[논문 리뷰] Laser-induced synthesis and decay of Tritium under exposure of solid targets in heavy water

Е. В. Бармина, P. G. Kuzmin외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 06. 03.

Cold Fusion and Nuclear Reactions참고 문헌 6인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 레이저 강도 10^10–10^13 W/cm²를 사용하여 중수소 수용액에 잠긴 고체 타겟(Au, Ti, Se)에서 레이저 유도 핵합성과 이어지는 트리티움 핵의 베타 붕괴를 실험적으로 입증한다. 이 과정는 냉각 플라즈마 내에서 비탄성 전자-핵 상호작용에 기인하며, 트리티움 핵의 형성과 붕괴는 전자 운동 에너지 5–10 eV에서 관측되었다.

ABSTRACT

The processes of laser-assisted synthesis of Tritium nuclei and their laser-induced decay in cold plasma in the vicinity of solid targets (Au, Ti, Se, etc.) immersed into heavy water are experimentally realized at peak laser intensity of 10E10-10E13 Watts per square centimeter. Initial stages of Tritium synthesis and their laser-induced beta-decay are interpreted on the basis of non-elastic interaction of plasma electrons having kinetic energy of 5-10 eV with nuclei of Deuterium and Tritium, respectively.

연구 동기 및 목표

• 중수소 수용액에 잠긴 고체 타겟에서 레이저 유도 트리티움 합성을 연구하기 위해.
• 5–10 eV 운동 에너지를 가진 플라즈마 전자가 핵변환 과정에서 수행하는 역할을 검토하기 위해.
• 제어된 냉각 플라즈마 환경에서 레이저 구동 트리티움 생성 및 그 후 붕괴의 가능성 탐색하기 위해.
• 비탄성 전자-디우터론 및 전자-트리티움 상호작용이 트리티움 형성 및 붕괴의 메커니즘으로서 가정된 바를 검증하기 위해.
• 고강도 레이저를 사용한 저온 플라즈마 시스템에서의 핵반응에 대한 실험적 증거 제공하기 위해.

제안 방법

• 중수소 환경에서 고강도 레이저 펄스(10^10–10^13 W/cm²)를 고체 타겟(Au, Ti, Se)에 조사하기 위해.
• 타겟 주변에 형성된 냉각 플라즈마를 활용하여 전자-핵 상호작용을 촉진하기 위해.
• 베타 붕괴 생성물을 검출하여 트리티움 합성 및 붕괴를 측정하기 위해.
• 플라즈마 내 5–10 eV 전자 운동 에너지를 사용하여 전자-핵 상호작용 역학 분 析하기 위해.
• 비탄성 산란 모델을 적용하여 디우터론에서 트리티움 형성과 트리티움 핵 붕괴를 해석하기 위해.
• 레이저 유도 플라즈마를 활용하여 고온 핵융합 없이도 핵변환에 유리한 조건을 조성하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중수소 수용액 내 고체 타겟에 레이저 조사가 가해질 경우 측정 가능한 트리티움 합성이 가능할 수 있는가?
• RQ2 5–10 eV 운동 에너지를 가진 플라즈마 전자가 트리티움 형성 및 붕괴를 촉진하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 비탄성 전자-핵 상호작용이 관측된 트리티움 합성 및 베타 붕괴를 설명하는 데 충분한가?
• RQ4 트리티움 수율의 임계값과 레이저 강도 및 타겟 재질에 대한 의존성은 무엇인가?
• RQ5 레이저 유도 냉각 플라즈마 조건 하에서 트리티움 붕괴는 실험적으로 확인될 수 있는가?

주요 결과

• 레이저 강도 10^10–10^13 W/cm² 범위에서 중수소 수용액 내 고체 타겟(Au, Ti, Se)에 레이저 조사 시 트리티움 합성이 실험적으로 관측되었다.
• 레이저 유도 트리티움 핵의 베타 붕괴가 검출되어 합성 이후 측정 가능한 붕괴 속도가 존재함을 시사한다.
• 이 과정는 플라즈마 전자(5–10 eV 운동 에너지)와 디우터론/트리티움 핵 간의 비탄성 상호작용에 기인한다.
• 다양한 타겟 재질에서 트리티움 형성 및 붕괴가 일관되게 관측되어 다양한 고체에 적용 가능한 일반적 메커니즘이 있음을 시사한다.
• 저에너지 전자-핵 충돌이 레이저 생성 플라즈마에서 핵변환을 유도할 수 있음을 뒷받침하는 결과이다.
• 이 연구는 비열적 냉각 플라즈마 환경에서 트리티움 생성 및 붕괴에 대한 실험적 검증을 제공하며, 기존의 핵융합 이론에 도전한다.