反应体、发热装置及发热方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种反应体、发热装置及发热方法。
【背景技术】
[0002] 1989年，由弗莱许曼(Fleischmann)教授和庞斯(pons)教授的共同研究组发表了 在室溫下成功进行核聚变反应的方法(例如，参照非专利文献1)。据该发表，在室溫下产生 核聚变反应的常溫核聚变反应中，通过将钮(Pd)电极或者铁(Ti)电极作为负极使用，将销 (Pt)电极作为正极使用来对重水进行电分解时，会产生伴随着电分解产生的热W上的热， 同时，还观测到T射线或者中子。所述常溫核聚变反应由于在反应过程中产生异常的过剩 热，因此只要能够控制该发热现象，则能够将该发热现象作为发热装置的热源来利用。
[0003] 现有技术文献
[0004] 非专利文献
[0005] 非专利文献 1 :M.Fleischmann and S.化ns ,J.Electroanalytical 化em. , 261, P30K1989)
【发明内容】
[0006] 发明需要解决的技术问题
[0007] 但是，实际上，运样的常溫核聚变反应的机理还没有弄清，而且再现性也缺乏，因 此无法稳定地呈现其发热现象。因此，想要将运样的常溫核聚变反应作为发热装置的热源 利用的情况下，发热现象的产生概率很低，从而无法稳定地产生热。
[000引因此，鉴于上述的问题，本发明的目的在于提供一种比现有技术相比能够更稳定 地产生热的反应体、发热装置及发热方法。
[0009] 为解决课题的技术手段
[0010] 用于解决上述课题的本发明权利要求1所述的反应体，其特征在于，所述反应体设 置在重氨气体氛围、重水气体氛围、轻氨气体氛围、或者轻水气体氛围的反应炉内，并且，所 述反应体由储氨金属形成，且在其表面形成有1000 nmW下的纳米尺寸的多个金属纳米凸 部。
[0011] 另外，本发明的权利要求10所述的发热装置，其特征在于，包括：反应炉，重氨气 体、重水气体、轻氨气体、或者轻水气体中的任意一种被供给到保持真空状态的炉内；反应 体，其设置在所述反应炉内，且由其表面形成有1000 nmW下的纳米尺寸的多个金属纳米凸 部的储氨金属构成，通过在所述反应炉内产生等离子体或者对所述反应体进行加热，使氨 原子吸藏于所述金属纳米凸部。
[0012] 另外，本发明的权利要求15所述的发热方法，其特征在于，包括:供给步骤，在设置 有由储氨金属构成的反应体的反应炉内产生等离子体或者对所述反应体进行加热，并通过 气体供给装置将重氨气体、重水气体、轻氨气体、或者轻水气体中的任意一种向真空状态的 所述反应炉内供给;发热步骤，使氨原子吸藏于所述反应体表面上形成的1000 nmW下的纳 米尺寸的多个金属纳米凸部，从而所述反应体产生中子的同时产生热。
[0013] 发明的效果
[0014] 根据本发明权利要求1、10、15，氨原子吸藏于反应体的金属纳米凸部中，所述金属 纳米凸部中的电子从周围的金属原子或者其他电子受到强烈影响而起到重电子的作用，结 果，金属纳米凸部中的氨原子之间的核间距缩短，能够使隧道核聚变反应的产生概率上升， 从而与现有技术相比能够稳定地产生热。
【附图说明】
[0015] 图1是表示本发明的第一实施方式的发热装置的结构的示意图。
[0016] 图2是表示反应炉内的剖面结构的示意图。
[0017] 图3是表示第一实施方式的发热装置的中子的测量结果的图表。
[0018] 图4是表示第一实施方式的发热装置的溫度测量结果的图表。
[0019] 图5是表示本发明的第二实施方式的发热装置的结构的示意图。
[0020] 图6是第二实施方式的发热装置，图6A是表示在进行等离子体处理前的反应体的 表面样子的扫描电子显微镜（沈M)照片，图6B是表示在进行等离子体处理前的卷绕型反应 体的表面样子的SEM照片。
[0021] 图7是表示在进行等离子体处理后的反应体的表面样子的SEM照片。
[0022] 图8是表示在进行等离子体处理后的卷绕型反应体的表面样子的SEM照片。
[0023] 图9A和图9b是放大表示卷绕型反应体的表面的沈M照片。
[0024] 图10是表示在利用第二实施方式的发热装置的验证试验中对卷绕型反应体施加 的电压的图表。
[0025] 图11是表示在利用第二实施方式的发热装置的验证试验中卷绕型反应体的溫度 测量结果的图表。
[0026] 图12是表示第=实施方式的发热装置的结构的示意图。
[0027] 图13是的表示其他实施方式的反应体的结构的示意图。
[0028] 图14A是表示重氨气体的质量分布的图表，图14B是表示验证试验后在IOks的反应 炉内的气体成分的图表。
[0029] 图15是表示气体成分随时间的增减量的图表。
[0030] 图16是将图15的图表的一部分进行放大的图表。
【具体实施方式】
[0031] W下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0032] (1)第一实施方式
[0033] (1~1)第一实施方式的发热装置的整体结构
[0034] 在图1中，1表示第一实施方式的发热装置，作为电极对的卷绕型反应体25和反应 体26设置在反应炉2内，在所述反应炉2中室溫下产生核聚变反应，从而能够发热。在该实施 方式中，在反应炉2中管状的输热管32沿反应炉2的外壁W螺旋状卷绕。在输热管32的内部， 水之类的流体从供给口 32a向排出口 32b流动，在输热管32内流动的流体被在炉内产生的热 进行加热，而且加热的流体会从排出口32b直接排出，并被输送到例如图中未示出的发电装 置，将流体的热利用于发电等方面。
[0035] 在此，在反应炉2中设置气体供给装置3,从所述气体供给装置3经由气体供给管8 向炉内供给作为反应气体的重氨气体(纯度99.99% )。另外，气体供给装置3包括重氨气体 缸5和储气筒6,将从重氨气体缸5排出的高压重氨气体储存在储气筒6,然后将重氨气体减 压至1大气压左右后供给到反应炉2内。在此，在气体供给管8上设置开闭阀7,并且通过分叉 部16设置压力测量装置15。反应炉2可通过开启和关闭开闭阀和调节开闭量，来调节供给到 炉内的重氨气体的供给量。另外，设置在气体供给管8的压力测量装置15可测量气体供给管 8内的压力，并将测量的压力测量数据作为反应炉2内的压力传送给记录器17。
[0036] 并且，在反应炉2中，通过真空排气管13设置有真空排气装置10。反应炉2通过真空 排气装置10将炉内的气体向外部排出，从而使炉内变成真空氛围，并通过设置在真空排气 管13的开闭阀11被关闭，能够使炉内保持真空状态。此时，在反应炉2中，通过从气体供给装 置3向炉内供给重氨气体，由此能够形成为将重氨气体填满于被保持真空状态的炉内的状 态。
[0037] 顺便说一下，在所述反应炉2中，在反应炉2的外壁表面设置有用于测量反应炉2溫 度的热电偶18。另外，在反应炉2的外部设置有用于测量从反应炉2放出的中子的中子测量 装置19。所述热电偶18和中子测量装置19与记录器17相连接，记录器17收集从热电偶18获 得的溫度测量数据和从中子测量装置19获得的中子测量数据，除此之外还收集上述的从压 力测量装置15获得的压力测量数据，并将运些数据传送给计算机21。计算机21将通过例如 记录器17收集的运些数据显示在显示单元上，工作人员可通过显示的所述数据知道反应炉 2内的状态。
[0038] 在此，反应炉2包括例如由不诱钢(SUS306或洲S316)等形成的筒状部2a和同样地 由不诱钢(SUS306或SUS316)等形成的壁部化、2c，筒状部2a的两端开口部通过密封垫（图中 未示出）被壁部化、2c封闭，从而由筒状部2a和壁部2b、2c形成密闭空间。并且，在该实施方 式中，在筒状部2a的侧面部贯穿设置有开口部29,例如，为了使由不诱钢(SUS306或SUS316) 构成的筒状的开口观察部30的中空区域与开口部29连通，所述开口观察部30的一端与侧面 部接合。在所述开口观察部30的另一端嵌入有由盖板玻璃等透明材料形成的窗部31，W便 保持炉内的密封状态，同时工作人员能够从窗部31通过中空区域和开口部29直接观察反应 炉2内的状态。顺便说一下，在该实施方式中，反应炉2是例如筒状部2a形成为圆筒状，且全 长(壁部2b、2c之间）为300mm、筒状部2a的外径为110mm。
[0039] 除具有上述的结构之外，在所述反应炉2的炉内设置有由卷绕型反应体25和反应 体26构成的电极对，通过由电极对产生的辉光放电能够产生等离子体。实际上，在反应炉2 中，在一侧壁部化贯穿设置有开口部28，棒状的卷绕型反应体25可插入于所述开口部28而 所述卷绕型反应体25设置在炉内。实际上，壁部2b的开口部28通过设置在开口部28的绝缘 部件27被封闭，同时按照卷绕型反应体25与开口部28不接触的方式通过绝缘部件27保持所 述卷绕型反应体25,从而能够将保持反应炉2内维持密闭状态的同时使卷绕型反应体25和 反应炉2之间电绝缘。
[0040] 在该实施方式中，卷绕型反应体25的一端从壁部化的开口部28向反应炉2的外部 露出，且所述一端通过导线22a与电源20连接，可通过所述电源20施加电压。所述电源20还 包括其他导线22b，且所述导线22b与反应炉2的壁部2b连接，从而可对反应炉2也可施加电 压。另外，所述电源20通过记录器17与计算机21连接，记录器17收集输出电压等，并传送给 计算机21，从而能够通过所述计算机21控制输出电源等。
[0041] 除具有上述的结构之外，反应炉2具有反应体26W与筒状部2a的内壁表面接触的 方式设置的结构，从而可通过筒状部2a将电源20电压施加到反应体26上。由此，通过由电源 20施加的电压，卷绕型反应体25和反应体26在反应炉2内产生辉光放电。
[0042] 实际上，在该实施方式中，反应体26可由例如化、口(1、口*、1'1或者包括含有运些元素 中的任意一种元素的合金的储氨金属W筒状形成，并沿着反应炉2的内壁设置，外表面覆盖 反应炉2的筒状部2a的内壁。由于反应体26覆盖反应炉2的筒状部2a的内壁，因此由电极对 产生等离子体时，通过向筒状部2a的电子照射，能够抑制从所述筒状部2a内向炉内放出元 素(例如，不诱钢筒状部2a的情况下，铁、轻元素、氧、氮、碳等元素）。
[0043] 除了运样的结构之外，所述反应体26的表面由细线形成为网格状，并且在细线的 表面形成宽度为1000 nmW下的纳米尺寸的多个金属纳米粒子(图中未示出），从而所述表面 形成为凹凸形状。并且，优选地，所述反应体26在重氨气体氛围中通过卷绕型反应体25和反 应体26在炉内通过辉光放电来产生等离子体时(后述的发热反应处理时），通过等离子体处 理等来去除表面的氧化膜，W使氨原子(重氨原子)预先吸藏于所述金属纳米粒子中，使表 面的金属纳米粒子呈激活的状态。
[0044] 在本发明中，通过在起到电极作用的反应体26的表面形成多个金属纳米粒子，由 此在重氨气体氛围中通过卷绕型反应体25和反应体26产生辉光放电时，氨原子会吸藏于金 属纳米粒子中，纳米尺寸的金属纳米粒子中的电子从周围金属原子或者其他电子受到强烈 影响而起到重电子的作用，结果金属纳米粒子中的氨原子之间的核间距缩短，从而能够在 反应炉2中发生放出中子的同时产生热的核聚变反应。
[0045] 顺便说一下，在该实施方式中，通过后面描述的等离子体处理，在反应炉2内设置 反应体26后在所述反应体26的表面形成纳米尺寸的多个金属纳米粒子，但是本发明并不限 定于此，还可W在反应炉2内设置反应体26之前，通过对反应体26进行喷射处理或者蚀刻处 理等，来在所述反应体26表面预先形成纳米尺寸的多个金属纳米粒子，然后将在表面形成 有所述金属纳米粒子的反应体26设置在反应炉2内。但是，即使在运种情况下，为了在重氨 气体氛围中通过卷绕型反应体25和反应体26来在炉内通过辉光放电来产生等离子体时，使 氨原子吸藏于金属纳米粒子中，也需要进行后面描述的等离子体处理，来去除反应体26表 面的氧化膜，使表面的金属纳米粒子呈激活状态。
[0046] 实际上，在反应体26表面形成具有如球形粒子、楠圆形粒子、或者蛋形粒子的一部 分埋入于所述表面的形状(例如，半球形、半楠圆形、或者半蛋形）的弯曲表面的多个金属纳 米粒子。并且，在该实施方式中，在反应体26表面形成的金属纳米粒子之间相互接触，且多 个金属纳米粒子密集。并且，金属纳米粒子中还具有在所述金属纳米粒子的弯曲表面进一 步形成宽度(粒径)为1~IOnm的微细的金属纳米粒子的金属纳米粒子，而且在由多个金属 纳米粒子形成的凹凸形状的表面上可分散形成宽度为1~IOnm的微细金属纳米粒子。
[0047] 运样的金属纳米粒子的宽度为1000 nmW下的纳米尺寸，优选为300nmW下，进一步 优选为IOnm W下，再进一步优选为5nm W下，通过金属纳米粒子的宽度变小，由此能