[論文レビュー] An attempt to control a manmade nuclear fusion

Yuri Kornyushin|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 2007

Cold Fusion and Nuclear Reactions参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、外部の大気圧下で静電力と制御された電荷を用いて体積を制御することで、高温の水素プラズマ球を準安定状態として安定化するモデルを提案する。研究では、平衡半径、エネルギー障壁、およびエンタルピーを計算し、電荷の変調によって制御可能な核融合を実現できる可能性を示唆している。

ABSTRACT

A detailed simple model is applied to study a high temperature hydrogen plasma ball. It is assumed that the ions and delocalized electrons are distributed randomly throughout the charged plasma ball (extra/missing charge is assumed to be found in a thin layer on the surface of a ball). The energy of the microscopic electrostatic field around the ions is taken into account and calculated. It is shown in the framework of the model that charged hydrogen plasma ball can be stable as a metastable state, when subjected to external (atmospheric) pressure. Equilibrium radius of a ball, the barrier and the enthalpy of the equilibrium ball are calculated. It looks like the charged plasma ball in a metastable equilibrium should be used to conduct controllable nuclear fusion. Changes in the electric charge can be used to control the volume of a plasma ball.

研究の動機と目的

• 外部圧力下における高温水素プラズマ球の安定性を調査すること。
• 静電力が人工核融合系における準安定平衡状態を維持できるかどうかを検討すること。
• 電荷を帯びたプラズマ球が制御可能な核融合を維持できる条件を特定すること。
• プラズマ球の平衡半径、エネルギー障壁、およびエンタルピーを定量化すること。
• 電荷の変調を用いた核融合制御の手法を提案すること。

提案手法

• 単純なモデルは、球状のプラズマ球内でのイオンの無作為分布と電子の拡散化を仮定し、全電荷を薄い表面層に閉じ込めるとする。
• モデルはイオン周囲の静電場エネルギーを組み込み、全系エネルギーへの寄与を計算する。
• 内部プラズマ圧力と外部大気圧力、静電反発力のバランスによって平衡条件を導出する。
• 全エンタルピー（熱的寄与、静電的寄与、外部圧力寄与を含む）を最小化することで、平衡半径を決定する。
• 崩壊または膨張を防ぐエネルギー障壁を計算し、準安定性を評価する。
• 電荷の変動を制御パラメータとして導入し、プラズマ体積の制御を可能にすることで核融合条件に影響を与える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 外部大気圧下で電荷を帯びた水素プラズマ球が準安定平衡状態を維持できるか？
• RQ2 静電力および外部圧力によって安定化されたプラズマ球の平衡半径は何か？
• RQ3 プラズマ球の崩壊または膨張を防ぐエネルギー障壁の大きさはどの程度か？
• RQ4 系のエンタルピーは、プラズマ球の半径および電荷にどのように依存するか？
• RQ5 電荷を制御パラメータとして用いることで、体積を制御し、制御可能な核融合を実現できるか？

主な発見

• 外部大気圧が作用する条件下で、プラズマ球は準安定状態として存在可能である。
• 内部圧力、静電力、外部圧力のバランスに基づいて、プラズマ球の平衡半径が計算可能である。
• 自然な崩壊や膨張を防ぐエネルギー障壁が存在し、準安定性の支持が得られる。
• 平衡状態のプラズマ球のエンタルピーが導出され、半径および全電荷に依存することが判明した。
• モデルは、電荷の変更によってプラズマ体積を制御できることを示しており、核融合条件の制御可能性が示唆された。
• 電荷分布と外部圧力の共同作用によって、系の安定性が維持されている。