特表 2023-549986 非中性子性核融合プラズマ反応器および発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-29

(54)【発明の名称】非中性子性核融合プラズマ反応器および発電機

(51)【国際特許分類】

   G21B 1/11 20060101AFI20231121BHJP

   G21B 1/05 20060101ALI20231121BHJP

   G21B 1/21 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

G21B1/11 Z

G21B1/05

G21B1/21

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023551950

(86)(22)【出願日】2021-11-03

(85)【翻訳文提出日】2023-06-28

(86)【国際出願番号】 US2021057875

(87)【国際公開番号】W WO2022098741

(87)【国際公開日】2022-05-12

(31)【優先権主張番号】63/204,995

(32)【優先日】2020-11-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523170987

【氏名又は名称】コップ，ケン イー．

(71)【出願人】

【識別番号】523170998

【氏名又は名称】ウッド，ライアン エス．

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】コップ，ケン イー．

(72)【発明者】

【氏名】ウッド，ライアン エス．

(57)【要約】

溶媒和電子の超臨界核融合燃料としてリチウムアンモニア燃料混合物を使用し、それによってクーロン障壁を低下させて小規模核融合を達成する、非中性子性核融合装置が開示される。アルファ源、磁気閉じ込め、電気アーク放電、および圧力の統合は、核融合事象および連鎖反応を可能にする。このプロセスは、原子を核融合させ、次いで、プラズマ内に反磁性圧力を生成し、その出力エネルギーが誘導的に回収されるように、周期的に動作する。典型的な実施形態の装置は、チャンバーと、チャンバーの少なくとも一部を囲む磁気閉じ込めコイルと、チャンバー内に延在する電極とを含み、間隙を規定する。双方向電極ロッドアレイを有する装置は、第１の方向に延在するロッドを有する第１のアレイと、第１の方向とは反対の第２の方向に延在するロッドを有する最後の電極ロッドアレイと、各々が両方向に延在するロッドを有する１つまたは複数の介在電極ロッドアレイとを有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

核融合装置であって、
チャンバーと、
前記チャンバーの少なくとも一部を囲む磁気閉じ込めコイルと、
前記チャンバー内に延在する第１の電極と、
前記チャンバー内に延在し、前記第１の電極から離間し、前記第１電極との間に間隙または重なり合う電極のいずれかを規定する第２の電極と、
を備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも１つは、前記間隙内に電離放射線を放出する少なくとも１つの放射性同位体を含み、それによって前記間隙内の燃料に核融合を生じさせることを特徴とする、核融合装置。

【請求項2】

前記チャンバー内にアルファエミッターがあり、前記アルファエミッターは、電極、ガス、コーティング、または前記燃料中に溶解もしくは懸濁されたアルファエミッターであることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項3】

前記第１の電極は、ハロー、丸みを帯びた、平坦な、または先細りの先端部のいずれかを備え、
前記第２の電極は同様の選択肢を備えることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項4】

前記第１の電極は、第１の電極ロッドまたは複数の第１の電極ロッドのアレイを備え、それぞれは、前記間隙に向かって延在し、
前記第２の電極は、第２の電極ロッドまたは複数の第２の電極ロッドのアレイを備え、それぞれは、前記第１の電極ロッドに対向して前記間隙に向かって延在することを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項5】

前記第１の電極ロッドはそれぞれ、ハロー、丸みを帯びた、平坦な、または先細りの先端部を備え、
前記第２の電極ロッドはそれぞれ、ハロー、丸みを帯びた、平坦な、または先細りの先端部を備えることを特徴とする、請求項４に記載の核融合装置。

【請求項6】

さらに、第１の基部と、前記第１の基部から離間した第２の基部とを備え、
前記第１の電極ロッドは第１の基部上に取り付けられ、
前記第２の電極ロッドは前記第２の基部上に取り付けられることを特徴とする、請求項４に記載の核融合装置。

【請求項7】

前記第１の電極ロッドは、第１の方向に前記第１の基部から延在し、
前記第２の電極ロッドは、前記第１の方向とは反対側の第２の方向に前記第２の基部から延在し、
前記核融合装置はさらに、
前記第２の基部が前記第１の基部と第３の基部との間に配置されるか、または前記第１の基部と第３の基部との間に重なるように、前記第２の基部から離間された第３の基部と、
前記第３の基部上に取り付けられ、前記第２の方向に前記第２の基部に向かって延在する複数の第３の電極ロッドと、
前記第２の基部上に取り付けられ、前記第２の方向に前記第３の基部に向かって延在する第４の電極ロッドと、
を含むことを特徴とする、請求項４に記載の核融合装置。

【請求項8】

さらに、前記チャンバーによって規定される貯蔵領域内に延在する少なくとも第１の電極末端を備え、前記電極末端は、前記貯蔵領域内に蓄積された液体リチウム－陽子燃料を気化させるための電源と電気的に連通していることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項9】

さらに、前記貯蔵領域に蓄積された液体を気化させるために、前記貯蔵領域内に延在し、前記第１の電極末端から離間された、少なくとも第２の電極末端を備えることを特徴とする、請求項８に記載の核融合装置。

【請求項10】

さらに、気化前の前記貯蔵領域において、少なくともリチウムとアンモニア（ＮＨ_３）とを安定したモル濃度で含む混合物を含むことを特徴とする、請求項８に記載の核融合装置。

【請求項11】

前記リチウムが、Ｌｉ－７とＬｉ－６との混合物またはリチウムの純粋な同位体の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の核融合装置。

【請求項12】

前記核融合装置の使用時に、少なくともリチウムおよびＮＨ_３燃料を含む混合物が前記電気スパーク間隙内にて直接滴定され、燃料が初期気化および装置点火よりもむしろ連続的で持続的な動作方法を提供することを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項13】

前記チャンバーが、円形、球形、トロイダル、またはねじれ形状であることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項14】

前記チャンバーが、前記チャンバー内の圧力および温度を含む、ステンレス鋼、セラミック、または他の金属を含むことを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項15】

前記チャンバーは、化学的およびプラズマ攻撃に対して耐性があることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項16】

前記磁気閉じ込めコイルが、インダクタおよびまたは電磁石の両方として機能する螺旋コイルを形成する、単一もしくは複数のゲージのプレートもしくはワイヤまたは他の導電性材料からなる電磁石を備えることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項17】

さらに、前記ケースの内部または前記磁気閉じ込めコイルの周囲の外部に、圧力逃がし弁、圧力測定装置、温度測定装置、および冷却装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項18】

さらに、放射線防護および減衰を備えることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項19】

前記チャンバーが、使用時に、少なくとも１つの不活性ガスで充填されることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項20】

さらに、前記間隙内にビームを放射するレーザーを備えることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項21】

核融合を促進し、そこからエネルギーを回収する方法であって、
リチウムとアンモニアを供給するステップと、
リチウムとアンモニアを用いて溶媒和電子燃料源を生成するステップと、
前記溶媒和電子燃料源が存在するチャンバー内の反応部位にアルファ粒子または陽子の源を供給し、それによって、前記反応部位における核融合事象を促進するステップと、
前記核融合事象からエネルギーを回収するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。

【請求項22】

前記アルファ粒子または陽子の源が、前記燃料中に混合されたトリウム金属、アメリシウム金属、前記燃料中への直接の水素化トリウムのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記リチウムが、Ｌｉ－７、Ｌｉ－６、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。

【請求項24】

前記溶媒和電子燃料源が、２２モル％の割合で、リチウムで弱く飽和されているかまたは完全に飽和されていることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。

【請求項25】

前記方法が本質的に周期的であり、連続的ではないことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。

【請求項26】

前記チャンバーが磁気閉じ込めを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。

【請求項27】

前記チャンバーの内部は、１０バール～１０００バールの範囲の圧力を有することを特徴とする、請求項２１に記載の方法。

【請求項28】

前記チャンバーは、誘導された電流および電圧が電気的利得または装置利得として回収されることを可能にする導電性コイルによって囲まれることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は２０２０年１１月９日に出願された米国仮特許出願第６３／２０４，９９５号「ＡＮＥＵＴＲＯＮＩＣ ＦＵＳＩＯＮ ＰＬＡＳＭＡ ＲＥＡＣＴＯＲ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ」の優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示は熱核融合プラズマの分野に関し、より具体的には、リチウム核融合生成物からのエネルギーを電力に直接変換するための非中性子性核融合および装置に関する。

【背景技術】

【0003】

今日、世界のエネルギー需要を将来にわたって満たすための電源を供給しながら、効果的に、同時に、クリーンで、安全で、環境に優しい唯一のタイプの非中性子性核融合が企図されている。非中性子性核融合は、化石燃料や現在利用可能な核分裂に基づく電力生産（発電）とは異なり、温室効果ガス、中性子放出、放射性廃棄物、熱廃棄物、および広い陸域を必要としない。非中性子性核融合は、太陽光発電や風力発電とは異なり、天候や時刻による中断を受けない。非中性子性核融合は、従来の現行の核融合反応器とは異なり、地球に平和で繁栄した未来をもたらしながら、溶融も増殖もなく、容易に停止することができるはずである。

【0004】

いくつかのタイプの非中性子性核融合が提案されている。最も一般的な概念は、水素とホウ素の混合物を利用する。極端に高温では、数十億度の水素原子核（陽子）がホウ素－１１原子核と核融合して、非常に短時間で炭素原子核を形成する。しかし、炭素原子核は一緒にとどまるにはエネルギーが多すぎるので、瞬間に３つのヘリウム原子核に分裂し、エネルギーを放出する。

【0005】

当然ながら、数十億度を達成することは、工学的な課題であり、典型的にはレーザーを介して、大量のエネルギーを消費する。例えば、フランスのＰａｌａｉｓｅａｕのＥｃｏｌｅ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅでは、レーザー加速陽子ビームと高強度レーザーパルスを用いて陽子とホウ素－１１核を核融合させた。

【0006】

核融合反応の難しさは、核がそれらの相互のクーロン反発を克服するために必要とされるエネルギーである点火障壁によって特徴付けられる。クーロン障壁を克服するための従来のアプローチは、大型で複雑な研究施設を必要とする、大型の加速器またはレーザーアレイに依存しており、そのために政府または大規模な産業資金を必要とする、継続的な資金調達が行われている。マンモススケール装置の間で核融合を誘発する実現可能なアプローチが求められているが、いくつかの利用可能な放射性同位元素からの粒子放出は核融合点火の可能なモードとして見落とされている。本開示まで、核融合に基づくエネルギーを利用することにおいて、小規模で管理可能であり、かつ効果的である既知の装置はない。

【0007】

本開示の全ての要素、すなわち、核融合原理それ自体を除いて、光電子核融合（ＬＥＥＦ）反応器の周囲には、多くの学術文献が存在する。これが、この核融合のブレークスルーが主流の科学によって見逃された、またはおそらくはホワイト科学界から分類され隠された理由である可能性が高い。

【0008】

科学論文の記録は、当時「最初の人工核崩壊」と呼ばれていたコックロフトとウォルトン１９３２の有名な実験から始まる。それらは７Ｌｉを陽子で衝撃し、２つのα粒子に分解する不安定な８Ｂｅを得た。この減衰におけるエネルギー利得（１７．３ＭｅＶ）は、Ｄ－Ｔ核融合（１７．６ＭｅＶ）から得られるエネルギーに匹敵する。８Ｂｅの崩壊は、エネルギーを粒子運動エネルギーとして送達する。

【0009】

この反応は、さらなる研究論文を促し、我々のアプローチ、毛細管核融合、Ｌｏｃｈｔｅ －Ｈｏｌｔｇｒｅｖｅｎ（文献１）によって発明された低エネルギー核融合実験を明確に支持する。この特定の実験は、以下のように述べられている：「例えば（重アンモニア中に溶解されたリチウム）で満たされた薄いガラス管が１５０～２００ｋＶに充電されたコンデンサバンクからの電流パルスにさらされる。５０～２００ｎｓ後、溶液の縦方向崩壊により電流の低下が起こる。この低下、すなわち電流休止の間に、重アンモニアのために中性子のバーストが生成される。軽アンモニアを使用する場合、中性子は生成されない。これらの実験で供給されるエネルギーは約５００Ｊであり、キャピラリーを約５０００Ｋまで均一に加熱するのに十分であり、イオン化エネルギーが計算に含まれないので、おそらくそれより少ない。このように、中性子は熱核反応によって生成することはできず、むしろ加速過程が候補と考えられる」。

【0010】

さらに、１９８７年の科学論文で、Ｌｏｃｈｔｅ－Ｈｏｌｔｇｒｅｖｅｎ（文献２）、（文献３）はＬｉ－ＮＨ_３の核融合反応とＬｉＮＤ_３核融合反応は熱核反応ではなく、混成の性質、すなわち、プラズマは核融合のために充分な温度まで加熱されないが、電界は核融合反応を完了することを示した。プラズマを加熱した後、プラズマは乱流的に膨張する。この間、電界はＬｉおよび陽子核を後加速し、不安定な８Ｂｅの形成、それに続くアルファ崩壊をもたらす。これらの核融合反応は頻繁に起こり、１サイクルよりもはるかに長い時間の間に観察される。

【0011】

Ｌｏｃｈｔｅ－Ｈｏｌｔｇｒｅｖｅｎ実験はＬｉＮＤ_３を伴う毛管核融合中性子束を明らかに示し、Ｌｉ－ＮＨ_３では中性子生成がないことから、このＬｉ陽子燃料との非中性子性核融合の根拠を支持した。

【0012】

ＬＥＥＦのブレークスルーの鍵はクーロン障壁の劇的な減少である。Ｃｒｕｚ（文献４）らの２０１２年の論文では、「^６，７Ｌｉ＋陽子反応は、金属環境で起こると大きく増強される。増強のメカニズムは、金属の準自由原子価電子によるものであることが十分に確立されているにもかかわらず、完全には理解されていない」という議論はないと結論している。

【0013】

研究者ら（文献５）は、電子遮蔽やデバイスクリーニングの考え方を、核融合を促進し、クーロン障壁を低下させる機構として考察している。例えば、Ｆｅｎｇは、仮定された誘電率に基づく電子スクリーニングが重陽子距離を４０％も減少させることができると推定している。これは約１０～４０／ｓの増大した核融合速度（約２５～３０桁の増大）に対応する。

【0014】

１９８９年の論文のＢｅｎｅｄｅｋとＢｏｒｔｉｇｎｏｎは、室温で報告された核融合速度を説明するのに必要な、金属に吸着された重水素原子核間のクーロン反発の大幅な減少をもたらす可能性のある電子機構のいくつかを論じている（文献６）。

【0015】

さらなる背景として、天体物理学では、太陽の中にいわゆる「リチウム燃焼」の区域が存在することが一般に認められている。この区域は一般的な（水素）乱流の区域のすぐ下、すなわち、表面の約３０，０００ｋｍ下の太陽の外側区域に位置する。ここでは、温度は２．４～１０６Ｋまたは２０６ｅＶのみである。爆発するワイヤの研究で得られた温度は、驚くべきことにこの値に近い。

【0016】

ワイヤの爆発を伴う以前の研究とは対照的に、ワイヤの爆発において熱核融合を達成することは、できるだけ多くのエネルギーを短時間で供給することによって達成されると考えることは間違っている。そうではなく、適度な温度でできるだけ長く電界を発生させる必要があり、爆発の乱流はできるだけ強くするべきである。これは、ＬＥＥＦ反応器が磁界圧縮、プラズマ反応物の物理的圧力、およびプラズマ燃料を通る電気アーク放電によって行うものである。

【0017】

核融合システム性能の標準は、Ｌａｗｓｏｎｅ基準である。Ｌａｗｓｏｎｅ基準は、核融合の研究に用いられる性能指数である。それは、核融合燃料内の核融合反応によって生成されるエネルギーの速度を、環境に対するエネルギー損失の速度と比較する。この基準は、３つの基本要素、すなわち密度、温度、および時間からなる。これらの要素は、「三重積」（Ｔｒｉｐｌｅ Ｐｒｏｄｕｃｔ）として知られる値を計算するために使用される。

【0018】

以下の理由により、ＬＥＥＦ三重積は良好である。

【0019】

ＥＦＳのＬＥＥＦ燃料は、任意の他の既知のアプローチよりも高い密度を有する超臨界流体状態で作動する。ＬＥＥＦ密度は文字通り、他の多くのアプローチを文書化するために使用されるチャートから外れている。

【0020】

他のアプローチで見られるＫＥＶとは対照的に、ＭＥＶで測定された高いイオン温度は、あらゆる核融合サイクル中に有意な連鎖反応をもたらす。また、ＬＥＥＦエネルギーは文字通りチャートから外れている。

【0021】

他のアプローチでは、磁気閉じ込めの安定性が閉じ込めおよび核融合燃焼時間の主要な駆動力である。これは、他のアプローチの失敗点であった。ＬＥＥＦ工程は周期的であり、核融合ＥＭＦエネルギーは、他のアプローチで使用される「熱」ベースの抽出で見られる約３０％と比較して、９０％を超える非常に高い効率で磁気誘導を介してサイクル毎に抽出される。我々の誘導場は、本来、定常状態場ではなく、他のプログラムを苦しめている同じ問題に悩まされることがないようにすべきである。

【0022】

早期点火状態では、我々の燃料は、電子スクリーニングとして知られている現象によって桁違いに変更されたクーロン障壁を示す。

【0023】

Ｌａｗｓｏｎｅ基準は、放電を介してプラズマにフラッシュされる超臨界の極めて高密度の溶媒和電子リチウムアンモニア液体燃料であるので満たされる。

【発明の概要】

【0024】

この概要は、以下の詳細な説明においてさらに説明される概念を簡潔に紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を限定するものとして解釈されるべきでもない。

【0025】

少なくとも１つの実施形態によれば、装置は、
チャンバーと、
チャンバーの少なくとも一部を囲む磁気閉じ込めコイルと、
チャンバー内に延在する第１の電極と、
チャンバー内に延在し、第１の電極から離間して配置され、第１電極との間に間隙を規定する第２の電極と、
を備え、
第１の電極および第２の電極のうちの少なくとも１つは、間隙内に電離放射線を放出する少なくとも１つの放射性同位体を含む。

【0026】

少なくとも一例では、第１の電極は先細りの先端部を含み、第２の電極は先細りの先端部を含む。

【0027】

第１の電極は、各々が間隙に向かって延びる複数の第１の電極ロッドアレイ内に第１の電極ロッドを含むことができ、第２の電極は、各々が第１の電極ロッドに対向して間隙に向かって延びる複数の第２の電極ロッドアレイ内に第２の電極ロッドを含むことができる。

【0028】

各第１の電極ロッドは先細りの先端部を含んでもよく、各第２の電極ロッドは先細りの先端部を含んでもよい。先端部は、作業のために先細りにする必要はない。

【0029】

装置は、第１の基部と、第１の基部から離間された第２の基部とを含み得、第１の電極ロッドは第１の基部に取り付けられ得、第２の電極ロッドは第２の基部に取り付けられ得る。

【0030】

少なくとも一例では、第１の電極ロッドは、第１の方向に第１の基部から延在し、第２の電極ロッドは、第２の方向とは反対側の第２の方向に第２の基部から延在し、装置はさらに、第２の基部が第１の基部と第３の基部との間に配置されるように第２の基部から離間された第３の基部と、第３の基部上に取り付けられ、第２の方向に第２の基部に向かって延在する複数の第３の電極ロッドと、第２の基部上に取り付けられ、第２の方向に第３の基部に向かって延在する第４の電極ロッドと、をさらに含む。

【0031】

第１の電極末端は、チャンバーによって規定される貯蔵領域内に延在してもよく、電極末端は、貯蔵領域内に蓄積された液体を気化させるための電源と電気的に連通している。

【0032】

第２の電極末端は、貯蔵領域内に蓄積された液体を気化させるために、第１の電極末端から離間された貯蔵領域内に延在してもよい。

【0033】

少なくともリチウムおよびアンモニア（ＮＨ_３）を安定したモル濃度で含む混合物が、気化前に貯蔵領域内にあってもよい。

【0034】

前記リチウムは、Ｌｉ－７およびＬｉ－６のうち少なくともいずれか一つを含むか、またはこれらの組み合わせであってもよい。

【0035】

装置の使用において、少なくともリチウムを含む混合物は、間隙内に直接滴定され得る。

【0036】

チャンバーは、円筒形、円形、球形、トロイダル、またはねじれ形状であってもよい。

【0037】

チャンバーは、チャンバー内の圧力および温度を含むステンレス鋼、セラミック、または他の金属を含んでもよい。

【0038】

チャンバーは、化学物質およびプラズマの攻撃に対して耐性があり得る。

【0039】

磁気閉じ込めコイルは、インダクタと電磁石の両方として機能する螺旋コイルを形成する、単一もしくは複数のゲージのプレートもしくはワイヤまたは他の導電性材料からなる電磁石を含むことができる。

【0040】

この装置は、圧力逃がし弁、圧力測定装置、温度測定装置、および冷却装置を、ケース内に、またはコイルの周囲の外部に含むことができる。

【0041】

装置は、放射線防護および減衰を含むことができる。

【0042】

チャンバーは使用時に、少なくとも１つの不活性ガスで充填されてもよい。

【0043】

不活性ガスは、ヘリウムおよびアルゴンの少なくとも一方を含んでもよい。

【0044】

装置は、間隙内にビームを発するレーザーを含んでもよい。

【0045】

上記の概要は、累積的かつ包括的であると理解されるべきである。上述の実施形態および特徴は１つまたは複数の他の実施形態において、全体的または部分的に、様々な組み合わせで組み合わされる。

【0046】

前述の概要および以下の詳細な説明は、以下に簡単に説明する例示的な実施形態および特徴を示す図面を考慮して読まれるべきである。しかしながら、概要および詳細な説明は、明示的に示された実施形態および特徴のみに限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1A】種々のモル飽和濃度における我々の独特のリチウムアンモニア燃料を用いた我々のＤｅｂｙｅ電子スクリーニングを与えられた、核融合確率対陽子エネルギーを示すプロットである。このデータは、第三者の厳密なシミュレーションソフトウェアによるものである。

【図1B】温度に対する陽子Ｌｉ－７反応の核融合反応性を示す標準的なプロットである。他の一般的な核融合反応についての同様のプロットは、公開文献に広く開示されている。

【図1C】反応の最初の３００ナノ秒対シミュレーションされたアルファエネルギーをプロットした核融合シミュレーションである。アルファエネルギーは、装置を介して供給されるか、または燃料混合物に組み込まれる。

【図1D】約５０ナノ秒での約５０ｋｅＶでの点火温度を示す、核融合温度対時間のプロットである。

【図1E】我々のアルファ集団を用いた、最初の３００ナノ秒における２．４倍の核融合増殖または連鎖を示すプロットである。

【図1F】本発明の実施形態によって利用可能にされる点火エネルギー未満の核融合事象閾値を実証する、多くのリチウムベースの反応についての入射エネルギーに対する断面のプロットである。

【図2】少なくとも１つの実施形態による、反応器装置の外部および機械的特徴を全体的に描写する。

【図3】内部を見るために図２の装置の前方壁断面を透明にした、別の斜視からの装置の断面図である。

【図4】図２の装置における対向する放射性同位元素ドープ電極アレイ間の反応領域の拡大図である。

【図5】図４のいずれかの電極アレイの斜視図である。

【図6】図５の電極アレイの長手方向図である。

【図7】図３の図解の最下部の拡大図である。

【図8】少なくとも１つの実施形態によるバックブースト電源を示す電気回路図である。

【図9】図１Ｆの装置および他の実施形態が有用なエネルギーを生成する反応連鎖を示す核種チャートの断面図である。

【図10】電極アレイの列を有するマルチプラズマ反応器装置を示し、そのうちのいくつかは双方向である。

【図11】図１０の図解の部分拡大図である。

【図12】エネルギーが熱交換によって回収される、さらに別の実施形態による反応器装置の断面図である。

【図13】図１２の装置の部分拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

これらの説明は、より広範な発明主題の１つまたは複数の特定の実施形態の理解を提供するのに十分な詳細を提示される。これらの説明は発明の主題を明示的に記載された実施形態および特徴に限定することなく、それらの特定の実施形態の特定の特徴を説明し、例示する。これらの説明を考慮した考察は、本発明の主題の適用範囲から逸脱することなく、追加の同様の実施形態および特徴を生じさせる可能性が高い。工程はプロセスまたは方法の特徴に関連して明示的に記載または暗示され得るが、順序または配列が明示的に記載されない限り、そのような明示的または暗示された工程の間の任意の特定の順序または配列は暗示されない。

【0049】

図面およびこれらの説明において表現または暗示される任意の寸法は、例示的な目的のために提供される。したがって、図面およびこれらの説明の範囲内のすべての実施形態が、そのような例示的な寸法に従ってなされるわけではない。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。したがって、図面およびこれらの説明の範囲内のすべての実施形態が、図面の相対的な寸法に関する図面の明らかな重量計に従ってなされるわけではない。しかしながら、各図面について、少なくとも１つの実施形態は、図面の明らかな相対的重量計に従って作成される。

【0050】

図面全体を通して使用される同様の参照番号は、同様または類似の要素を示す。排他的な代替として説明または暗示されない限り、図面および説明全体にわたる特徴はいくつかの特定の実施形態に明示的に関連付けられた特徴が他の実施形態と組み合わされ得るように、累積的であると見なされるべきである。

【0051】

別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本開示の主題が属する技術分野の当業者に一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または同等の任意の方法、装置、および材料が、本明細書に開示される主題の実施または試験において使用され得るが、代表的な方法、装置、および材料がここで記載される。

【0052】

長年にわたる特許法の条約に従い、用語「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、特許請求の範囲を含む本願明細書において使用される場合、「１つまたは複数」を指す。反対のことが示されない限り、本明細書および添付の特許請求の適用範囲に記載される数値パラメータは、これらの説明の適用範囲内で得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。

【0053】

本明細書に記載される核融合のためのシステムおよびプロセスは、従来の技術に対して新規かつ有利である。非中性子性核融合が達成される：いくつかの実施形態ではリチウム＋陽子反応がヘリウム＋エネルギーを生成し、ヘリウム＋エネルギーは使用可能な電力に直接変換される。本発明の光素子電気的核融合（ＬＥＥＦ）として以下の説明のいくつかにおいて参照されるこの革新的なエネルギー技術は、危険な放射線を放出しない。核融合連鎖反応を生成するためのより容易で安全な方法は、電気アーク放電、磁気誘導場、および圧力閉じ込めを用いてプラズマ中で核融合の出入りを繰り返す周期的プロセスを使用して提供される。電気アーク放電は、圧力閉じ込めされた高密度プラズマ燃料を通過する。要するに、核融合プラズマ「変圧器」が提供される。独特の燃料が使用され、超高密度プラズマが、歴史的に失敗したアプローチよりも１０桁高密度で生成される。

【0054】

リチウム－陽子核融合反応は、実質的に中性子を発生させず（それによって、非中性子性核融合を支持する）、または放射線を発生させず、強力なエネルギー出力を有するために好ましい。陽子はその電子が取り除かれた水素原子であり、リチウム（Ｌｉ）は、リチウムイオン電池および多くの他の工業用途で使用される軽い非放射性元素である。水素－リチウムはクリーンで豊富な核融合サイクルを表し、商業的核融合ソリューションのための理想的な燃料源となる。

【0055】

核融合システムの実際のまたは理論的な性能を評価するための基準は、Ｌａｗｓｏｎｅ基準として知られている。核融合研究で使用されるこの性能指数は、核融合燃料内で生成される核融合反応エネルギーの速度を、環境に対するエネルギー損失の速度と比較する。この基準は、３つの基本要素、すなわち密度、温度、および時間を利用する。これらの要素は、「三重積」として知られる値を計算するために使用される。

【0056】

本発明のＬＥＥＦ三重積は、多くの理由から好ましい。例えば、本発明のＬＥＥＦ燃料は、その他任意の既知のアプローチよりも桁違いに高い密度を有する超臨界流体状態で作動する。本発明のＬＥＥＦ密度は文字通り、他の多くのアプローチを文書化するために使用されるチャートから外れている。アルファ放射源、反応器内の水素化物トリウムなどの機械的または混合燃料成分に起因する他のアプローチで見られるｋｅＶとは対照的に、ＭｅＶで測定される、数桁高いイオン温度は、あらゆる核融合サイクル中に有意な連鎖反応をもたらす。

【0057】

本発明者らは、ＬＥＥＦ反応における量子効果が核融合反応に寄与するか、またはそれを支配する可能性さえある効果があることを見出した。ＬＥＥＦの概念は、多くの相対論的電子を生成する。これらの電子はＬｉ－ＮＨ_３－ｅクラスターの内部構造と相互作用するのに十分なエネルギーを有し、したがって、クラスターの内部電荷を変化させ、クラスター内部の負電荷ウェルに寄与する。これは、電子とクラスターの一種の分子核融合において、ＮＨ_３シェルをリチウムに単純に崩壊させ、非常に低いエネルギーでＬｉ＋ｐ －２ａを可能にするのに十分なマスキングをもたらすことができる。原子の大きさである２～３オングストロームの分子シェル内で圧縮された反応物のセットに複数の負電荷を割り当てると、一種の長寿命の擬似原子、すなわち、複数の負電荷を有する半径１～１．５オングストロームの陽子シェル内のリチウムが効果的に生成された。さらに、これは、プラズマ状態においてのみ見られる核融合効果、ならびに観察される広範なｘ線発光を説明する。単純な損失メカニズムではなく、クーロン障壁低減に直接相関し得る制動放射である。

【0058】

本開示および装置における主要なブレークスルーの１つは、核融合燃料である。溶媒和電子を形成するリチウムとアンモニアの導電性混合物（文献７）である。

【0059】

溶媒和電子はＬｉ濃度の関数である。溶媒和シェルは各Ｌｉカチオンを取り囲む４つのＮＨ_３と、２～３オングストロームのサイズの電荷ポテンシャルウェルおよび複数の負電荷を有するクラスターを形成する劈開電子とからなり、したがって、２０％Ｌｉ濃度は、最大導電率となる。さらに、電流を運ぶ電子は、隣接しておらず、おそらく３～４個のシェルから離れたクラスターへの量子トンネリングを示す。この電荷の非金属量子伝導機構は複数の電子がクラスターを占有することを可能にし、反応物の電荷の効果的な電子遮蔽を提供する。これはクーロン障壁を劇的に低下させ、核融合反応を可能にする機構である。

【0060】

この実施形態は、Ｌａｗｓｏｎｅ基準および好ましい三重積を達成するために、因子の組み合わせを活用する。初期温度に達するのは燃料密度とプラズマであり、核融合のために十分に高くはなく、次いでプラズマを通る電気アーク放電は、核融合事象を生成するのに十分な温度と時間を増加させる。

【0061】

本発明のための最新の理論的核シミュレーションを探求するために、我々は２０２１年のＶｏｓｓ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（アルバカーキ）のコメントを提供し、これは、広範な行政機関、民間企業、および機関のための核融合における長年の研究で知られている。すなわち：「我々は核反応、イオン熱化、電子－イオン平衡化、およびイオン－イオン大角散乱の影響を含む、シカゴソフトウェアシミュレーションコード（文献８）内で採用された核融合シミュレーションモデルを使用した。７ＭｅＶを共有する二つの核融合αによる陽子の粒子散乱を介して核融合利得を増加させる手段として、ｐ‐Ｌｉ燃焼における核融合アバランシェまたは高められた反応度可能性を調べた。アップ散乱効率はアルファ粒子軌道に沿ったアルファによる陽子の大角ラザフォード散乱の発生確率によって決定され、その長さ（範囲）はプラズマ電子およびイオンに対するアルファ粒子のエネルギー損失によって主に支配される。熱化速度への核融合速度は、このプロセスによる核融合の損益分岐を決定するための鍵である。」「ｐ－Ｌｉの古典的なＬａｗｓｏｎｅ基準は、核融合断面積がより低く、より高いイオンエネルギーでピークを示すので、Ｄ－Ｔの基準よりも実質的に高いことがよく知られている。したがって、Ｍａｘｗｅｌｌイオン分布に対するｐ‐Ｌｉ反応性は、Ｄ‐Ｔよりも著しく高い温度でピークに達する。さらに、プラズマ電子がイオンと平衡状態にある場合、制動放射損失がパラメータ空間を横切る核融合反応よりも支配的であり、正味エネルギー利得を不可能にする可能性があるという懸念がある。低温での核融合確率を増加させる方法として、高密度混合物または格子中の電子縮退が提案されている。これは、リチウムアンモニアなどの混合物中の核クーロンポテンシャルを遮蔽し、より低いエネルギーで核融合断面積を増強する影響を有する。大きな上方散乱効率と結合したこの縮退は、有効なＬａｗｓｏｎｅ基準を低下させ、キャビテーション核融合を実行可能な核融合反応器にする。」と述べた。

【0062】

他のアプローチでは、磁気閉じ込めの安定性が閉じ込めおよび核融合燃焼時間の主要な駆動力である。これは、他のアプローチの失敗点であった。本発明のＬＥＥＦ工程は周期的であり、核融合ＥＭＦエネルギーは、他のアプローチで使用される「熱」ベースの抽出で見られる約３０％と比較して、９０％を超え得る非常に高い効率で磁気誘導を介してサイクル毎に抽出される。誘導場は、本来、定常状態場ではなく、他のプログラムを苦しめる同じ問題を克服されうるのであれば、定常状態場であるべきではない。早期点火状態では、本発明のＬＥＥＦ燃料は、電子スクリーニングとして知られている現象によって桁違いに変更されたクーロン障壁を示す。

【0063】

図面がその一部である本明細書の説明による反応器は、広い範囲の物理的寸法にわたってスケーリングすることができ、より小さいサイズの実施形態は１メートル未満であり、より工業的なサイズの実施形態になる。本発明のＬＥＥＦ型核融合反応は連続的に核融合連鎖反応を維持せず、燃料はすでに、従来の重水素－トリチウム燃料よりも１０桁高密度であるので、過去の多層核融合実験炉に典型的な、磁気または静電閉じ込めを提供するための大規模な構造は必要とされない。

【0064】

これらの記載による反応器は、他のアプローチと比較して費用効果が高い。本発明のＬＥＥＦ反応器の経済的優位性に影響を及ぼす要因には少なくとも以下が含まれる：ＬＥＥＦ反応器が最小限の臨界質量を有しておらず、したがって、それは工場内で小型または大型サイズで製造することができること、臨界事故を経験しえないこと、また、それは兵器拡散のために懸念される特別な核物質を有しておらず、高レベル放射性廃棄物を有していないこと。この特性のセットは、他の核分裂または核融合反応器と比較して、高い資産低濃縮ウラン（ＨＡＬＥＵ）燃料を利用するように現在設計されている新しい核分裂に基づく小型モジュール式原子炉と比較してさえ、現場特有の設計変更、ライセンス、建設、安全性、広報、輸出、および運用コストの必要性、またはコストを劇的に低減するであろう。

【0065】

本発明のＬＥＥＦ技術は、現場ではなく、ＯＥＭ施設で安全かつ安価に製造することができる、小型でモジュール式かつスケーラブルな核融合反応器を可能にする。ＬＥＥＦ技術はエネルギー生産における地球規模の変化を生み出し、温室効果ガスやその他有害廃棄物を発生させることなく、いつでも、どこでも、一定の分配エネルギーを供給することができる。

【0066】

低コスト、豊富で環境に優しい電気は、ＬＥＥＦ技術によって生産することができる。核融合反応が連鎖反応状態に出入りすると、それらは、反応器の振動磁場に電磁的に結合された荷電粒子のバーストを生成する。このプラズマ圧の誘導結合は、直接電気に変換される磁界の起電力となる。本質的に、ＬＥＥＦ反応器は、コアとして核融合プラズマを使用する利得変圧器として作用する。これにより、非常に効率的な電源調整技術を使用してＥＭＦを回収し、続いてスイッチング電源として調整することが可能になる。したがって、所望の用途のための電圧、電流、および周波数でのＡＣまたはＤＣ出力への直接変換は、輸送用途のための８００Ｖ ＤＣ、または電気変電所における３５キロボルト ＡＣである。

【0067】

この技術に関連する核融合反応は、副生成物として中性子をほとんどまたは全く有さない。反応は、わずか数時間の非常に短い寿命を有する低レベルの微量放射性核種のみを生成する。以下の表は、最も有望な非中性子性核融合反応を示す。

【0068】

表：非中性子性核融合反応。以下の反応はすべて、使用説明において興味深いが、第２、第３および第４の反応は非限定的な例として特に有用である。

【0069】

【表1】

【0070】

非中性子性核融合の反応速度は核断面積σに比例する。自己反応では、反応速度は、点火障壁を超える連鎖反応を達成するのに必要な温度を維持するのに十分に高い。したがって、Ｌａｗｓｏｎｅ基準は、簡単に満たされる。しかしながら、本発明のサイクルでは、点火障壁が短時間で満たされ、その後、点火障壁の上下で振動する状態が制御されて、本明細書ではＬＥＥＦ反応と呼ばれる周期的な核融合反応が達成される。

【0071】

任意の所与の核融合装置は、それが維持することができる最大プラズマ圧力を有する。この圧力が与えられると、量σｖ／Ｔ^２が最大となるように温度（Ｔ）が選択されたときに、最大核融合アウトプットが得られ、ここで、ｖは相対速度である。これは、必要とされる値がσｖ／Ｔ^２（Ｌａｗｓｏｎｅ基準）に反比例するので、点火に必要とされる三重積ｎＴτの値が最小となる点でもある。核融合反応が、外部加熱なしに温度を維持するのに十分な電力を生成する場合、プラズマは「点火」される。

【0072】

前述のように、本発明のＬＥＥＦ技術において異なることは、燃料が瞬間的に「点火」され、その間に原子鎖が反応し、プラズマを膨張させ、反応器の周期的な磁気閉じ込めおよび抽出場にエネルギーを与えることである。これにより、起電力に変換されて電気エネルギーとして取り出される反磁性電磁力が生じる。これにより、密度、電荷、および温度が変化する振動プラズマが生成される。

【0073】

伝統的に、反応種のより高い原子番号（したがって、より高い電荷）、および結果として生じるより高いクーロン障壁のゆえに、非中性子性反応は従来のＤ－Ｔ核融合よりも達成するのがより困難であり、典型的にはより高い温度を必要とする。本発明のＬＥＥＦ原理はいくつかの原子の磁界ポンピングおよび核融合のパワーを使用して、閉じ込め磁界をバックアップし、より多くの磁気圧力および温度を生成することを含む。このフィードバックおよび増幅は新規であり、制御された消滅（ｆｉｚｚｌｅ）核融合が作業することを可能にする。さらに、電子遮蔽／スクリーニングは、反応をさらに助けるアノードおよびカソードで起こる。

【0074】

図１Ｆはいくつかのリチウム系反応についての入射エネルギーに対する断面をプロットしており、そのうちのいくつかはグラフ内データウィンドウ５０に列挙されている。図１ＦのプロットはＥＸＦＯＲライブラリーによって提供されるＬｉ－Ｈ核融合の周りの既知の科学を示し、これは、実験核反応データの広範な編集物を含む公的に利用可能なオンラインデータベースである。プロットされた断面データは、本来、一般に線形加速器実験から得られたものである。長年にわたる実験によって生成された履歴データを表示するチャートはリチウムベースの核融合反応を示し、核融合を誘発する際に、低い点火エネルギーがどのように進行し得るかを示す。

【0075】

図１Ｆの点火エネルギーは、２ｋｅＶから約１ＭｅＶまでの範囲である。したがって、データは、いくつかの実施形態において本明細書に記載されるような点火エネルギーが２５ｋｅＶよりもはるかに高いという点で、これらの説明による反応における本発明の発展が達成可能であることを確認する。例えば、提供される点火エネルギーは、点火のためにアルファ粒子を使用して、約５ＭｅＶであり得る。

【0076】

例えば、図１Ａにおいて、シミュレーションデータは、＞４ＭｅＶの陽子が点火に達することを示す。

【0077】

いくつかの実施形態では、周期的反応（ＬＥＥＦ）がＬａｗｓｏｎｅ基準を超える、電力を生成するための小型の携帯型であるがスケーラブルな核融合反応器が開示される。燃料は周期的なプロセスで断続的に点火され、燃料は爆発して消滅し、装置が磁気プラズマ圧キャリアを通してエネルギーを磁気的に抽出することを可能にし、コイル内に蓄積される潜在的なＥＭＦを増加させる。この非中性子性核融合反応器は、プラズマ閉じ込めチャンバーと、リチウム－陽子燃料が高電圧スパークで気化される装置とからなる。穏やかな（アルファ）放射性電極間で発生するプラズマアークは、反磁性結合を介したエネルギー抽出を可能にする。チャンバー閉じ込め装置は、プラズマからエネルギーを励起および抽出するために使用される、プラズマアークの周りの電気コイルのアレイを含む。これらのコイルはインダクタ／電磁石として作用して反磁性プラズマの起電力を捕捉し、これが磁気圧力を生成し、その後、ＥＭＦを蓄積する。電気バックブースト回路を使用して、プラズマの磁気閉じ込めに電力を供給し、ＥＭＦ回収を通して電気を抽出する。他の装置の実施形態は、球形、トロイダル、およびねじれ形状が可能である。燃料はリチウムとアンモニアとの混合物であり、溶媒和された電子を有する溶媒和されたリチウムを生成する。

【0078】

不活性ガス、例えば、アルゴンおよびネオン、ならびにリチウムおよびアンモニア燃料の混合物は、閉じ込めチャンバーを部分的に満たすか、または滴定され、その後、高電圧スパークまたは他の適切な気化アプローチで気化される。次いで、ガス状燃料が電気的に点火され、磁気的に収容されて、電極間にプラズマアークを生成する。

【0079】

化学的推進とは異なり、燃料の燃焼はなく、分岐中に中性子が少なく、大部分が非中性子性である核融合反応によるヘリウムの変換または生成のみがある。核燃料は気化され、低レベルのアルファ放射およびイオン化ガスと共に、極小の核融合が起こる電極間に高温プラズマを形成する。次いで、ＬＥＥＦ反応サイクルは、崩壊磁界のＥＭＦを通して、放出されたエネルギー（Ｅ＝ｍｃ^２）を回収する。崩壊する閉じ込め磁界からＥＭＦを回収する際、これは、反応が連鎖反応の持続可能性から沈静化することを可能にする。ＬＥＥＦ改変バックブースト電子電力回路は、核融合反応の励起およびその後の使用可能な電気としてのエネルギーの直接的な抽出の周期的プロセスの速度を制御する。ＬＥＥＦサイクルは制御可能な様式で継続し、一種の核融合発生器、より具体的には、核融合反応から生成されたＥＭＦを捕捉する消滅発生器を生成する。

【0080】

図２は、少なくともＬＥＥＦ反応器、または非中性子性核融合反応器として有用な、本明細書に記載の少なくとも１つの実施形態による、装置１００の外部の斜視図である。装置１００は、中心長手方向軸１０２の周りにバレルまたは先細りまたは膨出円筒として成形された中央チャンバー１１２を有する容器ハウジング１１０を含む。中央チャンバーは、主磁気閉じ込めコイル組立体１１４によって、近似的に先細りのソレノイド構成で円周方向に囲まれ、誘発されたプラズマおよび浮遊する高温イオン化粒子種の、装置内への円周方向の閉じ込めを提供する。容器ハウジング１１０は、中心対称長手方向軸１０２に沿って中央チャンバー１１２から反対側に延びる円筒形チャンバー延長部１３０および１４０を含む。それぞれの磁気ミラーコイル１３２および１４２は各チャンバー延長部１３０および１４０を円周方向に取り囲み、装置内に、誘発されたプラズマおよび浮遊する高温イオン化粒子種の長手方向閉じ込めを提供する。各コイルを通過するそれぞれの電流は、それぞれの磁界を生成する。

【0081】

図２は、別の斜視図からの装置の断面図である図３とともに見られ、考慮され得る。長手方向軸１０２および垂直軸１０４が存在するものとして規定される、長手方向に延在する垂直中心平面の前方の容器ハウジング壁は図２において透明であり、容器ハウジングの内部の図示および内部への器具の配置を可能にする。図２および図３の両方において明らかなように、中央チャンバー１１２は、容器ハウジングの中心点から端壁（第１の端壁１１６および第２の端壁１１８として参照される）まで先細りになって直径がわずかに縮小し、端壁は、中央チャンバー１１２の長手方向外側端部を円筒形チャンバー延長部１３０および１４０のそれぞれの長手方向内側端部に接続する。したがって、中央チャンバー１１２はその長手方向中心において円周方向に膨らみ、相互に垂直な水平長手方向軸１０２、垂直軸１０４、および水平横軸１０６の交点の周りに規定される。

【0082】

端壁１１６および１１８は先細りまたは切頭円錐形として示されており、中央チャンバー１１２の長手方向外側端部から円筒形チャンバー延長部１３０および１４０のそれぞれの長手方向内側端部まで、長手方向軸１０２に対して直径が縮小している。したがって、中央チャンバーは、端壁１１６および１１８によって規定されるその長手方向端部において長手方向に膨らむ。中央チャンバー１１２は、他の実施形態では端壁１１６および１１８が環状である円筒形とすることができる。円周方向および長手方向に膨らむ中央チャンバーの弓形の形態は、圧力セキュリティに向けて、正確に円筒形の実施形態よりも有利である。反応器装置１００の図示の実施形態は、１平方インチ当たり数千ポンドに耐えるように設計されている。

【0083】

チャンバー延長部１３０および１４０に向かう中央チャンバー１１２の直径の先細りはまた、中央チャンバーの長手方向端部において主閉じ込めコイル組立体１１４によって提供される磁界の高密度化を提供する。これは、浮遊イオン化粒子種の長手方向の閉じ込めのためのミラーコイル１３２および１４２を支援するために、少なくともわずかなミラーリング効果を提供する。

【0084】

第１のチャンバー延長部１３０および第２のチャンバー延長部１４０の長手方向外側端部は、圧力に耐える密封されたエンクロージャとして容器ハウジングを完了するようにキャップされる。第１のキャップ１３４および第２のキャップ１４４としてそれぞれ参照されるキャップは、中央チャンバー１１２の内部ならびにチャンバー延長部１３０および１４０の内部を含む、容器ハウジング１１０の長手方向端部を規定する。

【0085】

容器ハウジング１１０の内部、特に中央チャンバー１１２の内部は、いくつかのポートを介して流体的かつ電気的にアクセス可能である。圧力計１５０または他の圧力測定装置が、第１の端壁１１６に取り付けられ、中央チャンバー１１２内の圧力条件にアクセスして、適切な圧力と、爆発圧力に対する保護との両方を確実にする。高速作動圧力逃がし弁１５２は、圧力容器設計を超える突然の核融合連鎖反応の場合の安全性を保証するために、第２の端壁１１８に取り付けられる。

【0086】

第１の端壁１１６には、容器ハウジング１１０の内部、特に中央チャンバー１１２の内部の目視検査および他の光に基づく検査（例えばＩＲセンサ）の両方のための観察ポート１５４が設けられている。バブルレベル装置１５６は、第２のエンドキャップ１４４に、またはその近くに、またはそのところに取り付けられる。これは調整可能なレベリング脚部１６０を使用することによって、装置の意図されたレベリングを確立または確認することを可能にし、そのうちの２つは容器ハウジングの下側に沿って、エンドキャップ１３４および１４４に近接して、または各エンドキャップに取り付けられる。

【0087】

燃料噴射ポートおよびバルブ組立体１６２（図２）が、中央チャンバー１１２から半径方向および長手方向に延びる第１の端壁１１６に取り付けられて示されている。燃料補給または再燃料補給の前に容器ハウジングを洗浄およびパージするための真空ポートおよびバルブ１６４が、中央チャンバー１１２から半径方向および長手方向に同様に延在する第２の端壁１１８に取り付けられて示されている。

【0088】

第１の終端ブロック１７０および第２の終端ブロック１７２として参照される第１および第２の電気コイル巻線終端ブロックはそれぞれ、中央チャンバー１１０の長手方向端部に、その外側に沿って取り付けられ、それぞれの第１および第２の端壁１１６および１１８に張り出している。終端ブロック１７０および１７２は、直列接続および並列接続の両方が主閉じ込めコイル組立体１１４のインピーダンスおよび抵抗の両方を調整（ｔｕｎｅｄ）することを可能にする。ミラーコイルはまた、ブロックにおいて調整されてもよく、または、機械的および電気的設計に好都合な任意の場所で調整されてもよい。

【0089】

主閉じ込めコイル組立体１１４のコイル巻線は異なる長さであり、抵抗回路が、磁界を調整するために使用される。追加の電気的に分離されたコイルが、磁場に衝突する核融合反応から発生する逆起電力を抽出するために使用される。

【0090】

溶媒和リチウム燃料１８０の溜まり（図３）はアーク気化の前に、中央チャンバー１１２の底部の貯蔵領域１７８に蓄積される。高電圧燃料点火器は、第１の点火器１８２および第２の点火器１８４と呼ばれ、それぞれ、液化燃料に接触する容器内部電極末端１８６（拡大された図７も参照）と、外部電源が内部電極に電圧および電流を供給して燃料を加熱および気化させる容器外部接触部１８８とを有する。各点火器について、例えばセラミックまたはその他耐熱性の電気絶縁材料で作られた絶縁スリーブ１９０が、外部接触部１８８から電極末端１８６まで延在する内部導電性ロッドを取り囲む。スリーブ１９０は、それぞれの端壁１１６または１１８を通って中央チャンバー１１２のそれぞれの側にそれぞれの燃料点火器を取り付けるシール組立体を通って延在する。電気絶縁スリーブ１９０は、内部ロッドが容器ハウジング１１０の壁から電気的に絶縁されることを保証する。

【0091】

使用時には、外部接触部１８８が高電圧で通電され、それによってそれぞれの電極末端１８６に印加され、高導電性液化燃料１８０を横切ってその中にアーク放電を引き起こし、その結果、燃料をチャンバー１１２の中に気化させる。１つではなく２つの電極が使用され、その結果、容器ハウジング部分が本質的に等電位であり、使用時にしっかりと電気的に接地され得る。

【0092】

対向する一対の一次アーク電極組立体は、第１のアーク組立体２１０および第２のアーク組立体２２０として参照される。第１の点火器１８２および第２の点火器１８４と同様に、第１のアーク組立体２１０および第２のアーク組立体２２０の構造は、横軸１０６および垂直軸１０４が存在するものとして規定される、横断方向に延在する垂直中心平面にわたって対称である（図３）。したがって、２つのアーク組立体の一般的な説明で十分である。

【0093】

各々は、内部導電性ロッドを取り囲む、例えばセラミックまたはその他耐熱性の電気絶縁材料で作られたそれぞれの絶縁スリーブ２１２を含む。スリーブ２１２は、それぞれのアーチ組立体（２１０、２２０）を、それぞれのキャップ（１３４、１４４）を通して容器ハウジング１１０のそれぞれの側部に取り付けるシール組立体を通って延在する。電気絶縁スリーブ２１２は、内部ロッドが容器ハウジング壁から電気的に絶縁されることを保証する。スリーブの容器外側端部では、接触部２１４が延びており、これを介して外部電源が容器内部電極アレイに電圧および電流を供給する。キャップ（１３４、１４４）から電極アレイまで、アーク組立体（２１０、２２０）は容器ハウジング１１０内に長手方向に延在し、アーク組立体（２１０、２２０）が容器に取り付けられるそれぞれのキャップ（１３４、１４４）によって容器内に片持ち（カンチレバー）（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）支持される。したがって、電極アレイは、それぞれのアーク組立体の片持ち式の端子端部を規定する。

【0094】

第１および第２のアーチ組立体の電極アレイは、それぞれ、第１の電極アレイ２１６および第２の電極アレイ２１８として、図面において別々に参照される。アレイの各々は基部プレート２２２（図５、図６）を有し、そこから電極ロッド２２４が長手方向に延在する。電極ロッド２２４は、第１のアーク組立体２１０の電極アレイ２１６がその電極ロッド２２４を第２のアーク組立体２２０の電極アレイ２１８の電極ロッド２２４に向かって伸ばすように、容器ハウジング１１０内で長手方向内向きに延在する。これらの説明を簡潔にするために、第１の電極アレイ２１６の電極ロッド２２４は第１の電極ロッド２２４と呼ばれ、第２の電極アレイ２１８の電極ロッド２２４は第２の電極ロッド２２４と呼ばれ、これらはそれらの類似性のために、図面において別個に番号付けされる必要はない。

【0095】

図３～図４に示されるように、使用時には、図４において区域２３０として参照されるプラズマ核反応区域が、第１の電極ロッド２２４の内側に向けられた端子先端部２２６と第２の電極ロッド２２４の内側に向けられた端子先端部２２６との間に規定される。端子先端部２２６は横方向に延在する垂直中心平面に対して内向きであり、第１の電極アレイ２１６と第２の電極アレイ２１８との間の間隙２３２内に入る。端子先端部２２６は、特に間隙２３２におけるガス状燃料および他のガス状反応物質種のイオン化を促進するために、磁場勾配を増大させるための鋭い円錐として先細りにされる。

【0096】

第１の電極アレイ２１６および第２の電極アレイ２１８の各々における中心電極ロッドは、ガスイオン化およびプラズマ誘発のセンタリング効果のために、それぞれのアレイにおける他のものよりも長く、ここで、アレイ間の距離は、中心電極ロッドの整列された先端部間の最小値として規定される。各アレイ内の電極ロッド２２４の数は、様々であってよい。２つのアレイにおける一致した番号、および横方向に延在する垂直中心平面を横切るアレイの一般的な対称性は、同様にセンタリング効果をもたらす。２つのアレイのそれぞれに、わずか数個、数十個、さらには数百個の電極ロッド２２４が存在してもよい。ロッド２２４の数および配置密度は、特定の範囲の核融合反応のためのアルファ粒子要求によって駆動される。

【0097】

電極ロッド２２４は、熱および電気アーク放電からの耐久性を保証するために、例えばタングステンから構成されてもよい。電極アレイ２１６および２１８は、電圧が間隙２３２を横切って印加されるとき、アノードおよびカソードとして作用する。それらの役割は、割り当てられても、代替されてもよい。すなわち、いくつかの実施形態および使用では第１の電極アレイ２１６をカソードとして使用し、第２の電極アレイ２１８をアノードとして使用することができ、他の実施形態ではその逆として使用し、さらに他の実施形態では使用中にリアルタイムで交互に使用することができる。

【0098】

特に電極アレイの周りの間隙および領域内で、プラズマおよび核融合事象の誘発を促進するために、電極ロッド２２４、少なくとも図４～図６の実施形態における端子先端部は少なくとも１つの放射線源で被覆され、これは、放射性崩壊によって崩壊する少なくとも１つの核種を指し、それによって、電離放射線をロッドの周りの領域、例えば、間隙領域に進入させる。放出された電離放射線は、崩壊する親核種の直接放出であってもよく、崩壊連鎖における崩壊シーケンス娘種の放出であってもよい。

【0099】

特に、トリエート化（ｔｈｏｒｉａｔｅｄ）溶接ロッドスパイクを第１および第２の電極ロッドとして使用することができる。例えば、４％トリエート化タングステン溶接ロッドスパイクを使用することができる。トリエート化溶接ロッドは市販されており、したがって、それらの調製は、本明細書でさらに説明する必要はない。この実施形態におけるトリウムはアルファ粒子を放出し、これは、散乱アルファの経路に沿ってガスイオン化を生成することによってプラズマを誘発するのを助け、それによって、絶縁破壊によって引き起こされるさらなるイオン化が生じる間隙２３２内の伝導経路を開き、プラズマが発生する。

【0100】

アルファはまた、核融合事象を誘発して、プラズマ中の制御された核融合連鎖反応環境をシード（ｓｅｅｄ）する。これは、例えば、図１Ｆの反応点火エネルギー（２ｋｅＶから約１ＭｅＶまでの範囲）を考慮して理解することができ、一方、トリエート化された溶接ロッドによって放出されるアルファのエネルギーは５ＭｅＶ程度であり得、したがって、核融合事象を誘発するために点火エネルギーを提供するのにエネルギー的に十分であり、実際に豊富である。

【0101】

放射性種ドープ電極ロッド２２４はここではいくつかの例ではトリエート化されて記載されているが、トリウムの代わりに、またはトリウムに加えて、他の放射性核種（放射性同位体）を使用することができる。例えば、ラドンなどの他のアルファエミッターを使用することができる。ガンマエミッターも使用できるが、アルファエミッターなどの粒子エミッターは任意の所与のホストガスのイオン化を誘発するのに、より効果的である可能性が高く、連鎖反応が続くスパーク核融合反応にさらに効果的である。

【0102】

磁界を調整し、装置１００内の反応からエネルギーを抽出するために、例えば図８に示されるように、電気バックブースト電源回路２４０が使用される。回路２４０はプラズマの磁気閉じ込めに電力を供給し、ＥＭＦ回収を介して電力を抽出する。コイルは、単一の磁気コアを共有してもよい。コイルは出力リップルを落とし、効率を追加する。回路２４０は、スイッチング電源として使用され、また、使用のためのエネルギーを伝達するためにＥＭＦを結合するために使用される。変圧器のコアとして燃焼プラズマを使用して、エネルギーを回収することができる。エネルギーが抽出されるにつれて、反応は密度が低下するまで続く。したがって、本発明の核融合点火サイクル、プラズマ中の連鎖反応伝播、および、プラズマが冷却するエネルギー抽出は本質的に安全であり、自己制限的である。

【0103】

サイクルは、燃料１８０の気化で始まる。電極ロッド２２４において、アルファ粒子放射線、またはドープされたロッドからの他の電離放射線は、気化された燃料を通って飛び、水素およびリチウム核を散乱させ、散乱および核融合事象を引き起こし、少なくともいくつかの例示的な反応プロセスにおいてベリリウムを生成する。図９は、例示された実施形態およびこれらの説明の範囲内の他の実施形態における装置１００が有用なエネルギーを生成する例示的な反応連鎖を示すために記載される既知の核種チャートのセクションである。いくつかの実装形態における第１の反応は、陽子またはアルファの崩壊を短時間生じる核融合事象である。例えば、天然リチウムが燃料として使用される場合、リチウム－６（^６Ｌｉ、Ｌｉ－６）およびリチウム－７（^７Ｌｉ、Ｌｉ－７）の両方が、電極ロッドに近接する液化燃料において利用可能である。核融合事象はこれらの種からそれぞれＢｅ－７およびＢｅ－８を生成し、Ｂｅ－７およびＢｅ－８を通ってホウ素に至る。Ｌｉ－７とＢｅ－８との反応によって生成される使用可能なエネルギーは、一次エネルギー源である。Ｌｉ－６～Ｂｅ－７のシーケンスにおいて、Ｂｅ－７は１０^－５秒の半減期を有し、Ｂ－８に減衰する。Ｌｉ－７～Ｂｅ－８のシーケンスにおいて、Ｂｅ－８は１０^－１５秒の半減期を有し、Ｂ－９に減衰する。

【0104】

本明細書の燃料源およびプロセスサイクルは、そのような燃料源を利用することによって；プラズマによる点火によっておよびアルファエミッター崩壊を誘発として使用する核融合事象の点火によって；磁気結合を介した直接的な電力生産のための変圧器ルーチンを通してプラズマ熱エネルギーを回収することによって；電力抽出を通してプラズマを制御、含有、および冷却することによって；ならびに、この周期的なエネルギー的クエンチおよび抽出によって容器の安全性を保証することによって、新規である。

【0105】

図１０は、多電極アレイ（そのうちのいくつかが双方向である）のカラム３１０が長手方向軸３０２に沿って配置されたマルチプラズマ反応器装置３００を示す。一次閉じ込めコイル部３０４は、電極アレイカラムを取り囲む。装置の一部が、図１１に拡大図で示される。動作中、および多くの特徴において、マルチプラズマ反応器装置３００は上述の装置１００と共通する類似点を有し、その結果、上述の説明は、部分的に反応器装置３００に適用される。カラム３１０内の第１の電極アレイ３１２は上述の電極ロッド２２４に従って理解され得る電極ロッド２２４を有し、これは、長手方向軸３０２に沿って基部プレート３１４の一方の側から、容器の内部に向かって第１の方向３２２に延在する。カラム３１０内の最後の電極アレイ３１６はそのおおよその位置が図１０に示されているが、明確には示されていないが、第１の電極アレイ３１２に対して鏡面対称に配置されており、第２の方向３２４において長手方向軸に沿って基部プレートの一方の側から容器の内部に向かって、かつ第１の方向３２２とは反対側に延在する電極ロッドを有する。

【0106】

第１の電極アレイと第２の電極アレイとの間のカラムの介在電極アレイ３２０は双方向であり、各々は、基部プレートの両側から長手方向に延在する電極ロッドを有する。したがって、各介在電極アレイ３２０は、基部プレート３１４の第１の側から第１の長手方向３２２に延在する第１の電極ロッド２２４と、基部プレート３１４の反対側の第２の側から第２の長手方向３２４に延在する第２の電極ロッド２２４とを有する。カラムに沿って、かつ、隣接する２つの基部プレート３１４の間の各間隙において、プラズマ誘発を促進するために、カラムに沿った基部プレートと、そこから延在する電極ロッドとが、それらの間の極性または電位差に関して交互に帯電される。これは、任意の所与の電極アレイの両側に反対方向の電界を生成し、各間隙がプラズマおよび核融合反応領域であることを促進する。これは、図１０において、図１０の断熱スリーブ３２８の容器外部端部から延在する、アノードおよびカソードとして交互に機能する、容器外部接触部３２６に沿った交互の（＋／－）インジケータによって表される。

【0107】

図１０～図１１の反応器装置３００内の各電極アレイの基部プレート３１４は、装置を長手方向に通過する誘発レーザー３３２の伝播のための正孔３３０（図１１）を有する。正孔３３０は、レーザービーム３３２の伝播線によって図１１に表されるように、装置の中心長手方向軸３０２に沿って整列される。図１０～図１１の前景に示されるドーム形または半球形の長手方向エンドキャップは、各核反応区域が点火されることを可能にするレーザー点火ポート３３４を有する。各電極アレイはそれぞれの機械的プレート３４０（図１１）を介して交換または保守のためにアクセスすることができ、そこからアレイは「ロリポップ」片持ち方式で横方向に支持される。プレート３４０の除去はそれぞれのアレイの除去および交換を可能にする開口部を露出させ、それは一方向の第１のアレイまたは最後のアレイ、またはそれらの間の任意の介在する双方向アレイである。

【0108】

基部プレート３１４は、エンドキャップ間の容器壁の円筒対称に対応する円形である。基部プレート３１４は、円筒形側壁の横方向部分から容器内部に延在する。少なくとも１つの実施形態では、反応器装置３００は、約７インチの長手方向軸３０２の周りの直径を有し、１２個の電極アレイ間に１１個の核融合反応区域（間隙）を有していた。図１０～図１１の反応器装置３００は、いくつの核融合反応区域が励起され得るかに基づいて、可変送達電力を送達する能力を有するマルチメガワット反応器として設計される。

【0109】

第１の電極アレイ３１２および最後の電極アレイ３１６の電極ロッドを含むとともに、介在電極アレイ３２０の両側の電極ロッドを含めて、電極ロッド２２４は、反応器装置１００を参照して上述したように電離放射線のエミッターでドープされる。例えば、図１０～図１１の電極ロッドはまた、正孔３３０の周りのそれぞれの基部プレート３１４上に取り付けられたトリエート化タングステンロッドであってもよい。周囲の磁気コイルは、プラズマを閉じ込め、電気エネルギーを抽出する。この設計の利点は、１組のロリポップアレイ、または複数のロリポップアレイとのプラズマ／核反応を有する能力であり、それによって、昼または夜の異なる時間における電力負荷要求に適合するように電力出力電位を変化させる。

【0110】

図１２～図１３は、重なり合うアノード－カソードトローチング（ｔｈｒｏａｔｅｄ）タングステンアルファ放出ロッドと、例えば変圧器油を用いたそれらのロッドの液体冷却を支持するエンドキャップ４０２とを有する実施形態におけるカートリッジ式反応装置４００を示す。

【0111】

動作中、および多くの特徴において、反応器装置４００は上述の装置１００と共通する類似点を有し、したがって、上述の説明は、部分的に反応器装置４００に適用される。図１２～図１３の反応器装置４００は、エンドキャップ４０２から、および、第１のエンドキャップ４０２に取り付けられた機械的に固定されたアノードまたはカソード反応器ロッド４０６から、熱を抽出する、非導電性変圧器冷却油のためのポート４０４を有する。反対側の端部冷却チャネルは図示されていない。長手方向に取り囲むセラミックチューブ／シリンダ４１０は、磁気閉じ込めを改善する。調整可能な脚部４１２は、水平化およびベンチトップまたは機械的取り付けを可能にする。一次電気コネクタ４３０は、反応器装置の第１の長手方向端部から延びる。可変的に重なり合う可動カソードまたはアノードロッド４０８は、固定反応器ロッド４０６同士の間の内部で長手方向に延在する。固定ロッド４０６と可動ロッド４０８との間の重なりの程度および密接性または相互露出は、可動ロッド４０８の位置によって規定される。したがって、反応器装置４００の電力生産は、可動ロッド４０８を位置決めすることによって制御される。

【0112】

ステンレス鋼エンドキャップ４０２および４２０はセラミックチューブ４１０を保持し、反応器ロッドの取り替えおよび交換を可能にする。固定反応器ロッド４０６は、第１のエンドキャップ４０２から、反応器装置の第１の端部から反応チャンバー内に長手方向に延在する。可動反応器ロッド４０８は、第２のエンドキャップ４２０から、反応器装置の第２の端部から反応チャンバー内に反対方向に延在する。

【0113】

別の実施形態では、反応器装置は、交換電極を含む燃料カートリッジを利用し、燃料は、容易に取り扱われるパッケージ内に密封される。プールされた燃料混合物は、チャンバー内に気体スープを形成するために、高電圧の電気スパークを伴うその高度に伝導性の性質のゆえに気化される。この気化は、別々の低電流高電圧電気絶縁電極を介して達成される。あるいは、気化は、レーザー、超音波、またはスパークおよびアークによって行うことができる。次に、燃料は、磁圧閉じ込め界を介して点火され、プラズマ温度／圧力と、電子回路を介して主電極を通って送られる電流との両方を増加させる。電極アレイとして上述した主電極は、放射性で、例えば、トリエート化溶接ロッドまたは他の適切な材料からのアルファ放射を有するアークヘッドとして機能する。あるいは、放射線源またはカプセルを使用して、アルファ、ベータ、ガンマ、または中性子放射線を生成することができる。

【0114】

特定の実施形態および特徴が、図面を参照して説明されてきた。これらの説明は、任意の単一の実施形態または任意の特定の組の特徴に限定されず、同様の実施形態および特徴が生じてもよく、またはこれらの説明の範囲および添付の特許請求の範囲の趣旨から逸脱することなく、修正および追加が行われてもよいことを理解されたい。

【0115】

〔参考文献：〕
１ － ｈｔｔｐｓ：／／ｉｎｉｓ．ｉａｅａ．ｏｒｇ／ｓｅａｒｃｈ／ｓｅａｒｃｈ．ａｓｐｘ？ｏｒｉｇ＿ｑ＝ＲＮ：８２７９９３１
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８ － ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｏｓｓｓｃｉ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｃｈｉｃａｇｏ／ｃｈｉｃａｇｏ．ｈｔｍｌ

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-11

【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】

核融合装置であって、
チャンバーと、
前記チャンバーの少なくとも一部分を囲む磁気閉じ込めコイルと、
一対の電極と、を備え、
前記一対の電極のうちの第１の電極は前記チャンバー内に延在し、
前記一対の電極のうちの第２の電極は、前記第１の電極から離間され、
前記一対の電極は前記第１の電極と前記第２の電極との間に第１の間隙を規定し、
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも１つは、前記第１の間隙内の燃料における核融合を促進する電離放射線を前記第１の間隙内に放出する放射性同位体であることを特徴とする、核融合装置。

【請求項2】

前記燃料は、固相、液相または気相中の、リチウム－アンモニア混合物と１つまたは複数の希ガスとからなる非中性子性核融合燃料であり、
前記リチウム－アンモニア混合物および前記希ガスは、様々なモル濃度、様々な量子状態、および様々な原子リュードベリクラスター構成であることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項3】

前記チャンバーは、電極、ガス、コーティング、前記燃料中に溶解されたもの、または前記燃料中に懸濁されたもの、のうちの１つであるアルファエミッターを含むことを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項4】

前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、中空、丸みを帯びた、平坦な、または先細りのうちの１つである先端部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項5】

前記第１の電極は１つまたは複数の第１の電極ロッドを備え、
前記第２の電極は１つまたは複数の第２の電極ロッドを備え、
前記第１の電極ロッドは第１の方向に前記第１の間隙に向かって延在し、
前記第２の電極ロッドは第２の方向に前記第１の間隙に向かって延在し、
前記第２の方向は、前記第１の方向とは反対側であることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項6】

さらに、前記第１の電極の第１の基部を備え、
さらに、前記第２の電極の第２の基部を備え、
前記第２の基部は前記第１の基部から離間され、
前記第１の電極ロッドは前記第１の基部上に取り付けられ、
前記第２の電極ロッドは前記第２の基部上に取り付けられることを特徴とする、請求項５に記載の核融合装置。

【請求項7】

さらに、前記第２の基部から離間された第３の基部を備え、
１つまたは複数の第３の電極ロッドが前記第３の基部上に取り付けられ、
前記第２の基部が前記第１の基部と前記第３の基部との間に配置され、
前記第３の電極ロッドが前記第３の基部から前記第２の方向に前記第２の基部に向かって延在し、
さらに、前記第２の基部上に取り付けられ、前記第１の方向に前記第３の基部に向かって延在するロッドまたは複数のロッドのアレイ（第４の電極ロッド）を備えることを特徴とする、請求項５に記載の核融合装置。

【請求項8】

前記燃料は前記チャンバーによって規定される燃料貯蔵領域内に蓄積される液体燃料であり、
さらに、前記燃料貯蔵領域内に延在する第１の電極末端を備え、前記第１の電極末端は、電源と電気的に連通し、前記第１の電極末端は、前記燃料貯蔵領域内に蓄積された前記液体燃料を気化させるように構成されることを特徴とする、請求項２に記載の核融合装置。

【請求項9】

さらに、前記燃料貯蔵領域内に延在し、前記第１の電極末端から離間された第２の電極末端を備え、前記第２の電極末端は、前記燃料貯蔵領域内に蓄積された前記液体燃料を気化させるように構成されることを特徴とする、請求項８に記載の核融合装置。

【請求項10】

前記燃料が、安定したモル濃度の凝縮物の形態の、リチウム、アンモニア（ＮＨ_３）、および希ガスの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項11】

前記燃料は少なくともリチウム－アンモニア－希ガス凝縮物を含む混合物であり、前記混合物は、連続的で持続的な動作方法を提供するために、前記第１の間隙内にて直接滴定されることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項12】

前記チャンバーが、１～１０００バールの圧力を有する、円形、球形、トロイダル、またはねじれ形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項13】

前記チャンバーが、前記チャンバー内の圧力および温度を含み、化学的およびプラズマ攻撃に対して耐性がある、ステンレス鋼、セラミック、または金属から作製されることを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項14】

前記磁気閉じ込めコイルが、プレート、ワイヤまたは他の導電性材料のうちの１つからなる電磁石を備え、
前記ワイヤは単一または複数のゲージからなり、１つまたは複数の螺旋コイルを生成し、
前記螺旋コイルは、誘導された電圧および電流から電気エネルギーを回収するためのインダクタとして、および、電磁石として、機能することを特徴とする、請求項１に記載の核融合装置。

【請求項15】

核融合を促進し、そこからエネルギーを周期的に回収する方法であって、
固相、液相または気相中の少なくともリチウム、アンモニアおよび１つまたは複数の希ガスの混合物（リチウム－アンモニア－希ガス混合物）を供給するステップであって、リチウム、アンモニアおよびは、様々なモル濃度、様々な量子状態、および様々な原子リュードベリクラスター構成である、ステップと、
前記混合物を用いて溶媒和電子燃料源を生成するステップと、
反応部位にアルファ粒子および陽子の源のうちの１つを供給することによって、反応部位における核融合事象を促進するステップであって、前記反応部位は前記溶媒和電子燃料源が存在するチャンバー内にある、ステップと、
前記核融合事象からエネルギーを回収するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。

【国際調査報告】