焦電核融合

焦電核融合とは、焦電 結晶を使用して高強度の静電場を発生させ、重水素 イオン（将来的には三重水素も使用される可能性がある）を、同じく重水素（または三重水素）を含む金属水素化物ターゲットに加速して、これらのイオンに核融合を起こすのに十分な運動エネルギーを与える技術を指す。この技術は、2005年4月にUCLAのチームによって報告された。科学者らは、-34～7 °C（-29～45 °F）に加熱した焦電結晶とタングステン針を組み合わせて約25ギガボルト/メートルの電界を発生させ、重水素原子核をイオン化してエルビウム重水素化物ターゲットに加速した。結晶によって生成された重水素イオンのエネルギーは直接測定されていないが、著者らはモデル化において100 keV（温度約10 ⁹  K）を推定値として使用した。^[1]これらのエネルギーレベルでは、2つの重水素原子核が融合してヘリウム3原子核、2.45 MeVの中性子、制動放射線を生成することができます。これは便利な中性子発生器になりますが、生成するエネルギーよりもはるかに多くのエネルギーを必要とするため、この装置は発電用ではありません。^{[2] [3] [4] [5]}

軽イオンを加速して静電場と重水素イオンを使用し、固体の重水素化ターゲットで核融合を起こすプロセスは、1932 年にコッククロフトとウォルトンによって初めて実証されました (コッククロフト - ウォルトン発生器を参照)。このプロセスは、石油探査用の小型密封管中性子発生器の形で、元の加速器の小型版で使用されています。

焦電現象は古代から知られていました。^[6]焦電場を重陽子加速に初めて利用したのは、1997年にVD Dougar Jabon博士、GV Fedorovich博士、NV Samsonenko博士らが行った実験でした。^{[7]このグループは、核融合実験で}タンタル酸リチウム（LiTaO ₃ ）焦電結晶を初めて利用しました。

焦電法による核融合の新しいアイデアは、焦電効果を利用して加速電界を生成するというものです。これは、結晶を数分間かけて -34 °C から +7 °C まで加熱することで実現します。

焦電結晶によって駆動される核DD核融合は、2002年にナランホとパッターマンによって提案されました。 ^[8]これは、2004年にブラウンリッジとシャフロスによっても議論されました。 ^[9]中性子生成装置（DD核融合による）で焦電結晶を使用する可能性は、2004年にゲウターとダノンによって会議論文で提案され、^[10]その後、焦電結晶による電子とイオンの加速を議論した出版物でも提案されました。^[11]これらの後の著者の誰も、ダガー・ジャボン、フェドロビッチ、サムソネンコによって行われた1997年の以前の実験研究について事前に知りませんでした。この実験研究は、結晶内で核融合が起こると誤って信じていました。^[7]タングステン針を使用して、焦電結晶電源で使用するのに十分なイオンビーム電流を生成するという重要な要素は、2005年のNature論文で初めて実証されましたが、より広い文脈では、タングステンエミッターチップは長年にわたって他の用途でイオン源として使用されてきました。2010年には、タングステンエミッターチップは焦電結晶の加速電位を高めるために必要ではないことが判明しました。加速電位により、正イオンは300〜310keVの運動エネルギーに到達できます。^[12]

2005年4月、化学教授のジェームズ・K・ギムゼフスキー氏^[13]と物理学教授のセス・パターマン氏率いるUCLAの研究チームは、電場強度を高めるために焦電結晶に取り付けたタングステンプローブを使用した。 ^[14]パターマン氏の指導の下で研究していた大学院生のブライアン・ナランホ氏は、実験室のベンチトップ装置で核融合を起こすために焦電電源を使用する方法を実証する実験を行った。^[15]この装置は、リチウムタンタル酸（LiTaO ₃ ）焦電結晶を使用して重水素原子をイオン化し、その重陽子を静止したエルビウム二重水素（ Er D ₂ ）ターゲットに向かって加速した。1秒間に約1000回の核融合反応が起こり、そのたびに820keVのヘリウム3原子核と2.45MeVの中性子が発生した。研究チームは、この装置が中性子発生器として、あるいは宇宙推進用のマイクロスラスタとして応用されることを期待している。

ヤロン・ダノンと大学院生のジェフリー・ゲーターが率いるレンセラー工科大学のチームは、2つの焦電結晶を備え、非極低温で動作可能な装置を使用してUCLAの実験を改良した。^{[16] [17]}

焦電核融合はニュースメディアで大々的に宣伝されてきたが^[18]、ダガー・ジャボン、フェドロビッチ、サムソネンコの研究は無視されてきた。^{[7]焦電核融合は、}パデュー大学のルシ・タレヤルカンの指導の下で行われたソノルミネッセンス（バブル核融合）実験中に観察されたもので、以前の核融合反応の主張とは関係がない。^[19] UCLAチームのナランホは、タレヤルカンによるこれらの以前の核融合の主張に対する主な批判者の1人であった。^[20]

トリチウムターゲットを使用した焦電核融合の最初の成功例は2010年に報告されました。^[21] パターマンとナランホはロスアラモス国立研究所のT.ヴェンハウスと協力して、背景よりもはるかに高い14.1MeVの中性子信号を測定しました。

• 中性子源
• 中性子発生器
• 焦電性

• 「UCLA クリスタル フュージョン ウェブサイト」
• 「主に常温核融合」
• 「物理学ニュースアップデート729」
• 「寒さから抜け出す：核融合、現実に | csmonitor.com」
• 「デスクトップ上の核融合...本当だ! - 科学 - nbcnews.com - UCLA の素晴らしいチームを宣伝する記事! もう一度、誰が最初に功績を認められるべきかについては、参考文献 2 (上記) を参照してください。」
• 「焦電結晶による核融合の観察」の補足的な方法は、参考文献3（上記）に記載されています。