[发明专利]用于将第一物质转变为第二物质的装置、系统和方法

说明书

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本发明总体涉及打破和创建亚原子粒子和/或原子粒子之间的键。更特别地，在实施例中，本发明涉及将亚原子粒子添加到原子的原子核，从原子的原子核去除亚原子粒子，和/或改变原子的原子核中的亚原子粒子。更特别地，在实施例中，本发明涉及添加质子和/或中子和/或从原子核去除质子和/或中子，和/或将质子转变为中子，和/或将中子转变为质子。甚至更特别地，在实施例中，本发明涉及从氦-4获取氦-3。甚至更特别地，在实施例中，本发明涉及将一种元素或同位素转变为另一种元素或同位素。

背景技术

氦-3是氦的轻且非放射性同位素，具有两个质子和一个中子。例如，氦-3在研究和工业中具有多种用途。氦-3在低温下被使用，以实现约十分之几开尔文数量级的温度，并且在稀释冷却器中与氦-4结合，以实现低到千分之几开尔文的温度。氦-3还是用于中子探测的仪器中的重要同位素。氦-3的其他用途包括医学成像。氦-3还被用于一些聚变处理。

虽然存在用于氦-3的很多用途，但是地球上的氦-3的数量非常稀少。实际上，虽然氦在整个宇宙中是普遍的，但是氦在地球上非常稀少。而且，不仅氦在地球上非常稀少，而且作为氦-3的氦的比例非常低。例如，近地表大气的氦-3含量为7.27±0.20兆体积分率(pptv)，并且对于大气氦的氦-3/氦-4比约为1.393×10^-6。来自任何地源的比率都不大于5分率的氦-3比百万分率的氦-4。从而，从自然存在的资源获取大量氦-3很难。

氦-3还可以作为氚(包含两个中子和一个质子的氢的放射性同位素)衰变的产物来被获取。这是当前获取氦-3的最普遍商业方法。因为氚是放射性的，如果吸入或者吸收可能很危险。而且，氚可以与氧结合，以形成可以通过皮肤中的毛孔吸收的氚化水分子。除了危险之外，氚也非常稀少。氚通常通过锂-6的中子活化，在核反应器中被产生。然而，该方法昂贵，并且可能致使反应器组件具有放射性。

其他元素同样稀少并且很难获得。更特别地，诸如镧系元素的稀土元素随着更多的应用被商业化而发现增加了更多应用，在自然界中很难获得。例如，稀土元素在用于计算机监视器和电视的液晶显示器、光纤电缆、磁体、玻璃抛光、DVD、计算机中的USB驱动器、催化转换器、石油裂化催化剂、电池组、荧光灯、导弹、喷气发动机、以及卫星中被使用。

从而，针对本领域，需要一种用于从更有效且经济的系统、装置和方法来从更便宜且丰富的元素获取氦-3和其他稀有元素。此外，需要一种获取氦-3的系统、装置和方法，其更加安全并且得到比当前方法提供的更少的放射性副产品。另外，需要一种用于从更便宜且更丰富的元素获取稀土元素的有效且经济的系统。还需要一种用于将元素的同位素转变为另一种同位素或元素的经济方法。

发明内容

在此公开一种高剪切力系统和处理，其推动中子削裂和原子重排，对于给定元素，其可能得到原子数量的改变和/或同位素形成的改变。高剪切力设备引入局部化高压和高温，其使核子-核子相互作用，实现核重排。特别是，来自高剪切力设备的转子和定子的机械能被传送至元素的原子核。在实施例中，机械能经由诸如金属(例如，银)的无机粒子被传递。所得到的能量传递可以产生高压和高温的高度局部化区域，其足以克服库仑势垒，并且允许多种元素原子核之间的核子-核子相互作用。

在一个实施例中，公开一种用于将氦-4转变为氦-3的高剪切力系统和处理。高剪切力设备引入局部化高压和高温，其使核子-核子相互作用，导致氢和氦-4反应，以生成氦-3。具体地，来自高剪切力设备的转子和定子的机械能通过诸如金属(例如，银)的无机粒子，被传送到氢和氦。所得到的能量传递可能导致高压和高温的高度局部化区域，其足以克服库仑势垒，并且允许多种元素的原子核之间(例如，氢和氦核之间)或中的核子-核子相互作用。

在本公开的实施例中，处理采用高剪切力机械反应器，以提供增强的压力和温度反应条件，其促进氦-4到氦-3的转变。而且，在在此描述的实施例中公开的处理包括将氦-3溶解在氢氧化铵溶液中，用于长期存储氦-3。