焦電核融合
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/01/06 04:57 UTC 版)
焦電核融合（しょうでんかくゆうごう、Pyroelectric fusion）とは、焦電性結晶が生成する高強度の静電場を利用した核融合反応のこと。焦電性結晶の静電場により、重水素（またはトリチウム）イオンを加速し、重水素（またはトリチウム）を含む金属水素化物に衝突させて核融合反応を発生させる。
静電場を用いて軽イオンを加速する過程と重水素イオンを重水素化したターゲットに衝突させ固体内で核融合を起こす過程はジョン・コッククロフトとアーネスト・ウォルトンによって1932年に初めて行なわれた。現在ではこの装置の小型版が中性子発生管として石油探査の産業に応用されている。
焦電性を核融合に利用する焦電核融合のアイデアは、焦電効果が加速電場を作り出すことを応用している。数分間の間に-30度から+45度まで結晶を加熱することで強い加速電場を作り出している。
2005年4月に、Brian Naranjoを中心とするUCLAのチームは、焦電効果によるエネルギーが核融合を引き起こすことを研究室の卓上装置で実験的に証明した。この装置はタンタル酸リチウムの焦電性結晶を用いて、重水素原子をイオン化し、固定された重水素化エルビウム(ErD2)ターゲットに向けて加速している。毎秒およそ1,000回の核融合が起こり、それぞれ820 keVのヘリウム-3と2.45 MeVの中性子が生成した。彼らはこの装置の中性子源としての、または宇宙における推進のためのマイクロスラスタとしての応用を予想している。
Dr. Danonと彼の大学院生であるJeffrey Geutherが率いるRensselaer Polytechnic Instituteのチームは、この結果を確認し、2つの焦電性結晶を用いることで装置を改良し、低温を用いない動作を可能にした。
この現象はバブル核融合(en:bubble fusion)が観測されたと言う主張とは関係ない。実際に、Brian Naranjoはそれらの主張の主要な批判者の一人である。
出典
- B. Naranjo; J.K. Gimzewski, S. Putterman1,3 (4 2005). “Observation of nuclear fusion driven by a pyroelectric crystal”. Nature 434 (7037): 1115-1117. doi:10.1038/nature03575 2008年6月18日閲覧。.
- B. Naranjo and S. Putterman "Search for fusion from energy focusing phenomena in ferroelectric crystals". UCEI Proposal, 2月1日 2002年
- Jeffrey A. Geuther, Yaron Danon, “Pyroelectric Electron Acceleration: Improvements and Future Applications”, ANS Winter Meeting Washington, D.C, November 14 – 18, 2004.
- Jeffrey A. Geuther, Yaron Danon “Electron and Positive Ion Acceleration with Pyroelectric Crystals”, Journal of Applied Physics 97, 074109（4月1日 2005年）.
- Matin Durrani and Peter Rodgers "Fusion seen in table-top experiment". Physics Web, 4月27日 2005年
- NY Team Confirms UCLA Tabletop Fusion
関連項目
外部リンク
焦電核融合
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2016/10/08 09:55 UTC 版)
ネイチャー誌2005年4月号の論文によると、カリフォルニア大学ロサンゼルス校 (UCLA) の Brian Naranjo, Jim Gimzewski, Seth Putterman は、重水素の原子核ビームを発生・加速させるのに十分な電荷を発生するようなタンタル酸リチウム結晶に大きな温度差を与え、重水素化したターゲットにそのビームを当てた結果として、極限的な温度や圧力に依らずに重水素試料の核融合を実現してヘリウム-3と中性子の弱い放射を発生させた。 核融合を起こすために必要なエネルギーの方が核融合から得られるエネルギーより大きいため、この結果は発電目的には実用的ではない。しかし、小さな中性子生成装置、特に重水素ではなく三重水素を用いるようなものにおいては有用な技術であると考えられている。静電相互作用によるイオンプラズマの閉じ込めを原理とする "fusor" などの慣性静電閉じ込め方式 (IEC) による核融合実験の成果と比べると、この方法は小さい標的である非イオン化重水素原子を加熱ではなく電場により加速する点が特徴である。また、他のピエゾ素子や非ピエゾ式スパーク発生素子でも同様な結果が得られるのかどうかという研究課題が提起されている。 詳細は「焦電核融合」を参照
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