無中性子核融合について詳しく解説

導入

異中性子融合は、中性子の形で放出されるエネルギーの割合が最小限にとどまる核融合反応であり、通常は総エネルギーのしきい値の 1% を下回ります。今日一般的に研究されている核反応は、エネルギーの最大 80% を中性子の形で放出する可能性があります。逆に、制御可能であれば、中性子核融合は、中性子線（電離放射線、放射化）、防護スクリーンや遠隔操作装置の必要性、およびセキュリティの問題に関連する欠点を大幅に軽減できるでしょう。無中性核融合の支持者の中には、電荷を帯びた核融合生成物のエネルギーを電気に直接変換することによってコストが大幅に削減されることを想像する人もいます。ただし、異中性子核融合を引き起こすために必要な条件は、古典的な重水素 – 三重水素 ( ^2D – ^3T ) サイクルに必要な条件よりもはるかに困難です。科学的実証によって、無中性子核融合が継続的に生成できることが示されたとしても、その経済的実行可能性はまだ証明されていません。

無中性反応の候補

中性子を放出せずに起こる核融合反応はごく少数です。有効セクションが最も大きいものは次のとおりです。

最初の 2 つは燃料として重水素を使用しますが、特定の^2D – ^2D二次反応では少数の中性子が生成されます。中性子によって運ばれるエネルギーの割合は反応パラメーターの選択によって制限できますが、この割合はおそらく 1% のしきい値を超えたままになるでしょう。したがって、これらの反応を無中性反応とみなすことは困難です。

次の 2 つの反応 (p、 ³ He、 ⁶ Li を使用) の収率は、熱プラズマ内では低いままです。一方、それらの順序を考慮すると、エネルギー分布がボルツマン統計から逸脱していれば、より良い反応性が得られることが期待できます。最初の反応で生じた生成物³ He は熱化の前に2 番目の反応に参加でき、2 番目の反応で生じた生成物 p は熱化の前に最初の反応に参加できます。残念ながら、詳細な研究では、効果の低いセクションを補うのに十分な改善を実証することはできませんでした。

³ He- ³ He 反応の問題は、燃料の入手可能性です。 ³神は地球上に微量しか存在しないため、中性子照射によって生成するか (これは追求されている目的と矛盾します)、宇宙で収集する必要があります。月の表面の最初の数メートルには、質量で 0.01 万分の 1 程度の³ He が比較的豊富に含まれていますが、この資源を抽出して地球に輸送することは非常に困難で費用がかかります。 ³理論的には、巨大ガス惑星の大気中から彼を抽出することは可能ですが、課題はさらに大きくなります。

p ⁺ – ⁷ Li 反応は、p- ¹¹ B 反応よりも利点がありません。その有効セクションはさらに低いです。

これらすべての理由から、異中性子核融合の研究は主に p- ^11B反応に焦点を当てています。