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公開番号2024138214
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-08
出願番号2023196327
出願日2023-11-19
発明の名称ミュオン標的、パイオンミューオン発生部、ミューオン核融合システム
出願人個人
代理人
主分類G21B 3/00 20060101AFI20241001BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】公知のミューオン触媒核融合において、水素・重水素D・三重水素T等の核融合燃料物質では核融合後の生成物質であるヘリウムにミューオン(ミュオン)が付着・捕捉・トラップされ触媒核融合が停止する課題があった。ミューオンが核融合燃料物質でなく核融合後の生成物質に補足されミューオン触媒核融合反応が進みにくい問題を解決したいと考えた。
【解決手段】ミューオンを用いた核融合において核融合燃料物質・原料物質に第1の原子番号ZAの原料原子と第2の原子番号ZAAの原料原子を化学結合させて含む系を開示する。リチウム6と重水素を含水素化リチウム、若しくは陽子とホウ素11を含むジボラン、陽子と窒素15を含むアンモニアを用いるミューオン触媒核融合系を提案する。また加熱手段・圧縮手段を備えたミューオンを用いる核融合系を提案する。ミュオン生成部についても開示する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
原料原子を含む原料物質を用いた核融合システムであって、
前記原料物質にミューオンを照射・投入する工程を有する核融合システムであって、
原料原子は第１の原子番号ＺＡの原料原子を２つ以上含む、または、第１の原子番号ＺＡの原子と第２の原子番号ＺＡＡの原料原子をそれぞれ１つ以上含む原料原子であって、
核融合する第１の原子番号ＺＡの原料原子と第２の原子番号ＺＡＡの原料原子は化学結合・共有結合・イオン結合して前記原料物質に含まれている特徴を持つ請求項１に記載の核融合システム。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
第１の原子番号ＺＡの原子はホウ素１１・窒素１５であって、第２の原子番号ＺＡＡの原料原子は水素・陽子である、若しくは、前記第１の原子番号ＺＡの原子はリチウム６であって、第２の原子番号ＺＡＡの原料原子は重水素である、請求項１に記載の記載の核融合システム。
【請求項３】
前記第１の原子番号ＺＡの原子は炭素であって、第２の原子番号ＺＡＡの原料原子は水素・陽子である、請求項１に記載の核融合システム。
【請求項４】
原料原子を含む原料物質を用いた核融合システムであって、
前記原料物質にミューオンを照射・投入する工程を有する核融合システムであって、原料物質はリチウム６と重水素の化学結合した重水素化リチウムを用いる核融合システム。
【請求項５】
原料物質ＦＥＥＤの加熱手段ＲＡＭＨを備えた核融合システムであって、ミューオン・ミュオニック原子を原料物質ＦＥＥＤに照射・投入する工程を含む核融合システム。
【請求項６】
加熱手段ＲＡＭＨはレーザー・イオンビーム・粒子ビーム・中性粒子ビーム・原料原子を含むイオンビームもしくは中性粒子ビーム・ミュオンとイオン・原料原子を結合した粒子ビームを原料物質ＦＥＥＤに照射する事で行う加熱を用いる、
若しくは、電波・ミリ波・マイクロ波・電場地場による加熱・電磁誘導による加熱を原料物質ＦＥＥＤに用いる、特徴を有する請求項５に記載の核融合システム。
【請求項７】
回転可能な円板型のミュオン標的、若しくは、回転可能な・可動可能な標的部と前記標的部を挿入可能な円状の粒子加速器・FFGA加速器・MERITリングを備えたパイオン生成部を用いるミュオン生成部。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力に関連する考案・発明である。本発明はミューオン触媒核融合システムに関するものである。（アイデアによる出願であって、実証が必要である）
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１のようにミューオン触媒核融合方式（ミュオン触媒核融合）が公知である。
【０００３】
重水素Ｄや三重水素Ｔを含む水素分子を液体とし、そこへミューオン（ミュオン）を投入しミュオンが核融合の触媒のようにふるまい核融合反応をさせる。しかし水素分子では核融合後の原子核の電荷が水素原子の＋１からヘリウム原子の＋２に増え、＋２の電荷をもつ核・へリウム核・アルファ粒子核によりミューオンがクーロン力的に捕捉・トラップされて前記ミュオン触媒核融合が停止する（反応しにくくさせる）課題があった。
【０００４】
非特許文献２によれば、陽子とホウ素を用いる熱核融合方式が公知である。熱核融合炉ではＤ－Ｔ、Ｄ－Ｄ反応で核融合炉を放射化させうる高エネルギーの中性子線が問題になっており、その解決の例として中性子を放出しない、しにくい、陽子とホウ素を用いる系（Ｐ－１１Ｂ系、陽子ホウ素系）が検討されている。前記Ｐ－１１Ｂ系を熱核融合炉で行う場合、熱核融合を起こさせる温度がＤ－Ｔ系より１０倍高温にする必要がある課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
高エネルギー加速器研究機構ＫＥＫ、ミュオン触媒核融合［インターネット、ＷＥＢページ、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ２．ｋｅｋ．ｊｐ／ｉｍｓｓ／ｍｓｌ／ｍｕｏｎ－ｔｏｕｒ／ｆｕｓｉｏｎ．ｈｔｍｌｌ、令和５年９月１８日閲覧］
【非特許文献】
【０００６】
核融合科学研究所ＮＩＦＳ、先進的核融合燃料を使った核融合反応の実証－中性子を生成しない軽水素ホウ素反応を利用したクリーンな核融合炉への第一歩－［インターネットＷＥＢページ、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｉｆｓ．ａｃ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ／２３０３０９－０１．ｈｔｍｌ、令和５年９月１８日閲覧］
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、水素原子・水素分子を用いるミューオン触媒核融合の系において、ミューオンがクーロン力的に捕捉・トラップされて前記ミューオン触媒核融合が停止する（反応しにくくさせる）問題である。また、ミューオン核融合において重水素Ｄや三重水素Ｔ等を用いる系では核融合炉や核融合システムの部材を放射化する虞のある中性子が発生するが、中性子の発生しない系があってもよいかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ミューオン触媒核融合において核融合前の燃料物質である水素原子にミューオンを近づけて核融合させたいが、核融合後の原子核のヘリウム原子核は核融合前の水素原子核よりも電荷が増えてミューオンを捕捉しやすくなる。そこで本発明ではその電荷の変化を逆にする系として、陽子とホウ素を用いる系を実施例１として図１に開示する。またそれを搭載した宇宙船３・輸送機器３の想定例を図５に記載する。
【０００９】
図５の意図として恒星間惑星間を航行する宇宙船や宇宙探査ロボット３は太陽光・恒星の光の届かない、惑星間・恒星間においても宇宙船に搭載された燃料を用いて発電や推進する事が求められうる。その動力源として、宇宙の真空環境を用い、粒子加速器を稼働させミューオンや陽子を生成させ核融合炉・核融合推進器を構成出来ればと考えた背景がある。
【００１０】
また中性子が出る可能性はあるものの、本発明の別の視点での実施例（実施例２）として、陽子ホウ素を用いる系に限定しない例として、陽子とリチウムを用いる系等も開示する。リチウムの系を開示する意図としては、リチウムは融点がホウ素より低く、加熱して液体リチウムにしやすい。他方ホウ素を用いる系はホウ素の融点として摂氏２０００度超える高温に加熱する必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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