホウ素、窒素、フッ素からなるグループから選択されることを特徴とする請求の範囲第３０項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項３３】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、ホウ素であることを特徴とする請求の範囲第３０項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項３４】
装置であって：
反応炉であって、
内部セラミック壁と、
該反応炉へ燃料を噴射する少なくとも一つの噴射器と、
該反応炉へ酸素を噴射する少なくとも一つの噴射器、
とで構成された反応炉と；
少なくとも一つの中間Ｚ元素の供給源と；
レーザ源と；
クリスタル製レーザ目標物と；
前記クリスタル製レーザ目標物を陰極とする高電圧ＤＣ供給源と；
前記陰極に対立する前記高電圧ＤＣ供給源の陽極と；
回転ガス渦流を作り出すためにガスを噴射する少なくとも一つの噴射器と；
反応炉冷却システムと；
排気ガス出口；
とで構成されたことを特徴とする装置。
【請求項３５】
前記燃料が、ジーゼル油、エチルアルコール、水のうち少なくとも一つで構成されていることを特徴とする請求の範囲第３４項記載の装置。
【請求項３６】
前記レーザを、前記反応炉のほぼ中央に焦点を当てるように構成されていることを特徴とする請求の範囲第３４項記載の装置。
【請求項３７】
前記クリスタル製目標物は、前記反応炉中のセラミック製土台に埋め込まれた複数の第２のクリスタル端子で構成されていることを特徴とする請求の範囲第３４項記載の装置。
【請求項３８】
請求の範囲第３４項記載の装置において、前記クリスタル製目標物が：
セラミック製の土台と；
前記セラミック製の土台に埋め込まれた少なくとも一つのクリスタル端子と；
少なくとも一つのクリスタル端子と電気接触する少なくとも一つの電極；
とで構成されていることを特徴とする請求の範囲第３４項記載の装置。
【請求項３９】
装置であって：
反応炉と；
該反応炉へ燃料を噴射する少なくとも一つの燃料噴射器と、
該反応炉へ酸化材を噴射する少なくとも一つの噴射器、
少なくとも一つの中間Ｚ元素の供給源と；
放射源と；
クリスタル製放射目標物と；
前記クリスタル製放射目標物を陰極とする高電圧ＤＣ供給源と；
前記陰極に対立する前記高電圧ＤＣ供給源の陽極と；
回転ガス渦流を作り出すためにガスを噴射する少なくとも一つの噴射器と；
反応炉冷却システムと；
排気ガス出口；
とで構成されたことを特徴とする装置。
【請求項４０】
前記放射源が、電磁気放射源であることを特徴とする請求の範囲第３９項記載の装置。
【請求項４１】
前記放射源が、少なくとも外部のマイクロウエーブ源またはレーザであることを特徴とする請求の範囲第３９項記載の装置。
【請求項４２】
前記放射源が、マイクロウエーブ源であることを特徴とする請求の範囲第３９項記載の装置。
【請求項４３】
前記放射源が、マイクロウエーブ源であることを特徴とする請求の範囲第３９項記載の装置。
【請求項４４】
前記放射源が、少なくともマイクロウエーブ源またはレーザであることを特徴とする請求の範囲第３９項記載の装置。
【請求項４５】
前記反応炉が、自己維持可能なプラズマ構造体を作り出し、かつ維持するのを援助する開放型の形状であることを特徴とする請求の範囲第３９項記載の装置。
【請求項４６】
請求の範囲第３９項記載の装置において、さらに外部過熱源を有することを特徴とする請求の範囲第３９項記載の装置。
【請求項４７】
エネルギー源を作り出す方法であって：
少なくとも一つの中間Ｚ元素が存在する状態で、燃料と空気を反応炉中で燃焼させて高温ガス体を生成するステップと；
放射源と高電圧放電を前記高温ガス体へ照射維持してプラズマを生成するステップと；
前記プラズマの安定化を制御するステップ；
とを含み、これにより熱エネルギーを生成することを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項４８】
前記熱エネルギーは、その実質エネルギー利得が少なくとも１以上であることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項４９】
前記放射源が、マイクロウエーブ源、無線周波源、レーザ、または電子ビームのいずれか少なくとも一つであることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５０】
前記燃料が、少なくとも炭化水素で構成されていることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５１】
前記炭化水素には、ジーゼル油、灯油、ガソリン、又は燃料油のうちの少なくとも一つで構成されていることを特徴とする請求の範囲第５０項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５２】
前記プラズマが、該プラズマと前記反応炉の壁面との間に回転ガス渦流を噴射することで安定化するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５３】
前記ガス渦流が、酸素で構成されていることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５４】
前記ガス渦流が、空気で構成されていることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５５】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記燃料が前記反応炉に入れられる前に、該燃料と混合されることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５６】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記燃料とは独立に前記反応炉に加えられることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５７】
前記プラズマを安定化する制御は、前記プラズマの周囲に回転ガス渦流を作り出すことによって制御することを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５８】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記渦流ガスが前記反応炉に入れられる前、または入れられる際に、該渦流ガスに混合されることを特徴とする請求の範囲第５７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項５９】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記燃料が前記反応炉に入れられる前に前記反応炉に入れられることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６０】
前記中間Ｚ元素のうち少なくとも一つが、前記反応炉の壁面の素材の一部として存在することを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６１】
前記放射源が前記反応炉中のプラズマの位置を制御することを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６２】
前記燃料の前記反応炉中の燃焼ゾーンへの噴射が、該燃焼ゾーンの近くにある複数の点から噴射されるステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６３】
前記燃料の前記反応炉中の燃焼ゾーンへの噴射が、該燃焼ゾーンの周囲にある複数の点のうちの一つの点から噴射されるステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６４】
前記ガス渦流を、反応炉の燃焼ゾーンの近くにある複数の点からプラズマの周りに噴射するステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６５】
前記ガス渦を、反応炉の燃焼ゾーンの近くにある複数の点の少なくとも一つからプラズマの周りに噴射するステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６６】
請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
閉鎖型反応炉の中で融合反応を作り出すステップと；
前記反応炉から加熱した排気ガスを得るステップと；
前記過熱した排気ガスから発電するステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６７】
請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
閉鎖型反応炉の中で融合反応を作り出すステップと；
前記反応炉の壁面からの熱を伝えるために、１又はそれ以上の該壁面中の導路を通して流動物を循環させるステップと；
過熱された前記流動物から抽出した熱エネルギーでタービンまたは発電機を稼動させるステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６８】
請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
閉鎖型反応炉の中で融合反応を作り出すステップと；
前記過熱した排気ガスを、タービン、ジェットエンジン、ロケットエンジン、あるいは熱電装置の主エネルギー源として使用するステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項６９】
前記燃料に混合材として、リチューム、ベリリウム、ホウ素、窒素、フッ素のうち少なくとも一つが混合されていることを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項７０】
請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
前記プラズマへの燃料導入量または；
前記反応炉から抽出するエネルギー量または；
前記プラズマの周囲を取巻くガス渦流の強度または；
前記高温ガスの中へ照射するレーザの強度または；
前記高温ガスの中へ照射する高電圧の強度；
の少なくともいずれか一つを制御するステップを含むことを特徴とする請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項７１】
請求の範囲第４７項記載のエネルギー源を作り出す方法がさらに：
前記プラズマを少なくとも臨界温度まで上昇させるテップと；
前記放射源を止めるステップ；
とを含むことを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項７２】
安定したエネルギー源を作り出す方法であって：
少なくとも一つの中間Ｚ元素が存在する状態で、水素イオン源と空気を反応炉中で燃焼させて高温ガス体を生成するステップと；
外部放射源を前記高温ガス体へ照射維持してプラズマを生成するステップと；
前記プラズマの安定化を制御するステップ；
とを含み、これにより熱エネルギーを生成することを特徴とするエネルギー源を作り出す方法。
【請求項７３】
前記生成された熱エネルギーは、その実質エネルギー利得が、少なくとも約１であることを特徴とする請求の範囲第７２項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項７４】
前記生成された熱エネルギーは、その実質エネルギー利得が前記反応炉に入力した入力パワーに対して、同じから約１０であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【請求項７５】
前記生成された熱エネルギーは、その実質エネルギー利得が前記反応炉に入力した入力パワーに対して、同じから約１０であることを特徴とする請求の範囲第３０項記載のエネルギー源を作り出す方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は一般的にエネルギー製造、さらに厳密に言えばエネルギーを発生させる反応炉と反応に関する。なおその反応炉と反応はプラズマ発生を伴うものである。
【０００２】
（背景技術）
世界中で現在、環境汚染のない低コストエネルギー源の必要性が広く叫ばれ、ソーラ発電、風力発電、微生物利用発電、そして核融合発電等の分野で広く研究が行なわれている。しかしながら永年の研究と多大な研究費を掛けたにもかかわらず、必要とする長さの時間に渡り自己維持することが可能な核融合は、未だ完成されていない。さらに、核反応を引き起す入力エネルギーが高価なことと、そのような核反応による超高温用の遮蔽システムが高価なことで、未だ商業的に採算が合う核融合炉は成功していない。
【０００３】
（発明の開示）
本発明では、自己維持可能な反応を、水素イオンと特定の中間Ｚ（原子番号）元素をレーザのような電磁気源と高電圧放電で閉じ込めたプラズマ中で発生させることが出来ることを発見した。さらにその反応は、通常の燃料燃焼によるパワーに比べて、その反応に要する入力パワーを含んでも常に少なくとも同等、ないしは規則的に少なくとも１０倍のパワーを発生させることが可能である。加えて、核融合副産物として知られる多量のＨｅ４の存在が認められるにも拘らず、排気ガス中にはイオン化した放射線は認められない。
【０００４】
本発明の目的は、レーザのような電磁気入力と高電圧放電で起動される、水素イオンと特定の中間Ｚ元素を含むプラズマから、自己維持可能なエネルギー生成反応を作り出すことである。
【０００５】
本発明の他の目的は、通常の燃料燃焼によるエネルギーの、その反応に要する入力パワーを含んでも少なくとも１０倍のエネルギーを発生させることが可能な自己維持可能なエネルギー生成反応を作り出すことである。
【０００６】
さらに本発明の他の目的は、多量のイオン化された放射線を生成しない自己維持可能なエネルギー生成反応を作り出すことである。
【０００７】
さらに本発明の他の目的は、通常の燃料燃焼によるエネルギーの、その反応に要する入力パワーを含んでも少なくとも１０倍のエネルギーを発生させ、かつ測定可能な量のイオン化された放射線を生成しない、そのような自己維持可能なエネルギー生成反応を起こす装置を提供することである。
【０００８】
本明細書で使用される幾つかの用語に関する定義を以下に示す。ここで特に定義しない本明細書中の科学的あるいは技術的な用語に関しては、電磁気理論やプラズマ物理学での通常の定義に従い用いられている。
中間Ｚ元素：原子番号Ｚが３から１８である元素であり、それらの元素の自然界で生ずる同位体とイオンを含む。Ｚとは原子核中の陽子数である（原子番号）。
部分的なイオン化：プラズマ中の幾つかの原子が少なくとも一つの電子を失いイオン化している状態。
プラズマ：自由陰電子と陽イオンが混合した帯電ガスの状態。
電磁気放射：光速で伝播する電子と磁界から成るエネルギー。この放射は、電波スペクトル（長波長）からｘとガンマ放射（極短波）まで広がっている。
本発明の実施例で記載されるのは、１００Ｋｗ程度の安定化した熱パワー出力である反応炉であり、その反応炉では入力パワー（化学、電気、そして電磁気パワー、すなわち全入力パワー）に対する出力パワーの比率が、１から約１０になる。その反応を得るには、まず水素イオンと空気のような酸素源からなる燃料を燃焼ゾーン（例えば格納容器）中へ噴射し、その燃料を燃焼して高温ガス体を作り、そしてそのガス体へレーザビーム、マイクロウエーブ源、電波周波源または電子ビーム等の少なくとも一つのエネルギー源（以下、電磁気放射源という）を照射してそのガス体を少なくとも部分的にイオン化し、さらにそのガス混合体に高電圧放電を開始してプラズマを作り出し、さらにそのプラズマに対して上記の電磁気放射源と高電圧放電を続けて照射し、そのプラズマの周囲で渦巻状のガスを回転させプラズマを安定化することで、その反応を起こさせる。この場合の電磁気エネルギー源は、Ｈの１モル当たり０から０．６０、出来れば０．０１から０．０２Ｋｗを反応炉中へ照射する。渦巻状のガスは、ガスをプラズマの周囲に噴射することで作り出す。この反応が、例えばＬｉ、Ｂｅ、Ｎ、Ｂ、またはＦのような特定の中間Ｚ元素の存在下で開始および持続される場合には、原子力の熱源と同レベルのエネルギーを発生させる。
【０００９】
ある実施例では、上記反応で通常の燃料燃焼による熱出力に比べて、その反応に要する電磁気放射源と高電圧源のエネルギーを含んでも（つまりそれら全入力パワーを考慮に入れても）少なくとも１以上又は好ましくは少なくとも正味１０倍のエネルギーを得ることが出来る自己維持可能なエネルギー源を作り出すことが可能である。
【００１０】
上記燃料には、例えばジーゼル燃料を含み、またガス渦流には酸素を含んでいる。電磁気放射源はＣＯ２レーザでよい。ホウ素のような他の物質をエネルギー発生反応を起こさせるためにプラズマ中に（噴射又は他の方法で）含ませる。
燃料は通常は格納容器の燃焼ゾーン中へ、その燃焼ゾーンの周囲を回転するような複数箇所（点と方向を持たせて）から噴射される。例えば反応炉（格納容器）には、２層に分け噴射装置を設け、各噴射装置は各層で９０度分離して設置してもよい。燃料噴射装置は格納容器の燃焼ゾーンの周辺に設置する。同様にガス渦流を形成するガスは通常は、その燃焼ゾーンの周囲を回転するような複数箇所からプラズマ周辺に向けて噴射される。例えば反応炉が３層のガス噴射装置を有し、各層で４つの燃料噴射装置を９０度離して設置してもよい。そのようなガス噴射装置は、燃焼ゾーンの周りに設置することが出来る。
【００１１】
電気は上記のような反応炉から、例えばタービンを回転させたり、冷却システムを通して反応炉から抽出した熱エネルギーで作り出すことが可能である。
本発明に係る実施例では、レーザ起動プラズマ反応炉は、複数の燃料噴射装置を格納容器に有し、その噴射装置は格納容器内の燃焼ゾーン内に閉じ込められた高温ガス体を作るために燃料を噴射する。そしてＣＯ２レーザビームがその高温ガス体に向けて照射し、そのガスを少なくとも部分的にイオン化し、さらに高電圧源がそのガス中で放電させるために使用されてガスをイオン化してプラズマを作り出す。１又は複数個のガス噴射装置でプラズマ体の周りにガス渦流を作り、燃焼ゾーンの中にプラズマを閉じ込める。なお反応炉には、冷却システムと排気口も設ける。
【００１２】
本発明のある実施例では、格納容器の壁には、約１．５％から２％のボラートで構成されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が含まれている。コランダム・クリスタルのようなセラミック酸化物を含む一個のクリスタル又はクリスタル・マトリックスを燃焼ゾーンに隣接した場所に設置し、レーザ照射の目標点としてもよい。高電圧源をそのクリスタル又はクリスタル・マトリックスに陰極として接続し、陽極を反応炉を横切る場所に設置する。
【００１３】
本発明のある実施例では、上記の反応炉を含むシステムとして、その反応炉で作り出した熱エネルギー利用の発電機のような発電システムを含ませることが出来る。さらにシステムには、そのシステムにより作り出した排気ガス又はそのシステムで作り出した他のエネルギーで駆動する少なくとも一つのタービン、ジェットエンジン、ロケットエンジンも含ませることが出来る。
【００１４】
レーザ起動プラズマ反応炉のある実施例には、燃焼ガスからプラズマを作り出す手段、格納容器内でプラズマを安定させる手段、プラズマに付加物質を加える手段、そして特定反応で発熱のためのプラズマを発生させる手段を含ませてもよい。そのレーザ起動プラズマ反応炉には、反応炉から出される熱エネルギーで発電する手段も含ませてもよい。なお本発明を実稼動理論に限定するのではなく、上記の発熱は、水素イオンと特定の中間Ｚ元素間での核融合反応の結果であると思われる。
【００１５】
さらに本発明の他の実施例は、反応炉を有する装置に関するもので、その反応炉には、内部セラミック壁と、少なくとも一つの燃料噴射装置と、空気または酸素のような酸素源を反応炉へ噴射する少なくとも一つの噴射装置と、少なくとも一つの中間Ｚ元素の供給源と、電磁気放射源とが含まれる。さらにその反応炉には、電磁気放射源の目標物と高電圧ＤＣ源のような高電圧源が含まれる。この電磁気放射源の目標物とは上記高電圧源の陰極である。さらにその反応炉には、上記高電圧源の陽極が含まれ、その陽極は上記陰極の反対位置に置かれている。また上記の反応炉には、回転ガス渦流を発生させるガス噴射のための少なくとも一つの噴射器を含み、さらには反応容器用の冷却システムと排気口も含まれる。
【００１６】
二つの燃焼室を有する実施例では、レーザ起動プラズマ反応炉は、主反応炉と副反応炉を有する。各反応炉は各一つの格納容器を有し、その格納容器にはその中にある燃焼ゾーンで高温ガス体を作り出す燃料を噴射する１または複数の燃料噴射装置が含まれている。ＣＯ２レーザビームは上記高温ガスに照射されて部分的にガスをイオン化する。高電圧源がガス中で放電を起こさせるために使用されて、それによりガスをイオン化する。一又は複数個のガス噴射装置でプラズマ体の周りにガス渦流を作り、燃焼ゾーンの中にプラズマを閉じ込める。
【００１７】
なお追加の反応炉を上述のよう方法で接続して、３台、４台の反応炉を並列に設置した一つの機械（装置）を作ることが出来ると理解すべきである。
上記の利点については、本発明の実施例に関する以下に記載する詳細な説明と添付の図面およびクレームから明らかになると思われる。
【００１８】
（発明を実施するための最良の形態）
燃料は炭化水素のような燃料が適している。この燃料は同時に水素イオンの供給源でもある。炭化水素とは、ジーゼル油、灯油、天然ガス、メタン、エチルアルコール、ガソリン、燃料油のうち少なくとも一つから構成されている。また混合油および／又は水との混合油も使用出来る。代替物として、中間Ｚ元素の少なくとも一つがある反応炉水中で、外部から臨界温度に達してプラズマが生成されるまで過熱することによっても高温ガスが得られる。その後も引き続き水が反応炉中に入れられ、少なくとも一つの中間Ｚ元素が引き続き反応炉中に存在するようするか、またはそれを追加する。水は同時に水素イオン供給源となる。酸素の供給源は空気または酸素である。高電圧放電により上記高温ガスへは、１ないし約２０ＫＶ、出来れば約１０ないし約１５ＫＶの電圧を供給しなければならない。この高電圧放電を供給する適当な装置として、どのような市販のＤＣ高電圧供給器でもよい。回転ガス渦流は、次のガスのいずれか又は混合体で作ることが出来る。すなわち、酸素、空気、水素、ヘリウム、アルゴン、窒素、ネオン、又は二酸化炭素、等のいずれかである。
【００１９】
上記の反応は広範囲の圧力下で行なうことが出来る。すなわち大気圧以下、大気圧、または約４００気圧以下ならよい。その圧力は反応炉外の圧力と均衡が取れていてもよい。
【００２０】
中間Ｚ元素は反応炉（すなわち反応領域）へどのような方法ででも供給することが出来る。例えば中間Ｚ元素は反応炉容器の例えば壁のような構成素材の一つに存在してもよいし、反応炉容器の中へ別系統で導入してもよいし、さらに空気、燃料、渦流ガスと混ぜて導入してもよい。水素イオンと中間Ｚ元素の相対的な比率は、約１０００対約１、好ましくは約１００対約５０である。
【００２１】
本発明に係る方法と装置は、実エネルギー利得として少なくとも１、好ましくは少なくとも１０の自己維持可能なエネルギー源を作り出す。すなわちこのことは、電磁気放射源と高電圧放電源を含めても、通常の燃料燃焼による熱出力と比べて、本発明の方法と装置は、少なくとも同等、好ましくはその１０倍の熱出力を生成できることを意味する。
【００２２】
反応炉容器にはスタートアップ時の効率を改善するために、外部の熱源を含めてもよい、電磁気放射は反応炉容器のほぼ中心に向けて焦点を合わせて行なう。もし電磁気放射源がレーザの場合には、クリスタル・レーザ・目標物を用いることが出来る。このクリスタル・レーザ目標物は、反応炉容器内のセラミック容器の中に配置された複数個の第２のクリスタルを有している。クリスタル・レーザ目標物には、セラミック容器と、その容器内の少なくとも一個のクリスタルと、その容器内のクリスタルと電気的に接触する少なくとも一個の電極が含まれている。
【００２３】
本発明の実施例では、レーザ起動プラズマ反応炉として実施され、この反応炉で多量のイオン化放射を発生させることなく、多くの熱エネルギーを発生させることが出来る。第１８図に示す実験的なプロト機が建設されて設置の上、テストされた。このプロトタイプの反応炉では、霧状で、かつ周辺空気、酸素、その他の気体と混合した燃料を、各格納容器内の燃焼ゾーンに向けて噴射することで、安定した高温ガス体を二対の格納容器内で発生させることができる。この燃料は、典型的には、エチルアルコール及び／又は水と混合したジーゼル油である。
【００２４】
プラズマは、ＣＯ２レーザとＤＣ高電圧（例えば１２ＫＶ）が与えられた領域へ燃料を噴射することで生成される。典型的には、使用された電圧は１０ＫＶから１５ＫＶであった。容器壁面とプラズマの間に回転ガス渦流を格納容器内に噴射することで、生成されたプラズマを格納容器内で浮上させ容器内壁と接触するのを防止することが出来る。このガス渦流は典型的には、酸素、周辺空気、及び／又は他のガスとの混合体である。ジーゼル油やアルコール等の炭化水素燃料を燃焼させることで、このシステムを臨界温度まで上昇させることが出来ると思われる。この臨界温度とは、レーザやマイクロウエーブのような電磁気放射と、高電圧を与えることで、エネルギー生成を起こすことが出来る温度である。これが生成された時点で、レーザと場合によっては高電圧源を切っても、プラズマ内の反応は自己維持可能となる。反応炉が一旦この臨界温度に達すると、混合油中の炭化水素（例えばジーゼル油やエチルアルコール）の割合を減らして、水の割合を増加させると、反応が盛んになるように思われる。リチューム、ベリリウム、ホウ素、窒素、及び／又はフッ素、等のような中間Ｚ元素をプラズマ中へ追加するか、反応炉容器内に存在させておくことが好ましい。塩またはその混合物も、中間Ｚ元素源として用いることも出来る。排気ガスは第１図に示す本発明の装置に関する概略図のように、反応炉内で循環させることができ、その循環ガスは反応炉容器内へ入れる前にイオン化される。好ましくは、この排気ガスは格納容器から排出する。
【００２５】
プロト機は、２シリンダー連結型反応炉は、高さ約４４インチ（１０６ｃｍ）、直径約２８インチ（７１ｃｍ）である。３．２５ＫＷのＣＯ２レーザでビームを作り、それを各反応炉へ分割して照射する。プロト機では、反応炉内壁は、約１．５％から２％（重量で）のボラートを含むアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で覆われており、クリスタル・レーザ・目標物は、結晶アルミナ（コランダム・クリスタル）で作られている。１２ＫＶのＤＣ電圧がクリスタル・アレーと反応炉の上部との間に印加される。反応炉壁面から強制空冷システムで熱が除去される。このシステムでは、各反応炉の壁を取巻く空気ジャケットを通して空気が吹き込まれる。伝熱は、反応炉壁に部分的に設けられ、上記空気ジャケット内まで延びた空冷用の複数の冷却フィンによって、効率よく行なうことが出来る。
【００２６】
プロト機の実験結果は、測定端末、エネルギー・バランス試験、排気流分析で記録されている。このプロト機では、格納容器の壁面温度は４５００°Ｆ（２４８２°Ｃ）まで上昇させることが出来る。この温度はプラズマ中の通常の燃料燃焼温度よりも、はるかに高温である。
【００２７】
プロト機の反応炉では、時間当たり１．５−１．３リッターのジーゼル油で１メガワット（１０００ＫＷ）までの安定した熱出力を得ることが出来る。このことは、エネルギー・バランス比率が１０以上となる。すなわちこのプロト機はレーザと高電圧供給のためのエネルギーを含んでも、通常の燃料燃焼による熱出力の約１０倍以上の熱出力を作り出すことが出来る。なお本発明を実稼動理論に限定するのではなく、上記の超過発熱は、水素イオンと特定の中間Ｚ元素間での核融合反応の結果であると思われる。
【００２８】
核融合反応が起きていると思われるのは、反応炉の排気中に核融合の副産物であるＨｅ４（２個の陽子と２個の中性子）が多量かつ一定して存在し、一方ではプラズマ発生以前には周辺空気中にＨｅ４がほんの僅かな量しか検知できなかったためである。イオン化された放射は、殆どまたは全く認められない。
【００２９】
特定の実施例に限定することなく、プロト機では幾つかの特徴が、これらの反応を可能にしている。特に、壁面温度が高いこと、ＣＯ２レーザを照射していること、高ＤＣ電圧を印加していること、ホウ素、リチューム、ベリリウム、窒素、及び／又はフッ素、等の中間Ｚ元素を追加すること、等がプロト型反応機を稼動させるには必要であると思われる。
【００３０】
なお、この反応プロセスについての物理的な詳細に関する上記の理解は、未だ限定的であると言わざるを得ない。上記反応のメカニズムに関する詳細は、次第に明らかになるに従って、現在の理解とは異なるかもしれないが、これによって本発明の範囲と重要性が減縮されてはならない。
【００３１】
本プロト機は２個の閉鎖格納容器が含まれているが、他の実施例では１個、あるいは３個、４個、あるいはさらに多くの格納容器でもよい。さらに上記プロト型の反応炉は高さと直径で１メータから２メータであり、加圧型ではないが、加圧型であればさらに小型にすることが出来る。例えば高さと直径で１メータ以下の反応炉で５気圧の圧力型であれば、５メガワット（５ＭＷ）の熱出力が得られると見込まれている。さらに他の型として、より大型の格納容器であれば１０００ＭＷのような高出力の反応炉を作ることが出来る。
【００３２】
また閉鎖格納容器を用いない反応炉も異なる使用目的には適しているかもしれない。例えば一端または両端が開放されているシリンダー状または収斂型シリンダー状の反応炉は、推進力反応炉に適しているかもしれない。そのような反応炉はここでは開放構造型の反応炉格納容器と言われる。
【００３３】
さらに加えて、メカ的な格納容器はあるアプリケーションでは必要ないかもしれない。例えば磁界または電界、慣性格納システム、またはこれらと他の技術の組合せによって、プラズマを封じ込めることも可能かもしれない。またさらに、上記のレーザビームに替えて、プラズマのイオン化あるいは加熱化の方法も利用することが出来る。例えばマイクロウエーブや電子またはイオンビームをも含むことが出来る。
【００３４】
以下に述べる幾つかの実施例における特定の構成は、単にこの技術を例示するためのものであり、設計上のパラメータや選択の全ては本発明の範囲内で変化するものと理解されるべきである。例えば以下の構成要素は多種多様に変化する。すなわち、格納容器のサイズと個数；燃料噴射機のサイズ、個数、設置場所；渦流噴射機のサイズ、個数、設置場所；燃料の混合と量；冷却ガスの混合と量；格納容器の圧力；冷却システムのタイプ；排気処理システムの構成部材；燃焼ゾーンのサイズ、個数、設置場所；高電圧値；レーザビームのような電磁気放射の照射角度；その他多くの設計上のパラメータと選択、等についても本発明の範囲内で多少は変化することがある。さらに上記の構成要素の内で一つあるいはそれ以上の要素は、省略または類似機能を行なう他の構造で置き換えることも可能である。例えば反応炉の初期加熱を行なう燃料燃焼は外付け加熱機で置換えることもでき、又核燃料を、空気や水といった搬送ガスや溶剤と共に噴射してもよい。さらに多くの他の代替燃料を反応炉で燃焼することもでき、冷却システムに関しては、強制空気、加圧した水、蒸気、流体窒素、その他を反応炉壁の内部に送り込んだり、これらで反応炉壁を覆ったり、また反応炉内でこれらを強制通過させたりすることも出来る。
【００３５】
添付図面に戻って、複数の図面に渡り各番号は夫々の構成要素を表わしており（ただし第１７図だけは混乱しないように別の番号システムを使用）、本実施例に関するプロト機とその変形について詳細に説明する。第１図はレーザ起動型プラズマ反応炉１０の基本構成に関する構成図であり、格納容器１１とその他の装置を有している。例えば格納容器１１は、第１８図に示すように２台連結型プロト機のような構成とすることも出来る。外形サイズは、高さ４４インチ（１０６ｃｍ）、直径２８インチ（７１ｃｍ）である。格納容器１１はシリンダー状の外壁１２を含み、それは典型的には１／４インチ（１０ｍｍ）のステンレス製である。さらに格納容器１１は、内面被覆１４を有し、それは典型的には約１．５％−２％のボラートを含むアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で構成されている。この内面被膜は熱遮断材として機能する他に、格納炉の熱を移動させる加圧水冷システム１６を収納する。他の内面被膜材も使用することが出来る。
【００３６】
さらに反応炉１０は燃料噴射器１８ａ、１８ｂのような燃料噴射器システム１８と、図示するガス渦流噴射器のようなガス渦流噴射器システム２０を有する。これらの噴射器は内面被膜１４内に埋められた管に埋設されている。さらに格納容器１１には、入射窓２４を通して格納容器１１の中へ向けられ、かつ内面被膜１４の底面中央に設けられたクリスタル・マトリックスへ向けられたレーザビーム２２が含まれている。１２ＫＶのＤＣ電源の陰極がクリスタル・マトリックス２６の中央クリスタル２５に接続し、陽極が燃料噴射器１８ａの一つの導管に接続されている。循環導管３０が設けられており、排気を格納容器１１の出口３２から入口３４へ循環させている。＋１０ＫＶ／−１０ＫＶイオン化装置３６が循環排気を途中に設けられており再び格納容器１１へ戻される前に、排気のイオン化を行なう。さらに排気の一部は排気処理システム３８に送られて、排気の清浄化を行ない、大気中に排出される。また数多くの温度センサーや圧力センサー、さらに複数の観察用ポートが格納容器１１中に設けられている。他の装置、例えば磁界センサー、ヘリウム検知器、放射源とその検知器、冷却液噴射器、外部レーザビーム導管、その他反応を分析し制御する多くの装置が内面被覆１４内に設置されている。
【００３７】
高温ガス体４０が、格納容器１１の内部被膜１４の底部近くに設けられた燃焼ゾーン中へ、典型的にはジーゼル油とエチルアルコールおよび／又は水で出来た燃料４２を噴射することで、生成される。燃料の流量比率が第２７図Ａに示されている。渦流ガス比率を大きく変化させても、なお動作することが可能である。燃料４２は周辺空気、酸素、天然ガス、そして／又は他のガスや液体により霧状されたり、さらには循環排気によっても霧状にされる。霧状の燃料４２は圧力をかけられて格納容器１１中に噴射され燃焼ゾーン中で燃焼すると、高温ガス体４０を生成する。例えば燃料４２は１０−１２０ｐｓｉの圧力で格納容器１１中へ噴射される。特に１０−２０ｐｓｉのような比較的低圧の燃料噴射で、壁面が１８００°Ｆ位の中温度になるまで噴射される。１２０ｐｓｉのような高圧の燃料噴射では、高温ガス体へ燃料をより効率的に送ることが出来る。ＤＣ電圧源２８によって燃焼ゾーンを横切って印加された高ＤＣ電圧で高温度ガスがイオン化される。冷却ガス４４が格納容器１１中に噴射されて、内面被膜１４と高温ガス体４０間に回転ガス渦流を発生させる。なおこの冷却ガスは典型的には、酸素と、循環排気、周辺空気、そして／又その他のガス、いずれかとの混合体である。この冷却ガスは、高温ガス体つまりプラズマ４０の周囲に渦流を作り、その高温ガス体ないしプラズマが内面被膜１４と接触するのを防止するために、格納容器１１中に高圧で噴射しなければならない。クリスタル・マトリックス２６の上に浮遊したままの環状あるいは球状のプラズマ体４０が、高さと幅で約１／２インチ（２０ｍｍ）から約６インチ（２２６ｍｍ）のサイズで、このプロト機では見ることが出来る。
【００３８】
反応炉格納容器１１は典型的には、まず格納容器外壁１２を組み立ててから、内部構成品を所定の場所に設置することで建設する。格納容器１１の上部は移動可能な蓋になっており、そこを通して内部へ通じることが可能である。内部被膜１４を所定の位置に保持するために、格納容器外壁１２の内表面の周りに角度保持金具システム４６が溶接接着されている。この保持金具は格納容器外壁１２の外側まで延在して冷却フィンを構成している。例えば，この構成は第１８図に示す空冷型プロト機に適していることが判っている。
【００３９】
複数の内部部材は、保持金具システム４６と格納容器外壁１２の所定位置に保持されている。これらの内部部材とは典型的には、冷却システム１６の導管、燃料噴射器１８の導管、空気噴射器２０の導管、循環ガス導管３０、レーザビーム用の窓２４と導管、観察ポート用の窓と導管、ＤＣ電源２８用の電線、種々の温度センサと圧力センサさらに他の測定端末用の導管と電線、等である。これらの部材の他に、内部被膜１４の輪郭を作るために一つの型が格納容器１１の中心部に固定される。水と混合したセラミックの内部被膜材を含む液状物が格納容器外壁と上記の型の間に注がれる。その液状物は数日中に乾燥し、熱せられたときには堅牢な状態になる。
【００４０】
第２図は、レーザ起動型反応炉１０内のレーザの作用を説明するための概念図である。上述のように環状プラズマ体４０がクリスタル・マトリックス２６の上部空間に浮遊し続ける。なおこのクリスタル・マトリックスは、内部被膜１４と同じ材料で作られたベース５８内に部分的に埋め込まれている。レーザビーム２２がプラズマを通過して、クリスタル・マトリックス２６の中央クリスタル２５上に向かうように構成されている。そしてＤＣ高電圧がＤＣ電源２８によって、格納容器１１の底部にある燃焼ゾーンを通過して印加される。
【００４１】
第３図は、２台の同一の閉鎖型反応炉１０、１０’を含むレーザ起動プラズマ反応炉７０における排気ガス循環を示したブロック図である。この構成は、各反応炉が第１図に示した反応炉１０の構成と同一である点で、プロト機に対応している。この装置では主排気ガスイオン化装置３６が、第１反応炉１０から第２反応炉１０’へ循環している排気ガスを、さらにイオン化している。同時に第２イオン化装置３６’が、第２反応炉１０’から第１反応炉１０へ循環している排気ガスを、さらにイオン化している。この特定の実施例には単一の排気ガス処理システム３８を含み、これにより排気ガスを大気中に放出する前に浄化する。
【００４２】
第４図は、燃料噴射器１８の設置場所を示す反応炉１０の側面図である。反応炉１０には、４個の燃料噴射器（レベル１）のほぼ水平な第１層８０と、同じく４個の燃料噴射器（レベル２）のほぼ水平な第２層８２が含まれている。すなわち各層の４個の燃料噴射器は、反応炉１１の周囲で約９０度角づつ離れて設置されている。加えて第１層の燃料噴射器と第２層の燃料噴射器は相互に約４５度づつずらして設置されている。第１層の燃料噴射器８０は、格納容器の底辺から格納容器の高さの３／８程の高さに設置されている。また第２層の燃料噴射器８２は、格納容器の底辺から格納容器の高さの１／８程の高さに設置されている。横から見ると各燃料噴射器は、内面被膜１４の底中央に位置するクリスタル・マトリックス２６の上部空間中の共通の焦点に向けて、僅かに下方を向いている。従って、上方に位置する第１層の燃料噴射器８０は、下方に位置する第２層の燃料噴射器８２よりも深く下方に向いていることになる。壁面が１８００°Ｆ程度の中温度になるまでは、燃料噴射器１８を通って燃料に加えられる圧力を比較的低圧つまり約１０−２０ｐｓｉの圧力にされる。より高圧の燃料噴射によってプラズマ中に燃料を効率よく送ることが可能となり、これによりプラズマをもっと高温に上げることが可能となる。特に一旦プラズマが超高温になると、上部層８０の燃料噴射器１８の圧力を約１２０ｐｓｉに増加することにより、より効率的に燃料をプラズマ中に送ることが出来ることが判っている。この効率的な燃料噴射圧力は反応炉の構成により、夫々異なっている。例えば高圧燃料噴射は、比較的高圧または大型の反応炉で効果的であり、低圧燃料噴射は、比較的低圧または小型の反応炉で効果的である。同じように、比較的大容量の冷却液またはガスが反応炉を通過する推進力反応炉においても、高圧力の燃料噴射が有効的である。反応炉の広範囲な利用での操作パラメータは、反応炉設計の分野の専門家または専門家に将来なる人達により、さらに明らかになると思われる。
【００４３】
第５図は、ガス渦流噴射器２０の設置場所を示す反応炉１０の側面図である。反応炉１０には、４個のガス渦流噴射器（レベル１）のほぼ水平な第１層８４と、同じく４個のガス渦流噴射器（レベル２）のほぼ水平な第２層８６、４個のガス渦流噴射器（レベル３）のほぼ水平な第３層８８が含まれている。各層の４個のガス渦流噴射器は相互に同距離だけ離して設置されている。すなわち各層の４個のガス渦流噴射器は、反応炉１１の周囲で約９０度角づつ離れて設置されている。加えて第１層８４のガス渦流噴射器と第２層８６のガス渦流噴射器は相互に約４５度づつ，ずらして設置されており、第１層８４のガス渦流噴射器と第３層８８のガス渦流噴射器は相互に回転方向で一致して設置されている。第１層８４は、底辺から格納容器の高さの３／４程の高さに設置されている。また第２層８４は、格納容器の底辺から格納容器の高さの１／２程の高さに設置され、第３層８８は、格納容器の底辺から格納容器の高さの１／４程の高さに設置されている。横から見ると各ガス渦流噴射器は、格納容器１１内で反時計回りのガス渦流を作るために水平方向へ左から右に向いている。下部にある第３層８８のガス渦流噴射器は、プラズマ４０の下部を回転させるために僅かに下方に向いている。
【００４４】
第７図は、ガス渦流噴射器２０の設置場所を示す反応炉１０の上部平面図である。各ガス渦流噴射器２０は、約４５度角づつ離れて格納容器１１の周囲に設置されており、上部層と下部層８４、８８（レベル１と３）のガス渦流噴射器が、夫々中間層８６（レベル２）のガス渦流噴射器とは角度を異にしている。上から見ると、各ガス渦流噴射器は、内向きの放射方向については接線方向に左から右方向へ向かっており、これにより格納容器１１内で反時計回りの渦流を作り出すことが出来る。
【００４５】
第８図は、イオン化排気ガス循環用の出口３２と入口３４の設置場所を示す反応炉１０の側面図である。各出口、入口は約４インチ（１０ｃｍ）程の直径で、各口からの気体流は１０ｃｆｍから７５０ｃｆｍの範囲で変化する。出口３２は格納容器の底から格納容器の高さの約７／８の所に位置し、入口３４は格納容器の底から格納容器の高さの約１／８の所に位置する。
【００４６】
図９は、イオン化排気ガス循環用の出口３２と入口３４の設置場所を示す反応炉１０の上部平面図である。上から見て、これらの出口、入口は格納容器１１の反対側に設置されている。すなわちイオン化排気ガス循環用の出口３２と入口３４は１８０度角で離れている。
【００４７】
第１０図は、格納容器１１の内面被膜１４の中央底辺に位置するクリスタル・マトリックス２６の側面図である。クリスタル・マトリックス２６の各クリスタルは楕円形をしており、内部被膜１４と同じ材料で出来たベース５８の中に長手方向の半分が埋め込まれている。各クリスタルは、アルミナ（コランダム・クリスタルのような）の８角形クリスタルに粗く削ってある。中央クリスタル２５は高さ約２インチ（５ｃｍ）、幅１インチ（２．５ｃｍ）である。複数の小型クリスタル９２は、中央クリスタル２５の約半分の大きさである。電源２８からの陰極電線９４は３／８インチ（１ｃｍ）の太さの導線であり、これが中央クリスタル２５の底にある貫通チャネルの中を通っている。クリスタル・マトリックス２６が埋め込んである土台５８全体は、陰極電線をスクリューで取り外し出来るようになっている。従って、クリスタル・マトリックス２６は、時々反応炉１０から分離して交換することが出来る。第１１図は、クリスタル・マトリックス２６の上部平面図であり、それは、周りに設置された８個の小型クリスタル９２で取巻かれた大きな一つの中央クリスタル２５を含んでいる。この各小型クリスタル９２は、典型的には中央クリスタル２５と物理的に接触し、かつ小型クリスタル９２は相互に並んで配置されている。
【００４８】
第１２図は、略八角形の形状をした中央クリスタル２５の側面図である。第１３図は、同クリスタルの上部平面図である。小型クリスタル９２は同様な八角形をしている。
【００４９】
第１４図は、反応炉システム１００のブロック図であり、発電装置、排気ガス処理装置、空気処理措置とが含まれている。この反応炉システム１００には、１または複数の反応炉１０が上述のように含まれている。
【００５０】
排気ガスは熱交換器１１０に供給され、その排気ガスから熱交換液を経由して電気タービン／発電機装置１１２を駆動させる。電気タービン／発電機装置１１２の出力はトランス１０６へ供給される。
【００５１】
第１５図は、レーザ起動プラズマ反応炉の測定端末と制御システム１５００のブロック図である。制御システム１５００には、コンピュータまたは手操作可能な制御部１５０２を含み、これは反応炉システム中の種々のセンサから温度測定値１５０４、圧力測定値１５０６等の測定入力値を受取る。制御部１５０２は、さらに他の測定端末からの入力、例えば磁界測定、ヘリウム検知、あるいは反応炉を監視、制御するために望ましい他の入力を受取る。例えば制御部１５０２はＤＣ電源２８を制御して、ＡＤ電圧または類似ＡＤ電圧を得るためにパルス変化させてその出力を変化させる。
【００５２】
さらに制御部１５０２は、反応炉に供給される燃料やその他の供給材の量と混合具合を制御する。例えば制御部１５０２は、エチルアルコールの供給源１５０８、ジーゼル油の供給源１５１０、および／又は水の供給源１５１２、から燃料噴射器１８への燃料の送出量を制御する。さらに制御部１５０２は、酸素供給源１５１６、天然ガスの供給源１５１８、循環空気の供給源１５２０、および／又は周辺空気の供給源１５２２から、燃料噴射器１８への霧状ガスの送出も制御する。同様に制御部１５０２は、酸素供給源１５１６、天然ガスの供給源１５１８、循環空気の供給源１５２０、および／又は周辺空気の供給源１５２２から、ガス渦流噴射器２０へのガスの送出も制御する。例えば次のような混合と送出量で、融合反応を開始するのに必要な臨界温度（約４０００°Ｆ）以上に反応炉の壁面温度が一旦上昇すれば、制御され安定した融合反応をプロト機で生成することが出来た（Ｄはジーゼル油、Ｅはエチルアルコール、Ｗは水、Ｎは天然ガス、Ｏは酸素、そしてＡは周辺空気を意味し、重量％で示されている）：
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なおこれらの混合は変化し、反応炉が臨界温度まで上昇すれば、天然ガスを混合することが出来る。さらに制御部１５０２は反応炉中へ、例えば排出物、結合材，その他の物質、等の材料を投入するのを制御することも出来る。また本分野の当業者であれば、他の燃料や物質も反応炉内で使用することが出来るものと理解できると思われる。
【００５３】
第１６図は、レーザ起動プラズマ反応炉１０を稼動させる処理手順を示す論理フローである。基本的にはこの処理手順は、まだ低温の反応炉中でプラズマを作り出し、また反応炉が制御され安定した反応に達する臨界温度まで、あるいは臨界温度以上になるまでのアプローチについて述べる。ここでの記載には、図一に示した要素が参照される。プロト機ではこのプロセスはマニュアルで行なわれる。しかしながら本技術を商業的に利用する実施例では、このプロセスは完全自動化、または半自動化することが出来る。
【００５４】
処理手順１６００の前に、レーザは前以って温度を上げておき、エアーコンプレッサーと電源はＯＮの状態に入れておく。ステップ１６０２で、空気を渦流噴出器２０へ供給する。ステップ１６０２の次にステップ１６０４で、レーザビーム２２が起動される。この状態が３０−４５分間続き、反応格納容器１１を事前昇温する。ステップ１６０４の次にステップ１６０６で、燃料噴射器に、空気、酸素、および天然ガス、または循環空気で霧状にしたエチルアルコールを供給する。もし反応格納容器１１が事前昇温されていれば、そのアルコールと天然ガスは燃焼ゾーンで点火して燃焼プラズマ体４０の形成を開始する。ステップ１６０６の次にステップ１６０８で、燃料供給が増加されて高温ガス体４０のサイズと温度を上げる。
【００５５】
ステップ１６０８の次にステップ１６１０で、燃料供給がジーゼル油になる。ステップ１６１０の次にステップ１６１２で、酸素が冷却ガスに加えられて、内面被膜１４の過熱を防止する。ステップ１６１２の次にステップ１６１４で、水が燃料供給に加えられて、ジーゼル油を控えめにする。これにより反応のサイズと温度を上げる。またこれは冷却ガスの容量と酸素割合を増加することによっても達成することができる。ステップ１６１４で、燃料噴射器と冷却ガス混合をさらに調整することで、反応を臨界温度まで、あるいはそれ以上の温度まで上げる。特に燃料噴射器の圧力を約８０−１２０ｐｓｉまで上昇させると、プラズマの温度を引き続いて効果的に上昇させることが出来ることが判っている。ステップ１６１４の次にステップ１６１６で、燃料噴射器と冷却ガス温度が調整されて、プラズマ４０内で制御され、安定した反応が維持される。
【００５６】
第１７図は、２台連結型燃焼プラズマ核融合反応炉１７００の構成を示すブロック図である。第１７図に示す構成要素番号は全て“１７−”が付けられるべきであるが、図中での混乱を避けるために図示していない。反応炉１７００は、３．２５−ＫＷ  ＣＯ２のようなレーザ１７−１を含み、これはレーザビームを生成し、そのビームは分割され、第１反応格納容器１７−２と第２反応格納容器１７−３へ送られる。液体燃料システム１７−４は、噴霧器１７−１６を含む燃料噴射器（図示せず）を経由して、燃料を反応炉へ供給する。熱交換器１７−６は、第２反応格納容器１７−３から排出された排気ガスから排熱を取出す。
【００５７】
熱交換器１７−６から、排気ガスは集塵機１７−７と袋フィルター・システム１７−９を経由して通過する。排気ガスの一部はコンプレッサー１７−８に送られて、反応炉１７００のその後の使用のために循環される。残りの排気ガスは水槽篩１７−１０を通過して、大気中に放出される。一酸化炭素モニター１７−２８、炭素ダイオキシンモニター１７−２９、ヘリウム検知器１７−３０、その他のガスモニターが排出管の中に設置されており、排気ガスが大気中に放出される前に、排気ガスの組成を監視している。排気ガスは第１反応格納容器１７−２に循環される前に、イオン化装置１７−１１で再イオン化される。さらにイオン化される前に、循環排気ガスの一部がベンチュリー管利用の中間出口１７−１２と１７−１４により取出されて、第１反応格納容器１７−２と第２反応格納容器１７−３夫々のガス渦流噴出器へ供給される。酸素供給器１７−２７の酸素と、コンプレッサー１７−８からの排気ガスおよび／又は空気も、第１反応格納容器１７−２と第２反応格納容器１７−３の各々のガス渦流噴射器１７−１３、１７−１４へ供給される。
【００５８】
第２反応格納容器１７−３には排水口１７−１９を有し、第１反応格納容器１７−２には排水口１７−２０を有している。それらの排水口には排水バルブ１７−１７が付けられている。さらに第１反応格納容器１７−２と第２反応格納容器１７−３には、レーザが格納容器に入るところにエアーカーテン式ビーム保護システム１７−２１が設けられている。エアーカーテンに類したもの１７−２２、１７−２３によって、第２、第１高温計の入口を保護している。これらのエアーカーテンシステムの空気供給管には開放用のバルブ１７−１５が設けられている。第１クリスタル・マトリックス１７−２６が第１反応格納容器１７−２の底中央に置かれており、第２クリスタル・マトリックス１７−２５が第２反応格納容器１７−３の底中央に置かれている。イオン化装置１７−２４により、第１反応格納容器１７−２から第２反応格納容器１７−３へ循環される排気ガスを、さらにイオン化する。各反応格納容器には加圧水冷システム（図示せず）が設けられている。さらに各種の器具（図示せず）が測定のために制御板（図示せず）に設けられている。
【００５９】
第１８図から第２６図は、建設された、あるいは建築予定の反応炉の構成を示す技術図面である。これらの図面では、全ての寸法はインチ表示である。第１８図は２台連結型プロト機１８００の側面図であり、これは燃焼プラズマ核融合反応炉の実稼動をデモンストレーションするために建設され、長期に渡りテストされたものである。このプロト機は、２つのシリンダー形をした反応炉１０、１０’を有し、そのサイズは高さ約４４インチ（１０６ｃｍ）、直径２８インチ（７１ｃｍ）である。この反応炉の構成は、加圧水冷システム１６が強制空冷システム９０へ置換わった以外は、第１図から第１７図に示したものに類似している。加圧水、加圧ガス、混合型、液体窒素、等を使用した冷却システム１６が、商業的には好ましい実施例である。これはその構成の方が熱伝導がよく、冷却材から効率的に発電が出来るからである。しかしながらプロト機１８００では、手元の投資コストを低減するために強制空冷システム９０で製作した。強制空冷システム９０は、各反応炉の周囲を被うための空気ジャケットと、２台の７．５馬力の電気モータで稼動する２台のファンを含んでいる。冷却システムを除いては、このプロト機は第１図−第１７図に示したように製作され、稼動することが出来る。
【００６０】
第１９図は、プロト機１８００に使用した反応炉１０の一つに付いての側面図である。この拡大図は、より鮮明に寸法と構成を示している。第２０図はプロト機１８００の反応炉の上部平面図であり、これも反応炉の周囲の空気ジャケットへ空気を送る強制空冷システム９０を示している。第２１図は、プロト機１８００の拡大上部平面図であり、支持部材４６の個数と構成を含む、反応炉の内部部材を示している。この空冷の実施例ではこれらの支持部材が、強制空冷システム９０の空気ジャケット中へ延在する空冷ファンを形成する。図２２ａ−ｆは、燃料噴射器１８の構成を示している。第２３図Ａと第２３図Ｂは、プロト機１８００のイオン化装置３６ａと３６ｂの構成を示している。第２３図Ｂは、第２３図Ａに示した反応炉に関する実施例の上部平面図である。
【００６１】
第２４図は、反応炉１０の他のデザインを示す正面側面図であり、加圧水冷システム１６が反応炉壁面に埋め込まれている。第２５図は、他の構成である２台連結型レーザ起動プラズマ反応炉２５００を示しており、加圧水冷システムを含んでいる。この実施例は、２台のシリンダー型の反応炉２５０２、２５０４を含み、各反応炉のサイズは、高さ９３インチ（２３６ｃｍ）（土台２５０６から測定）、直径６９インチ（１７５ｃｍ）である。これらの実施例は、第１図から１７を参照に示されたように製作され、稼動させることが出来る。第２６図は、他の構成である２台連結型レーザ起動プラズマ反応炉２６００を示しており、壁面に埋め込まれた冷却システムと反応炉の他の特徴を示している。
【００６２】
第２７図Ａと第２７図Ｂは、第１８図に示すプロト機１８００のエネルギー・バランス試験の結果をまとめたテーブルを含んでいる。この結果によると、このエネルギー・バランス試験が行なわれた時点で、このプロト機は６２７ＫＷを発電し、これは反応炉内で通常の燃料を燃焼した時の１２．３倍のエネルギーに相当する。
この驚くべく結果は、このプロト機の中で核融合が起こっているのではないかと判断できるかもしれない。排気ガス分析がその時に行なわれ、Ｈｅ４のような核融合の副産物が排気ガス中に含まれているかどうかが確認された。
【００６３】
第２８図は、プロト機の排気ガスについて行なわれた元素質量−電荷スペクトル分析結果２８００のチャートである。第２８図−第３２図のチャートは類似しており、３０秒分析の累積結果を表わしている。分析結果２８００中で、スケール中のずっと左にあるＨｅ４の範囲の部分が乱れているが、これらの元素に検知可能な反応があるのかもしれない。第２９図は、プロト機の近くの周辺空気について行なわれた、原子量１から１０の元素質量−電荷スペクトル分析結果２９００のチャートである。このチャートによれば、周辺空気中には測定できる量のＨｅ４は存在しなかったことを表している。
【００６４】
第３０図は、プロト機の排気ガスについて行なわれた、原子量１から１０の元素質量−電荷スペクトル分析結果３０００のチャートである。この分析は、第２９図の周辺空気のスペクトル分析２９００と同じ日に行なわれた。スペクトル分析結果３０００では強力なピーク３００２が検知され、これは排気ガス中にＨｅ４の存在を示している。第３１図は、分析結果３０００の１０分後に行なわれた分析結果３１００の同様なチャートである。分析結果３１００で、Ｈｅ４のピークが、分析結果３０００のピークと比較して遥かに小さくなっている。プロト機の排気ガスにより作られたＨｅ４のピークは、ふらついているように観察され、ある時にはＨｅ４は全く検知できず、ある時は分析結果３１００のように小さく、時たま、ただし継続して分析結果３０００のように強くＨｅ４が認められた。
【００６５】
第３２図は、プロト機の排気ガスについて行なわれた、原子量１から１０の元素質量−電荷スペクトル分析結果３２００のチャートである。この分析は、第２９図の周辺空気のスペクトル分析２９００と同じ日に行なわれた。スペクトル分析結果３２００では強力なピーク３２０２が検知され、これは排気ガス中にＨｅ４の存在を示している。
【００６６】
本発明はさらに次の実験例で説明が加えられるが、これにより発明を制限的に見るべきではない。
実験例
質量で１．５％−２％のボラートを含むアルミナ製内面被膜プロトタイプの反応炉を、上述の手順で稼動させた。すなわちジーゼル油とエチルアルコールを燃焼させて高温ガス体を作り、ＣＯ２レーザと高電圧放電で臨界温度まで上げる。生成されたエネルギーを計算するために、自己維持可能なエネルギー反応が始まったら稼動中に、５分毎に測定を記録した。測定項目は、入力パワー、燃料の流量、冷却ガスの流量、液体と反応炉壁面の温度、冷却ガスと冷却水の温度上昇、である。
【００６７】
本システムへの全入力パワーが、パワーメータで計測された。すなわちレーザの作動、高電圧放電の作動、そして他の電力を消費する部材の電力が電気メータで計測されて、反応炉への全入力パワーが求められた。この反応炉への他の入力パワーは、この他には無い。その結果、５分間に渡るこの反応炉への全パワーの測定値は３０ＫＷであった。次に燃料の流量が同じ５分間に渡り計測され、５８０ｇｍ／ｈｒのジーゼル油と、２，０５６ｇｍ／ｈｒのエチルアルコールを計測した。この燃料の燃焼熱量を既知の方法で求めると、夫々の燃料が約７ＫＷと１７ＫＷであった。従って本反応炉への全入力パワーは、誤差を入れても約５４−５５ＫＷであった。
【００６８】
反応炉は空気と水で冷却された。２系統の冷却空気が計測され、両方の冷却コイルの反応炉への流入時温度は８８°Ｆで、反応炉からの流出時温度は各々６８４°Ｆと５６８°Ｆであった。空気温度上昇により計測された全パワーは、既知の方法で計算すると、約３３１ＫＷであった。同様に、燃焼空気流も温度が８９°Ｆから１９８°Ｆへ上昇し、それのパワー出力は約１ＫＷと計測された。最後に３系統の水冷用の水流が計測された。そのうち２つの水流は流入時温度が７０°Ｆで、流出時温度が７８°Ｆと８０°Ｆであった。残り一つの水流は、流入時温度が１０１°Ｆで、流出時温度が１２４°Ｆであった。水温上昇により計測された全パワーは、既知に方法で計算すると、約３４０ＫＷであった。このように、冷却空気と冷却水の温度上昇から計測された全出力パワ−は、約６７２ＫＷであった。これは本システムの入力パワーに対する出力パワーの比率が、約１２．３であることを意味する。
【００６９】
この実験例の詳細は第２７図Ａと第２７図Ｂに示されている。さらに反応炉の内部壁面温度は、約３，２１３°Ｆであり、これはジーゼル油とエチルアルコールの通常の燃焼温度よりも遥かに高温であった。
【００７０】
上記の一般的および詳細な論議と実験例は、本発明を具体的に解説するためだけのものであり、それらが制限として理解されるべきではない。本発明の技術思想と範囲には各種の変形が可能であり、当業者にはその変形は明らかである。
【図面の簡単な説明】
この添付図面を参照として発明を説明する。なお発明の各要素は、第１７図を除き、番号で示されている。
【図１】本発明に係るレーザ起動プラズマ反応炉の基本構成に関する概略構成図である。
【図２】本発明に係るレーザ起動プラズマ反応炉内にあるレーザ源の概略図である。
【図３】２台の閉格納容器を含むレーザ起動プラズマ反応炉内での排気循環を示す概略構成ブロック図である。
【図４】本発明に係るレーザ起動プラズマ反応炉内で燃料噴射器の設置場所を示す格納容器の側面図である。
【図５】本発明に係るレーザ起動プラズマ反応炉内で燃料噴射器の設置場所を示す格納容器の上部平面図である。
【図６】本発明に係るレーザ起動プラズマ反応炉内でガス噴射器の設置場所を示す格納容器の側面図である。
【図７】本発明に係るレーザ起動プラズマ反応炉内でガス渦流噴射器の設置場所を示す格納容器の上部平面図である。
【図８】レーザ起動プラズマ反応炉内で空気循環口の設置場所を示す格納容器の側面図である。
【図９】レーザ起動プラズマ反応炉内で空気循環口の設置場所を示す格納容器の上部平面図である。
【図１０】レーザ起動プラズマ反応炉内で用いられるクリスタル・マトリックスの側面図である。
【図１１】第１０図に示すクリスタル・マトリックスの上部平面図である。
【図１２】第１０図に示すクリスタル・マトリックスに用いられるクリスタルの側面図である。
【図１３】第１２図に示すクリスタルの上部平面図である。
【図１４】発電機器、排気ガス処理機器、気体処理機器を含んだレーザ起動プラズマ反応炉の構成図である。
【図１５】レーザ起動プラズマ反応炉の操業および制御システムの構成図である。
【図１６】レーザ起動プラズマ反応炉の運転方法を示す論理フロー図である。
【図１７】レーザ起動プラズマ反応炉の稼動を紹介するために設計された、実験的な２台連結型反応炉のプロト機における構成図である。
【図１８】２台連結型反応炉のプロト機の正面図である。
【図１９】第１８図に示すプロト機で使用する一つの反応炉の正面図である。
【図２０】第１８図に示すプロト機の反応炉の平面図である。
【図２１】第１８図に示すプロト機で使用する一つの反応炉の上部平面図であり、その反応炉の内部構成部材を示している。
【図２２】図中ａ〜ｆは、第１８図に示すプロト機の燃料噴射機の構成図である。
【図２３】図中Ａ、Ｂは、第１８図に示すプロト機の高電圧源の構成図である。
【図２４】高圧冷却水システムを装備した他の反応炉の正面図である。
【図２５】高圧冷却水システムを装備した２台連結型レーザ起動プラズマ反応炉の他の構成を示す構成図である。
【図２６】第２５図に示す２台連結型レーザ起動プラズマ反応炉で使用する一つの反応炉に関し、反応炉の壁内に埋め込んだ冷却システムを示す正面図である。
【図２７】第２７図Ａ−第２７図Ｂは、第１８図に示すプロト機で行なったエネルギー・バランス試験の結果を示す表である。
【図２８】第１８図に示すプロト機からの排出物で行なった原子質量スペクトラム分析に関するグラフである。
【図２９】第１８図に示すプロト機近くの周辺気体で行なった原子質量スペクトラム分析に関するグラフである。
【図３０】第１８図に示すプロト機からの排出物で行なった原子質量スペクトラム分析に関するグラフであり、廃棄物中のＨｅ４の存在を示している。
【図３１】第１８図に示すプロト機からの排出物で行なった原子質量スペクトラム分析に関するグラフであり、廃棄物中のＨｅ４のスパイクを示している。
【図３２】第１８図に示すプロト機からの排出物で行なった原子質量スペクトラム分析に関するグラフであり、廃棄物中のＨｅ４の存在を示している。
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004527727.tif 000108
2004527727.tif 000109
【国際調査報告】
2004527727.tif 000110
2004527727.tif 000111