[发明专利]压力核聚变

说明书

氢同位素的核聚变是高温星球内部产生能量的主要手段，在相对冷的地球情况下，该核被电子覆盖且相互接近至分子库伦势垒（molecular Coulomb barrier）所允许的紧密程度。在氢分子中的核聚变率由穿过该势垒的量子力学隧道效应或等效地由两个核的零间距（zero separation）的概率所决定。在氘核（d）之间均衡间距是0.74埃的氘分子中，d-d聚变率极其慢，大约每D₂分子每秒为10^-70（范赛克伦（Van siclen），C.D.和琼斯S.E.“物理学杂志”G.核物理12，213-221页1986年）。

通过用较重的带电粒子代替氢分子离子中的电子，聚变率大大增加。在μ介子催化聚变中，核间的间距减少大约200倍（μ介子与电子的质量比），而核聚变率相应增加大约80个数量级（范赛克伦等人，在上述杂志中）。μ介子催化聚变已经证明是在低温氢同位素混合物中快速引起聚变反应的有效手段（琼斯S.E.“自然”321，127-133页1986年;拉菲尔斯基（Rafelski）J.和琼斯S.E.“科学美国人”257，84-89页1987年7月）。μ介子能够催化氢同位素的聚变。催化能降低激活能（在这里是库伦势垒）而不用尽或破坏催化剂。μ介子使氢核彼此靠得极近。然后，量子力学隧道效应产生聚变。每个μ介子快速引起聚变（对于氘核-氚核聚变为10^-12秒），且它通常被释放以参与另一个聚变。但是，μ介子要自然蜕变，在一μ介子寿命期间某些聚变不能产生足以补偿已产生的μ介子的很高的消耗。

在金属箔中³He的浓度异常已由马米林（Mamyrin）等人在Sov.Phys.Dokl.23，581（1978年）上报道过。在若干可能的解释中，马米林等人提出一种μ介子催化的“模拟”论。这些观察到的³He浓度也可能用冷压力核聚变（cold piezonuclear fusion）得到解释。也就是说，在含氘的水中金属的电解精炼可能为冷核聚变提供了条件。但是，如果在这样的金属精炼操作中发生冷核聚变，它是完全不会受到重视的。

有人假设一种等于电子几倍重的准粒子（quasiparticle）可以把冷聚变率增加到容易测量的程度，大约每d-d分子每秒10^-20聚变（范赛克伦等人，在上述杂志中）

1926年，帕内特（paneth）及其合作者报告，在使用钯电极的普通水的电解中，氢蜕变成氦，（Naturwissenschaften杂志14∶956-62（1926年）;Chem    Abs.（化学文摘）21∶357）。随后，他们放弃了这个主张，转而认为观察到的氦不是由氢产生的而是由他们的实验装置中的玻璃和石棉释放出的，（Naturwissenschaften杂志，15∶379（1927）;Chem.Abs.（化学文摘）21∶2422）。

轻核的核聚变比起任何其它过程来，可以从较少量的燃料提供较多的能量。由于核聚变的能量是首先在热核武器研究中证实的，人们作出了为和平目的利用聚变的尝试。但是，始于1940年代的紧张的研究始终没能提供出一个基于核聚变的既经济又可控制的能源。对这样的能源的需要是长期存在的但至今尚未满足。以前的尝试集中在通过应用磁场、能量束等产生极高的温度和压力条件，但迄今为止没有能够做到不用极高的能量输入而能产生受控核聚变。最先进的反应堆（例如，托卡马克（tokomaks）和激光核聚变系统）都是体积庞大、昂贵而且不实用的。

理想的反应堆应该能在足够低的温度中运行以便反应堆可以用普通材料制成。它们应该能控制聚变率使之能完全停止或在有用范围内运行，而不致发生爆炸、熔化的危险或任何种类的灾难性事故。装置应该合理的小、简单、安全和廉价。此外，燃料和设备的费用也要与现行产生功率和/或有用辐射的方法相接近。

本发明提供了一种在中等（一般）条件下在受控聚变中加速核聚变的新方法。我们发现了一种不使用高温、高压或放射性μ介子而产生核聚变的手段。