(57)【要約】【解決手段】  水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ）は反応室内に陽子とリチウムを含むプラズマを発生するプラズマ発生器を備える。該プラズマ発生器は、陽子源とリチウム源を含む。一実施態様では、反応室内にバイアス電圧が印加される。該バイアス電圧は、前記プラズマ内で陽子がリチウムと融合可能とし、それにより、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物が生成される。陽子−リチウム核融合を発生可能な条件下で陽子とリチウムを封じ込める反応室の複数の構造を開示する。【選択図】        図４７
2016524705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギに満ちたヘリウムイオンの生成方法であって、
低エネルギ陽子を発生するために、制御された反応室内で少なくとも幾つかの陽子にエネルギを与えること、及び、
前記低エネルギ陽子の一部をリチウム含有種内のリチウムと結合させ、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物を結果として生じさせる核融合を引き起こすことを、含む方法。
【請求項２】
前記エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物の生成は、前記低エネルギ陽子の発生に使用された入力電力と少なくとも同じ大きさの核融合から得られる出力電力の生成を伴う請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記出力電力は、立体角計算、１秒当たりの粒子カウント数、及び、平均粒子エネルギを用いて決定できる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御された反応室内に陽子−リチウムプラズマを生成すること、及び、前記低エネルギ陽子の一部を前記プラズマ内のリチウムと結合させることを、更に含む請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記低エネルギ陽子の発生及び前記陽子−リチウムプラズマの生成に用いられた電力を超える正味電力利得を伴う前記ヘリウムイオン核融合副生成物を生成することを、更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記低エネルギ陽子が、２０ｅＶから２５ｋｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有する請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記低エネルギ陽子が、１００ｅＶから５０００ｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有する請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記低エネルギ陽子が、２００ｅＶから２０００ｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有する請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記制御された反応室内で生成された前記陽子−リチウムプラズマが１０−１０Ｔｏｒｒから１００００Ｔｏｒｒの第１圧力範囲内の圧力を有する請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御された反応室内で生成された前記陽子−リチウムプラズマが１０−６Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒの第２圧力範囲内の圧力を有する請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１且つＱ＜６４８４０で生成することを、更に含み、
前記電力比が、前記ヘリウムイオン核融合副生成物の出力電力を、前記陽子−リチウムプラズマと前記低エネルギ陽子の生成に用いた入力電力で除したものである請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１０且つＱ＜６４８４０で生成することを、更に含み、
前記電力比が、前記ヘリウムイオン核融合副生成物の出力電力を、前記陽子−リチウムプラズマと前記低エネルギ陽子の生成に用いた入力電力で除したものである請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１００且つＱ＜６４８４０で生成することを、更に含み、
前記電力比が、前記ヘリウムイオン核融合副生成物の出力電力を、前記陽子−リチウムプラズマと前記低エネルギ陽子の生成に用いた入力電力で除したものである請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記低エネルギ陽子の有効部分が２０ｅＶから２５ｋｅＶまでの範囲内の運動エネルギを有する請求項４，５または９〜１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記低エネルギ陽子の有効部分が１００ｅＶから５０００ｅＶまでの範囲内の運動エネルギを有する請求項４，５または９〜１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記低エネルギ陽子の有効部分が２００ｅＶから２０００ｅＶまでの範囲内の運動エネルギを有する請求項４，５または９〜１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】
１秒より長い持続時間で前記ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを、更に含む請求項１〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１８】
３０秒より長い持続時間で前記ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを、更に含む請求項１〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
３０秒より長く最長１０年間の持続時間で前記ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを、更に含む請求項１〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ヘリウムイオン核融合副生成物がヘリウムイオン当たり最大１２ＭｅＶまでの測定可能な運動エネルギを有する請求項１〜１９の何れか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記反応室内の第１電極に正電荷を供給すること、及び、前記第１電極と前記陽子の間の少なくとも斥力の結果として前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項４〜２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記反応室内の第１電極に負電荷を供給すること、及び、前記第１電極と前記陽子の間の少なくとも引力の結果として前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項４〜２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２３】
負電荷を供給している間、前記陽子−リチウムプラズマ内において少なくとも幾つかの前記低エネルギ陽子を前記第１電極に向けて引き付けること、及び、前記第１電極に正電荷を供給し、前記第１電極と前記陽子の間の少なくとも斥力の結果として前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項４〜２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
リチウムを加熱することで、前記陽子−リチウムプラズマ内へ該リチウムを蒸発させることを、更に含む請求項４〜２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項２５】
リチウム含有種ターゲットを前記第１電極に電気的に結合させること、
前記第１電極への前記負電荷の供給と前記正電荷の供給を、両供給間で順番に繰り返し実行させること、及び、
前記第１電極に前記負電荷を供給している少なくとも一部の間、前記リチウム含有種ターゲットから前記陽子−リチウムプラズマ内へリチウムスパッタすることを、更に含む請求項４〜２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１電極と第２電極の間のポテンシャル場の結果として、前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項２１〜２５の何れか１項に記載の方法。
【請求項２７】
ガス状リチウム化合物を前記陽子−リチウムプラズマ内に導入することを、更に含む請求項４〜２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項２８】
化学的解離によって前記リチウムを前記陽子−リチウムプラズマ内に導入することを、更に含む請求項４〜２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項２９】
光子解離によって前記リチウムを前記陽子−リチウムプラズマ内に導入することを、更に含む請求項４〜２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項３０】
光子解離によって前記陽子を前記陽子−リチウムプラズマ内に導入することを、更に含む請求項４〜２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１電極と第２電極の間のポテンシャル場の結果として、前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記陽子を前記リチウム含有プラズマ内に導入することを、更に含む請求項４〜３１の何れか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記陽子−リチウムプラズマが、前記陽子−リチウムプラズマの凝縮を集中させる磁界に曝されることを、更に含む請求項４〜３１の何れか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記陽子−リチウムプラズマが、マイクロ波、ＲＦ、及び電界の少なくとも１つによりエネルギを与えられることを、更に含む請求項４〜３１の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２０１３年５月２２日に出願された米国仮出願第６１／８２６，４３９号と関連し、該米国仮出願の利益を主張する。第１１条（１）（ｉｉｉ）（ｄ）または（ｅ）において参照される本国際出願の要素、または、規則２０．５条（ａ）において参照される明細書、請求項または図面の一部が、本願に別途含まれていないが、該米国仮出願に完全に含まれている場合は、当該要素または一部は、規則２０．６条の目的上、本願に参照により取り込まれる。
【技術分野】
【０００２】
近年、地球温暖化及び化石燃料の枯渇の懸念から、エネルギを発生する炭化水素の代替物の調査がエスカレートしている。風力、太陽エネルギ、バイオ燃料等の代替燃料の使用を含む当該問題に対処する様々なアプローチが開発されている。本願は、低エネルギ水素−リチウム核融合に基づく独特なエネルギ生成方法を開示する。ここに開示される水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ−Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）は、反応室内での高効率の陽子−リチウム核融合を可能とし、エネルギに満ちた（ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ）ヘリウムイオン核融合副生成物を生成する。
【０００３】
前記ＨＬＦＤは、陽子を加速するために、キロワット或いはメガワットではなく、ワットレベルの入力電力を使用する。従来科学においては、低効率核融合を達成するにしても、リチウム核融合では高エネルギ陽子（例えば、３００ｋｅＶ以上）が必要であると予測されるので、これは革新的である。本願において要約されている研究所での実験の数年間において、本願発明者は、極めて低い陽子エネルギで、高効率核融合が発生できることを検証した。低エネルギ陽子−リチウム核融合からヘリウムイオンを生成することは、正味エネルギが正の核融合を達成する際の第１ステップである。
【背景技術】
【０００４】
本願以前に、リピンスキー両氏によって発見された重力理論が、Stephen A. Lipinski及びHubert M. Lipinski、「質量−エネルギ等価性に基づく重力理論」、Acta Physica Polonica B 39, 2823 (2008)として公表されており、そして当該公表は、ここに参照により取り込まれる。本願発明者の相対論的スカラ重力理論は、質量−エネルギ等価性に基づいており、一般相対性原理及び前記等価性原理の現在公認されているテストを再現すると考えられる。当該理論から導出される重力方程式は、相対論的且つ正確である。当該理論は、本願発明者以外の研究者にはまだ採用されていない。２０１３年５月時点で、“scholar.google.com”で検索すると、当該重力理論の公表に対する引用が１つだけ存在するが、ほんの少しの言及に止まっている。２００８年に、ウィキペディアの編集者は、当該公表に基づく新たな記事を削除することまで行っている。
【０００５】
陽子−リチウム核融合の従来の研究で最も網羅的な要約は、Herb, R. G.，Parkinson, D. B., Kerst, D. W. 共著「陽子衝突によるリチウム膜からのα粒子の生成」，Physical Review 48, 118 (1935).により提供されている。ハーブ（Herb）等の論文は、陽子−リチウム核融合に関わる３つの以前の実験、並びに自分たちの実験結果を引用しており、従来のクーロン障壁の領域内の陽子エネルギ（アラバマ州ハンツビル及びルイジアナ州ラファイエットでの初期の実験中に上述の発明者が用いたエネルギに匹敵する）では、核融合は殆ど起こらないと結論付けている。
【０００６】
１陽子当たり３００ｋｅＶの入力エネルギでは、ハーブの実験データは、完全な核融合の１００％に対して、３．３４ｘ１０−６％の陽子−リチウム核融合効率を示しており、即ち、３０，０００，０００個の陽子毎に、１個のみがリチウムと結合して、検出可能なヘリウムイオンを生成することになる。
【０００７】
電力比Ｑが、入力電力に対する出力電力の比として定義され、ハーブの実験データから下記のように得られる。
電力比Ｑ＝（出力電力）／（入力電力）
＝（１秒当たりの出力電力）／（１秒当たりの入力電力）
＝（（核融合事象毎の出力電力）／（１陽子当たりの入力電力））
×（（１秒当たりの核融合事象数）／（１秒当たりの陽子数））
＝（（核融合事象毎の出力電力）／（１陽子当たりの入力電力））
×（核融合効率）
＝（（１６．２１ＭｅＶ）／（３００ｋｅＶ））×（３．３４×１０−８）
＝１．８０×１０−６
この値は、損益分岐値の１と比較できる。ハーブとの整合性を図るために、本明細書では、電力比Ｑは、入力エネルギが真空ポンプまたは検出器で消費される電力を含まないとして定義されている。
【０００８】
従来の（高温）核融合を研究している研究施設及び研究所は、星の内部の核融合反応を模倣するためにデューテリウムイオン及びトリチウムイオンを用いてきた。これらの反応の目標は、この反応から高速で放出される中性子からの熱エネルギを利用することである。モットーは、星のパワーを地球に持って来るである。本発明者の知る限りでは、エネルギ消費の損益分岐点を超えるエネルギの利用または核融合反応の持続を可能にした実験はない。
【０００９】
本発明者の知る限りでは、実際的且つ経済的方法で高温水素核融合の２段階方法を利用することができた研究施設はない。核融合反応からの水の加熱に関わる第２の段階は、従来の核融合閉じ込めの第１の段階が、電力発生の点で適切でなかったために試されたことはない。
【００１０】
いわゆる低温核融合では、高温核融合を特徴づける過激な条件−磁気閉じ込め核融合で使用される高温でのプラズマの封じ込め、または、慣性閉じ込め核融合で使用されるエネルギに満ちたレーザビームは、不要である。寧ろ、低温核融合の初期の要求は、重水（Ｄ２Ｏ）を使用して核融合を促進する電解技術に基づいていた。水素及び重い元素を必要とする他の低温核融合手法は、依然として研究中である。本発明者が知る限りでは、低温核融合からの決定的な肯定的結果はない。
【００１１】
星のパワーを地球に持って来る必要なしに、新規で未確認の理論を採用し、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物を生成する新規で有用な方法及び装置を開発する機会が生じた。
【発明の概要】
【００１２】
水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ）は、反応室内に陽子とリチウムを含むプラズマを発生するプラズマ発生器を備える。該プラズマ発生器は、陽子源とリチウム源を含む。一実施態様では、反応室内にバイアス電圧が印加される。該バイアス電圧は、前記プラズマ内で陽子がリチウムと融合可能とし、それにより、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物が生成される。陽子−リチウム核融合を発生可能な条件下で陽子とリチウムを封じ込める反応室の複数の構造を開示する。
【００１３】
開示される本技術の特定の態様が、特許請求の範囲、明細書、及び図面において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
図１〜６２は、第三者の施設を賃貸していた時期から発明者が設立した研究所まで進む関連する順序で出現する。当該順序は、読者が相当数の図面を理解するのに役立ち、また、特許請求の範囲または明細書の技術的範囲を限定しないものと確認される。図１は、発明者の重力理論の論文から引用した。図２〜１０は、容器がリチウムターゲットを構成する初期の実験を示している。図１１〜２９は、リチウムウェハを露出させる円錐状の支持体を使用した実験を示している。図３０〜４３は、リチウムターゲットの下にリング磁石を備えた装置を使用した、所謂ＨＬＦＤプロトタイプ＃９〜＃１０を用いたシリーズ２０及び２２の実験を示している。図４４〜５３は、有望なテスト結果に引き続き発明者が開いた研究所からの図である。これらの実験は、陽子を蒸発したリチウムと交わらせて、持続的な正の電力の成果を得た。図５４〜６２は、低エネルギ核融合、ＨＬＦＤシステム及び方法の別構成の概念的な説明図である。
【００１５】
[図１]  図１は、本発明者の重力理論から予測される中性子と陽子間の所謂核子力を発生するｖ空間内の対数的特異線を示す図である。「ｖ空間」は、陽子速度と中性子速度を座標軸として使用する座標系である。
【００１６】
図１以降の多くの図面は、該新規な「重力理論」と整合し、且つ、正のエネルギ利得を伴う再現可能で持続的な核融合反応を生成する条件を開発することを意図した長期間に及ぶ開発努力を示している。
【００１７】
[図２]  図２は、シリーズ＃１〜＃１５の実験的テストにおけるＨＬＦＤプロトタイ
プ＃１〜＃６のターゲット組立部の進化を示す図である。ＨＬＦＤプロトタイプの対称的な設計により、該プロトタイプの断面図を示している。
【００１８】
[図３]  図３は、シリーズ＃１〜＃２の実験的テストにおけるＨＬＦＤプロトタイプ
＃２で、陽子エネルギが３００ｋｅＶと７００ｋｅＶの間、電流が３０μＡと６０μＡの間の陽子ビームと共に使用される２つのリチウム箔ターゲットの４つ写真を示している。
【００１９】
[図４]  図４は、シリーズ＃８〜＃９の実験的テストにおけるＨＬＦＤプロトタイプ
＃４〜＃５で、陽子エネルギが３００ｋｅＶと７００ｋｅＶの間、電流が３０μＡと６０μＡの間の陽子ビームと共に使用される２つのリチウムターゲットの３つ写真を示している。これらのターゲットは、陽子ビームによる加熱の結果としての穴は無いが目に見える熱効果を呈している。
【００２０】
[図５]  図５は、本発明者の重力理論から予測される陽子及びＨｅ-4イオン用のター
ゲット及びターゲット支持体上の引力及び斥力のあるタイプＩＩ波動重力リングの位置を表しているＨＬＦＤプロトタイプ＃６の断面図である。
【００２１】
[図６]  図６は、シリーズ＃１０の実験的テストにおける３００ｋｅＶと９００ｋｅ
Ｖの間の陽子エネルギに対する陽子−リチウム核融合効率を示すグラフである。
【００２２】
[図７]  図７は、シリーズ＃１３の実験的テストで使用された各々２つのバイアスス
クリーンを有する検出器を備えた反応室の構成を示す平面図である。
【００２３】
[図８]  図８は、シリーズ＃１３の実験的テストにおける、陽子銃エネルギが２２５
ｅＶ、バイアス電圧が約−２２２．６Ｖ、反応室の真空圧が約３×１０−４Ｔｏｒｒの場合での前方陽子の１秒当たりの後方散乱カウント数（ＣＰＳ）のピークを示している。
【００２４】
[図９]  図９は、シリーズ＃１３の実験的テストにおける、陽子銃エネルギが２２５
ｅＶ、バイアス電圧が約−２２２．６Ｖ、反応室の真空圧が約３×１０−４Ｔｏｒｒの場合での前方の８．６ＭｅＶのヘリウムイオンのＣＰＳのピークを示している。
【００２５】
[図１０]  図１０は、シリーズ＃１３の実験的テストにおけるＨＬＦＤプロトタイプ
＃６で使用されたリチウムターゲットの表側と裏側を示す図である。純粋なリチウムは明るい銀色であるのに対して、酸化リチウムは灰黒色に見える。陽子ビームの衝突箇所がターゲットの表側に見える。
【００２６】
[図１１]  図１１は、シリーズ＃１５〜＃１７の実験的テストで使用した反応室の構
成の詳細な平面図である。
【００２７】
[図１２]  図１２は、シリーズ＃１６〜＃１７の実験的テストで使用したＨＬＦＤプ
ロトタイプ＃７における反応室の底で支持される円錐状アセンブリの断面図を示す。
【００２８】
[図１３]  図１３は、シリーズ＃１６の実験的テストにおける負のバイアス電圧での
テストでの陽子電流と水素圧力の関係を示すグラフである。
【００２９】
[図１４]  図１４は、シリーズ＃１７の実験的テストで使用したＨＬＦＤプロトタイ
プ＃７に対する正のバイアス電圧でのテスト１において測定した７．７ｅＶの核融合粒子ピークを示す。
【００３０】
[図１５]  図１５は、シリーズ＃１７の実験的テストにおける正のバイアス電圧での
テストでのｐｉｎダイオード検出器で測定した粒子カウント数と７．７ｅＶの核融合粒子ピークの関係を示すグラフである。
【００３１】
[図１６]  図１６は、シリーズ＃１７の実験的テストにおける正のバイアス電圧での
テストでの粒子ピークエネルギと水素圧力の関係を示すグラフである。
【００３２】
[図１７]  図１７は、シリーズ＃１８の実験的テストで使用した反応室の構成の詳細
な平面図である。
【００３３】
[図１８]  図１８は、シリーズ＃１８の実験的テストで使用したＨＬＦＤプロトタイ
プ＃８における反応室の底で支持される円錐状アセンブリの断面図を示す。
【００３４】
[図１９]  図１９は、シリーズ＃１８の実験的テストで使用した反応室の構成の切断
図である。
【００３５】
[図２０]  図２０は、シリーズ＃１８の実験的テストにおける、ｐｉｎダイオード粒
子検出器、アルミニウム箔シールド、及び、シールドされた円筒形の検出器容器を形成する直径２５０μｍの開口を有する、アルミナセラミックで構成された反応室ポートの断面平面図である。
【００３６】
[図２１]  図２１は、シリーズ＃１８の実験的テストにおけるテスト記録からの８．
８ＭｅＶの粒子ピークを表示するスクリーンショットである。
【００３７】
[図２２]  図２２は、シリーズ＃１８の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでのｐｉｎダイオード検出器で測定した粒子カウント数とアルゴン−水素圧力の関係を示すグラフである。
【００３８】
[図２３]  図２３は、シリーズ＃１８の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでのｐｉｎダイオード検出器で測定した粒子カウント数とパルス周波数の関係を示すグラフである。
【００３９】
[図２４]  図２４は、シリーズ＃１８の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでのｐｉｎダイオード検出器で測定した粒子カウント数と正のバイアス電圧の関係を示すグラフである。
【００４０】
[図２５]  図２５は、シリーズ＃１９の実験的テストで使用した反応室の構成の詳細
な平面図である。
【００４１】
[図２６]  図２６は、シリーズ＃１９の実験的テストにおいて測定された５．６Ｍｅ
Ｖの粒子ピークを示すスクリーンショットである。
【００４２】
[図２７]  図２７は、シリーズ＃１９の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでのｐｉｎダイオード検出器で測定した粒子カウント数とアルゴン圧力の関係を示すグラフである。
【００４３】
[図２８]  図２８は、シリーズ＃１９の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでのｐｉｎダイオード検出器で測定した粒子カウント数とパルス周波数の関係を示すグラフである。
【００４４】
[図２９]  図２９は、シリーズ＃１９の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでのｐｉｎダイオード検出器で測定した粒子カウント数と正のバイアス電圧の関係を示すグラフである。
【００４５】
[図３０]  図３０は、シリーズ＃２０の実験的テストで使用した反応室の写真である
。
【００４６】
[図３１]  図３１は、シリーズ＃２０の実験的テストで使用した反応室の構成の詳細
な平面図である。
【００４７】
[図３２]  図３２は、シリーズ＃２０の実験的テストで使用したＨＬＦＤプロトタイ
プ＃９におけるマグネトロン設計の詳細な断面図を示す。
【００４８】
[図３３]  図３３は、シリーズ＃２０の実験的テストで使用された、検出器アセンブ
リを有する反応室ポートの断面側面図である。
【００４９】
[図３４]  図３４は、シリーズ＃２０の実験的テストで使用された、粒子検出システ
ムの構成要素を示すブロック図である。
【００５０】
[図３５]  図３５は、シリーズ＃２０の実験的テストで使用された、ＯＲＴＥＣ検出
ソフトウェア、マグネトロンのビデオフィード、及び、圧力表示のコンピュータスクリーン画像である。
【００５１】
[図３６]  図３６は、シリーズ＃２０の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでの粒子検出器で測定した粒子カウント数とアルゴン−水素圧力の関係を示すグラフである。
【００５２】
[図３７]  図３７は、シリーズ＃２０の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでの粒子検出器で測定した粒子カウント数とパルス周波数の関係を示すグラフである。
【００５３】
[図３８]  図３８は、シリーズ＃２０の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでの粒子検出器で測定した粒子カウント数と正のバイアス電圧の関係を示すグラフである。
【００５４】
[図３９]  図３９は、シリーズ＃２０の実験的テストにおける正と負のバイアス電圧
を交替させたテストでの出力電力と入力電力の関係を示すグラフである。
【００５５】
[図４０]  図４０は、シリーズ＃２２の実験的テストで、中央底部の蒸発るつぼと共
に使用した反応室の構成要素の平面図の簡略化図である。リチウムるつぼの上方のステンレス鋼格子に、正と負のバイアス電圧が交互に印加される。
【００５６】
[図４１]  図４１は、シリーズ＃２２の実験的テストで使用した反応室の簡略化した
側面図で、蒸発るつぼと関連して蒸発装置と粒子検出器の構造を示す。
【００５７】
[図４２]  図４２は、シリーズ＃２２の実験的テストにおけるテスト３３からのデー
タを記録するコンピュータスクリーン画像である。粒子検出ソフトウェアが１．７ＭｅＶと２．３ＭｅＶにおいて２つの区別可能な粒子ピークを表示している。残留ガス分析器のヘリウムリークテストモードが５．２×１０−８Ｔｏｒｒに至るＨｅ-4分圧の増加を示している。
【００５８】
[図４３]  図４３は、シリーズ＃２２の実験的テストにおける核融合電力と水素圧力
の関係を示すグラフである。
【００５９】
[図４４]  図４４は、ユニファイド・グラヴィティー・コーポレイションのＲ＆Ｄ研
究所にある反応室の写真である。
【００６０】
[図４５]  図４５は、ユニファイド・グラヴィティー・コーポレイションのＲ＆Ｄ研
究所で使用される粒子検出器システムの構成要素を示すブロック図である。
【００６１】
[図４６]  図４６は、ユニファイド・グラヴィティー・コーポレイションのＲ＆Ｄ研
究所にある反応室で使用される粒子検出器アセンブリの簡略化した断面側面図である。
図示されていないが、粒子検出器の周囲に確実にファラデーケージが形成されるように、粒子検出器は、更に、接地ワイヤーでアルミニウム箔内に包まれている。
【００６２】
[図４７]  図４７は、シリーズ＃２３〜＃２４の実験的テストで使用したユニファイ
ド・グラヴィティー・コーポレイションの反応室及びシステム構成要素の簡略化した平面図である。
【００６３】
[図４８]  図４８は、シリーズ＃２３のテスト結果からのコンピュータスクリーン画
像を表示しており、当該画像は、ＲＧＡソフトウェアのユーザインターフェース、粒子検出ソフトウェア、圧力ゲージ、及び、陽子ビームエネルギ表示を示している。
【００６４】
[図４９]  図４９は、シリーズ＃２３の実験的テストにおける粒子カウント数と陽子
ビームエネルギの関係を示すグラフである。
【００６５】
[図５０]  図５０は、シリーズ＃２４のテスト結果からのコンピュータスクリーン画
像を表示しており、当該画像は、ＲＧＡソフトウェアのユーザインターフェース、粒子検出ソフトウェア、圧力ゲージ、及び、陽子ビームエネルギ表示を示している。
【００６６】
[図５１]  図５１は、シリーズ＃２４の実験的テストにおける粒子カウント数と陽子
ビームエネルギの関係を示すグラフである。
【００６７】
[図５２]  図５２は、シリーズ＃２４の実験的テストの間使用された反応室の簡略化
した断面側面図である。バイアス電圧ロッドは真空室内に延伸しており、電極の先端は反応室の中心付近に位置している。リチウム蒸気は、蒸発源を備えた底部フランジから蒸発する。３００μｍの開口を備えたゲートバルブによって、反応室ガスは差動排気されたＲＧＡ室内に流れる。
【００６８】
[図５３]  図５３は、シリーズ＃２５のテスト結果からのコンピュータスクリーン
画像を表示しており、当該画像は、ＲＧＡソフトウェアの表示インターフェース、粒子検出ソフトウェア、圧力ゲージ、及び、陽子ビームエネルギ表示を示している。
【００６９】
[図５４]  図５４は、反応室を通過して熱蒸発源からのリチウム蒸気と交差する大電
流陽子ビームを生成する陽子銃を描写した断面側面図である。
【００７０】
[図５５]  図５５は、反応室内のバイアス電圧ロッドを描写した断面側面図である。
一実施例では、水素及びリチウムは動作前に反応室内に導入され、反応室は閉じられる。その結果、反応室は動作中継続的にポンプダウンされる必要はない。
【００７１】
[図５６]  図５６は、反応室内のバイアス電極によって印加される電界印加によりス
パッタするリチウム源ターゲットを描写した断面側面図である。
【００７２】
[図５７]  図５７は、反応室内に装着されたマグネトロンＨＬＦＤを描写した断面側
面図である。
【００７３】
[図５８]  図５８は、リチウムターゲットの被毒を防止するためにアノード及びカソ
ードとして交互に機能し得る２つの非平衡マグネトロンを描写した断面側面図である。
【００７４】
[図５９]  図５９は、反応室内におけるリチウムアークスパッタリング構造を描写し
た断面側面図である。
【００７５】
[図６０]  図６０は、マイクロ波または無線周波プラズマ発生器により維持されるプ
ラズマを有する反応室内のリチウムカソードまたは蒸発源を描写した断面側面図である。
【００７６】
[図６１]  図６１は、球形の反応室と交差する２つの陽子プラズマとリチウムプラズ
マのビームを描写した断面側面図である。
【００７７】
[図６２]  図６２は、その容積（ｖｏｌｕｍｅ）を通過するレーザを加速する陽子を
有する水素及びリチウム蒸気で充満された円筒形の反応室を描写した断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
従来の陽子−リチウム核融合実験では、核融合を発生するのに必要な陽子エネルギは、陽子とリチウム原子核間の静電斥力（クーロン障壁）を超えるために、約３００，０００電子ボルト（ｅＶ）である。これらの実験は、典型的には、巨大な陽子加速機の使用が必要である。１９３５年に起きた陽子−リチウム核融合で得られた最高の核融合効率は、０．０００００３％と測定された。つまり、３０００万の陽子毎に、１個のみがリチウム原子核と核融合できた。アラバマ州及びルイジアナ州でのユニファイド・グラヴィティー・コーポレイション（ＵＧＣ）が実施した初期の実験で、７９年前に観測された核融合効率が再現された。
【００７９】
歴史的な陽子−リチウム核融合方法における低効率を考えると、本発明者は、ＵＧＣが生み出した重力理論に基づく予測を利用した別の方法を新規に開発した。初期の予測では、陽子がまさに適正なエネルギ量で与えられた場合、極めて強い重力が水素とリチウム原子核の構成要素間に発生し、陽子をリチウムのクーロン障壁を通過させて、高効率核融合が得られることが提示されている。陽子が該クーロン障壁を貫通した後、陽子はリチウム原子核と結合して、不安定なベリリウム原子核を生成する。該不安定なベリリウム原子核は即座に崩壊して２つの高エネルギのヘリウムイオンとなる。
【００８０】
陽子−リチウム核融合反応生じさせるための本発明者の重力理論により予測される陽子に与えられるエネルギ量は驚くほど小さい。該理論は、クーロン障壁を超える陽子が２２３ｅＶ付近のエネルギを有する場合、核融合効率が著しく増加するであろうことを予測する。本願で後述する実験結果は、予測されたエネルギ範囲付近で陽子に運動エネルギを与えると、ヘリウムイオンを生成する高レートの核融合が生じることを実証している。
【００８１】
本発明者は、陽子に運動エネルギを付与するために２つの手法をテストした。１つの手法では、反応室を通過して、反応室雰囲気内で原子化したリチウムと核融合する特定のエネルギの陽子ビームが生成された。第２の手法では、陽子を加速して、反応室雰囲気内で原子化したリチウムと核融合させる正のバイアス電圧とともに、反応室内での陽子−リチウムプラズマの発生を伴った。本願では、テスト予定の多くの別手法が説明されている。
【００８２】
複数の実験結果は、多くの高エネルギ粒子が生成され、反応室内にヘリウムガスが発生することを示している。これらの実験結果を通して、実験を行うのに必要な入力電力は１ｋＷ未満であった。達成した最大の出力電力は１６ｋＷを超えていた。真空ポンプでの消費電力を含めなければ、電力比Ｑは、３０００に並ぶ値にまで至った。核融合反応は７２時間持続し、何れもが更に長く持続できることを示していた。
【００８３】
当該方法及びこれらの結果は、幾つか点において、従来の物理学の「一般的な知恵」から逸脱している。
【００８４】
第１に、水素−リチウム核融合は、斥力の原子間力に打ち勝ち、リチウム原子と核融合可能とするために、陽子を高エネルギレベル（典型的には約３００ｋｅＶ）にまで加速することに依存すると、従来考えられていた。過去７年間に及ぶ何百もの研究所の経験で、本発明者は、或る条件下では、２００ｅＶ程度の非常に低いエネルギレベルで核融合が生じ得ることを示してきた。
【００８５】
第２に、殆どの核融合装置（ＩＴＥＲ、ＮＩＦ、ＪＥＴ等参照）は、巨大な施設内に設置され、複雑な磁気またはレーザ装置を伴い、更に、建設費用として１億ドル、ひょっとすれば１０億ドルを要する。本発明者の装置は、数立方フィートだけを要し、数百ドルで大量生産可能である。
【００８６】
第３に、殆どの試験的な核融合反応は数秒間持続するだけである。本願に記載の方法では、何時間も持続可能であることが示されている。本発明者は、中断や介入なしに何日間も核融合反応が実行され得ることを実験的に証明した。
【００８７】
第４に、原子力エネルギの生成には、典型的に望ましくない副作用が伴う。例えば、現行の核分裂施設では、何千年後にのみ消滅する放射能を有する核廃棄物が発生する。大抵の核融合反応は、中性子やγ線等の危険な粒子を発生する。本発明者の方法は、完全に「クリーン」である。使用する唯一の材料は水素とリチウムである。当該反応からの唯一の出力は、エネルギに満ちたヘリウムイオンである。
【００８８】
本発明者の知る限りでは、現在までの核融合方法で、エネルギの損益分岐点、つまり、入力より多くのエネルギを出力することに到達したものは存在しない。本発明者の方法は、エネルギの損益分岐点を超える産物を生成できたと思われる。実験結果及び損益分岐計算は、本願において詳細に説明する。
【００８９】
本願は、電気への変換を含む様々な用途に有用なエネルギに満ちたヘリウムイオンを如何にして効率的に大量に生成するかに取り組んでいる。
【００９０】
要約すれば、安価で安全な全く新しいエネルギ源を提供する重要な工程である非常にエネルギに満ちたヘリウムイオンを大量に生成する独特な方法を、本発明者は開発した。
[本発明者の重力理論]
【００９１】
水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ）は、「質量−エネルギ等価性に基づく重力理論」、supra, Acta Physica Polonica B 39, 2823 (2008)に記載されている相対論的スカラ重力理論の発見に引き続く何年もの努力によって開発された。洞察力と重労働により、開発された技術は、当該理論と合致するものと見られる。該論文において、より完全な重力理論の議論がなされている。以下の説明は、ガイダンスである。
【００９２】
ＨＬＦＤは、以下に示す運動エネルギを備えたヘリウムイオン核融合副生成物を放出する低エネルギ陽子−リチウム核融合反応を発生する。標準的な金属リチウム（Ｌｉ-6：Ｌｉ-7）＝（７．５％：９２．５％）に対する核融合事象当たりの平均の出力エネルギは約１６．２１ＭｅＶである。
ｐ＋Ｌｉ-6  ―＞  Ｈｅ-3（２．３ＭｅＶ）＋Ｈｅ-4（１．７ＭｅＶ）
ｐ＋Ｌｉ-7  ―＞  Ｈｅ-4（８．６ＭｅＶ）＋Ｈｅ-4（８．６ＭｅＶ）
【００９３】
ＨＬＦＤは、陽子源とリチウム源を含む反応室内に陽子とリチウムを含むプラズマを発生するために原子化とイオン化技術を結合できる。一実施態様では、反応室内にバイアス電圧が印加される。該バイアス電圧は、前記プラズマ内で陽子がリチウムと融合可能とし、それにより、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物が生成される。ＨＬＦＤシステムの他の構造が以下で提案される。
【００９４】
水素−リチウム核融合は、これらまでの高温及び低温核融合の試みとは、極めて対照的である。水素−リチウム核融合装置、高温核融合、低温核融合の各手法を、以下の表に纏めて対比する。
【表１】
2016524705.tif 000003
【００９５】
ＨＬＦＤは、核融合処理中にヘリウムイオンに変換される燃料として、水素、リチウム−６、及び、リチウム−７を使用する。本発明者によって実施された実験では、残留ガス分析器（ＲＧＡ）分圧測定によって、リチウム−６とリチウム−７の消費として、ヘリウム−３及びヘリウム−４の生成が確認された。
【００９６】
ＨＬＦＤは、反応室の外側に、如何なる追加の保護遮蔽も必要としない。本発明者が行った実験で使用された実験室には、放射線安全装置として、Ｘ線／ガンマ線／ベータ線検出器、及び、中性子検出器が備えられていた。陽子銃またはバイアス電圧を使用した実験では、核融合中の全ての放射線計測は、背景レベルに留まっていた。また、ＨＬＦＤは熱を介して核融合を開始しない。よって、ＨＬＦＤには、現行の高温核融合の研究プログラムで起きている熱の問題点は存在しない。
【００９７】
核融合に対する当該新規な方法による与えられる機会は、発電を含み、事実上限りがない。発電は、ヘリウムイオン核融合副生成物の運動エネルギを、水または他の移動媒体を加熱して、運動エネルギを電力へ変換するのに利用する。
【００９８】
本願において、開示されている技術に関して、様々な理論が議論され、立場が取られている点を、出願人は強調したい。これらの主張及び立場は、以下に、例えば、段落［００９１］〜［０１２３］等で、明確にされている新規な理論、更に、本発明者により実施され、段落［０１２４］〜［０２８１］で明確にされている実験に基づいている。実験中に支持が見当たらない主張は、必然的に理論的であり、特定の実験の成果に基づかない。例えば、高効率核融合における出願人の信条は、開示された技術と関連する新規な理論、及び、実験結果が当該立場を支持する傾向があるという信頼に基づいている。更に、段落［０１２４］〜［０２８１］で明確にされている実験は、本発明者の重力理論から予測される結論を産出している。
【００９９】
２００７年３月から２０１４年３月までの間、ＨＬＦＤの開発中に、本発明者は、２５シリーズの実験的テストを実施した。ＨＬＦＤの設計及び陽子−リチウム核融合を達成する方法は、上記２５シリーズの実験的テストで得られた実験結果を利用している。
【０１００】
著者の研究は、物理学における基礎的な未回答の質問から始まっている。当該質問は、運動エネルギは何処に保存されるのかというものである。運動エネルギに対する古典的及び相対論的な公式は周知である。しかしながら、物理学の文献を調査した後、本発明者は、運動エネルギが実際何処に保存されるのかについて具体的な回答は得られなかった。本発明者は、更に、運動エネルギの保存はどうのように重力に影響するかという追加の質問にも回答できなかった。調査した文献に加えて、本発明者は、多くの物理学者と話し合ったが、誰も運動エネルギの保存の質問に対して回答していない。
【０１０１】
本発明者の考えでは、運動エネルギは場に保存され、そして、運動エネルギの保存はアインシュタインの質量−エネルギ等価性を満足する。従って、本発明者は、全空間に関して積分する結果として質量−エネルギ等価性が得られる質量密度場を探した。このプロセスにより、理論的論文「質量−エネルギ等価性に基づく重力理論」及びここに開示する開発が得られた。
【０１０２】
ＨＬＦＤは、当該本発明者の重力理論から実際的な開発を与える。この理論において、質量−エネルギ等価性に基づいて、物の静止質量と運動エネルギは、夫々別々に、空間構造（ｆａｂｒｉｃ  ｏｆ  ｓｐａｃｅ）を変形する。２つの物の間の重力の引力は、全空間に亘って積分されたそれらの質量密度場の相互作用の結果として生じる。各々の物体が受ける重力は、それ自身の重力波長に依存する。
【０１０３】
読者は、「空間構造」が本明細書において使用される意味を理解すべきである。宇宙は、時々、全ての物質が位置付けられ、且つ、全ての事象が起こり、全方向に拡張し、且つ、無限に拡張している、或いは、有限であるが測定できないほど大きいと様々に説明されている３次元的な広がりであるとして定義されている。宇宙又は外宇宙を星間の空所と考える人が多い。天体物理学者等は、星間の空間の組成を完全には理解していない。粒子及び反粒子がこの空間内で連続的に生成し且つ絶滅し、それによって宇宙には空所以上のものがある必要があると考える人もいる。本明細書での空間構造の言及では、外宇宙だと考えられている無を超えた空間構造エネルギ又は空間の本質が含まれる。
【０１０４】
本発明者の重力理論によれば、空間構造（ＦＳ）は量子化単位で構成され、その量子化単位は、夫々が振動する陽子と反陽子の対で構成され、２陽子質量の静止質量、約２ｍｍの特性長、及び、運動エネルギを振動エネルギとして保存及び移送する能力を備える。物体に運動エネルギを加えるとその速度が増加し、ＦＳ単位に運動エネルギを加えるとそれらの振動エネルギが増加し、結果として、本発明者の重力理論の第７章で説明したように、収縮が生じる。
【０１０５】
本発明者の重力理論は、２つのタイプの重力を予測する。タイプＩの重力は、２つの物体が、大きくしかし質量が大きく異なり、核子力を発生すると考えられる対数的特異線の１組を含む場合は、古典的な重力に帰着する。タイプＩＩの重力は、粒子の量子力学的振る舞いとして既に観測されているかも知れない新しく説明される形の重力である。例えば、動いているヘリウムイオンがＦＳ単位を振動させるのを可能にする重力ポテンシャル内の１次特異点から生じている極めて強い波動重力を含む。当該新しいタイプＩＩの重力は、また、相対論的なＦＳ単位が非常に大きな重力を大きな物体に作用させることも可能にする。
【０１０６】
空間構造（ＦＳ）が静止している好ましい基準座標系では、物体Ａによって物体Ｂに作用する特異なタイプＩの重力ＦＧＩ（ｒＢ）は、本発明者の重力理論の式（１７）、（３２）、（３３）及び（４０）によって正確に与えられる。
【数１】
2016524705.tif 000004
但し、ｒＢは物体Ｂから物体Ａまでの距離であり、Ｇは重力定数であり、ｍＡとｍＢは物体Ａと物体Ｂの静止質量であり、λＡとλＢはそれらの重力波長であり、Ｊ０（ｒＢ／λＢ）は第１種０次ベッセル関数であり、Ｋ（ｚ）は第１種完全楕円積分Ｋであり、ｖＡとｖＢは空間構造が静止状態における好ましい基準座標系内での物体Ａと物体Ｂの速度であり、ｃは光速である。
【０１０７】
本発明者の重力理論の式（７）に示されているように、物体の重力波長λＧは、λＧ＝ＮＡＧ×ｍで与えられる。但し、ＮＡＧ≒６．０×１０２３ｍ／ｋｇであり、ｍはその静止質量である。例えば、陽子の重力波長は約１ｍｍである。
【０１０８】
完全楕円積分Ｋ（ｚ）内のパラメータｚ[ｉ]≒１の場合、Ｋ（ｚ）≒−（１／２）ｌｎ（１−ｚ）、但しｌｎ（ｘ）は自然対数関数、となるため、重力ＦＧＩ（ｒＢ）内の対数的特異線は明白となる。ａ[ｉ]＝１またはｂ[ｉ]＝１の場合、パラメータｚ[ｉ]＝１となる。よって、上記総和内の４項の夫々が、２本の特異線に寄与している。対数的特異線はｒ空間ではなく、ｖ空間で生じる。
【０１０９】
物体Ａによって物体Ｂに作用する重力に対して４本の別個の特異線が存在する一方、物体Ｂによって物体Ａに作用する重力に対しても４本の別個の特異線が存在する。しかしながら、これらの線を求める方程式は同一である。つまり、（ｖＡ／ｃ，ｖＢ／ｃ）空間内の当該４本の別個の対数的特異線は、±ｍＢｖＡ／ｃ±ｍＡｖＢ／ｃ＝ｍＡ−ｍＢによって特定される。但し、ｍＡとｍＢは物体Ａと物体Ｂの静止質量であり、ｖＡとｖＢはＦＳが静止状態における好ましい基準座標系内での物体Ａと物体Ｂの速度であり、ｃは光速である。
【０１１０】
ＦＳが静止状態における好ましい基準座標系内では、同等または小さい静止質量で物体Ａによって物体Ｂに（例えば、リチウム原子核によってヘリウムイオンに、または、ヘリウムイオンによってＦＳ単位に）作用するタイプＩＩの重力ポテンシャルＶＧＩＩ（ｒＢ）が、本発明者の重力理論の式（６９）によって与えられる。
【数２】
2016524705.tif 000005
但し、ｒＢは物体Ｂから物体Ａまでの距離であり、Ｇは重力定数であり、ｍＡとｍＢは物体Ａと物体Ｂの静止質量であり、λＡとλＢはそれらの重力波長であり、Ｊ０（ｒＢ／λＢ）は第１種０次ベッセル関数であり、ｖＡとｖＢはＦＳが静止状態における好ましい基準座標系内での物体Ａと物体Ｂの速度であり、ｃは光速であり、（１／ε｜ε→０）は１次特異点である。
【０１１１】
本発明者の重力理論の式（７）に示されているように、物体の重力波長λＧは、λＧ＝ＮＡＧ×ｍで与えられる。但し、ＮＡＧ≒６．０×１０２３ｍ／ｋｇであり、ｍはその静止質量である。例えば、Ｌｉ-7原子核の重力波長は約７ｍｍであり、Ｌｉ-6原子核の重力波長は約６ｍｍであり、Ｈｅ-4イオンの重力波長は約４ｍｍであり、Ｈｅ-3イオンの重力波長は約３ｍｍであり、ＦＳ単位の重力波長は約２ｍｍであり、陽子の重力波長は約１ｍｍである。
【０１１２】
タイプＩＩの波動重力ポテンシャルは１次特異点を有しているので、物体Ｂが受けるタイプＩＩの波動重力は、その重力波長より短い分離距離に対してはゼロである。その重力波長より長い距離に対しては、物体Ｂが、本発明者の重力理論の式（７０）で導出されたＪ０（ｒＢ／λＢ）ベッセル関数のゼロ点を通過して移動する際にはいつも、瞬間重力ＦＧＩＩ（ｒＢ）が生じる。
2016524705.tif 000006
但し、Ｊ１（ｒＢ／λＢ）は第１種１次ベッセル関数であり、ｒＢ／λＢはＪ０（ｒＢ／λＢ）ベッセル関数のゼロ点である。
【０１１３】
よって、Ｊ１（ｒＢ／λＢ）ベッセル関数は、連続的なＪ０（ｒＢ／λＢ）ベッセル関数のゼロ点において符号が変化するため、タイプＩＩの波動重力は、一連の引力と斥力が交互する重力となる。
【０１１４】
たとえタイプＩＩの波動重力が１次特異点を有していても、特異な重力は、Ｊ０（ｒＢ／λＢ）ベッセル関数の正確なゼロ点で発生する。力は運動量の変化となるので、タイプＩＩの波動重力は、物体ＢがＪ０（ｒＢ／λＢ）ベッセル関数のゼロ点を通過して移動する際にはいつも、タイプＩＩの波動重力の方向に瞬時のしかし有限の運動量変化を物体Ｂに与える。物体Ｂが受ける運動量の変化の大きさは、Ｊ１（ｘ）／ｘに比例して量子化される。但し、ｘはＪ０（ｘ）ベッセル関数のゼロ点である。
[水素−リチウム核融合生成の本発明者の理論]
【０１１５】
水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ）において、プラズマ発生器が、反応室内に陽子とリチウムを含むプラズマを発生し、陽子源とリチウム源を含む。該陽子源として、水素ガスまたは水素含有物質があり得る。該リチウム源として、金属リチウムまたはリチウム含有物質があり得る。リチウム含有物質という用語は、一般的に、固体基質、液体基質、気体基質、または、プラズマ基質内にリチウムを含む物質の何れも意味する。これは、気化したリチウム、または、気化したリチウムからのプラズマを含む。
【０１１６】
（理論的には、該反応は大気圧で進行し得るので、収容する反応室は不要であろうが、実際の実施態様では、或る種の反応室は使用すると予測される。）
【０１１７】
一実施例では、プラズマ発生器はリチウムの気化を含んでいても良い。第２の実施例では、プラズマ発生器は不活性ガスによるリチウムスパッタリングを含んでいても良い。第３の実施例では、プラズマ発生器は、バイアス電圧を発生する部品を含んでいても良い。第４の実施例では、プラズマ発生器は、１以上の陽子またはリチウムビームを含んでいても良い。第５の実施例では、プラズマ発生器は、電磁界または光子を含んでいても良い。
【０１１８】
反応室の内部または外部に印加される電界によって運動エネルギが陽子に与えられる。反応室の内部にバイアス電圧を印加することができる。或いは、陽子銃または類似の装置を用いる等して、プラズマ内に陽子を導入する前に該電界を印加することができる。本発明者の実験は、効率的な核融合には、約１００ｅＶから５０００ｅＶまでの範囲の公称陽子エネルギが最良であることを示唆している。結果として生じる運動エネルギは陽子がプラズマ中のリチウムと核融合することを可能とし、それにより、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物が生成される。理論的には、光子エネルギも当該陽子にエネルギを与えるのに用いることができ、水素化リチウムターゲット等の水素を含むターゲットに向かうレーザを使用し、陽子が該ターゲットから遊離するように運動エネルギを陽子に与える。
【０１１９】
本発明者の重力理論に記載されているタイプＩの重力における対数的特異線は、中性子と陽子間の核子力を発生すると考えられており、図１の線１，２及び３で示されており、図１において、ｍｎとｍｐは中性子と陽子の静止質量であり、ｖｎとｖｐは空間構造が静止状態における好ましい基準座標系内での中性子と陽子の速度であり、ｃは光速である。
【０１２０】
本発明者の重力理論から導出されるように、該特異線付近の中性子及び陽子が受けるタイプＩの重力の比は、それらの静止質量の比に比例する。力は運動量の変化となるので、当該比は、軌道の平衡条件であるｖｎ／ｃ＝ｖｐ／ｃとなる。よって、ｖ空間内の平衡位置は、ｖｎ／ｃ＝ｖｐ／ｃ＝（ｍｎ−ｍｐ）／（ｍｎ＋ｍｐ）≒０．０００６８８８７３５となる負の傾きの特異線付近で、非常に発生する。対応する核子運動エネルギは、中性子では約２２２．８４４ｅＶ、陽子では約２２２．５３７ｅＶである。
【０１２１】
ｖ空間内の平衡位置が、図１に示す負の傾きの特異線の上側か下側かは、核子重力等のラジアル力（ｒａｄｉａｌ  ｆｏｒｃｅ）下の２つの物体間の距離における小さな摂動に対する円軌道の安定条件を評価することによって決定される。該安定条件は、円軌道が特異線の上側で安定であるが、特異線の下側では不安定であることを示している。
【０１２２】
静止質量が同じ物体Ａ及びＢに対するタイプＩの重力における対数的特異線ｖＡ／ｃ＝ｖＢ／ｃは、２つの陽子間及び２つの中性子間の核子力を発生すると考えられる。但し、ｖＡとｖＢは空間構造が静止状態における好ましい基準座標系内での物体Ａ及びＢの速度であり、ｃは光速である。プラズマ中の陽子の速度がリチウムイオン中の陽子の速度に近づくにつれ、プラズマ中の陽子は、また、リチウム原子核内の個々の陽子が及ぼす非常に大きな引力を受ける。
【０１２３】
図１で示唆されているように、約２００ｅＶ及び２．０ｋｅＶの陽子エネルギでは、陽子は、陽子−リチウムプラズマ中のリチウム原子核に、或る分離距離及び運動エネルギで近づくことができ、当該運動エネルギは、該陽子が、該リチウム原子核内の個々の中性子及び陽子が及ぼす非常に大きな引力を受けることを可能とするものである。ｖ空間内の対数的特異線から生じるこれらの重力は、斥力の静電的なクーロン力と均衡するように、増加する。陽子がこのように従来のクーロン障壁を超える可能性は、トンネリングと呼べる。陽子がリチウム原子核に到達すると、これらの引力は核力と考えられるので、陽子はリチウム原子核内に取り込まれる。リチウム原子核による陽子の取り込みによって、２つの高エネルギのヘリウムイオンに分裂する不安定なベリリウムイオンが発生する。
[２５シリーズのＨＬＦＤ実験的テスト]
【０１２４】
２００７年３月から２０１４年３月にかけて、水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ）の開発過程において、本発明者は、２５シリーズの実験的テストを実施した。ＨＬＦＤの設計及び陽子−リチウム核融合を達成するための技術は、当該２５シリーズの実験的テストで得られた実験データを活用している。初期のテストの殆どは、所望レベルの核融合を発生するのに失敗した。しかしながら、シリーズ＃１３に開始し、シリーズ＃１７〜＃２５に続いて、実験結果は、核融合レベルの増加を示し、持続可能な正味エネルギが正の陽子−リチウム核融合を最終的に発生することを示している。
【０１２５】
２５シリーズの実験的テストの日付、場所、関心のあるパラメータ、ＨＬＦＤプロトタイプを以下の表に要約した。これらのテストでは、陽子−リチウム核融合効率に影響を及ぼすと考えられる多くのパラメータを検討した。
【０１２６】
【表２】
2016524705.tif 000007
2016524705.tif 000008
【０１２７】
シリーズ＃１〜＃１０は、２４０ｋｅＶと９００ｋｅＶの間の陽子エネルギ及び０．５μＡと５０μＡの間の陽子電流を備えた陽子ビームを発生するためのイオン加速器、５０μｍと４ｍｍの間の厚さのリチウムターゲット、及び、ＨＬＦＤプロトタイプ＃１〜＃５内のターゲット支持体を用いた。これら１０シリーズの実験的テストでは、ハーブ（Herb）によって測定された効率と類似の約１０−６％の従来の核融合効率が得られた。しかしながら、従来理論からは予想されなかった幾つかのＨＬＦＤパラメータが重要であることが発見された。これらの結果は、イオン加速器の実験的テスト結果の項で後述する。
【０１２８】
シリーズ＃１１〜＃１５は、５０ｅＶと５ｋｅＶの間の陽子エネルギ及び４μＡと３２０μＡの間の陽子電流を備えたＨＬＦＤプロトタイプ＃６内のリチウムターゲット上に中心のある陽子プラズマビームを発生するための陽子銃を用いた。これら５シリーズの実験的テストでは、追加のＨＬＦＤパラメータが重要であることが発見された。これらの結果は、陽子銃の実験的テスト結果の項で後述する。
【０１２９】
シリーズ＃１６は、プラズマ中の陽子がリチウムターゲットに衝突するように、反応室内で陽子プラズマを点火させるために、リチウムターゲットに印加する負のバイアス電圧を使用した。負のバイアス電圧を使用したシリーズ＃１６のテストでは、ヘリウムイオンの粒子カウント数は測定されなかった。
【０１３０】
シリーズ＃１７は、反応室内で陽子−リチウムプラズマを点火させ、陽子を陽子−リチウムプラズマ内のリチウムイオンと核融合させるために、リチウムターゲットに印加する正のバイアス電圧を使用した。正のバイアス電圧を使用したシリーズ＃１７のテストでは、ヘリウムイオンの粒子カウント数が測定された。しかしながら、当該テスト中、リチウムターゲットは、水素化リチウムと考えられる灰色−黒色の被膜を作った。シリーズ＃１７は、粒子検出器の過負荷を低減するために、ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器の上に設置した直径１ｍｍの開口部を使用した。
【０１３１】
シリーズ＃１８は、反応室内で陽子−リチウムプラズマを発生及び点火させ、陽子を陽子−リチウムプラズマ内のリチウムイオンと核融合させるために、リチウムターゲットに印加する正負の交互バイアス電圧を使用した。交互バイアス電圧は、反応室内のイオン化したアルゴンガスにより、リチウムターゲットからのリチウムイオンのスパッタリングを増大させ、シリーズ＃１７で観測されたターゲットの被毒を低減した。シリーズ＃１８は、粒子検出器の過負荷を低減するために、ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器の上に設置した直径２５０μｍの開口部を使用した。
【０１３２】
シリーズ＃１９は、シリーズ＃１８のテスト結果を再現し、核融合電力を増大させるための選択肢を探求するために、リチウムターゲットに印加する正負の交互バイアス電圧を使用した。幾つかのテストは、水素化リチウムで薄く被覆されたリチウムターゲットを用いた。シリーズ＃１９は、粒子検出器の過負荷を低減するために、ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器の上に設置した直径２５μｍの開口部を使用した。
【０１３３】
シリーズ＃２０は、シリーズ＃１８及び＃１９のテスト結果を再現し、マグネトロンターゲット容器を用いて核融合電力を増大させるための選択肢を探求するために、リチウムターゲットに印加する正負の交互バイアス電圧を使用した。シリーズ＃２０は、粒子検出器の過負荷を低減するために、ＯＲＴＥＣ高耐久化シリコン表面バリアの粒子検出器の上に設置した直径２５μｍの開口部を使用した。
【０１３４】
シリーズ＃２１は、シリーズ＃１８〜＃２０において粒子検出器内のエネルギピークが交替するバイアス電圧の周波数の関数としてシフトすることの説明、及び、リチウムスパッタリング用の別のマグネトロンターゲット容器の設計を試みた。何れの試みも成功しなかった。
【０１３５】
シリーズ＃２２は、粒子検出器内のエネルギピークが交互バイアス電圧の周波数の関数としてシフトすることが、粒子検出器アセンブリ内へのバイアス電圧の浸透が原因して得ることを示した。シリーズ＃２２は、また、反応室内でリチウムイオンを発生させるためのリチウムスパッタリングの代替としてリチウム蒸発をテストした。
【０１３６】
シリーズ＃２３〜＃２４は、陽子銃を用い、１００ｅＶと５ｋｅＶの間の陽子エネルギを備えた陽子ビームを反応室内のリチウム蒸気を通過させることで核融合を発生させた。シリーズ＃２３は、検出器が約１０％のデッドタイムを持つのを防止するために、低陽子ビーム電流を使用した。シリーズ＃２４は、粒子ＣＰＳを最大化するために、高電流を使用した。残留ガス分析器の測定は、Ｈｅ-3及びＨｅ-4イオンが生成されたことを示している。
【０１３７】
シリーズ＃２５は、約４００ボルトの正のバイアス電圧を用いて核融合を発生した。リチウム蒸気と水素ガスが反応室内に存在し、高レベルの核融合電力に至った。残留ガス分析器の測定は、Ｈｅ-3及びＨｅ-4イオンが生成されたことを示している。
【０１３８】
シリーズ＃１〜＃５は、アラバマ州ハンツビルのＮＡＳＡのマーシャルスペースフライトセンター（ＭＳＦＣ）で実施された。イオン加速器研究所には、粒子測定装置が設備されていなかったので、該テスト中、ヘリウムイオンは直接測定されなかった。ＭＳＦＣでの主要な関心は、３００ｋｅＶと７００ｋｅＶの間の陽子エネルギ及び１０μＡと４０μＡの間の陽子電流を備えた陽子ビームが、バッキングプレート無しでリチウムターゲットに衝突した場合の薄いリチウム箔ターゲットの生存性であった。
【０１３９】
シリーズ＃６〜＃１４は、ルイジアナ州ラファイエットのルイジアナ大学のルイジアナ加速器センタで実施された。シリーズ＃６〜＃１２、及び、シリーズ＃２０〜＃２２では、ＯＲＴＥＣシリコン表面バリアの粒子検出器を用いて、直接のヘリウムイオンの測定を達成した。一方、シリーズ＃１３〜＃１９では、シリコンｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器を用いた。例えば、G. Deves, 他「生体サンプルの走査透過型イオンミクロ分析用のシリコンｐ−ｉ−ｎダイオードの特性」，Review of Scientific Instruments 77, 056102 (2006)を参照。
【０１４０】
シリーズ＃１５〜＃２２は、テキサス州デントンのノーステキサス大学の物理学部で実施された。反応室の構成は、シリーズ＃１３〜＃１４で使用された構成と類似している。両極性電源により、±１０００Ｖまでの負及び正のバイアス電圧をリチウムターゲットへ印加することが可能となった。シリーズ＃１８〜＃２２では、機能発生器により、±１０００Ｖまでの１Ｈｚと１．９ｋＨｚの間の正負の交互バイアス電圧を、シリーズ＃１５〜＃２１のリチウムターゲット、及び、シリーズ＃２２のバイアス格子へ印加することが可能となった。シリーズ＃１５〜＃１８、及び、＃２０〜＃２２では、２台の粗引きポンプと１台のターボポンプにより２×１０−６Ｔｏｒｒと７６０Ｔｏｒｒの間の真空圧が可能となった。一方、シリーズ＃１９では、反応室から該ターボポンプが除去され、残された１台の粗引きポンプで０．０１Ｔｏｒｒ以下の真空圧を可能とした。
【０１４１】
シリーズ＃２３〜＃２４は、カリフォルニア州モーガンヒルのユニファイド・グラヴィティーＲ＆Ｄ研究所で実施され、陽子-リチウム核融合を生じさせるために陽子銃を用いて高エネルギヘリウムイオンを測定したシリーズ＃１３で実施された従前のテストを拡張した。反応室は、内径が１７．５インチの球形で、種々の直径の１９個のコンフラットポートを備えており、圧力は約１０−５Ｔｏｒｒに維持された。反応室底部の抵抗蒸発源が、陽子ビームと交差する縦方向のリチウム蒸気ビームを発生した。
【０１４２】
シリーズ＃２５は、上記ユニファイド・グラヴィティーＲ＆Ｄ研究所で実施された。反応室底部の抵抗蒸発源が縦方向のリチウム蒸気ビームを発生した。反応室に取り付けられたＲＧＡ室の差動ポンピングにより、ＲＧＡが、ＲＧＡ室内の分圧を測定している間、反応室内の１０−５Ｔｏｒｒの静圧が可能となった。ＤＣ電源を用いて、球形の反応室の中心付近のバイアスロッドに約４００ボルトの正のバイアス電圧を印加した。
[イオン加速器の実験的テスト結果（シリーズ１〜１０）]
【０１４３】
シリーズ＃１〜＃１０では、検討した水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ）のパラメータは、ターゲット支持体の厚さ、ターゲットの厚さ、ターゲット支持体のエッジ距離、ターゲットバイアス電圧、及び、陽子エネルギである。
【０１４４】
ＨＬＦＤのターゲット支持体の厚さ：
シリーズ＃１では、５０μｍ厚のリチウム箔ターゲットは、直径３．８ｃｍの円形の中心孔を備えた２つの１ｍｍ厚のアルミニウム板で構成されたターゲット支持体で支持された場合（ＨＬＦＤプロトタイプ＃１）は溶融したが、直径３．８ｃｍの円形の中心孔と丸くなった外側のエッジを備えた２つの５ｍｍ厚のアルミニウム板で構成されたターゲット支持体で支持された場合（ＨＬＦＤプロトタイプ＃２）は溶融しなかった。熱流計算は、陽子ビームによってリチウム箔ターゲットに供給されたワット値では、両ケースにおいて、１秒未満でリチウム箔ターゲットは溶融した。当該結果は、シリーズ＃４で再現された。これらの結果は、ターゲット支持体内の原子核によりターゲット内の陽子またはヘリウムイオンに作用するタイプＩＩ重力が、同じ方向の同一のターゲット支持体の原子核からの隣接する正及び負の特異な重力ポテンシャルにより相殺される可能性があり、最小のターゲット支持体の厚さの要件を導き出すという確信のための実験的基礎である。ＨＬＦＤプロトタイプのターゲット支持体は、ターゲット支持体内の成分原子核によりターゲット内の陽子またはヘリウムイオンに作用するタイプＩＩの波動重力の大きさが、Ｊ０ベッセル関数の第１のゼロ点でのリチウム原子核により作用するタイプＩＩの波動重力の大きさより低減する反応室の構成に進化する。ＨＬＦＤプロトタイプ＃１〜＃６におけるターゲット支持体の進化は、図２に示されている。
【０１４５】
ＨＬＦＤのターゲットの厚さ：
シリーズ＃１〜＃１０で使用されたターゲットは、５０μｍと４ｍｍの間の厚さである。従来理論によれば、８．６ＭｅＶのＨｅ-4イオンは、リチウム内に１８０μｍの停止距離を有する。しかしながら、シリーズ＃８では、ヘリウムイオンは４ｍｍ厚のリチウムターゲットを通過した。これらの結果は、リチウム原子核によりターゲット内の陽子及びヘリウムイオンに作用するタイプＩＩ重力が、大きな核融合エネルギを熱としてターゲットに移動させることなく、陽子及びヘリウムイオンがリチウムターゲットを通過するのを可能にするという確信のための実験的基礎である。シリーズ＃１〜＃１０で使用されたターゲットの厚さは増大し、代表的なターゲットが図３〜４に示されている。これらの図では、ターゲットに対する熱損傷が明らかである。しかしながら、ターゲットは穴ができずに生き残っている。
【０１４６】
ＨＬＦＤのターゲット支持体のエッジ距離：
ターゲット支持体の原子核によって作用するタイプＩＩの波動重力が存在し得る。ＨＬＦＤプロトタイプ＃４〜＃６のターゲットアセンブリでは、ターゲット支持体の周辺エッジによりターゲット内の陽子またはヘリウムイオンに作用するタイプＩＩの波動重力の大きさは、リチウムターゲットの原子核により作用するタイプＩＩの波動重力の大きさより低減した。これは、リチウムターゲットの原子核とターゲット支持体の周辺エッジの間を、Ｊ０ベッセル関数のゼロ点での支持体成分の原子核よりターゲット内の陽子またはヘリウムイオンに作用するタイプＩＩの波動重力の大きさが、Ｊ０ベッセル関数の第１のゼロ点でリチウムターゲットの原子核により作用する大きさより小さくなる距離まで伸長して分離することによって達成できた。陽子及びＨｅ-4イオン用のＨＬＦＤプロトタイプのターゲット支持体に対するＪ０ベッセル関数のゼロ点に対応するタイプＩＩの波動重力リングが、図５に示されている。
【０１４７】
ＨＬＦＤのターゲットバイアス電圧：
ＨＬＦＤプロトタイプ＃４のターゲット支持体が導電材料（アルミニウム）で構成されているため、ターゲット支持体とリチウムターゲットを電気的に絶縁するため、ＨＬＦＤプロトタイプ＃５のターゲット支持体に対して、ベーススタンドとして０．５インチ厚のセラミックディスクを使用した。シリーズ＃１０では、真空圧１０−６Ｔｏｒｒで、２８０ｋｅＶと４００ｋｅＶの間の陽子エネルギ及び２０μＡと３０μＡの間の電流に対して、−１０００ボルトと＋１０００ボルトの間のバイアス電圧が、ターゲット支持体とリチウムターゲットに印加された。シリーズ＃１０のテストは、−１０００ボルトと＋１０００ボルトの間のバイアス電圧が上記陽子エネルギと電流での従来の核融合効率には効果を現さなかったことを確定した。
【０１４８】
ＨＬＦＤの陽子エネルギ：
従来理論では陽子−リチウムクーロン障壁が約３００ｋｅＶの陽子エネルギとなるので、シリーズ＃１〜＃１０では、２４０ｋｅＶと９００ｋｅＶの間の陽子エネルギを使用した。これらの実験では、ＨＬＦＤプロトタイプの設計変更及び大きなバイアス電圧の採用にも拘わらず、図６に示されるように、核融合効率は従来レベルを超えたことはなかった。これらの結果は、必要な陽子エネルギは、実際には本発明者の重力理論によって決定し得るという確信の実験的基礎である。本発明者の重力理論は、ｖ空間内の負の傾きの対数的特異線が、約２２２．５３７ｅＶの陽子エネルギで陽子と中性子間の核子力を発生することを予測する。
［陽子銃の実験的テスト結果（シリーズ１１〜１５）］
【０１４９】
シリーズ＃１１〜＃１４は、ルイジアナ州ラファイエットのルイジアナ大学のルイジアナ加速器センタで実施されたが、水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ）のプロトタイプ＃６内のリチウムターゲット上に中心のある５０ｅＶと５ｋｅＶの間の陽子エネルギを備えた陽子プラズマビームを発生するために、イオン加速器ではなく陽子銃を用いた。シリーズ＃１３用の反応室の構成の詳細な平面図が、図７に示されており、ＨＬＦＤプロトタイプ＃６の配置及びサイズを表している。リチウムターゲットの直径が２インチではなく３インチである点、シリーズ＃１４から始まるターゲットアセンブリが反応室を開けずに回転でき、電気絶縁体としてナイロンまたはアルミナセラミックを使用している点を除いて、ターゲットアセンブリは、ＨＬＦＤプロトタイプ＃５のターゲットアセンブリと構成において同一である。
【０１５０】
シリーズ＃１５は、テキサス州デントンのノーステキサス大学の物理学部で実施された。実験の構成はシリーズ＃１４のものと類似しているが、ノーステキサス大学の新しい反応室は、ルイジアナの反応室よりかなり深く、核融合テストのための種々の実験的改良を提供した。シリーズ＃１１〜＃１５で使用した装備を以下の表に記載する。
【０１５１】
［シリーズ＃１１〜＃１５実験的テストの装備］
シリーズ＃１１〜＃１４の研究所
●ルイジアナ州ラファイエットのルイジアナ大学のルイジアナ加速器センタ
シリーズ＃１５の研究所
●テキサス州デントンのノーステキサス大学の物理学部
電子銃
●イオンエッチ・スパッタ・イオン銃（ＧｅｎＩＩ）（テクトラＧｍｂＨから入手可能）
●純度９９．９％の水素ガスからの陽子プラズマビーム
●５０ｅＶと５ｋｅＶの間の陽子エネルギ
●４μＡと３２０μＡの間の陽子電流
●アルゴンガスからのアルゴンプラズマビーム
ターゲット
●アメリカン・エレメンツ社から入手可能な純度９９．９％のリチウムディスク
●直径３インチ
●厚さ１ｍｍ
ＨＬＦＤプロトタイプ＃６
●直径２．５インチの中心孔に対して７８°の内向き食付き角の直径８．７インチのアルミニウムディスク
●直径３インチ×深さ３ｍｍの凹部がリチウムターゲットを保持する
●直径３インチ×２ｍｍのアルミニウム保持リングがアルミニウムディスクの中心でターゲットを保持する
●シリーズ＃１１〜＃１３ではセラミック製支持体ベースによって、シリーズ＃１４では回転可能なテフロン製支持体ベースによって、シリーズ＃１５では回転可能なナイロン／アルミナ製支持体ベースによって、ターゲット支持体が反応室から電気的に絶縁されている
バイアス電圧電源
●供給能力−５ｋＶ〜＋５ｋＶのＤＣ電源
●能力５ｋＶのＳＨＶ接続フランジ
粒子検出器
●シリーズ＃１１〜＃１２ではＯＲＴＥＣ社から入手可能なシリコン表面バリア検出器
●シリーズ＃１３〜＃１５では浜松コーポレーションから入手可能なシリコンｐ−ｉ−ｎダイオード検出器
●１／１６インチのテフロン絶縁体付の小型ファラデーカップ
●シリーズ＃１３では各検出装置の前方４ｃｍの距離に２つのステンレス鋼製バイアススクリーン
●シリーズ＃１４〜＃１５では各検出装置の前方にアルミニウム箔粒子シールド
反応室（ルイジアナ州ラファイエット）
●距離２０ｃｍにターゲットの中心水平面に１２個の直径２．７５インチの放射状ポートを備えた改良ベル反応室
●真空圧１０−６Ｔｏｒｒが可能なターボポンプ
反応室（テキサス州デントン）
●１１個の直径２．７５インチの放射状ポート、４個の直径２．７５インチの底部ポート、ターボポンプの取り付けに使用する１個の直径８インチの水平ポートを備えた深さ３８ｃｍ直径４０ｃｍの円筒形反応室
●２×１０−６Ｔｏｒｒと７６０Ｔｏｒｒの間の真空圧が可能な２台の粗引きポンプと１台のターボポンプ
【０１５２】
シリーズ＃１１〜＃１５では、測定可能な８．６ＭｅＶヘリウムイオンピークを発見するために、５０ｅＶと５ｋｅＶの間の陽子エネルギ、±５ｋＶまでのターゲットバイアス電圧、陽子ビーム軸に対する垂線から０°と６０°の間のターゲット角、及び、２×１０−６Ｔｏｒｒと２×１０−３Ｔｏｒｒの間の真空圧がテストされた。例えば図８に示されているように、前方の検出器が低エネルギの粒子ピークを常に測定した。検討したＨＬＦＤパラメータは、ヘリウムイオンピーク、ターゲット支持体設計、及び、核融合再現性を含んでいた。
【０１５３】
ＨＬＦＤのヘリウムイオンピーク：
シリーズ＃１３では、図７に示す反応室の構成を用いた。シリーズ＃１３の最終テストの間、ターゲット角は陽子ビーム軸に対する垂線から６０°に、ターゲットバイアス電圧は約−２２２．６ボルトに、陽子エネルギは陽子電流が約５０μＡにおいて約２２５ｅＶに、夫々設定された。陽子衝突の約１０分後、前方の検出器においてカウントが８．６ＭｅＶで現れ始めた。図９に、結果として得られた８．５４ＭｅＶの粒子ピーク、１秒当たりのカウント（ＣＰＳ）、及び、粒子検出器ソフトウェアからのピークデータを示す。図１０に、リチウムターゲットの表面及び裏面を示す。８．６ＭｅＶのヘリウムイオンの生成は、従来のクーロン障壁より十分に小さい陽子エネルギで、陽子−リチウム核融合が発生し得ることを指し示している。
【０１５４】
ＨＬＦＤのターゲット支持体の設計：
シリーズ＃１４〜＃１５では、回転可能テフロン製ベースの設計の不備により、ターゲット支持体が反応室壁に極めて接近する結果となった。バイアスされたＨＬＦＤと反応室壁が極めて接近することで、ターゲット支持体から接地された反応室に向けてアークが生じた。これらの設計の不備により、シリーズ＃１６に対してターゲット支持体の再設計が必要となった。依然としてリチウムターゲットにバイアスし、リチウムターゲットを回転し、等価な分離距離及び厚さに適合することを可能としつつ、コロナ放電効果を抑制するために、円錐状のターゲット支持体を備えたＨＬＦＤプロトタイプ＃７が構築された。
【０１５５】
ＨＬＦＤの核融合再現性：
シリーズ＃１５の核融合テストの間、５００μＡまでの陽子電流でリチウムターゲットに衝突させるために、５０ｅＶから５ｋｅＶまでの陽子エネルギが用いられた。シリーズ＃１３で観測されたヘリウムイオンピークの再現を試みるために、ターゲットにマイナス２２２．６ボルトのバイアス電圧が印加された。しかしながら、８．６ＭｅＶのヘリウムイオンは観測されなかった。リチウム酸化物層がもはや存在しない場合にシリーズ＃１３のデータを再現できなかったことは、陽子ビームエネルギ及び負のバイアス電圧によって与えられたエネルギが、リチウム原子核内の中性子及び陽子によって与えられる核子力を得なかったことを示唆している。
【０１５６】
シリーズ＃１５の最後に、大きな負のバイアス電圧が約１Ｔｏｒｒの水素真空圧でリチウムターゲットに印加され、リチウムターゲットからの電子放出の結果として陽子プラズマを点火した。プラズマ発生の当該方法は、ターゲットバイアス電圧を変化させてターゲット表面での陽子エネルギの制御を可能とし、陽子電流の発生において電子銃に取って代った。
［リチウムスパッタリング実験的テスト結果
負のバイアス電圧（シリーズ１６〜１７）］
【０１５７】
実験シリーズ＃１６では、図１１に示されている反応室の構成内のＨＬＦＤプロトタイプ＃７内のリチウムターゲットに印加した負のバイアス電圧に起因する陽子プラズマ特性を検討した。ＨＬＦＤプロトタイプ＃７用のターゲットアセンブリ構成が、図１２に示されており、０と−９００ボルトの間のバイアス電圧、及び、０．１Ｔｏｒｒと２．３Ｔｏｒｒの間の真空圧に対して−５０μＡと−３０ｍＡの陽子電流を発生した。最大陽子電流は、電源により−３０ｍＡに制限された。約−２２２．６ボルトのバイアス電圧及び約９１．２ｃｍ２のターゲット面積における陽子電流対真空圧のグラフを図１３に示す。シリーズ＃１６のどのテストでも、粒子カウント数は測定されなかった。
【０１５８】
プラズマからの熱蓄積に対処するため、ＨＬＦＤプロトタイプ＃７及び＃８用の反応室外の銅ロッドの外側部分は、相互に連結された複数の配水管を備えたアルミニウム冷却アセンブリによって冷却された。該冷却アセンブリは、フィードスルーフランジの外側部分上に垂直に配置され、電気的絶縁性を付与するために粉体塗装された。冷却ポンプとシリーズ＃１５で用いた電子銃からの貯水タンクが、該冷却アセンブリを介して冷たい蒸留水を循環させた。
【０１５９】
シリーズ＃１７では、数秒ではなく１分の持続時間での負のバイアス電圧ステップを使用したテストの最初の３．５日は、粒子カウント数が測定されなかったシリーズ＃１６の結果が再現された。粒子カウント数を示さない負のバイアス電圧の検討とともに、シリーズ＃１７の残りのテストでは、正のバイアス電圧の効果を検討した。
［リチウムスパッタリング実験的テスト結果  正のバイアス電圧（シリーズ１７中）］
【０１６０】
リチウムターゲットに意図せず正のバイアス電圧を印加したとき、テストは予期せず粒子ピークを実現した。正のバイアス電圧でのシリーズ＃１７のテストは、０．８ＭｅＶと１０ＭｅＶの間の範囲の粒子ピークを実現し、検出器の不感時間（ｄｅａｄ  ｔｉｍｅ）は１０％未満であった。プラズマの色はピンク−オレンジで、反応室内に陽子−リチウムプラズマが存在していることを示唆している。０．０５Ｔｏｒｒと１．５Ｔｏｒｒの間の真空圧において、ターゲットの領域上に蓄積された表面電荷及びその結果生じる該ターゲット領域間のアーク放電は、陽子−リチウムプラズマを引き起こすと考えられる。
【０１６１】
３００ボルトと１０００ボルトの間の正の初期バイアス電圧がターゲットに印加された場合、ＤＣ電源の制御不能が起こり、バイアス電流は、Ｋｅｐｃｏ両極性ＤＣ電源によって±４０ｍＡに制限された正負両範囲で変動した。当該制御不能な挙動の間、最終バイアス電圧は２２０ボルトと３２０ボルトの間に低下した。斯かる大きなバイアス電流の変動は、ターゲット領域間のアーク放電を引き起こすターゲットの領域上に蓄積された表面電荷に起因するものと考えられる。
【０１６２】
正のバイアス電圧用のシリーズ＃１７のテストは、下記の表に要約される。バイアス電流は、Ｋｅｐｃｏ両極性ＤＣ電源によって最大±４０ｍＡに制限された。当該テストでは、１ｍｍの開口直径と２１ｃｍのｐ−ｉ−ｎダイオード検出器の距離が使用された。
【０１６３】
【表３】
2016524705.tif 000009
【０１６４】
例えば、テスト１では、７．７ＭｅＶの粒子ピークが測定され、図１４に示されている。粒子検出器は、直径１ｍｍの開口及び１０μｍ厚のアルミニウム箔シールドの後方に設置されていた。
【０１６５】
図１５に、シリーズ＃１７のテストにおいてｐ−ｉ−ｎダイオード検出器で測定された粒子カウント数が、水素圧の関数としてグラフ化されている。直径１ｍｍの開口を用いていないテスト１０及び１６での粒子カウント数は、等価な粒子カウント数を提供するために低下している。図１６に、シリーズ＃１７のテストでの粒子ピークエネルギが、水素圧の関数としてグラフ化されている。
【０１６６】
正のバイアス電圧を用いたシリーズ＃１７のテストで新しいリチウムターゲットを使用した場合、リチウムターゲットの表面に、水素化リチウムと考えられる灰色−黒色の被膜が急速に形成された。テスト中に該灰色−黒色の被膜の膜厚の増加が、リチウムスパッタリングを抑制し、陽子−リチウムプラズマの発生を減少させ、結果として粒子カウント数の低下の観測になった可能性がある。
【０１６７】
テスト１５は、一定の真空圧を発生するために、真空粗引きポンプと水素ガス入力を均衡させる動的真空モードを用いた。他のテストは、真空粗引きポンプと水素ガス入力を停止させた静的真空モードを用いた。
【０１６８】
シリーズ＃１７のテストデータは、水素ガスと反応室内において正電圧でバイアスされたリチウム源によって生成及び維持された低エネルギの陽子−リチウムプラズマを用いて達成できることを示唆している。ターゲット領域間のアーク放電の結果と考えられる大きなバイアス電流の変動、及び、リチウム源上に水素化リチウムと考えられる灰色−黒色の被膜の形成されることは、正負の交互バイアス電圧が陽子−リチウム核融合のためのより生産的なスパッタリング環境を提供し得ることを示唆している。例えば、D.C. Carter, 他「反応性スパッタリング処理のための効率的制御」, Vacuum Technology & Coating, April 2006を参照。
［リチウムスパッタリング実験的テスト結果Ｉ  交互バイアス電圧（シリーズ１８）］
【０１６９】
実験シリーズ＃１８では、正負の交互バイアス電圧がリチウム源に印加された。Ｂ＆Ｋ精密機能発生器が、交互バイアス電圧に対して周波数及び波形を提供する。Ｋｅｐｃｏ両極性ＤＣ電源が、交互バイアス電圧を増幅し、１９００Ｈｚの最大周波数を許容する。該ＤＣ電源は、直流電圧±１０００Ｖの能力を有し、±４０ｍＡまでの電流を発生可能である。該機能発生器は、該ＤＣ電源の出力電圧を制御し、該バイアス電圧の波形及び振幅はオシロスコープ上で観測した。
【０１７０】
シリーズ＃１８のテスト設備及び反応室の構成の詳細な平面図を図１７に示す。ＨＬＦＤプロトタイプ＃８における円錐状支持体とリチウムターゲットを図１８に示す。反応室の構成の切断図を図１９に示す。直径２５０μｍの開口、アルミニウム箔シールド、及び、ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器を備え、シールドされた円筒形の検出器容器を形成するためにアルミナセラミックで構成された反応室ポートの断面平面図を図２０に示す。ＨＬＦＤプロトタイプ＃８の支持体は、アルミニウムと酸化アルミニウムで構成され、所期の電気的及び熱的伝導性と同様に、高効率の陽子−リチウム核融合を可能にするための幾何学構造及び元素組成を提供する。
【０１７１】
粒子検出器ポートが２１ｃｍの距離で、円錐状のＨＬＦＤプロトタイプ＃８で支持されるリチウム源を取り囲んでいる。３つの粒子検出器が使用された。図２０に示されるように、２つの検出器は、粒子の飽和を低減させるために、直径１ｍｍの開口の後方に配置される。開口の直径は後で２５０μｍに小さくする。該２つの検出器は、陽子等の低エネルギ粒子の測定を防止するために厚さ１０μｍのアルミニウム箔シールドを開口の後方に更に備え、リチウム源の異なる側（「前方」及び「後方」）において互いに対向している。３番目の検出器は制御用で、カウント数の飽和を低減させるためのアルミニウム箔シールド及び開口は備えていない。
【０１７２】
シリーズ＃１８の真空環境は、希薄なアルゴンガスと水素ガスの混合ガスを含む。静的及び動的真空モードの両方がテストされた。静的真空モードは、粗引きポンプを分離して、反応室内へのガスの流入を防止することを含む。動的真空モードでは、反応室内へのアルゴンガスと水素ガスの流入を、粗引きポンプによる該混合ガスの継続的な除去と均衡させることを含む。
【０１７３】
シリーズ＃１８では、合計４０７の核融合テストが、リチウム源に印加する様々なしかし制御された周波数、波形、デューティー比、及び、電圧範囲の正負の交互バイアス電圧を用いて、実施された。デューティー比は、電圧が正及び負である時間の百分率で定義される。大きな粒子カウント数が達成できた。テスト２４３からの粒子ピークのスクリーンショットを図２１に示す。シリーズ＃１８のテスト結果を図２２〜２４に要約する。
【０１７４】
シリーズ＃１８のテストでは、検出器の不感時間は通常非常に大きく（＞６０％）、結果として、不感時間の修正を用いて１秒当たりのカウント数（ＣＰＳ）を計算すると誤差が存在する可能性がある。よって、粒子ピークでの真のＣＰＳは、粒子ピーク下の合計の正味のカウント数を検出器の実稼働時間（ｌｉｖｅ  ｔｉｍｅ）で除することで計算できる可能性がある。例えば、Gledcke, D.,「ガンマ線分光分析における簡単なエラー処理」，ＯＲＴＥＣ応用ノート，ＡＮ６３を参照。そして、真のＣＰＳは、出力電力の計算に使用できる可能性がある。将来のテストにおいて、開口直径より小さくすることにより、まだ粒子カウント数を更に制限し、検出器の不感時間をより小さくできる可能性がある。
【０１７５】
図２２にグラフ化した粒子カウント数対真空圧データは、圧力が低い方がより多くのカウント数を測定できる点において、シリーズ＃１７のそれと一致している。シリーズ＃１８における真空圧は、０．０１Ｔｏｒｒと２Ｔｏｒｒの間で変化し、真空圧が約０．０１Ｔｏｒｒで最大粒子カウント数が得られた。ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器は、１Ｔｏｒｒまでの圧力下で機能すると考えられる。それは、アメリシウムからの５．４８６ＭｅＶのアルファ粒子（ヘリウムイオン）を用いた較正処理が該圧力で問題なく実施可能であるからである。
【０１７６】
大きな粒子カウント数を発生するバイアス電圧の周波数範囲は、図２３に示されるように、８００Ｈｚと１４００Ｈｚの間である。図２４にグラフ化した粒子カウント数対正のバイアス電圧データは、核融合が低エネルギ陽子−リチウムプラズマを用いて達成できることを裏付けている。
【０１７７】
正負の交互バイアス電圧を伴うテストにおいて大きな粒子カウント数が常に発生されている中で、１秒当たりのカウント数が最も大きい２０の核融合テストを下記の表に要約する。当該テストでは、静的真空圧が０．０１５Ｔｏｒｒと０．２Ｔｏｒｒの間で、開口直径が２５０μｍで、ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器の距離は２１ｃｍであった。
【０１７８】
【表４】
2016524705.tif 000010
【０１７９】
アルゴンプラズマを用いてリチウム源から水素化リチウムをスパッタリングすることにより、反応室内で水素ガスに代えて水素化リチウムを使用できる可能性がある。水素化リチウムのスパッタリングが発生すると、リチウム及び水素イオンに分解する。プラズマ中に反応物を導入する当該方法は、リチウム−水素イオン比１を与える。
【０１８０】
シリーズ＃１７とシリーズ＃１８の検出器結果の対比は、リチウム源からリチウム−水素イオンをスパッタするために反応室内にアルゴンガスが存在する状態での正負の交互バイアス電圧が、ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器における大きな粒子カウント数を可能にすることを指し示している。
［リチウムスパッタリング実験的テスト結果II  交互バイアス電圧（シリーズ１９）］
【０１８１】
実験シリーズ＃１９では、シリーズ＃１８のテスト結果の再現、及び、核融合効率を増大させるための選択肢の検討が試みられた。正負の交互バイアス電圧が、アルゴンガスを含む反応室内のリチウム源に印加された。リチウム源は、水素化リチウムで薄く被膜された金属リチウムターゲットで構成され、ＨＬＦＤプロトタイプ＃８の円錐状支持体で支持されていた。負のバイアス電圧が、該ターゲットからの電子放出を可能とし、アルゴンイオンプラズマを誘起し、アルゴンイオンをターゲット表面に向けて加速させ、結果として水素化リチウムのスパッタリングを生じさせた。正のバイアス電圧が、リチウムイオンと陽子を該ターゲットから離れるように加速させ、陽子−リチウム核融合を発生させ、ヘリウムイオン核融合副生成物を生成した。
【０１８２】
特定の周波数及び波形でリチウム源に印加する交互バイアス電圧を用いて、合計１１４の核融合テストが実施された。主要な核融合テストの前の予備テストは、方形波形が平均して最大の粒子カウント数を発生することを指し示していた。２５０ボルト超の正電圧が大きな粒子カウント数を発生した。
【０１８３】
シリーズ＃１９における反応室内のテスト設備の詳細な平面図を図２５に示す。テスト１１２の粒子カウント数を示すスクリーンショットを図２６に示す。シリーズ＃１９のテスト結果を図２７〜２９に要約する。
【０１８４】
粒子検出器で測定される真のＣＰＳは、粒子ピーク領域下の合計の正味の粒子カウント数を検出器の実稼働時間で除することで決定された。シリーズ＃１９の粒子検出器において、直径２５μｍの開口を用いたことで、シリーズ＃１８と比較して、検出器の不感時間を短縮し、検出器の実稼働時間を改善した。
【０１８５】
図２７にグラフ化した粒子カウント数対アルゴン圧データは、圧力が低い方がより多くのカウント数を測定できる点において、シリーズ＃１７〜＃１８のそれと一致している。シリーズ＃１９における真空圧は、０．０１２Ｔｏｒｒと０．６Ｔｏｒｒの間で変化し、真空圧が約０．０２Ｔｏｒｒ未満で最大粒子カウント数が得られた。
【０１８６】
図２８にグラフ化した粒子カウント数データは、バイアス電圧のパルス周波数が増加すると粒子カウント数が安定的に増加することを示している。最大の粒子カウント数を発生するパルス周波数は約１４００Ｈｚであった。
【０１８７】
図２９にグラフ化した粒子カウント数データは、高効率陽子−リチウム核融合が、図１に示されている対数的特異線が示唆しているように、５０ボルトと約５０００ボルトの間の正のバイアス電圧で発生し得るという本発明者の重力理論の予測と一致している。
【０１８８】
シリーズ＃１８の場合のように、粒子ピークは、エネルギスペクトル内でバイアス電圧周波数の関数としてシフトするように見える。当該エネルギピークのシフトは、粒子検出器アセンブリが適切に接地されていない場合に、バイアス電圧が該粒子検出器アセンブリ内に浸透することによって生じ得ることが、後述のシリーズ＃２２において説明される。該アセンブリは、接地された直径２５μｍのタングステン製の開口及びマウント、接地されたアルミニウム処理されたマイラー（Ｍｙｌａｒ）製のシールド、及び、粒子検出器で構成されている。
【０１８９】
ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器において大きな粒子カウント数が常に発生されている中で、１秒当たりのカウント数（ＣＰＳ）が最も大きい３０の核融合テストを下記の表に要約する。当該テストでは、静的アルゴン圧が０．０１５Ｔｏｒｒで、開口直径が２５μｍで、ｐ−ｉ−ｎダイオード粒子検出器の距離は２１ｃｍであった。
【０１９０】
【表５】
2016524705.tif 000011
［リチウムスパッタリング実験的テスト結果III  交互バイアス電圧（シリーズ２０）］
【０１９１】
実験シリーズ＃２０では、シリーズ＃１９で得られたテスト結果の再現が試みられた。シリーズ＃２０用の反応室、及び、反応室の構成の詳細な平面図を、図３０及び図３１に示す。反応室は、接地された縦型のステンレス鋼製の直径４０ｃｍ深さ３９ｃｍの円筒形で、反応室の中心に概ね位置合わせされた１１個の水平な２．７５インチのコンフラット（ＣＦ）ポートを備えている。１０インチのＣＦ水平ポートがターボポンプアセンブリ付属部品を支持する。反応室の底部に４個の垂直の２．７５インチのＣＦポートを有する。
【０１９２】
ＨＬＦＤプロトタイプ＃８はアルゴンプラズマを０．０１Ｔｏｒｒ未満に維持できず、大きな電子流を放出すると考えられるため、新たなＨＬＦＤプロトタイプ＃９はリチウムターゲットの下部にリング磁石を備える。その磁界が、露出したリチウムターゲット付近の電子及び低エネルギイオンを捕獲し、より低い真空圧の検討を可能にする。
【０１９３】
ＨＬＦＤプロトタイプ＃９の詳細な断面図を図３２に示す。ＨＬＦＤプロトタイプ＃９は、直径０．７５インチで長さ６インチの軸の銅製バイアスロッドの端部に位置する直径３インチで厚さ０．２５インチの銅製カソードディスクを含む。外径３インチ、内径１．７５インチで厚さ０．２５インチのセラミック製ワッシャが、上記銅製カソードディスクと外径３インチ、内径１．７５インチで厚さ１インチの大きなリング磁石を分離している。該セラミックは、珪酸アルミニウム（aluminum oxide silicate）で構成され、構造的支持を提供しながら、前記銅製部品及び磁石を包み込み、反応室からこれらを分離している。
【０１９４】
銅製バイアスロッドは、シリーズ＃１９で使用された、水冷された直径０．７５インチの銅製ロッドフィードスルーフランジに直接ネジ留めされている。当該直接接続は、ＨＬＦＤプロトタイプ＃９が水平または垂直にマウントされるのを許容し、配線無しで外部との電気的接続を提供し、リチウムターゲットが銅製カソードディスクと外側のヒートシンクの間の熱伝導により冷却可能となる。接地されたアルミニウム金属の外部は、該セラミック、銅製部品、及び、磁石を備え、該セラミック表面への電荷蓄積を防止している。ターゲットが設置されると、銅製部品はプラズマに対して露出されない。図３２において、灰色の破線は、ＨＬＦＤプロトタイプ＃９によって生成された磁力線を図示している。
【０１９５】
負電圧が銅製カソードディスク及びリチウムターゲットに印加されると、ターゲットから放出した電子がアルゴンプラズマを誘起し、目に見える“グロー放電”を発生する。リング磁石が発生した磁界が放出または遊離したあらゆる電子を捕獲し、当該電子を、磁力線に沿ったコロイド状経路内をリチウムターゲットの方に引き返して移動させる。延長された該電子の移動が、水素化リチウム表面付近のアルゴンガスのより大きなイオン化を可能にする。
【０１９６】
増大したイオン化及びアルゴンイオン化の持続時間が、リチウムターゲット表面に衝突して、陽子及びリチウムをプラズマ内にスパッタする大きなアルゴンイオン流の効率的な加速のための条件を作り出す。陽子及びリチウムが水素化リチウムから遠ざかるので、ターゲット表面付近の増大したイオン化は、陽子及びリチウムがイオン状態である時間を増大させる。銅製カソードディスクと接触するターゲット表面はプラズマに露出せず、銅製カソードディスクを介した熱伝導によって直接冷却される。更に、リチウムターゲットの一方面だけを使用することで、もし汚染が生じた場合には、ターゲットを反転させることが可能となる。
【０１９７】
真空圧を調整するために、反応室に取り付けられた粗引きポンプが０．０１Ｔｏｒｒと７６０Ｔｏｒｒの間で作動し、ターボポンプが、該真空圧範囲を１．０×１０−５Ｔｏｒｒまで下げて拡張する。反応室内に特定の圧力の静的環境を形成するために、反応室上の２つのゲートバルブを閉じることができる。静的な真空圧は、ガスが反応室内に漏れ込むことで増加し、ポンプでガスを引き出すことで低下する。安定的な動的圧力は、所望の圧力で、反応室内への及び反応室外へのスパッタリング／反応ガスの流れを均衡させる。
【０１９８】
ピラニ圧力計と電子制御器が圧力測定に使用され、１．０×１０−５Ｔｏｒｒから７６０Ｔｏｒｒまでの連続的な圧力の読み取りを提供する。制御器は反応室の底部において２５インチのＲＳ３２３（９ピン）ケーブルでピラニ圧力計と接続され、制御器のディジタル表示はビデオカメラで記録される。
【０１９９】
Ｂ＆Ｋの精密±１０Ｖ信号発生器が、Ｋｅｐｃｏ両極性ＤＣ電源の前方制御パネルに入力する正負の交互のＤＣ電圧を、方形波形（正弦波形、三角波形も同様）、最大±１０Ｖの振幅、最大１９００Ｈｚの周波数で供給する。バイアス電圧信号は、銅製ロッドフィードスルーフランジの外側部分と８ａｗｇの電力ワイヤーでＨＬＦＤプロトタイプ＃９と接続する該ＤＣ電源を介して増幅される。該ＤＣ電源の最大電圧は、±１０００Ｖに制限されており、最大電流は±４０ｍＡに制限されている。
【０２００】
核融合テストの間の入力電力を決定するために、２台のオシロスコープがＫｅｐｃｏ電源によって発生した実時間での電圧及び電流を測定するために使用された。Ｋｅｐｃｏ電源は背面パネルインターフェースを備えており、該インターフェースのピン接続は、小さい±１０Ｖ信号による特定の機能の測定及び操作を行う能力を提供する。実時間での電圧及び電流に対応する２つのピンは、上記オシロスコープに接続されている。例えば、電圧ピン上の−１０Ｖ信号は、電圧−１０００Ｖに相当し、電流ピン上の＋１０Ｖ信号は、電流＋４０ｍＡに相当する。電圧、電流、及び、周波数の表示は、ＨＤビデオカメラで記録される。
【０２０１】
図３３に示されるように、検出器アセンブリは、接地された直径２５μｍのタングステン製の開口及びマウント、接地されたアルミニウム処理されたマイラー（Ｍｙｌａｒ）製のシールド、ＯＲＴＥＣ高耐久化シリコン表面バリアの粒子検出器を含む。検出器アセンブリは、光子、及び、陽子、リチウムイオン、アルゴンイオン等の低エネルギ粒子が、粒子検出器で計数されるのを防止する。
【０２０２】
タングステンディスクは２５μｍ厚で、外径２．５ｃｍ、内径０．６ｃｍで厚さ０．３ｃｍのアルミニウム製のリングマウント上に備え付けられている。開口及びリングマウントは、２５μｍの開口が粒子検出器の表面と整合するように設計された鋼製ポートマウントによって、反応室内に位置付けられている。たとえ上記タングステン製及び鋼製の部品が接地されていても、反応室からの電子が該開口を通過する可能性があり、該開口及びマウントから２次電子が放出される可能性もある。タングステン内での８．６ＭｅＶのヘリウムイオンの停止距離は１６．７μｍである。
【０２０３】
マイラー製シールド表面のアルミニウム被膜は０．１μｍ厚である。該アルミニウムの裏側の１２μｍ厚のマイラー層の絶縁特性によって、エネルギに満ちたイオン衝突により生じる２次電子放出が抑制される。
【０２０４】
ＯＲＴＥＣ高耐久化シリコン表面バリアの粒子検出器は、２×１０−９Ｔｏｒｒ及び１Ｔｏｒｒの間の真空圧で動作可能である。前方表面の薄いアルミニウム層が、種々の真空環境からシリコンを保護し、グロー放電プラズマから放出される光子を吸収する。
【０２０５】
粒子検出器システムは、ＯＲＴＥＣ部品を備えて構成されており、高耐久化シリコン表面バリア検出器、１４２前置増幅器、４５９検出器バイアス電源、５７２増幅器、Ａｓｐｅｃ９２７マルチチャンネル分析器（ＭＣＡ）を備える。図３４のブロック図は、粒子検出器システムの設備構成を示している。
【０２０６】
ＯＲＴＥＣ高耐久化粒子検出器は、Ａｓｐｅｃ９２７ＭＣＡを、５．４８６ＭｅＶのアルファ粒子（ヘリウムイオン）を放出するアメリシウム源で較正する。アメリシウム源は、開口及びマイラー製シールドを設置する前に、鋼製ポートマウントに取付けられ、真空圧は１．０×１０−２Ｔｏｒｒまで低下する。較正が終了後、開口及びマイラー製シールドが設置される。
【０２０７】
反応室内のアルゴン圧は、最初は動的真空モードで１．０×１０−２Ｔｏｒｒに設定される。リチウムまたは水素化リチウムのアルゴンスパッタリングが、負のバイアス電圧の期間に起こり、核融合が正のバイアス電圧の期間に起こる。結果として生じたヘリウムイオンは、２０ｃｍの平均距離にある粒子検出器まで進行する。
【０２０８】
各テストの間、真空圧、真空モード、周波数、正のバイアス電圧、負のバイアス電圧、正のバイアス電流、負のバイアス電流、粒子検出器ＣＰＳ、正味の領域カウント数、実時間、実稼働時間、不感時間、及び、ターゲットの配置（ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ）が、核融合テストの間に実時間データ分析を実施するために記録される。各測定装置はビデオカメラで記録される。
【０２０９】
ＵＧＣコンピュータとディジタルビデオカメラが、核融合テストのための音声、映像、及び、部品データ表示を記録する。ソニー製ＨＤビデオカメラが、核融合テストの間の実験室全体の活動及び音声をモニターし、記録する。ＨＤビデオカメラが、周波数、デューティーサイクル、電圧、電流、及び、反応室真空圧を記録するために、オシロスコープ、機能発生器、及び、圧力計の表示を記録する。ｉＰｏｄカメラが無線でネットワークに接続され、反応室内のプラズマを記録する。
【０２１０】
検出器ソフトウェア構成、マグネトロンのビデオフィード、及び、圧力表示を表示するコンピュータスクリーン画像を図３５に示す。シリーズ＃２０のテスト結果を図３６〜３９に要約する。
【０２１１】
図３６にグラフ化した粒子カウント数対アルゴン−水素圧データは、０．０１Ｔｏｒｒと０．１Ｔｏｒｒの間の真空圧範囲が陽子−リチウム−アルゴンプラズマを可能とし、結果として大きなＣＰＳ値が得られた点において、シリーズ＃１８〜＃１９のそれと一致している。図３７にグラフ化した粒子カウント数対パルス周波数データは、シリーズ＃１８〜＃１９のそれと一致しており、８００Ｈｚと１４００Ｈｚの間で最大粒子カウント数が得られることを示している。図３８にグラフ化した粒子カウント数対正のバイアス電圧データは、高効率陽子−リチウム核融合が５０ボルトと約５０００ボルトの間の正のバイアス電圧で発生し得るという本発明者の重力理論の予測と一致している。図３９にグラフ化した出力電力対入力電力データは、低入力電力において、電力比Ｑの高い値が得られることを示している。
【０２１２】
光子、或いは、陽子、リチウムイオン、アルゴンイオン等の低エネルギ粒子ではなく、ヘリウムイオンだけが測定されることを決定するために、負のバイアス電圧がターゲットに印加された。たとえ各テストにおいてプラズマが誘起されても、粒子検出器では、粒子カウント数が測定されなかった。これらのテストは、５日間のテストでカウント数が測定されなかったシリーズ＃１６の結果を確認した。
【０２１３】
シリーズ＃１８〜＃１９の場合と同様、粒子ピークはエネルギスペクトル内でバイアス電圧周波数の関数としてシフトするように見える。当該エネルギピークのシフトは、バイアス電圧が該粒子検出器アセンブリ内に浸透することによって生じ得ることが、後述のシリーズ＃２２において説明される。該アセンブリは、接地された直径２５μｍのタングステン製の開口及びマウント、接地されたアルミニウム処理されたマイラー製シールド、及び、粒子検出器で構成されている。
【０２１４】
大きな粒子カウント数が常に発生されている中で、１秒当たりの粒子カウント数（ＣＰＳ）が最も大きい２０のテストを下記の表に要約する。これらのテストでは、２５μｍの開口直径及び２０ｃｍの検出器距離が用いられた。
【０２１５】
【表６】
2016524705.tif 000012
【０２１６】
例えば、テスト２５では、正のバイアス電圧が３００ボルトで、負のバイアス電圧がー３００ボルトで、正のバイアス電流が約１．６ｍＡで、負のバイアス電流が約−１．２８ｍＡで、正のデューティーサイクルが１０％で、負のデューティーサイクルが９０％である。電源により供給される単位ワットの入力電力は、単位ボルトのバイアス電圧に、デューティーサイクルに亘って平均された単位アンペアのバイアス電流を乗じて計算される。
入力電力（Ｗ）＝（正のデューティーサイクル）×（正のバイアス電圧[Ｖ]）×
（正のバイアス電流[ｍＡ]）＋
（負のデューティーサイクル）×（負のバイアス電圧[Ｖ]）×
（負のバイアス電流[ｍＡ]）
＝（０．１）×（３００Ｖ）×（１．６×１０−３Ａ）＋
（０．９）×（−３００Ｖ）×（−１．２８×１０−３Ａ）
＝０．３９４（Ｗ）
【０２１７】
シリーズ＃１８〜＃２０の実験結果は、反応室内のリチウム源に印加された正負の交互バイアス電圧、リチウム源からリチウムイオンをスパッタさせる反応室内に存在するアルゴンのような不活性ガス、及び、反応室内の陽子源が、大きな粒子カウント数が測定されるのを可能にした。
［リチウム蒸発実験的テスト結果Ｉ  交互バイアス電圧（シリーズ２１〜２２）］
【０２１８】
実験シリーズ＃２１では、シリーズ＃１８〜＃２０の粒子検出器内のエネルギピークが、交互バイアス電圧の周波数の関数としてシフトすることの説明、及び、改良したリチウムスパッタリングのための別のマグネトロンターゲット容器のテストが試みられた。何れの試みも成功しなかった。
【０２１９】
実験シリーズ＃２２は、粒子検出器で測定されたエネルギピークが交互バイアス電圧の周波数の関数としてシフトすることが、交互バイアス電圧の粒子検出器アセンブリ内への浸透によって生じ得ることを示した。粒子検出器の位置を反応室ポート内部に後退させて検出器の周りにファラデーケージを形成したこと、及び、より膜厚の大きい接地されたアルミニウム処理されたマイラー箔をＯＲＴＥＣ粒子検出器の前面に用いたことで、粒子検出器のエネルギシフトが低減された。
【０２２０】
実験シリーズ＃２２では、高アンペア数ＤＣ電源と、反応室内でリチウムイオンを発生させるためのリチウムスパッタリングの代替として抵抗線るつぼを使用したリチウム蒸発をテストした。
【０２２１】
実験シリーズ＃２２の反応室の構成を図４０〜４１に示す。反応室の構成は、リチウム蒸発器、バイアスされた格子の配置、粒子検出器の構成、及び、残留ガス分析器（ＲＧＡ）の配置を含む。ＯＲＴＥＣ高耐久化粒子検出器が高エネルギ粒子を測定し、ＲＧＡが反応室内で生成されたＨｅ-3及びＨｅ-4原子を記録する。合計３６の核融合テストが実施され、各テストがＨｅ-3及びＨｅ-4の分圧を発生した。
【０２２２】
図４２のスクリーンショットは、テスト３３の間に記録された粒子カウント数とＨｅ-4の分圧を示す。左上隅の粒子検出器ソフトウェアは、１．７ＭｅＶと２．３ＭｅＶの２つの別個の粒子ピークを表示している。右下隅のＲＧＡソフトウェアは、ヘリウムリークテストモードで記録された対応するＨｅ-4の分圧を表示している。バイアス電圧がオンしたときにＨｅ-4の分圧の急峻な上昇が生じた。ＲＧＡイオナイザと、反応室とＲＧＡ室間の開口が、位置合わせされていた。円筒形反応室の底部のバイアススクリーンの位置によって、バイアスされた格子と接地された蓋の間の電位による、該開口の前方での核融合の直接発生が可能になった。Ｈｅ-4の分圧の増加は、反応室壁内に注入しないＨｅ-4イオンの生成を表している。Ｈｅ-4の分圧が最も大きい１０のテストを、下記の表に要約する。
【０２２３】
【表７】
2016524705.tif 000013
【０２２４】
例えば、テスト３３では、ＲＧＡ室内のＨｅ-4原子の数Ｎ２は、理想気体の法則であるＮ２＝Ｐ２×Ｖ２／ＲＴにより計算される。ここで、Ｈｅ-4の分圧Ｐ２は、Ｐ２＝５．２０×１０−８Ｔｏｒｒであり、ＲＧＡ室内の容積Ｖ２は、Ｖ２＝３．７３リットルであり、理想気体定数Ｒは、Ｒ＝６２．３６４Ｔｏｒｒ・リットル・ｍｏｌ−１・Ｋ−１であり、温度Ｔは、Ｔ＝３００°Ｋである。
Ｎ２＝（５．２０×１０−８Ｔｏｒｒ）×（３．７３リットル）／
（（６２．３６４Ｔｏｒｒ・リットル・ｍｏｌ−１・Ｋ−１）×（３００Ｋ））
＝１．０４×１０−１１ｍｏｌ＝６．２４×１０１２ａｔｏｍｓ
【０２２５】
ＲＧＡターボポンプの定格ポンプ速度Ｓ２ｒａｔは、Ｓ２ｒａｔ＝８０リットル／秒である。ターボポンプマウントは、内径Ｄ＝１．３５インチと長さＬ＝２０インチの管によって近似できる。Ｈｅに対する空気のコンダクタンス変換係数２．６４により、コンダクタンスＣは、Ｃ≒２．６４×７８．１×Ｄ３／Ｌ＝１６．９１リットル／秒となる。有効ポンプ速度Ｓ２は、１／Ｓ２＝１／Ｓ２ｒａｔ＋１／Ｃで与えられ、Ｓ２≒１３．９５リットル／秒となる。
【０２２６】
前記開口を介してＲＧＡ室内に入るＨｅ-4の質量流量Ｑ２は、ＲＧＡポンプ速度Ｓ２とＨｅ-4の分圧Ｐ２の積に等しいとして計算され、
Ｑ２＝Ｓ２×Ｐ２
＝（１３．９５リットル／秒）×（５．２０×１０−８Ｔｏｒｒ）
＝７．２６×１０−７Ｔｏｒｒ・リットル／秒×（３．５３５２×１０１９
（ａｔｏｍｓ／秒）／（Ｔｏｒｒ・リットル／秒））
＝２．５６×１０１３ａｔｏｍｓ／秒
となる。
【０２２７】
ターボポンプに付随する熱問題及び５００リットル／秒のターボポンプでの低真空圧までポンプ不能であることによって、反応室に向けた定格ポンプ速度Ｓ１ｒａｔは、粗引きポンプの定格速度の１．８リットル／秒に等しくなると仮定した。粗引きポンプマウントは、内径Ｄ＝４．５インチと長さＬ＝１２インチの管によって近似できる。Ｈｅに対する空気のコンダクタンス変換係数２．６４により、コンダクタンスＣは、Ｃ≒２．６４×７８．１×Ｄ３／Ｌ＝１５６５．７１リットル／秒となる。有効ポンプ速度Ｓ１は、１／Ｓ１＝１／Ｓ１ｒａｔ＋１／Ｃで与えられ、Ｓ１≒１．７９リットル／秒となる。
【０２２８】
反応室とＲＧＡ室の間の開口の直径は、３００μｍと５００μｍの間である。電力計算のために、面積Ａが１．９６×１０−３ｃｍ２の直径５００μｍの開口を使用した。Ｈｅに対する空気のコンダクタンス変換係数２．６４により、開口のコンダクタンスＣは、Ｃ≒２．６４×１１．６×Ａ＝０．０６０リットル／秒となる。
【０２２９】
開口のコンダクタンスＣが小さいので、反応室内のＨｅ-4の分圧Ｐ１は、ＲＧＡ室内での分圧Ｐ２に比べて相当大きく、Ｃ×（Ｐ１−Ｐ２）＝Ｓ２×Ｐ２から計算でき、
Ｐ１＝（７．２６×１０−７Ｔｏｒｒ・リットル／秒）／
（０．０６０リットル／秒）
＝１．２１×１０−５Ｔｏｒｒ
となる。
【０２３０】
ＲＧＡ室内に入る質量流量Ｑ２が小さいために、反応室内に入るＨｅ-4の質量流量Ｑ１は、反応室ポンプ速度Ｓ１とＨｅ-4の分圧Ｐ１の積に等しいとして計算され、
Ｑ１＝Ｓ１×Ｐ１
＝（１．７９リットル／秒）×（１．２１×１０−５Ｔｏｒｒ）
＝２．１７×１０−５Ｔｏｒｒ・リットル／秒×（３．５３５２×１０１９
（ｉｏｎｓ／秒）／（Ｔｏｒｒ・リットル／秒））
＝７．６６×１０１４ｉｏｎｓ／秒
となる。
【０２３１】
生成された各Ｈｅイオンに伴う平均出力エネルギは、粒子検出器によって記録された核融合副生成物の平均運動エネルギに等しいとして計算され、
平均出力核融合エネルギ＝（１．７ＭｅＶ／ｉｏｎ＋２．３ＭｅＶ／ｉｏｎ）／２
＝２．０ＭｅＶ／ｉｏｎ＝３．２０４×１０−１３ジュール／ｉｏｎ
となる。
【０２３２】
核融合からの反応室電力は、反応室内において１秒当たりに生成されるＨｅ-4イオンの数Ｑ１と生成された各Ｈｅ-4イオンの平均核融合エネルギの積に等しいと概算され、
反応室核融合電力＝Ｑ１×（平均出力核融合エネルギ）
＝（７．６６×１０１４ｉｏｎｓ／秒）×（３．２０４×１０−１３ジュール／ｉｏｎ）
＝２４５ワット
となる。
【０２３３】
図４３に、シリーズ＃２２で実施した３６の蒸発テストからの出力電力を、水素圧の関数としてグラフ化して示す。
［ユニファイド・グラヴィティー研究所開設］
【０２３４】
シリーズ＃２２での肯定的な実験結果によって、更なるテストと、運転プロトタイプの開発を推進すべく、カリフォルニア州モーガンヒルにＵＧＣ（ユニファイド・グラヴィティー・コーポレーション）Ｒ＆Ｄ研究所を開設した。ＵＧＣ所有の設備はテキサス研究所から移設され、テキサス研究所の設備と交換する新規設備が購入された。
【０２３５】
内径が４３．２ｃｍで容積が５１．２リットルの球形の反応室、内径が６インチで容積が４．８１リットルの別個の残留ガス分析器（ＲＧＡ）室、定格１０００リットル／秒のターボポンプ、及び、定格１０．２リットル／秒の粗引きポンプを購入した。図４４に、ポンプ類及びガスラインを含む反応室の写真を示す。
【０２３６】
タンタル金属蒸発ボートを１６００℃まで加熱可能な蒸発システムを、カート・Ｊ・レスカーから購入した。リチウム蒸気が上方に移動して陽子ビームまたはプラズマを横切るように、蒸発ボートは反応室の底部フランジ上に配置されている。
【０２３７】
Ｈｅ-3及びＨｅ-4の分圧を高解像度で測定する能力を提供すべく、１００ａｍｕ範囲を有するマイクロビジョン２残留ガス分析器（ＲＧＡ）を、ＭＫＳスペクトラ・プロダクツから購入した。最適な測定のために、当該ＲＧＡは、５×１０−５Ｔｏｒｒ以下の圧力で使用した。
【０２３８】
粗引きポンプは、ターボポンプの後方ポンピングと反応室の粗引きを同時に可能で、その結果、ＲＧＡ室容積の差動ポンピングが可能となる。陽子銃の操作時には、陽子銃とＲＧＡが、１０−７Ｔｏｒｒと１０−５Ｔｏｒｒの間の同じ真空圧範囲で動作するため、差動ポンピング技術は使用しなかった。
【０２３９】
陽子銃と反応室への水素ガスラインは、０．０１ｓｃｃｍと９０ｓｃｃｍの間の範囲で流量制御できる電子質量流量制御器を用いて流量調整が可能である。当該流量は一定で、別の電子制御装置で変更可能である。ニードル弁付の手動ガスラインも、９０ｓｃｃｍ超の流量で水素を反応室に送入するのに使用できる。反応室へのアルゴンガスラインは、質量流量制御器を備えず、反応室へのアルゴンガスの流量調整にニードル弁を使用する。
【０２４０】
バイアス電圧ロッドは、使用する場合は、反応室の底部から２０ｃｍ上方に取り付けられた。バイアスロッドは、従来型の１ピンの銅管フィードスルーフランジで作製されており、銅製延長ロッドがアルミナセラミック内に入れられる変更がなされていた。プラズマに露出するバイアスロッドの金属表面領域は、バイアスロッドを通して流れる電流を最小化するために縮小された。当該変更により、シリーズ＃２２で達成したものより、プラズマ中の陽子に対してより大きなバイアス電圧を印加可能となった。
【０２４１】
シリーズ＃１３で最初に使用した陽子銃は、水平に取り付けられ、反応室の中央を横断する陽子ビームを発生した。陽子銃ノズルの位置は、抽出格子及びノズル上へのリチウムの堆積を防止するために、反応室の中央から１７ｃｍ後退して設定した。
【０２４２】
実験から得たテストデータは、当該データを視覚的に記録する２つの制御ステーションコンピュータに入力された。コンピュータ＃１は、ＲＧＡソフトウェアの表示、粒子検出器ソフトウェアの表示、２つの圧力ゲージの表示、及び、バイアス電圧または陽子銃エネルギの表示を記録した。コンピュータ＃２は、オシロスコープと機能発生器ソフトウェアの表示、及び、ファラデーカップ電流表示を記録した。２つのコンピュータ表示ファイルの同期を可能にするために、各コンピュータに対してタイムスタンプが記録された。
【０２４３】
高エネルギ粒子を測定するために、新しいＯＲＴＥＣ高耐久化粒子検出システムを、ＡＭＥＴＥＫ社から購入した。該検出システムは、２台のＯＲＴＥＣ高耐久化検出器（Ｒ−０１７−０５０−１００）、ＯＲＴＥＣ１４２前置増幅器、ＯＲＴＥＣ６７３増幅器、ＯＲＴＥＣ７１０四連（Ｑｕａｄ）バイアス源、及び、４００１Ａビン電源ラック内のＯＲＴＥＣ・Ａｓｐｅｃ９２７マルチチャネル分析器（ＭＣＡ）を備えていた。該検出システムのブロック図を、図４５に示す。ＯＲＴＥＣのＭａｅｓｔｒｏ検出器ソフトウェアは、コンピュータ＃１によってＬＡＮネットワークを介して制御される専用スレーブ・ラップトップ・コンピュータ上で実行された。
【０２４４】
ＭＣＡの較正には、イメージズ・サイエンティフィック・インスツルメンツ社から取得した５００μＣのポロニウム較正源を使用した。該ポロニウム源は５．３０ＭｅＶのアルファ粒子を放出し、２０１４年１月９日に製造された。
【０２４５】
粒子検出器較正アセンブリは、直径２００μｍに設定された可変絞りのステンレス鋼開口の前面側に取り付けられた。該絞り開口は、カプコンテープで粒子検出器容器に取り付けられた。ポロニウム源から検出器表面までの距離は１ｃｍであった。粒子検出器較正アセンブリは、アルゴンが充填される反応室内に設置され、真空圧は１０−５Ｔｏｒｒに低下され、検出器バイアス電圧は、ゼロから−１００ボルトまで徐々に増加された。
【０２４６】
粒子ピークは即座に観測され、４％の不感時間で一貫して３６５ＣＰＳの粒子カウント数を得た。測定されるエネルギスペクトルを最大化するように利得が調整された。両ＭＣＡ入力の較正後、反応室は再度アルゴンが充填され、ポロニウム源は取り外されて、較正と較正の間の保管のために、鍵の掛った金庫内の鉛の箱内に収納された。
【０２４７】
粒子検出器アセンブリは、接地されたアルミニウムシェル内に設置された新しいＯＲＴＥＣ高耐久化粒子検出器で構成された。直径１μｍの接地されたステンレス鋼開口ディスクが、粒子ＣＰＳを低減させるために、粒子検出器表面の前方に配置された。２５μｍ厚の接地されたアルミニウム処理されたマイラー箔が、低エネルギ粒子を遮断するために、開口の前方に設置された。該検出器アセンブリは、ファラデーケージ内に囲まれるように、接地されたアルミニウム箔内に包まれた。粒子検出器アセンブリは、そして該アッセンブリと反応室中心の間の距離が４ｃｍと２４ｃｍの間で変化可能に、線形動作フィードスルーに設置された。粒子検出器アセンブリの断面側面図を図４６に示す。
［リチウム蒸発実験的テスト結果II  低陽子銃ビーム電流（シリーズ２３）］
【０２４８】
シリーズ＃２３では、陽子銃は、粒子ＣＰＳがほぼ１０％の検出器不感時間となるように、低ビーム電流を用いた。低ビーム電流は、反応室内の水素圧を約６×１０−６Ｔｏｒｒに低減することで達成した。図４７に、シリーズ＃２３の反応室構成の説明図を示す。該反応室構成は、陽子銃、蒸発フランジ、ＲＧＡ、及び、線形動作フィードスルーフランジに取り付けられた検出器アセンブリを含む。新しいＯＲＴＥＣ高耐久化粒子検出器が、直径１μｍの開口ディスクと２５μｍ厚のアルミニウム処理されたマイラー箔の後方の粒子検出器アセンブリ内で用いられた。検出器アセンブリは、テスト測定中、反応室の中心から４ｃｍの位置に配置された。
【０２４９】
ビーム電流が低ｎＡレンジであることを検証するために、陽子ビームの線に沿ったファラデーカップが用いられた。そして、リチウムが反応室内に蒸発した。陽子ビームのリチウム蒸気の通過が、粒子検出器アセンブリ内での粒子カウント数となる。
【０２５０】
陽子銃エネルギは、２００ｅＶと５ｋｅＶの間で変化させた。粒子カウント数、粒子ピークエネルギ、検出器不感時間が記録された。下記の表は、陽子銃エネルギの関数となる測定データを示す。粒子検出器アセンブリで測定された高エネルギ粒子の発生が、陽子−リチウム核融合が発生したことを示唆している。
【０２５１】
【表８】
2016524705.tif 000014
【０２５２】
図４８に示すコンピュータスクリーン画面が、３３９６３ＣＰＳが測定された時の４００ｅＶの低陽子ビーム電流テストの間に記録された。粒子検出器ソフトウェア表示は、該画面の右下に位置し、粒子ピークを示している。該画面上部のダイアログ・ボックスは、測定されたＣＰＳと粒子ピークエネルギを表示している。陽子ビームエネルギ表示は、圧力ゲージ表示の隣の該画面の右上に見える。シリーズ＃２３における粒子カウント数対陽子エネルギのグラフを、図４９に示す。
【０２５３】
例えば、４００ｅＶの低陽子ビーム電流テストにおいて電力比Ｑを取得するために、入力電力は、陽子ビーム電圧と１ｍＡの最大陽子銃ビーム電流（Ｔｅｃｔｒａイオンエッチ操作マニュアル）の積に等しいと推定できる。
入力電力＝４００Ｖ×０．００１Ａ＝０．４Ｗ
【０２５４】
４００ｅＶの低陽子ビーム電流テストの出力電力は、立体角計算を用いて推定できる。核融合球体の表面積は、４ｃｍの粒子検出器距離を用いて、以下のように計算できる。
核融合表面積＝４×π×検出器距離２＝２０１．０６ｃｍ２
検出器表面積は、１μｍ開口を用いて、以下のように計算できる。
検出器表面積＝π×（開口直径／２）２＝７．８５×１０−９ｃｍ２
【０２５５】
１秒当たりに生成される粒子数は、３３９６３の測定されたＣＰＳ値と核融合表面積の積を検出器表面積で除した値に等しいとして計算される。
生成粒子数＝３３９６３ＣＰＳ×２０１．０６ｃｍ２／７．８５×１０−９ｃｍ２
＝８．６９×１０１４粒子／秒
【０２５６】
出力電力は、１秒当たりに生成される粒子数と１．０２ＭｅＶの平均粒子エネルギの積に等しいとして計算される。
出力電力＝（８．６９×１０１４粒子／秒）×（１．０２ＭｅＶ／粒子）
＝（８．８６×１０１４ＭｅＶ／秒）×（１．６０２×１０−１３Ｊ／ＭｅＶ）
＝１４２Ｗ
【０２５７】
電力比Ｑは、入力電力に対する出力電力の比に等しい計算され、４００ｅＶの低陽子ビーム電流テストでは、以下の値となる。
電力比Ｑ＝（出力電力）／（入力電力）
＝（１４２Ｗ）／（０．４Ｗ）＝３５５
上記値は、損益分岐値１より大きく、ハーブの実験データから得られる値１．８０×１０−６より大きい。ハーブの電力比Ｑとの比較を可能にするため、真空ポンプまたは検出器の動作用の入力電力は、電力比Ｑの定義に含めていない。
［リチウム蒸発実験的テスト結果III  高陽子銃ビーム電流（シリーズ２４）］
【０２５８】
シリーズ＃２４では、陽子銃は、μＡレンジの電流を発生した。高ビーム電流は、反応室内の水素圧を約１０−５Ｔｏｒｒに増加することで達成した。図４７に、シリーズ＃２４の反応室構成の説明図を示す。該反応室構成は、陽子銃、蒸発フランジ、ＲＧＡ、及び、線形動作フィードスルーフランジ上の検出器アセンブリを含む。新しいＯＲＴＥＣ高耐久化粒子検出器が、直径１μｍの開口ディスクと２５μｍ厚のアルミニウム処理されたマイラー箔の後方の粒子検出器アセンブリ内で用いられた。検出器アセンブリは、テスト測定中、反応室の中心から４ｃｍの位置に配置された。
【０２５９】
高ビーム電流テストの間、ＲＧＡは、２ａｍｕと９ａｍｕの間の質量の分圧を測定した。図５０の左側のＲＧＡソフトウェア表示が、ヘリウムイオンの分圧が約１０−１２Ｔｏｒｒであり、Ｈｅ-3及びＨｅ-4イオンの両方が生成されたことを示している。陽子ビーム電流がμＡレンジ内であることを検証するために、陽子ビームの線に沿ったファラデーカップが用いられた。
【０２６０】
陽子銃エネルギは、１００ｅＶと５ｋｅＶの間で変化させた。粒子カウント数、粒子ピークエネルギ、検出器不感時間が記録された。下記の表は、陽子銃エネルギの関数となる測定データを示す。粒子検出器アセンブリで測定された高エネルギ粒子の発生、及び、ＲＧＡによるＨｅ-3及びＨｅ-4の分圧の測定が、陽子−リチウム核融合が発生したことを示唆している。
【０２６１】
【表９】
2016524705.tif 000015
【０２６２】
粒子ピークエネルギの８．６ＭｅＶを超える測定値は、２以上のヘリウムイオンを同時に測定したときに起こる「二重カウント」の結果と考えられる。
【０２６３】
図５０に示すコンピュータスクリーン画面が、２８０８３ＣＰＳが測定された時の４００ｅＶの高陽子ビームテストの間に記録された。粒子検出器ソフトウェア表示は、該画面の右下に位置し、粒子ピークを示している。該画面上部のダイアログ・ボックスは、測定されたＣＰＳと粒子ピークエネルギを表示している。陽子ビームエネルギ表示は、圧力ゲージ表示の隣の該画面の右上に見える。シリーズ＃２４における粒子カウント数対陽子エネルギのグラフを、図５１に示す。
【０２６４】
例えば、４００ｅＶの高陽子ビーム電流テストにおいて電力比Ｑを取得するために、入力電力は、陽子ビーム電圧と１ｍＡの最大陽子銃ビーム電流（Ｔｅｃｔｒａイオンエッチ操作マニュアル）の積に等しいと推定できる。
入力電力＝４００Ｖ×０．００１Ａ＝０．４Ｗ
【０２６５】
４００ｅＶの高陽子ビーム電流テストの出力電力は、立体角計算を用いて推定できる。核融合球体の表面積は、４ｃｍの粒子検出器距離を用いて、以下のように計算できる。
核融合表面積＝４×π×検出器距離２＝２０１．０６ｃｍ２
検出器表面積は、１μｍ開口を用いて、以下のように計算できる。
検出器表面積＝π×（開口直径／２）２＝７．８５×１０−９ｃｍ２
【０２６６】
１秒当たりに生成される粒子数は、２８０８３の測定されたＣＰＳ値と核融合表面積の積を検出器表面積で除した値に等しいとして計算される。
生成粒子数＝２８０８３ＣＰＳ×２０１．０６ｃｍ２／７．８５×１０−９ｃｍ２
＝７．１９×１０１４粒子／秒
【０２６７】
出力電力は、１秒当たりに生成される粒子数と３．１８ＭｅＶの平均粒子エネルギの積に等しいとして計算される。
出力電力＝（７．１９×１０１４粒子／秒）×（３．１８ＭｅＶ／粒子）
＝（２．２８×１０１５ＭｅＶ／秒）×（１．６０２×１０−１３Ｊ／ＭｅＶ）
＝３６５Ｗ
【０２６８】
電力比Ｑは、入力電力に対する出力電力の比に等しい計算され、４００ｅＶの高陽子ビーム電流テストでは、以下の値となる。
電力比Ｑ＝（出力電力）／（入力電力）
＝（３６５Ｗ）／（０．４Ｗ）＝９１２
上記値は、損益分岐値１より大きく、ハーブの実験データから得られる値１．８０×１０−６より大きい。ハーブの電力比Ｑとの比較を可能にするため、真空ポンプまたは検出器の動作用の入力電力は、電力比Ｑの定義に含めていない。
［リチウム蒸発実験的テスト結果IV  正バイアス電圧（シリーズ２５）］
【０２６９】
シリーズ＃２５では、反応室の中心のバイアスロッドに、正のバイアス電圧が印加された。該バイアス電圧が、反応室内に存在するリチウム蒸気と水素ガスが陽子−リチウムプラズマを生成するのを励起する。反応室内の水素圧は、約１０−１Ｔｏｒｒに調整され、真空ポンプは外され、その結果、静的真空圧は各テストの期間を通して安定であった。シリーズ＃２５で使用された反応室構成の説明図を図５２に示す。
【０２７０】
ＲＧＡが２ａｍｕから１２ａｍｕの間の質量の分圧を測定している間に、反応室のガスが直径３００μｍの開口を通してＲＧＡ室内にリークすることを許容する差動ポンピングシステムを利用した。反応室のガスのＲＧＡ室への流れは、約０．０２リットル／秒で、テストの間、反応室内の圧力を大幅には低下させなかった。
【０２７１】
電源によってバイアスロッドに印加された電流は、５ｍＡと４７ｍＡの間で変化し、約４００Ｖでプラズマが励起された。バイアス電圧は、該プラズマを維持するバイアス電流に依存して変化した。該プラズマの色は、オレンジ・ピンクで、バイアスロッドの先端周りに集中した。図４６に示した粒子検出器アセンブリは、反応室の中心から４ｃｍの位置に配置され、粒子ＣＰＳを制限するために直径１μｍの開口ディスクと２５μｍ厚のアルミニウム処理されたマイラー箔を利用した。粒子検出器アセンブリ内で、新しいＯＲＴＥＣ高耐久化粒子検出器が用いられた。
【０２７２】
テストの間、粒子検出器アセンブリは、広範囲の粒子カウント数を測定した。粒子ピークエネルギは、粒子が２５μｍ厚のアルミニウム処理されたマイラー箔を通過することでエネルギを損失することを指し示していた。テスト５におけるＲＧＡソフトウェア表示、粒子検出器ソフトウェア表示、反応室圧力、ＲＧＡ室圧力、及び、電源電圧及び電流表示のコンピュータスクリーン画面を、図５３に示す。
【０２７３】
多数のテストにおいて、ＲＧＡは、１０−１２Ｔｏｒｒを超えて増加したＨｅ-3及びＨｅ-4の分圧を測定し、個別のピークを有していた。Ｈｅ-4の分圧はＨｅ-3の分圧より高く増加し、それは、反応室壁から相当離間した位置で発生した核融合による可能性がある。
【０２７４】
これらのテストでは、各テストの正のバイアス電圧、粒子カウント数、粒子ピークエネルギ、及び、検出器不感時間が記録された。下記の表は、１０のテストからのテストデータを、正のバイアス電圧の関数として示している。粒子検出器アセンブリで測定された高エネルギ粒子の発生、及び、ＲＧＡによるＨｅ-3及びＨｅ-4の分圧測定は、陽子−リチウム核融合が発生していたことを指し示している。
【０２７５】
【表１０】
2016524705.tif 000016
【０２７６】
例えば、テスト５において電力比Ｑを取得するために、入力電力は、記録されたバイアス電圧及び電流の値を用いて計算できる。
入力電力＝４１０Ｖ×０．０１０６Ａ＝４．３５Ｗ
【０２７７】
正バイアス電圧テストの出力電力は、立体角計算を用いて取得できる。核融合球体の表面積は、４ｃｍの粒子検出器距離を用いて、以下のように計算できる。
核融合表面積＝４×π×検出器距離２＝２０１．０６ｃｍ２
検出器表面積は、１μｍ開口を用いて、以下のように計算できる。
検出器表面積＝π×（開口直径／２）２＝７．８５×１０−９ｃｍ２
【０２７８】
１秒当たりに生成される粒子数は、２０４０５９０の測定されたＣＰＳ値と核融合表面積の積を検出器表面積で除した値に等しいとして計算される。
生成粒子数＝２０４０５９０ＣＰＳ×２０１．０６ｃｍ２／７．８５×１０−９ｃｍ２
＝５．２２×１０１６粒子／秒
【０２７９】
出力電力は、１秒当たりに生成される粒子数と１．９３ＭｅＶの平均粒子エネルギの積に等しいとして計算される。
出力電力＝（５．２２×１０１６粒子／秒）×（１．９３ＭｅＶ／粒子）
＝（１．００７×１０１７ＭｅＶ／秒）×（１．６０２×１０−１３Ｊ／ＭｅＶ）
＝１６１３９Ｗ
【０２８０】
電力比Ｑは、入力電力に対する出力電力の比に等しい計算され、テスト５では、以下の値となる。
電力比Ｑ＝（出力電力）／（入力電力）
＝（１６１３９Ｗ）／（４．３５Ｗ）＝３７１０
上記値は、損益分岐値１より大きく、ハーブの実験データから得られる値１．８０×１０−６より大きい。ハーブの電力比Ｑとの比較を可能にするため、真空ポンプまたは検出器の動作用の入力電力は、電力比Ｑの定義に含めていない。
【０２８１】
粒子検出器アセンブリが、粒子カウント数を減らすために直径１μｍの開口を備えて較正されていたにも拘わらず、粒子検出器は、大きな粒子カウント数が生じたときに、不感時間において顕著な増加があることを示している。
【０２８２】
以前の表では示されていないが、或るテストにおいて、劣化を防止するために粒子検出器を除去した。当該テストは、ＲＧＡが連続的なＨｅ-3及びＨｅ-4の生成、及び、Ｌｉ-6及びＬｉ-7の消費を測定して、７２時間実施された。本願発明者は、当該テストは、更に相当長時間に亘って実施できたものと考えている。発明者が現場で連続的に維持可能な時間の長さを現実的に考慮して、当該テストの持続時間が制限された。
［水素−リチウム核融合装置及び方法の実例］
【０２８３】
元素状態または化学結合した形での水素及びリチウムが、水素−リチウム核融合装置（ＨＬＦＤ）の好適な燃料である。一実施態様では、ＨＬＦＤは、ヘリウムイオンを生成するための燃料を供給する１以上の低エネルギ陽子源とリチウム源を用いて、反応室内に陽子−リチウムプラズマを発生させ得るプラズマ発生器を備える。
【０２８４】
本開示及び特許請求の範囲における低エネルギ陽子は、従来の研究者等の３００ｋｅＶレベルより十分に低いエネルギレベルで反応する。混乱を避けるため、低エネルギは、２０ｅＶから２５ｋｅＶまでと定義する。個々の陽子のエネルギは分布しているので、範囲を示すのは妥当である。初期の陽子エネルギは、他の粒子との相互作用によって変化する。当該範囲の極端において名目上発生した陽子ビームは、より狭い１００ｅＶから５０００ｅＶまでの範囲内のある割合の陽子になると推測される。これは、報告された実験の対象であった。
【０２８５】
陽子エネルギの所与の分布において、陽子エネルギの有効な割合に対して基準が作られることがある。特定範囲内の陽子エネルギは、陽子のリチウムとの相互作用によって、最小１分の持続時間に対して損益分岐エネルギ発生より良くなる、つまり、Ｑ＞１となる場合を、有効として定義される。Ｑの理論的限界は、６５０００未満である。核融合反応がどの程度長く持続するかについての理論的限界は存在しない。実際的な上限として、我々は１０年を選択する。
【０２８６】
本開示においてｅＶの範囲で陽子に与えられた運動エネルギに言及する場合、陽子エネルギは、ＳｅｍｉｏｎＴＭ機器またはこれに類似する機器等を用いて陽子プラズマ内で測定されたものを意味する。ＳｅｍｉｏｎＴＭ機器は、時々、遅延ポテンシャル分析器と呼ばれる。それは、イオンエネルギを測定し、イオンエネルギ分布関数（ＩＥＤＦ）、イオン流束、負のイオン、温度、及び、Ｖｄｃを生成する。このタイプの機器を用いた読み取りでは、検出器を横切る平均陽子エネルギ、及び、検出器の部分を横切る陽子エネルギの分布が与えられる。測定された平均陽子エネルギが特定範囲内である場合、陽子に与えられた運動エネルギは、ｅＶの特定範囲内にあると考えられる。該特定範囲は、２０ｅＶから２５０００ｅＶまで、または、１００ｅＶから５０００ｅＶまで、または、２００ｅＶから２０００ｅＶまでの範囲である。
【０２８７】
本開示においてｅＶの範囲で反応中に生成されたヘリウムイオンの運動エネルギに言及する場合、ヘリウムイオンエネルギは、ＳｅｍｉｏｎＴＭ機器またはこれに類似する機器等を用いてヘリウムイオンプラズマ内で測定されたものを意味する。ＳｅｍｉｏｎＴＭ機器は、時々、遅延ポテンシャル分析器と呼ばれる。それは、イオンエネルギを測定し、イオンエネルギ分布関数（ＩＥＤＦ）、イオン流束、負のイオン、温度、及び、Ｖｄｃを生成する。このタイプの機器を用いた読み取りでは、検出器を横切る平均ヘリウムイオンエネルギ、及び、検出器の部分を横切るヘリウムイオンエネルギの分布が与えられる。測定された平均ヘリウムイオンエネルギが上記特定範囲内である場合、ヘリウムイオンに与えられた運動エネルギは、ｅＶの特定範囲内にあると考えられる。
【０２８８】
一実施例では、反応室は、本願発明者により実施された実験的テストのシリーズ＃２５と同様に、電源により正バイアス電圧を印加されるバイアス電極を備える。正バイアス電圧は、水素及びリチウムをイオン化して励起させ、陽子−リチウムプラズマを生成し、陽子を該バイアス電極から離間するように加速する。シリーズ＃２３〜＃２４で示したようにプラズマ中の陽子が約１００ｅＶと５０００ｅＶの間のエネルギを有する場合、陽子はリチウムと融合し、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物を生成する。
【０２８９】
陽子源という用語は、引き続き、例えば、水素ガスまたは化学結合した水素等の水素を含むあらゆる物質に対する包括的な用語として使用する。リチウム源という用語は、引き続き、例えば、金属リチウムまたは化学結合したリチウム等のリチウムを含むあらゆる物質に対する包括的な用語として使用する。
【０２９０】
陽子源は、反応室に水素ガスを追加する等の周知の方法により補充することができる。リチウム源は、リチウム源にリチウム含有物質を置換または追加する等の周知の方法により補充することができる。リチウムの補充の他の方法は、反応室壁上でリチウムを蒸発させることがある。この結果、リチウムイオン照射が、陽子−リチウムプラズマ内に戻るリチウムのスパッタリングが引き起こされる。
【０２９１】
ＨＬＦＤは、陽子−リチウムプラズマ及びヘリウムイオン核融合副生成物を発生するために、種々の蒸発、スパッタリング、イオン化、及び、陽子加速技術を利用できる。これらの技術の範囲及び能力を実証するために、９つの実施例が提供され、図５４〜図６２に図解される。
【０２９２】
これらの技術は、以下の（１）〜（９）を含むが、これらに限定されるものではない。（１）リチウム蒸気を横切る陽子ビーム、（２）バイアス電圧に曝された水素ガスを伴うリチウム蒸気、（３）バイアス電圧を伴うリチウムスパッタリング、（４）バイアス電圧を伴うマグネトロンリチウムスパッタリング、（５）バイアス電圧を伴う多重マグネトロンリチウムスパッタリング、（６）ＤＣ電界を伴うリチウムアークスパッタリング、（７）水素化リチウム蒸発、マイクロ波プラズマ発生、及び、電位による陽子加速、（８）陽子ビームとリチウムビームの交差、（９）レーザによる陽子とリチウムのイオン化及び加速。実験的テストのシリーズ＃２５では、本願発明者は、実施例１〜４及び６〜８を実証した。複数のマグネトロンを使用した実施例５及びレーザを用いて陽子とリチウムのイオン化及び加速する実施例９は本願発明者によってテストされなかったが、本開示と一致する結果を得るに違いない。
【０２９３】
図５４に図解された第１の実施例として、反応室６内の蒸発処理は、リチウム蒸気を発生する蒸発器内の金属リチウムまたはリチウム含有物質等のリチウム源１４を使用する。リチウム源１４は、外部電源によって抵抗的に加熱されるタンタル蒸発ボートを使用できる。該抵抗蒸発源を反応室底部に配置することで、縦方向のリチウム蒸気ビームを発生できる。陽子源として水素ガスを使用し、陽子銃１８が、反応室６内に所定の陽子エネルギの陽子プラズマビームを発生する。陽子プラズマビームは、リチウム蒸気ビームと交差し、陽子−リチウムプラズマを発生し、陽子とリチウムイオンが核融合するのを可能とする。
【０２９４】
図５５に図解された第２の実施例として、リチウム源１４からリチウム蒸気を発生する蒸発処理は、反応室６内の正バイアス電圧と結合することができる。リチウム源１４は、外部電源によって抵抗的に加熱されるタンタル蒸発ボート内に設置されている。該抵抗蒸発源を反応室底部に配置することで、縦方向のリチウム蒸気ビームを発生できる。陽子源として水素ガスを使用し、１以上のバイアス電極３４によって印加された正バイアス電圧が反応室６内で陽子−リチウムプラズマ１６を発生し、陽子とリチウムイオンが核融合するのを可能とする。陽子−リチウムプラズマ内の相当数の陽子とリチウムイオンが、核融合出力電力の増加の要因となる。
【０２９５】
図５６に図解された第３の実施例として、スパッタリング処理は、リチウム源１４として１以上のリチウムまたは水素化リチウムターゲットを、反応室６内のネオンまたはアルゴン等のスパッタリングガスと組み合わせて利用することができる。陽子源として水素ガスを利用できる。幾つかの構成では、陽子−リチウムプラズマはスパッタリングガスであっても良い。１以上のバイアス電極が、反応室内においてリチウム源１４に対して正負の交互バイアス電圧を印加する。負のバイアス電圧が、リチウム源１４からリチウムイオンをスパッタさせ、水素とリチウムのイオンが陽子−リチウムプラズマを発生するのを励起する。正のバイアス電圧が、陽子とリチウムイオンの核融合を可能にする。
【０２９６】
図５７に図解された第４の実施例として、スパッタリング処理は、１以上の磁界５０、リチウム源１４としてのリチウムまたは水素化リチウムターゲット、及び、強化されたイオン化及び陽子−リチウムプラズマ１６の発生のためのネオンまたはアルゴン等のスパッタリングガスを利用することができる。単一の円形マグネトロンがバイアス電極として機能し、パルス状のＤＣバイアス電圧により作動可能であり、結果として、水素化リチウム等の絶縁リチウムターゲットから４０アンペアまでの放電電流を得る。例えば、A. Anders, J. Andersson,「高電力インパルス・マグネトロン・スパッタリング：電流・電圧・時間特性が持続したセルフ・スパッタリングの兆候を示唆」、Journal of Applied Physics, 102, 113303 (2007)を参照。
【０２９７】
第５の実施例として、反応室６内でリチウム源１４として金属リチウムターゲットを使用する場合、非平衡マグネトロンが図５８に示す交互バイアス電極３４として機能し、水素ガス環境での動作中にリチウムターゲットの被毒を防止でき、３００時間を超える持続時間のスパッタリングを可能とする。例えば、P.J. Kelly, R.D. Aenell,「マグネトロン・スパッタリング：最近の開発及び応用の概観」、Vacuum 56, 159 (2000)を参照。非平衡マグネトロン構成は、磁界５０をリチウムターゲット表面から延長させ、結果として、大量の陽子−リチウムプラズマ１６を得る。
【０２９８】
スパッタリング電源の進歩によって、希ガスを用いずに超高真空で、金属リチウムまたは水素化リチウムをスッパタすることが可能である。希ガスを用いずに生成されたスパッタリングプラズマは、最大２５０アンペアの放電ターゲットイオン電流に達する。例えば、A. Anders, J. Andersson,「暴走閾値超のためのセルフ・スパッタリング：驚くべき金属・イオン発生器」、Physical Review Letters, 102, 045003 (2009)を参照。
【０２９９】
第６の実施例として、アークスパッタリングのための簡単な構成が、図５９に図示されている。反応室６内のリチウム源アノード１４とリチウム源カソード１４を横断して印加されたＤＣ電圧が、陽子−リチウムプラズマ１６という結果となる当該アノード及びカソード両方からのスパッタリングまたは加熱を可能とする。該電位差が、反応室６内で核融合が発生する必要なエネルギまで陽子及びリチウムイオンを加速する。交互ＤＣ電圧の印加により、水素雰囲気中でのリチウムターゲットの被毒を防止できる。例えば、R.L. Boxmas, D.M. Sanders, P.J. Martin, 「真空アークの科学及び技術ハンドブック」、Noyes Publications, Park Ridge, N.J (1995) を参照。
【０３００】
陽子−リチウムプラズマ発生の幾つかの実施例では、陽子が核融合発生に必要なエネルギ範囲に到達可能にするために、複数の技術が適用できる。図６０に図示された第７の実施例として、蒸発性水素化リチウム源１４が、反応室内に移動する蒸気ビームを生成する。マイクロ波またはＲＦ発生器２０が、反応室６内での原子化、イオン化、及び、陽子−リチウムプラズマ１６の維持に、利用可能である。１以上のバイアス電極３４間のＤＣ電界によって陽子及びリチウムイオンを陽子−リチウムプラズマ１６を通過して加速される。例えば、G. Erkens 他、「プラズマアシスト表面被膜：処理、方法、システム及び応用」、Die Bibliothek der Technik, Suddeutscher Verlag onpact GmbH, 2011を参照。
【０３０１】
第８の実施例として、球状または他のタイプの反応室６を、陽子及びリチウムイオンの少なくとも１つを含む１以上のプラズマビームとともに、使用することができる。図６１に図示されているように、陽子銃１８によって１つのプラズマビームが生成され、一方で、第２のプラズマビームがリチウムイオンを含む。反応室６内のこれらのビームの交差領域が、結果として陽子−リチウムプラズマ１６となる。
【０３０２】
第９の実施例として、図６２の円筒形反応室６を陽子加速レーザ７２と共に構成できる。レーザ光子は固体半導体レーザまたは他のレーザ技術により発生される。レーザを反応室内に通し、固体、液体、蒸気または分子状のターゲット源から陽子を遊離させ加速することで、陽子は反応室内で加速される。リチウム源は、固体、液体、蒸気または分子状であり得るリチウム含有物質ターゲットからのリチウムイオンの蒸発、レーザ蒸発、または、レーザ遊離によって導入される。反応室６内のたくさんのレーザ領域は、陽子−リチウムプラズマ１６を含む。反応室６のレーザ加熱を防止するためにレーザはビューポート７４を通過し得る。例えば、L. Silva 他、「レーザプラズマ相互作用における陽子衝撃加速」、Phys. Rev. Lett. 92, Jan 2004を参照。例えば、S.V. Bulanov 他、「不足密度プラズマを用いた高強度レーザ相互作用からの平行マルチＭｅＶイオンビーム」、Phys. Rev. Lett. 98, Jan 2007を参照。
【０３０３】
蒸発、スパッタリング、イオン化、及び、陽子加速技術は、種々の用途のエネルギ源として利用可能なヘリウムイオン核融合副生成物を生成する。
［特定の実施態様］
【０３０４】
一実施態様では、エネルギに満ちたヘリウムイオンの生成の方法について説明する。当該方法は、低エネルギ陽子を発生するために、制御された反応室内の少なくとも幾つかの陽子にエネルギを与えること、及び、該低エネルギ陽子の一部をリチウム含有種内のリチウムと結合させ、核融合を引き起こし、結果としてエネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物を生成することを含む。
【０３０５】
本方法及び開示された技術の他の実施態様は、１以上の以下の特徴、及び／または、開示された追加の方法と関連する開示された特徴を含むことができる。簡潔にするために、本願に開示された特徴の組み合わせは、個別に列挙せず、また、特徴の各基本集合により繰り返し説明しない。読者は、本セクションで特定された特徴が、如何にして、プラズマ発生と陽子加速技術の組み合わせに関連する基本特徴の集合と容易に結合し得るかを理解できる。
【０３０６】
幾つかの実施態様では、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物の生成は、低エネルギ陽子の発生に使用した入力電力と少なくとも同じ程度の核融合から得られる出力電力の発生を伴う。本方法及び他の実施態様では、出力電力は、立体角計算、１秒当たりの粒子カウント数、及び、平均粒子エネルギを用いて決定できる。
【０３０７】
幾つかの実施態様では、方法は、制御された反応室内で陽子−リチウムプラズマを生成し、該プラズマ中において低エネルギ陽子の一部をリチウムと結合させることを含むことができる。該方法は、更に、該低エネルギ陽子の生成に用いた電力を超える正味電力利得を伴うヘリウムイオン核融合副生成物を生成し、該陽子−リチウムプラズマを生成することを含むことができる。
【０３０８】
幾つかの実施態様において、該方法は、該低エネルギ陽子が２０ｅＶから２５ｋｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有するように強化される。他の実施態様では、該方法は、該低エネルギ陽子が１００ｅＶから５０００ｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有するように強化される。他の実施態様では、該方法は、該低エネルギ陽子が２００ｅＶから２０００ｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有するように強化される。
【０３０９】
幾つかの実施態様において、方法は、該反応室内で形成された該陽子−リチウムプラズマが１０−１０Ｔｏｒｒから１００００Ｔｏｒｒの第１圧力範囲内の圧力を有するように強化される。幾つかの実施態様において、方法は、該反応室内で形成された該陽子−リチウムプラズマが１０−６Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒの第２圧力範囲内の圧力を有するように強化される。
【０３１０】
幾つかの実施態様では、方法は、該ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１且つＱ＜６４８４０で生成することを含む。尚、電力比は、該ヘリウムイオン核融合副生成物の出力電力を、該陽子−リチウムプラズマと該低エネルギ陽子の生成に用いた入力電力で除して表される。他の実施態様は、該ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１０且つＱ＜６４８４０で生成する方法を含み、また、他の実施態様は、該ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１００且つＱ＜６４８４０で生成する方法を含む。
【０３１１】
方法の幾つかの実施態様では、該低エネルギ陽子の有効部分が２０ｅＶから２５ｋｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有する。方法の他の実施態様では、該低エネルギ陽子の有効部分が１００ｅＶから５０００ｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有する。方法の他の実施態様では、該低エネルギ陽子の有効部分が２００ｅＶから２０００ｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有する。
【０３１２】
幾つかの実施態様では、方法は、１秒より長い持続時間で該ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを含む。他の実施態様では、方法は、３０秒より長い持続時間で該ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを含む。他の実施態様では、方法は、３０秒より長く最長１０年間の持続時間で該ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを含む。
【０３１３】
幾つかの実施態様では、該方法は、ヘリウムイオン核融合副生成物がヘリウムイオン当たり最大１２ＭｅＶまでの測定可能な運動エネルギを有することを含む。
【０３１４】
幾つかの実施態様では、方法は、該反応室内の第１電極に正電荷を供給し、該第１電極と該低エネルギ陽子の間の少なくとも斥力の結果として該低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることで説明される。
【０３１５】
他の実施態様では、方法は、該反応室内の第１電極に負電荷を供給し、該第１電極と該低エネルギ陽子の間の少なくとも引力の結果として該低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることで説明される。
【０３１６】
他の実施態様では、方法は、負電荷を供給している間、該反応室内において少なくとも幾つかの該低エネルギ陽子を該第１電極に向けて引き付け、該第１電極に正電荷を供給し、該第１電極と該低エネルギ陽子の間の少なくとも斥力の結果として該低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることで説明される。
【０３１７】
幾つかの実施態様では、方法は、リチウムを加熱することで、該陽子−リチウムプラズマ内へ該リチウムを蒸発させることを含む。
【０３１８】
幾つかの実施態様では、該方法は、更に、リチウム含有種ターゲットを該第１電極に電気的に結合させること、該第１電極への該負電荷の供給と該正電荷の供給を、両供給間で順番に繰り返し実行させること、及び、該第１電極に負電荷を供給している少なくとも一部の間、該リチウム含有種ターゲットから該陽子−リチウムプラズマ内へリチウムスパッタすることを含む。
【０３１９】
幾つかの実施態様では、方法は、更に、該第１電極と第２電極の間のポテンシャル場の結果として、該低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを含む。
【０３２０】
幾つかの実施態様では、方法は、更に、ガス状リチウム化合物を該陽子−リチウムプラズマ内に導入することを含む。
【０３２１】
幾つかの実施態様では、方法は、更に、化学的解離によって該リチウムを該陽子−リチウムプラズマ内に導入することを含む。
【０３２２】
幾つかの実施態様では、方法は、更に、光子解離によって該リチウムを該陽子−リチウムプラズマ内に導入することを含む。
【０３２３】
幾つかの実施態様では、方法は、更に、光子解離によって該陽子を該陽子−リチウムプラズマ内に導入することを含む。
【０３２４】
幾つかの実施態様では、方法は、更に、該第１電極と第２電極の間のポテンシャル場の結果として、該低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを含む。
【０３２５】
幾つかの実施態様では、方法は、更に、該陽子を該リチウム含有プラズマ内に導入することを含む。
【０３２６】
幾つかの実施態様では、方法は、該陽子−リチウムプラズマが、該陽子−リチウムプラズマの凝縮を集中させる磁界に曝されるとして説明される。
【０３２７】
幾つかの実施態様では、方法は、該陽子−リチウムプラズマが、マイクロ波、ＲＦ、及び電界の少なくとも１つによりエネルギを与えられるとして説明される。
【０３２８】
他の実施態様は、リチウムと陽子を結合させて上述の方法の何れかを実行するシステムを含むことができる。これらのシステムは、プラズマ発生及び陽子加速技術の何れかを組み合わせる。
【０３２９】
本技術は、好適な実施態様及び上記詳細な実施例を参照することにより開示されたが、これらの実施例は、限定的な意味ではなく寧ろ説明的な意味であることを意図していると理解されるべきである。本技術は、当業者によって修正及び組み合わせは容易であると考えられる。該修正及び組み合わせは、本技術の思想及び以下の請求項の技術的範囲内である。
【０３３０】
開示された技術は方法または装置として実施され得る。種々の装置が上述されている。以下の項では、これらの装置または他の装置で実施され得る方法を説明する。開発された方法の夫々は、核融合を誘起し、エネルギに満ちたヘリウムイオンを生成して、物質を変化させる。エネルギに満ちたヘリウムイオンの生成は、次に、熱の移動を伴う。エネルギに満ちたヘリウムイオンの他の使用も開発され得る。
【０３３１】
一実施態様では、方法は、エネルギに満ちたヘリウムイオンを生成すると説明される。該方法は、制御された反応室内で陽子及びリチウムを含む陽子−リチウムプラズマを発生することを含む。幾つかの用途では、真空室が好適な反応室となる。該方法は、更に、低エネルギを陽子の幾つかに与えることで、低エネルギ陽子に２０ｅＶから２５０００ｅＶまでの第１範囲内の運動エネルギを与えること、及び、ヘリウムイオン核融合副生成物を引き起こすために少なくとも低エネルギ陽子の幾つかを該陽子−リチウムプラズマ内のリチウムイオンと結合させることを含む。該ヘリウムイオン核融合副生成物はエネルギに満ちたヘリウムイオンである。
【０３３２】
本方法及び開示された技術の他の実施態様は、夫々、随意的に１以上の以下の特徴を含むことができる。
【０３３３】
幾つかの実施態様では、陽子の幾つかに与えられた低エネルギは、低エネルギ陽子に１００ｅＶから５０００ｅＶまでの第２範囲内の運動エネルギを与える。他の実施態様では、与えられた運動エネルギは、２００ｅＶから２０００ｅＶまでの第３範囲内であり得、その運動エネルギは、電極、電界、磁界、または光子によって陽子に与えられたエネルギである。エネルギを与えることにより、我々は、陽子が上記特定の範囲の１つの運動エネルギを有するようにする。このことは、陽子を減速または加速すること、その運動エネルギの低減または増加を伴っても良い。結果として得られる運動エネルギ陽子は分布を形成する。該特定範囲の運動エネルギを備えた陽子は、ヘリウムイオン核融合副生成物を生成するためにリチウムと相互作用する陽子であると予想される。
【０３３４】
幾つかの実施態様では、該陽子−リチウムプラズマは１０−１０Ｔｏｒｒから１００００Ｔｏｒｒの第１圧力範囲内の圧力を有する。他の実施態様では、該陽子−リチウムプラズマは１０−６Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒの第２圧力範囲内の圧力を有する。これらの範囲では、低い方の圧力は科学的記数法で示されている。高い方の圧力は、大気圧の７６０Ｔｏｒｒより約１０倍大きい。
【０３３５】
理論上は、該特定のエネルギ範囲内の運動エネルギを有する陽子は、陽子が個々のリチウム原子核の構成要素を識別可能な距離で、リチウム原子核との核融合を受ける。本発明者のテストにおいて、１０−６Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒの間の圧力範囲内で核融合反応が生成された。該距離と運動エネルギのパラメータが達成できる限り、より低い圧力またはより高い圧力でも該核融合反応は妨げられないと考えられる。
【０３３６】
説明された該方法は、時々１２ＭｅＶにまで至るヘリウムイオン運動エネルギの少なくとも１つのピークまたは範囲を有する該ヘリウムイオン核融合副生成物を生成することを含む。ヘリウムイオンエネルギはある分布内にある。実験中において、ヘリウムが検出下限の１００ｋｅＶで検出されたことの何らかの兆候があった。
【０３３７】
幾つかの実施態様では、該ヘリウムイオン核融合副生成物の生成により電力比Ｑ＞１のエネルギが生成される。電力比は、該ヘリウムイオン核融合副生成物の出力電力を、該陽子−リチウムプラズマの生成と低エネルギを陽子に与えるのに用いた入力電力で除したものを示している。上述したように、当該電力比の定義は、真空の生成に用いた電力は含まない。幾つかの実施態様では、Ｑ＞１０及びＱ＞１００となる電力比が報告された。理論的に達成可能と計算された電力比は、Ｑ＜約６４８４０で、１６．２１ＭｅＶ／２５０ｅＶとして計算される。
【０３３８】
説明した方法を適用することで、該ヘリウムイオン核融合副生成物が、該陽子−リチウムプラズマの生成と低エネルギを陽子に与えるのに用いた電力を超える正味電力利得のエネルギを生成する。該正味電力利得は持続される。幾つかの実施態様では、正味電力利得を有するヘリウムイオン核融合副生成物の生成が３０秒を超えて持続された。適切な開発とエンジニアリングを伴うことで、ヘリウムイオン核融合副生成物を生成する該反応が、燃料補充及び反応室の周期的なメンテナンスの対象となる、日、週またはそれ以上で測定される長期間に亘って持続され得ることと期待される。正味電力利得で３０秒を超える反応を持続させることで、開示さてた技術は、数秒より短い期間に核融合を生成する高温核融合と顕著に区別される。
【０３３９】
幾つかの実施態様では、開示された技術は、第１電極に正電荷を供給し、該第１電極と低エネルギ陽子の間の少なくとも斥力の結果として該陽子−リチウムプラズマ内の該低エネルギ陽子の少なくとも幾つかに運動エネルギを与えることを含む。
【０３４０】
幾つかの実施態様では、開示された技術は、第１電極に負電荷を供給し、該第１電極と低エネルギ陽子の間の少なくとも引力の結果として該陽子−リチウムプラズマ内の該低エネルギ陽子の少なくとも幾つかに運動エネルギを与えることを含む。
【０３４１】
幾つかの実施態様では、開示された技術は、負電荷を供給している間、該陽子−リチウムプラズマ内の少なくとも幾つかの該陽子を該第１電極に向けて引き付け、該第１電極に正電荷を供給し、該第１電極と該低エネルギ陽子の間の少なくとも斥力の結果として該低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを含む。
【０３４２】
幾つかの実施態様では、該陽子−リチウムプラズマは更に不活性ガスイオンを含む。上述したように、不活性ガスイオンが無くても、陽子−リチウムプラズマを生成することは可能である。
【０３４３】
幾つかの実施態様では、該方法は、リチウム含有物質スパッタターゲットを該第１電極に電気的に結合させること、及び、該第１電極に負電荷を供給している少なくとも一部の間、リチウム含有物質スパッタターゲットから該陽子−リチウムプラズマ内へリチウムをスパッタすることを含む。
【０３４４】
幾つかの実施態様では、該方法は、該第１電極への該負電荷の供給と該正電荷の供給を、両供給間で順番に繰り返し実行させることを含む。該低エネルギ陽子に与えられた運動エネルギの少なくとも幾つかは、該第１電極と第２電極の間のポテンシャル場の結果として生じ得る。該運動エネルギの少なくとも幾つかは、斥力から生じ得る。幾つかの実施態様は、該第１電極に正電荷を供給することを含む。幾つかの実施態様は、該第１電極に負電荷を供給することを含む。
【０３４５】
幾つかの実施態様は、更に、陽子または陽子のビームをリチウム含有プラズマ内に注入することを含む。
【０３４６】
該陽子−リチウムプラズマは、該陽子−リチウムプラズマの凝縮を集中させる磁界に曝され得る。
【０３４７】
該陽子−リチウムプラズマは、マイクロ波、ＲＦ、または、電気アーク放電によりエネルギを与えられ得る。
【０３４８】
該陽子−リチウムプラズマは、レーザの適用によりエネルギを与えられ且つ加速され得る。
【０３４９】
上述の方法及び特徴の何れも、更に、該ヘリウムイオン核融合副生成物を利用して、その結果電気を生成することを含む。これは、熱伝達媒体を該ヘリウムイオン核融合副生成物に曝すことにより、該ヘリウムイオン核融合副生成物の運動エネルギを熱エネルギに変換することを含んでも良い。次に、熱伝達媒体内の熱エネルギは電力の発生に使用することができる。
【０３５０】
本項で説明した方法は、その前の項で説明した他の特徴と組み合わせ可能である。それらは、上述の様々な装置を用いて適用される。上述の該装置は、該方法のステップを実行するように構成することができる。
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【図３４】
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【図４５】
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【図６１】
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【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２７】
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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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【図３３】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６２】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月22日(2016.1.22)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギに満ちたヘリウムイオンの生成方法であって、
１００ｅＶから５０００ｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有する低エネルギ陽子を発生するために、制御された反応室内で少なくとも幾つかの陽子にエネルギを与えること、及び、
前記低エネルギ陽子の一部をリチウム含有種内のリチウムと結合させ、エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物を結果として生じさせる核融合を引き起こすことを、含む方法。
【請求項２】
前記エネルギに満ちたヘリウムイオン核融合副生成物の生成は、前記低エネルギ陽子の発生に使用された入力電力と少なくとも同じ大きさの核融合から得られる出力電力の生成を伴う請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記出力電力は、立体角計算、１秒当たりの粒子カウント数、及び、平均粒子エネルギを用いて決定できる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記低エネルギ陽子が、２００ｅＶから２０００ｅＶまでの範囲内の平均運動エネルギを有する請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記制御された反応室内に陽子−リチウムプラズマを生成すること、及び、前記低エネルギ陽子の一部を前記プラズマ内のリチウムと結合させることを、更に含む請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記低エネルギ陽子の発生及び前記陽子−リチウムプラズマの生成に用いられた電力を超える正味電力利得を伴う前記ヘリウムイオン核融合副生成物を生成することを、更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記制御された反応室内で生成された前記陽子−リチウムプラズマが１０−１０Ｔｏｒｒから１００００Ｔｏｒｒの第１圧力範囲内の圧力を有する請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記制御された反応室内で生成された前記陽子−リチウムプラズマが１０−６Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒの第２圧力範囲内の圧力を有する請求項５または６に記載の方法。
【請求項９】
前記ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１且つＱ＜６４８４０で生成することを、更に含み、
前記電力比が、前記ヘリウムイオン核融合副生成物の出力電力を、前記陽子−リチウムプラズマと前記低エネルギ陽子の生成に用いた入力電力で除したものである請求項５〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１０且つＱ＜６４８４０で生成することを、更に含み、
前記電力比が、前記ヘリウムイオン核融合副生成物の出力電力を、前記陽子−リチウムプラズマと前記低エネルギ陽子の生成に用いた入力電力で除したものである請求項５〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ヘリウムイオン核融合副生成物を電力比Ｑ＞１００且つＱ＜６４８４０で生成することを、更に含み、
前記電力比が、前記ヘリウムイオン核融合副生成物の出力電力を、前記陽子−リチウムプラズマと前記低エネルギ陽子の生成に用いた入力電力で除したものである請求項５〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記低エネルギ陽子の有効部分が１００ｅＶから５０００ｅＶまでの範囲内の運動エネルギを有する請求項５〜１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記低エネルギ陽子の有効部分が２００ｅＶから２０００ｅＶまでの範囲内の運動エネルギを有する請求項５〜１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記反応室内の第１電極に正電荷を供給すること、及び、前記第１電極と前記陽子の間の少なくとも斥力の結果として前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項５〜１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応室内の第１電極に負電荷を供給すること、及び、前記第１電極と前記陽子の間の少なくとも引力の結果として前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項５〜１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
負電荷を供給している間、前記陽子−リチウムプラズマ内において少なくとも幾つかの前記低エネルギ陽子を前記第１電極に向けて引き付けること、及び、前記第１電極に正電荷を供給し、前記第１電極と前記陽子の間の少なくとも斥力の結果として前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項５〜１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】
リチウムを加熱することで、前記陽子−リチウムプラズマ内へ該リチウムを蒸発させることを、更に含む請求項５〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１８】
リチウム含有種ターゲットを前記第１電極に電気的に結合させること、
前記第１電極への前記負電荷の供給と前記正電荷の供給を、両供給間で順番に繰り返し実行させること、及び、
前記第１電極に前記負電荷を供給している少なくとも一部の間、前記リチウム含有種ターゲットから前記陽子−リチウムプラズマ内へリチウムスパッタすることを、更に含む請求項５〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１電極と第２電極の間のポテンシャル場の結果として、前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項１４〜１８の何れか１項に記載の方法。
【請求項２０】
ガス状リチウム化合物を前記陽子−リチウムプラズマ内に導入することを、更に含む請求項５〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２１】
化学的解離によって前記リチウムを前記陽子−リチウムプラズマ内に導入することを、更に含む請求項５〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２２】
光子解離によって前記リチウムを前記陽子−リチウムプラズマ内に導入することを、更に含む請求項５〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２３】
光子解離によって前記陽子を前記陽子−リチウムプラズマ内に導入することを、更に含む請求項５〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１電極と第２電極の間のポテンシャル場の結果として、前記低エネルギ陽子に運動エネルギを与えることを、更に含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記陽子を前記リチウム含有プラズマ内に導入することを、更に含む請求項５〜２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記陽子−リチウムプラズマが、前記陽子−リチウムプラズマの凝縮を集中させる磁界に曝されることを、更に含む請求項５〜２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記陽子−リチウムプラズマが、マイクロ波、ＲＦ、及び電界の少なくとも１つによりエネルギを与えられることを、更に含む請求項５〜２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２８】
１秒より長い持続時間で前記ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを、更に含む請求項１〜２７の何れか１項に記載の方法。
【請求項２９】
３０秒より長い持続時間で前記ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを、更に含む請求項１〜２７の何れか１項に記載の方法。
【請求項３０】
３０秒より長く最長１０年間の持続時間で前記ヘリウムイオン核融合副生成物の生成を維持することを、更に含む請求項１〜２７の何れか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ヘリウムイオン核融合副生成物がヘリウムイオン当たり最大１２ＭｅＶまでの測定可能な運動エネルギを有する請求項１〜３０の何れか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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