[論文レビュー] Investigation of Deuterium Loaded Materials Subject to X-Ray Exposure

Theresa Benyo, Bruce M. Steinetz+10 more|arXiv (Cornell University)|Apr 3, 2017

Nuclear Physics and Applications参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、デュテリウム被覆材料におけるX線誘発核変換を調査し、チタン重水化物（TiD₂）および重水素化ポリエチレン（DPE）に焦点を当てる。ガンマ線放射能がバックグラウンド水準を超えて検出されなかったにもかかわらず、数か月にわたって持続的なベータ線および短寿命のアルファ線放射能が観察された。液体シンチレーション検出により、トリチウムに類似したベータ線放出が確認された。これは、X線照射下の重水素系系において、中性子触媒反応または未知の核反応が進行している可能性を示唆する。

ABSTRACT

Results are presented from an exploratory study involving x-ray irradiation of select deuterated materials. Titanium deuteride (TiD2) plus deuterated polyethylene ([-CD2-]n; DPE), DPE alone, and for control, hydrogen-based polyethylene ([-CH2-]n; HPE) samples and nondeuterated titanium samples were exposed to x-ray irradiation. These samples were exposed to various energy levels from 65 to 280 kV with prescribed electron flux from 500 to 9000 micro-A impinging on a tungsten braking target, with total exposure times ranging from 55 to 280 min. Gamma activity was measured using a high-purity germanium (HPGe) detector, and for all samples no gamma activity above background was detected. Alpha and beta activities were measured using a gas proportional counter, and for select samples beta activity was measured with a liquid scintillator spectrometer. The majority of the deuterated materials subjected to the microfocus x-ray irradiation exhibited postexposure beta activity above background and several showed short-lived alpha activity. The HPE and nondeuterated titanium control samples exposed to the x-ray irradiation showed no postexposure alpha or beta activities above background. Several of the samples (SL10A, SL16, SL17A) showed beta activity above background with a greater than 4-sigma confidence level, months after exposure. Portions of SL10A, SL16, and SL17A samples were also scanned using a beta scintillator and found to have beta activity in the tritium energy band, continuing without noticeable decay for over 12 months. Beta scintillation investigation of as-received materials (before x-ray exposure) showed no beta activity in the tritium energy band, indicating the beta emitters were not in the starting materials.

研究の動機と目的

• X線照射がデュテリウム被覆材料に検出可能な核変換または放射能を誘発するかどうかを調査すること。
• チタン重水化物（TiD₂）や重水素化ポリエチレン（DPE）などの重水素化材料が、X線照射後に測定可能なアルファ線、ベータ線、ガンマ線放射能を示すかどうかを特定すること。
• 照射後、特に数か月にわたっても続く放射能の持続性を評価すること。
• 照射前の状態で入手した材料を用いて、内在的放射能とX線誘発放射能を区別すること。
• 重水素化系において持続的なベータ線放出を引き起こす可能性のあるメカニズム、特に中性子触媒反応や低エネルギー核反応（LENR）を探索すること。

提案手法

• 65～280 keVの電子ビームエネルギーおよび500～9000 μAの電流を用いたマイクロフォーカスX線源を用いて、重水素化材料（TiD₂、DPE）および対照試料（HPE、非重水素化Ti）を照射した。
• 照射時間は55～280分の範囲であり、X線はタングステン標的に電子衝突することで生成された。
• ガンマ線放射能は、即時または遅延したガンマ線放出を検出するために高純度ゲルマニウム（HPGe）検出器を用いて測定した。
• アルファ線およびベータ線放射能は、ガス比例計数器および液体シンチレーションスペクトロメータを用いて、一部の試料について定量した。
• ベータ線放出は、トリチウム崩壊に一致するエネルギースペクトルを示すかを確認するために、ベータシンチレーション検出器を用いてさらに分析した。
• 照射前の状態で入手した試料をテストすることで、材料に事前の放射能が存在しないかを確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TiD₂やDPEなどの重水素化材料のX線照射によって、バックグラウンドを超える測定可能なアルファ線またはベータ線放射能が発生するか？
• RQ2 観察された放射能は、照射後も長期間にわたって持続的か、特に数か月後にわたっても持続するか？
• RQ3 ベータ線放出が、トリチウム崩壊（β⁻、E_max ≈ 18.4 keV）に一致するエネルギースペクトルを示すか？
• RQ4 X線照射下の重水素系において、中性子触媒反応または低エネルギー核反応の証拠があるか？
• RQ5 対照試料（HPEおよび非重水素化Ti）は、同様の照射後放射能を示すか。これは、バックグラウンドまたは機器由来の誤差を示唆するか？

主な発見

• 高純度ゲルマニウム検出器を用いた測定において、TiD₂やDPEを含むすべての照射試料で、バックグラウンドを超えるガンマ線放射能は検出されなかった。
• いくつかの試料（SL10A、SL16、SL17A）は、X線照射後数か月経過しても、バックグラウンドを超えるベータ線放射能を示し、有意水準4σ以上であった。
• ベータシンチレーション測定により、トリチウムのエネルギー帯域（E_max ≈ 18.4 keV）に一致する放射能が確認され、照射後12か月以上にわたって著しい減衰は認められなかった。
• 照射前の試料では、トリチウムエネルギー帯域におけるベータ線放射能は認められず、発生体はX線照射前に存在しなかったことが示された。
• 数試料で短寿命のアルファ線放射能が検出され、中性子触媒反応または一時的な核反応の可能性を示唆した。
• 対照試料（HPEおよび非重水素化Ti）では、照射後、バックグラウンドを超えるアルファ線またはベータ線放射能は認められず、効果が重水素化材料に特異的であることが確認された。