(57)【要約】【課題】より最適に核種変換が施される元素を構造体への添加するための手段を備えた核種変換方法を提供することを目的とする。【解決手段】パラジウム又はパラジウム合金、或いは、パラジウム以外の水素吸蔵金属又はパラジウム合金以外の水素吸蔵合金と、これらに対して相対的に仕事関数が低い物質とを有する構造体１の一方の面側に存在する核種変換が施される元素に対して、構造体１の一方の面側から他方表面側へ向けて重水素を流す核種変換方法であって、該核種変換方法は、核種変換が施される元素に適したイオンフラックス量を特定する工程と、該特定したフラックスで核種変換が施される元素を構造体１の一方の面にイオン注入する工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラジウム又はパラジウム合金、或いは、パラジウム以外の水素吸蔵金属又はパラジウム合金以外の水素吸蔵合金と、これらに対して相対的に仕事関数が低い物質とを有する構造体の一方の面側に存在する核種変換が施される元素に対して、前記構造体の前記一方の面側から他方表面側へ向けて重水素を流す核種変換方法であって、
前記核種変換が施される元素に適したイオンフラックス量を特定する工程と、
該特定したフラックスで前記核種変換が施される元素を前記構造体の一方の面にイオン注入する工程と、
を備える核種変換方法。
【請求項２】
前記核種変換が施される元素がタングステンである場合、前記イオンフラックス量を１．０×１０１３個／ｃｍ２以上１．０×１０１６個／ｃｍ２以下とする請求項１に記載の核種変換方法。
【請求項３】
前記核種変換が施される元素がコバルトの場合、前記イオンフラックス量を１．０×１０１５個／ｃｍ２以上１．０×１０１６個／ｃｍ２以下とする請求項１に記載の核種変換方法。
【請求項４】
前記核種変換が施される元素が、前記構造体の一方の面から所定の深さで最大濃度となるようイオン注入のエネルギーを特定する工程を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の核種変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核種変換方法に関し、特に放射性廃棄物処理技術、自然界に豊富に存在する元素から希少な元素を生成する技術などに係る核種変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速器や原子炉等の大規模な装置に比べて、相対的に小規模な装置で核種変換を行うことが可能な核種変換装置及び核種変換方法が、特許文献１乃至特許文献３に開示されている。
【０００３】
上記文献に開示される核種変換装置は、パラジウム（Ｐｄ）やパラジウム合金などの水素吸蔵金属または水素吸蔵合金と、これらより相対的に仕事関数が低い物質とを含む構造体と、内部が気密保持可能とされた吸蔵室と、構造体を挟んで気密保持可能に設けられた放出室と、吸蔵室に重水素ガスを供給する重水素供給手段と、放出室を真空状態にする排気手段とを備える。構造体の一方の表面には核種変換が施される物質が添加される。
【０００４】
上記構成の核種変換装置では、まず、吸蔵室及び放出室を真空排気した後、構造体を例えば７０℃に加熱する。その後、吸蔵室の真空排気を停止して、吸蔵室に重水素ガスを導入する。吸蔵室から放出室に向かって、圧力差により重水素ガスが構造体を透過するが、このとき、構造体の表面に核種変換を施される物質が添加されているために、核種変換が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３４７２６２号公報（段落［００２９］〜［００３３］、及び［００３６］）
【特許文献２】特許第４３４７２６１号公報（段落［００２９］〜［００３３］、及び［００３６］）
【特許文献３】特許第４３４６８３８号公報（段落［００２７］〜［００３１］、及び［００３５］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１乃至特許文献３では、核種変換が施される元素はＣｓとされ、Ｃｓを電気分解によって構造体表面へと添加している。しかしながら、核種変換が施される元素を電気分解によって構造体表面へと添加する場合、元素の種類によって、構造体表面に上手く添加されない場合がある。当該技術分野は発展途上の段階にあり、核種変換が施される元素を構造体への添加するための方法や条件などには、改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、より最適に核種変換が施される元素を構造体への添加するための手段を備えた核種変換方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、パラジウム又はパラジウム合金、或いは、パラジウム以外の水素吸蔵金属又はパラジウム合金以外の水素吸蔵合金と、これらに対して相対的に仕事関数が低い物質とを有する構造体の一方の面側に存在する核種変換が施される元素に対して、前記構造体の前記一方の面側から他方表面側へ向けて重水素を流す核種変換方法であって、前記核種変換が施される元素に適したイオンフラックス量を特定する工程と、該特定したフラックスで前記核種変換が施される元素を前記構造体の一方の面にイオン注入する工程と、を備える核種変換方法を提供する。
【０００９】
核種変換が施される元素をイオン注入によって構造体の一方の面に添加することで、電気分解で添加しにくい元素でも、構造体の一方の面側に添加することができる。イオンフラックス量は、添加される元素の種類に応じて、それぞれ適した範囲が存在する。いずれの元素においても、イオンフラックス量が少なすぎると、核種変換反応の進行を確認することが困難となる。また、イオンフラックス量が多すぎると、構造体表層に占める核種変換が施される元素の割合が高くなりすぎて核種変換反応が進みにくくなる。そのため、イオン注入前に核種変換が施される元素に適したイオンフラックス量を特定することによって、元素の核種変換反応を効率良く進行させることができる。
【００１０】
上記発明の一態様において、前記核種変換が施される元素がタングステンである場合、前記イオンフラックス量を１．０×１０１３個／ｃｍ２以上１．０×１０１６個／ｃｍ２以下とすると良い。
上記発明の一態様において、前記核種変換が施される元素がコバルトの場合、前記イオンフラックス量を１．０×１０１５個／ｃｍ２以上１．０×１０１６個／ｃｍ２以下とすると良い。
イオンフラックス量をそれぞれ上記範囲としてイオン注入することで、効率良く核種変換反応を進行させることができる。上記一態様によれば、タングステンは白金及びオスミウムへ、コバルトは銅へと変換され得る。
【００１１】
上記発明の一態様において、前記核種変換が施される元素が、前記構造体の一方の面から所定の深さで最大濃度となるようイオン注入のエネルギーを特定する工程を備えることが好ましい。
【００１２】
所定の深さに、核種変換が施される元素が多く存在するようにすることで、より効率良く核種変換反応を進行させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、核種変換が施される元素を、予め特定したイオンフラックス量でイオン注入することで、核種変換反応を効率良く進行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る核種変換装置の概略図である。
【図２】第１実施形態に係る構造体の一例を示す断面図である。
【図３】第２実施形態に係る核種変換装置の概略図である。
【図４】第２実施形態に係る構造体の一例を示す断面図である。
【図５】第３実施形態に係る核種変換装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る核種変換方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態に係る核種変換方法を実現する核種変換装置の一例を図１に示す。核種変換装置１００は、構造体１、重水素高圧部２、重水素低圧部３、高圧化手段４、低圧化手段５、及び加熱手段１７を備えている。
【００１６】
構造体１は、パラジウム（Ｐｄ）またはパラジウム合金、あるいは、パラジウム以外の水素吸蔵金属またはパラジウム合金以外の水素吸蔵金属と、これらに対して相対的に仕事関数が低い物質とを有する。相対的に仕事関数が低い物質とは、例えば、仕事関数が３ｅＶ未満の物質であり、具体的には、ＣａＯなどとされる。
【００１７】
図２に、構造体１の一例を示す。図２に示す構造体１は、バルクのＰｄ基板６（例えば、２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．１ｍｍ）上に、ＣａＯ層７（厚さ：２ｎｍ）とＰｄ層８（厚さ：２０ｎｍ）とが交互に１０層積層された構成とされる。ＣａＯ層７及びＰｄ層８は、アルゴンイオンビームスパッタ法によって、エッチング処理後のＰｄ基板６上に、交互に製膜される。
【００１８】
構造体１を挟んで、一方の面側には重水素高圧部２、他方の面側（Ｐｄ基板６側）には重水素低圧部３が内部を気密保持可能に形成されている。
重水素高圧部２は、高圧化手段４及びパージ手段９を備え、重水素低圧部３よりも重水素の圧力が高い状態に維持される。高圧化手段４は、重水素ガスボンベなどの重水素供給手段とされ、バルブ１０を介して重水素高圧部２に接続されている。重水素供給手段と重水素高圧部２との間には、重水素高圧部２内の圧力を検出するための圧力計１１が配置されている。パージ手段９は、窒素ボンベなどとされ、バルブ１２を介して重水素高圧部２に接続されている。
【００１９】
重水素低圧部３は、低圧化手段５を備えている。低圧化手段５は、ターボ分子ポンプ１３及びドライポンプ１４などとされ、真空引きすることで重水素低圧部３内を重水素圧力が低い状態に維持する。本実施形態において、ターボ分子ポンプ１３は、真空バルブ（ＶＡＴ）１５を介して重水素高圧部２にも接続されている。また、低圧化手段５は、重水素低圧部２内の真空度を検出する真空計及び質量分析器１６が備えられている。本実施形態において、真空計はベアード・アルパード真空計（Ｂ−Ａゲージ）とされる。質量分析器は、例えば構造体１から生成されるガス状の反応生成物を検出すると共に重水素低圧部３内の重水素量を計測することにより構造体１を透過する重水素の透過量を評価することができる。
上記構成とすることで、構造体１を挟んで重水素高圧部２と重水素低圧部３との間に、重水素の濃度勾配を発生させることができる。
【００２０】
重水素高圧部２の外壁には、加熱手段１７が構造体１を加熱可能に配設されている。加熱手段１７は、外壁に接して配置されたヒータ１７ａと、該ヒータ１７ａに接続されたヒータターミナル１７ｂとを含む。
【００２１】
さらに、核種変換装置１００は、ベリリウム窓を有する高純度ゲルマニウム検出器からなるＸ線検出器１８を備えている。
【００２２】
次に、本実施形態に係る核種変換方法について説明する。
本実施形態に係る核種変換方法は、核種変換が施される元素に適したイオンフラックス量を特定する工程（Ａ）と、特定したフラックスで核種変換が施される元素を構造体１の一方の面側にイオン注入する工程（Ｂ）とを備えている。
【００２３】
工程（Ａ）
まず、構造体１の一方の面側（Ｐｄ基板６と反対側）に核種変換が施される元素を添加する。添加にはイオン注入装置を用い、イオンフラックス量を変化させて各構造体を作製する。加速エネルギーは、核種変換が施される元素が構造体１の表面から所定の深さ範囲、詳細には２ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、更に好ましくは約１０ｎｍの深さに最も多く注入されるよう適宜設定する。
【００２４】
次に、上記で作製した各構造体を核種変換装置１００に設置する。その後、重水素低圧部３内を真空排気する。次いで、バルブ１０，１２を閉じ、真空バルブ１５を開放して重水素高圧部２内を真空排気して、重水素高圧部２内の真空度が充分安定化（例えば、１×１０−５Ｐａ以下の状態）させる。
【００２５】
次に、ヒータ１７ａを５０℃〜１００℃として構造体１を加熱する。加熱温度は、用いられる核種変換が施される元素に応じて設定される。この際、最適な反応温度が分かっていればそれに準じ、不明であれば、５０℃〜１００℃の間で適宜変化させると良い。
【００２６】
次に、バルブ１０を開き、所定圧力で重水素高圧部２に重水素ガスを導入する。所定圧力は、例えば１．０１３２５×１０５Ｐａ（１気圧）とされる。これによって、構造体１を挟んで重水素高圧部２と重水素低圧部３との間に重水素の圧力差が生じ、重水素が重水素高圧部２側から重水素低圧部３側へと流れる。
【００２７】
所定時間、重水素高圧部２に重水素を導入した後、構造体１の温度を常温に戻してから重水素の導入を停止する。
【００２８】
上記手順により核種変換が施される元素を添加した構造体１に重水素を透過させることで、核種変換反応が生ずる。例えば、Ｃｏ→Ｃｕ、Ｗ→Ｐｔ＋Ｏｓ、Ｒｂ→Ｒｈ、Ｔａ→Ｉｒ＋Ａｕなどの核種変換が生じる。
【００２９】
重水素を透過させた構造体１を核種変換装置１００から取り出し、その表面を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）にて分析する。また、比較対照として同様の条件で核種変換が施される元素を添加した重水素を透過させない構造体１を用意して、ＳＩＭＳにて分析する。ＳＩＭＳの結果から、重水素の透過前には存在せず、重水素を透過させることにより生成された元素の同位体存在比が変化したときのイオンフラックス量を特定する。上記生成された元素の同位体存在比は、重水素の透過前後の構造体表面における核種変換が施される元素の同位体存在比と、強い相関関係にある。
【００３０】
（実施例１）
核種変換が施される元素は、質量数５９のＣｏとした。加速エネルギーは、構造体１の（イオン注入側の）表面から１０ｎｍ程度の深さでＣｏの濃度が最も高くなるよう３０ｋｅＶとした。イオンフラックス量は、２．５×１０１４個／ｃｍ２、または２．５×１０１５個／ｃｍ２とした。上記条件でＣｏをイオン注入した構造体を核種変換装置１００に配置し、５０℃〜１００℃の範囲で加熱温度を任意に変化させながら重水素を透過させた。重水素透過前後の構造体表面をそれぞれＳＩＭＳにて分析した。
【００３１】
５９Ｃが添加された構造体に重水素を透過させると、５９Ｃ＋２２ｄ→６３Ｃｕ＋（γ／ｐｈｏｎｏｎ/ｅ−）のような反応が起きることが期待される。
天然のＣｕは、６３Ｃｕが６９．１５％、６５Ｃｕが３０．８５％の比率で存在する。角主変換装置１００において、上記式反応が生じていれば、６３Ｃｕ及び６５Ｃｕの質量比（６３Ｃｕ／６５Ｃｕ）が変化するはずである。天然のＣｕの質量比（６３Ｃｕ／６５Ｃｕ）は、２．２４程度となる。イオンフラックス量を２．５×１０１４個／ｃｍ２とした場合、６３Ｃｕの増加は観測されなかった。
【００３２】
イオンフラックス量を２．５×１０１５個／ｃｍ２とした場合、重水素を透過させる前の構造体表面において質量比（６３Ｃｕ／６５Ｃｕ）は２．２となった。これは、天然の質量比（６３Ｃｕ／６５Ｃｕ）と略同等であった。一方、重水素透過を行った後の試料では、質量比（６３Ｃｕ／６５Ｃｕ）が２．２よりも大きく、３．０〜８．４となった。これは、核種変換装置１００において、上記の核種変換反応が生じたことを示している。すなわち、５９Ｃｏが６３Ｃｕに変換され、質量数６３のＣｕが増加したため、質量比（６３Ｃｕ／６５Ｃｕ）の値が大きく増加したことを意味する。上記結果から、核種変換が施される元素をＣｏとし、加速エネルギー３０ｋｅＶでイオン注入する場合、イオンフラックス量は１．０×１０１５個／ｃｍ２以上とすると良い。イオンフラックス量が１．０×１０１６個／ｃｍ２よりも多いと、構造体におけるＣｏの存在比率が高くなりすぎて、重水素が透過しにくくなる。
【００３３】
（実施例２）
核種変換が施される元素をタングステン（Ｗ）とした。加速エネルギーは、構造体の（イオン注入側の）表面から１０ｎｍ程度の深さでＷの濃度が最も高くなるよう６３ｋｅＶとした。イオンフラックス量を２．５×１０１４個／ｃｍ２とし、構造体にＷをイオン注入した。重水素を透過した構造体と重水素を透過させなかった構造体の表面をＳＩＭＳにて分析した。表１に結果を示す。
【表１】
2012093303.tif 000003
【００３４】
表１によれば、Ｗを添加した構造体に重水素を透過させることで、Ｏｓ及びＰｔが生成された。上記結果から、Ｗを原料としてレアメタルであるＯｓ及びＰｔを製造できることが示された。また、核種変換が施される元素をＷとし、加速エネルギー６３ｋｅＶでイオン注入する場合、イオンフラックス量は１．０×１０１３個／ｃｍ２以上とすると良い。イオンフラックス量が１．０×１０１６個／ｃｍ２よりも多いと、重水素が透過しにくくなる。
【００３５】
工程（Ｂ）
工程（Ａ）で特定したイオンフラックス量で、工程（Ａ）と同様に、核種変換が施される元素を構造体１の一方の面（Ｐｄ基板６と反対側の面）にイオン注入する。
【００３６】
なお、本実施形態において、イオンフラックス量の特定にＳＩＭＳを採用したが、特定方法はこれに限定されず、重水素の透過前後で核種変換反応が生じたことが確認できる他の方法であっても良い。
【００３７】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係る核種変換方法を実現する核種変換装置の一例を図３に示す。核種変換装置２００は、構造体２１、重水素高圧部２２、重水素低圧部２３、高圧化手段２４、及び低圧化手段を備えている。
【００３８】
構造体２１は、パラジウム（Ｐｄ）またはパラジウム合金、あるいは、パラジウム以外の水素吸蔵金属またはパラジウム合金以外の水素吸蔵金属と、これらに対して相対的に仕事関数が低い物質とを有する。相対的に仕事関数が低い物質とは、例えば、仕事関数が３ｅＶ未満の物質であり、具体的には、ＣａＯなどとされる。
【００３９】
図４に、構造体の一例を示す。図４に示す構造体２１は、表面に凸形状を有するバルクのＰｄ基板２６（例えば、２５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍ）上に、ＣａＯ層２７（厚さ：２ｎｍ）とＰｄ層２８（厚さ：２０ｎｍ、ただし最上層のみ４０ｎｍ）とが交互に１０層積層された構成とされる。ＣａＯ層２７及びＰｄ層２８は、アルゴンイオンビームスパッタ法によって、エッチング処理後のＰｄ基板２６上に、交互に製膜される。
【００４０】
構造体２１を挟んで、一方の面側には重水素高圧部２２、他方の面側（Ｐｄ基板２６側）には重水素低圧部２３が内部を気密保持可能に形成されている。
重水素高圧部２２は、高圧化手段２４を備え、重水素低圧部２３よりも重水素の圧力が高い状態に維持される。高圧化手段２４は、電源２９、陰極、陽極３０、電解溶液３１、冷却手段３２、触媒３３を備えている。陰極は構造体２１とされる。陽極３０は白金などとされ、陰極に対向して配置されている。陰極及び陽極３０は、電解溶液３１に浸漬され、電源２９と電気的に接続される。電解溶液３１は、重水溶液とされる。本実施形態において、冷却手段３２は電解溶液３１を冷却可能に配置された樹脂などからなる冷却管とされる。触媒３３は、重水素高圧部２２の上部に配置されている。触媒３３としては、白金上に白金黒を電着したものが用いられる。
【００４１】
重水素低圧部２３は、低圧化手段を備えている。低圧化手段は、ターボ分子ポンプ及びドライポンプ（不図示）などとされ、真空引きすることで重水素低圧部内を重水素圧力が低い状態に維持する。
【００４２】
核種変換装置２００を用いた核種変換方法について説明する。
本実施形態に係る核種変換方法は、第１実施形態と同様に工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を備えているが、重水素高圧部２２を高圧化する工程が異なる。
【００４３】
第１実施形態と同様に、核種変換が施される元素を添加した構造体２１を、Ｐｄ基板２６を重水素低圧部２３側に向けて、核種変換装置２００内に配置し、重水素高圧部２２を液密及び気密状態に封止する。次に、重水素高圧部２２内に電解溶液３１が供給される。重水素高圧部２２内の電解溶液３１に満たされていない空間は、窒素によって置換する。重水素高圧部２２内の圧力を、例えば、１．５ｋｇ／ｃｍ２に保持する。
【００４４】
次に、重水素低圧部２３内を真空排気する。冷却管に冷媒を供給し、重水素高圧部２２内の温度を所定の一定温度に保持する。重水素高圧部２２内の温度は、５０℃〜１００℃の範囲とすると良い。電源から電力を供給して電解溶液３１を電気分解して重水素を生成させる。このとき電流密度を、数１０ｍＡ／ｃｍ２以上とすると良い。
これによって、構造体２１を挟んで重水素高圧部２２と重水素低圧部２３との間に、重水素の濃度勾配を発生させることができる。
【００４５】
重水素高圧部２２において、電気分解によって生成された重水素のうち、構造体２１に取り込まれなかった重水素は、上部に設けられた触媒３３の作用により、陽極３０で発生した酸素と反応して重水に戻る。
【００４６】
なお、核種変換装置２００では、特許文献１乃至特許文献３に記載のように、電解溶液に核種変換が施される元素を含ませて、該元素を構造体２１に添加しても良い。
【００４７】
〔第３実施形態〕
本実施形態に係る核種変換方法を実現する核種変換装置の一例を図５に示す。核種変換装置３００は、内部が気密保持可能とされた重水素低圧部４３と、重水素低圧部４３に接続された構造体４１と、構造体４１を介して内部が気密保持可能とされた重水素高圧部４２とを備えている。
【００４８】
重水素低圧部４３に、重水素低圧部４３内部を真空状態に保持する低圧化手段４５が接続される。図５において、低圧化手段４５は、ターボ分子ポンプ４６及びロータリーポンプ４７とされる。
重水素高圧部４２には、バルブを介して重水素高圧部４２内に重水素を供給する高圧化手段として、重水素ボンベ及びレギュレータバルブが接続されている（不図示）。バルブとレギュレータバルブとの間に圧力計が設置されている（不図示）。
【００４９】
重水素高圧部４２の外部には、光源４８が設けられている。光源４８からの光は、重水素高圧部４２にも受けられた窓（ガラス窓）４９を通過して構造体４１の重水素高圧部４２側の表面に直接入射する。光源４８からの光が構造体４１の表面に対して垂直または斜めに入射するように、光源４８の位置及び角度、窓４９の設置位置が決定される。光源４８が核種変換装置３００から離れた位置に設置され、構造４１体に直接光照射できない場合には、光ファイバーを用いて光源からの光を窓の付近まで導入しても良い。
【００５０】
本実施形態では、波長２００ｎｍから７００ｎｍ、好ましくは波長５００ｎｍ程度の光が、構造体４１に照射される。上記波長範囲の光を照射可能な光源としては、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、水素ランプ、水銀ランプ、Ｈｅランプ、Ａｒランプなどが使用できる。レーザを用いる場合、連続光及びパルス光のいずれも適用できる。なお、Ｎｄ：ＹＡＧレーザのように基本波が上記波長範囲よりも長い場合は、レーザ光の第２高調波または第３高調波が使用される。レーザの場合、指向性があり高出力であるため、プラズモンを効率良く発生させることができる。一方、ランプはレーザと比較してプラズモンの発生効率は劣るが、装置を小さくできるとともに、装置コストを低減できるという利点を有する。
【００５１】
構造体４１は、第１実施形態と同様の構成とされ、Ｐｄ基板を重水素低圧側に向けて配置されている。核種変換が施される元素の構造体４１への添加も、第１実施形態と同様に実施される。
【００５２】
構造体４１に照射された光は、波長の半分程度の深さまで内部に侵入する。そのため、核種変換を施される物質は、光照射面表面から光の侵入深さまでの範囲内に添加されると、核種変換反応効率を向上させることができる。
【００５３】
核種変換を施される物質が添加させられた構造体４１に、上記光源４８から波長２００ｎｍから７００ｎｍの光が照射されると、構造体４１の内部で光が侵入した領域において、電子疎密波（プラズモン）が誘起される。これにより、構造体平面方向に、電子密度が高い領域と電子密度が低い領域とが発生する。すなわち、電子密度の分布が発生する。電子疎密波は、１０−１２秒程度の周期であり、局所的には上記周期で電子密度の変化が生じる。光照射面内で見ると、電子密度の高い領域が時間毎に変化することになる。
これに対し、核種変換反応が起こるために必要な時間は１０−１５秒オーダーであり、核種変換反応時間よりもプラズモンの周期は十分に長い。このため、核種変換反応にとって電子密度分布は変化せず、長時間に亘り電子密度が高い領域が維持される。核種変換反応は、核種変換を施される物質が添加させられた構造体全面で発生するが、構造体中の電子密度が高い場所において特に反応が促進される。
【００５４】
電子密度は、構造体を構成する金属または合金の種類、核種変換を施される物質の添加量、レーザの周波数などに依存する。パルス光レーザの場合、電子密度をより高くすることができるとともに、パルス周波数を変えることにより核種変換反応の程度を制御することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１，２１，４１  構造体
２，２２，４２  重水素高圧部
３，２３，４３  重水素低圧部
４，２４  高圧化手段
５，４５  低圧化手段
６，２６  Ｐｄ基板
７，２７  ＣａＯ層
８，２８  Ｐｄ層
９  パージ手段
１０，１２  バルブ
１１  圧力計
１３，４６  ターボ分子ポンプ
１４  ドライポンプ
１５  真空バルブ
１６  真空計及び質量分析器
１７ａ  ヒータ
１７ｂ  ヒータターミナル
１８  Ｘ線検出器
２９  電源
３０  陽極
３１  電解溶液
３２  冷却手段
３３  触媒
４７  ロータリーポンプ
４８  光源
４９  窓
１００，２００，３００  核種変換装置
【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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