[논문 리뷰] An attempt to control a manmade nuclear fusion

Yuri Kornyushin|arXiv (Cornell University)|2007. 10. 22.

Cold Fusion and Nuclear Reactions참고 문헌 4인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 외부 대기압 하에서 전기력과 제어된 전하를 이용해 고온의 수소 플라즈마 볼을 준안정 상태로 안정화하는 모델을 제안한다. 연구는 평형 반경, 에너지 장벽, 엔탈피를 계산하여 전하 조절을 통해 통제 가능한 핵융합을 가능하게 할 수 있음을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 외부 압력 하에서 고온의 수소 플라즈마 볼의 안정성을 조사한다.
• 전기력이 인공 핵융합 시스템에서 준안정 평형을 유지할 수 있는지 탐색한다.
• 전하를 띤 플라즈마 볼이 통제 가능한 융합을 유지할 수 있는 조건을 규명한다.
• 플라즈마 볼의 평형 반경, 에너지 장벽, 엔탈피를 정량화한다.
• 전하 조절을 통한 융합 제어 방법을 제안한다.

제안 방법

• 간단한 모델은 구형 플라즈마 볼 내부에서 이온의 무작위 분포와 분산된 전자를 가정하며, 순전하가 얇은 표면층에 국한되어 있음을 전제로 한다.
• 모델은 이온 주변의 전기력선 에너지를 포함하여 총 시스템 에너지에 기여하는 바를 계산한다.
• 내부 플라즈마 압력, 외부 대기압, 전기적 반발력을 균형 잡는 조건을 유도한다.
• 총 엔탈피(열에너지, 전기력선 에너지, 외부 압력 항 포함)를 최소화하여 평형 반경을 결정한다.
• 붕괴 또는 팽창을 방지하는 에너지 장벽을 계산하여 준안정성의 정도를 평가한다.
• 전하 변화를 제어 변수로 도입하여 플라즈마 부피를 조절하고, 이로 인해 융합 조건에 영향을 주는 방식을 제시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 외부 대기압 하에서 전하를 띤 수소 플라즈마 볼이 준안정 평형 상태를 유지할 수 있는가?
• RQ2 전기력선 및 외부 압력력에 의해 안정화된 플라즈마 볼의 평형 반경은 얼마인가?
• RQ3 플라즈마 볼의 붕괴 또는 팽창을 방지하는 에너지 장벽의 크기는 얼마인가?
• RQ4 시스템의 엔탈피는 플라즈마 볼의 반경과 전하에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ5 전하를 제어 변수로 사용하여 부피를 조절하고, 이를 통해 통제 가능한 융합을 달성할 수 있는가?

주요 결과

• 외부 대기압이 작용할 경우 플라즈마 볼은 준안정 상태로 존재할 수 있다.
• 내부 압력, 전기력선, 외부 압력의 균형에 기반하여 플라즈마 볼의 평형 반경이 계산된다.
• 붕괴 또는 팽창을 방지하는 에너지 장벽이 존재하여 준안정성의 안정성이 뒷받침된다.
• 평형 플라즈마 볼의 엔탈피가 유도되었으며, 이는 반경과 총 전하에 따라 달라진다.
• 모델은 전하를 변화시킴으로써 플라즈마 부피를 제어할 수 있으며, 이는 융합 조건의 잠재적 조절 가능성을 보여준다.
• 전하 분포와 외부 압력의 공통 작용으로 인해 시스템의 안정성이 유지된다.