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公開番号2024139666
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023174791
出願日2023-10-06
発明の名称ホウ素とミュオニック水素原子を用いるミューオン触媒核融合システム
出願人個人
代理人
主分類G21B 3/00 20060101AFI20241002BHJP(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なく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。また中性子を発生しにくい系も考案したい。
【解決手段】ミューオン触媒核融合において原子核が核融合する際に、核融合により生成した物質の原子核の電荷が、核融合燃料となる原子の原子核の電荷より小さい特徴を持つ、核融合反応系を用いる。具体的には核融合燃料に陽子とホウ素、若しくは陽子を水素分子としてホウ素とともに含むジボランを用いるミューオン触媒核融合系を提案する。また電気的に中性であるミュオニック水素原子と水素化ホウ素の混合物を作り、前記混合物を圧縮する系を開示する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
核融合燃料は陽子（P1）とホウ素（B1）を含み、前記核融合燃料がミューオンを用いてミューオン触媒核融合反応又はミューオンを用いた核融合反応により核融合したのちに生成した原子・粒子はヘリウム・アルファ線である、ミューオン触媒核融合システムであって、
前記核融合燃料は水素化ホウ素を用いる、ミューオン触媒核融合システムであって、
ミューオン（M1）と陽子(P1)が結合し電気的に中和されたミュオニック水素原子を前記水素化ホウ素に投入・入射させ、ミュオニック水素原子と水素化ホウ素の混合物（MP1-XMB）を形成する特徴を持つ、ミューオン触媒核融合システムであって、
ミュオニック水素原子の照射手段（NBI）を用いて、ミュオニック水素原子を前記水素化ホウ素に投入・入射する特徴を持つ、ミューオン触媒核融合システムであって、
前記混合物（MP1-XMB）は第１の加圧手段（PUMP)により加圧される特徴を持つミューオン触媒核融合システムであって、
前記混合物（MP1-XMB）は第１の加圧手段（PUMP)により混合される特徴を持つミューオン触媒核融合システムであって、
前記混合物（MP1-XMB）は第２の加圧手段（PUMP)により第１の加圧手段による圧力よりも高い圧力になるように圧縮され加熱される特徴を持つミューオン触媒核融合システム。
続きを表示（約 82 文字）【請求項２】
第２の加圧手段はラムジェットのラム部（RAM）を用いた圧縮部にて行われる特徴を有する、請求項１に記載のミューオン触媒核融合システム。

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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