JP2016516158A - 水素化物における低エネルギー核反応の制御および自律制御熱発生モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2013年2月26日に出願された“Control of Low Energy Nuclear Reactions in Hydrides, and Autonomously Controlled Heat Generation Module”米国特許出願第61/769,643号(発明者Robert E. Godes, David Correia,および Ronald D. Gremban)からの優先権を主張するものである。
・Godes_2007
・2011年1月13日公開の米国特許公開第2011/0005506号「Method and Apparatus for Carrying Out Nickel and Hydrogen Exothermal Reaction」(Andrea Rossi;2009年8月4日出願の米国特許出願第12/736,193号、Rossi_2011と称される)
・2011年10月13日公開の米国特許公開第2011/0249783号「Method for Producing Energy and Apparatus Therefor」(Francesco Piantelli;2009年11月24日出願の米国特許出願第13/126,247号、Piantelli_2011と称される)。
本発明の実施形態は、産業上有用な熱を産生する目的のために、遷移金属格子構造中の反応性ガス(例えば、水素;多くの場合、燃料ガスまたは単に燃料と称される)の溶解を制御する。格子構造は、固体または焼結された材料の自己支持形状(例えば、ワイヤ、スラブ、管)であることができる、あるいは支持構造上に堆積された材料であることができる。さらに、格子構造は、着座床、流体化床、または充填床形式における支持または含有構造に依拠する、粉末化または焼結された材料を含むことができる。
システムトポロジ
システム概要
ガスルータ
反応器
具体的反応器実装−内向きに面する格子
具体的反応器実装−外向きに面する格子
動作および制御
プロセス概要
酸素除去
システム起動および通常動作
システム制御
・フォノン発生器110の動作パラメータを調節し、その中で水素が溶解される、格子材料を識別する信号を制御する
・例えば、弁60、ポンプ65、圧力緩和弁80および/または85のうちの1つ以上を制御することによって、コア20内のガスの圧力および流動を調節する
・ポンプ65と加熱器70との間の質量流量コントローラを制御する
・加熱器70を制御することによって、温度センサ120によって感知される、コアに流入するガスの温度を調節する
・個別の質量流量コントローラ105を制御することによって、水素(源30(燃料))と搬送ガス(源30(搬送))の比率を調節する。
不活性搬送ガス中の水素ガスの割合の制御は、中性子形成反応を所望の限界および動作範囲内に保つ(源30(燃料)、源30(搬送)、質量流量コントローラ105)。
加圧コアに給送するガスの流動を制御する(ガスルータ35、ポンプ65)。
システム内の圧力を能動的に制御することは、より経済的に実行可能なコア20が、ボイラ等の高圧反応器容器25内に常駐することを可能にする。
これは、反応格子と熱伝達媒体または最終用途との間により低い温度差をもたらすことによって、はるかに低い仕事関数(ある単位のエネルギーをシステムから移動させるために、コア20の内側と反応器容器25との間に要求される温度差)と、より高い熱産生品質を伴う、コアを可能にする。
ガスまたは複数のガスが反応格子20Lを含有するガスエンクロージャ20GEの中に再循環される機構(再循環経路50およびポンプ65または再循環経路55)は、ガスおよび反応格子の保守ならびに交換を最小限にする。
コア内外へのガス流を制御することは、内包格子による中性子捕捉を低減させるために十分な水素の流動を提供し、それによって、変性を介した格子材料の劣化を最小限にする。
参考文献
Claims (34)
- 反応器のためのガス送達および再循環システムであって、
ガス吸気ポートおよびガス排気ポートを有する、反応器容器と、
その中に反応ガスが導入され得る、格子と、
を有し、
前記送達および再循環システムは、
搬送ガスポート、反応ガスポート、反応器入力ポート、および反応器返還ポートとして指定されるポートを有する、ガスルータであって、
前記搬送ガスポートは、通常開放(ON)弁を通して前記反応器入力ポートと流体連通し、
前記反応ガスポートは、通常閉鎖(OFF)弁を通して前記反応器入力ポートと流体連通し、
前記反応器返還ポートは、通常閉鎖(OFF)弁を通して前記反応器入力ポートと流体連通する、
ような内部相互接続を伴う、ガスルータと、
前記ルータの反応器入力ポートと前記反応器容器のガス吸気ポートとの間の1つ以上のガス導管と、
前記反応器容器のガス排気ポートと前記ルータの反応器返還ポートとの間の1つ以上のガス導管と、
を備える、送達および再循環システム。 - 前記ガスルータを通して前記反応器入力ポートから前記反応器返還ポートに流動することを防止する一方、前記ルータを通して前記反応器返還ポートから前記反応器入力ポートに流動させるための逆止弁をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記ルータは、前記反応器返還ポートと流体連通する付加的ポートを有し、前記付加的ポートに接続され、前記反応器返還ポートと前記反応器入力ポートとの間の経路内の圧力を制限するための圧力緩和弁をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記ルータはさらに、通常閉鎖(OFF)弁を通して前記反応器入力ポートと流体連通する、前記プロセスガスポートとして指定されるポートを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記格子は、粉末化または焼結された金属材料あるいは金属材料の堆積された層を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記反応器の中に導入される前に、ガスを加熱するために配置される、加熱器をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記反応器から流出するガスから熱を回収するために配置される、熱回収システムをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 音波またはエネルギーを前記格子に印加し、前記格子内にフォノンを発生させるための音波または超音波変換器をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記格子を加熱し、前記格子内にフォノンを発生させるための加熱器をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記格子を通して電流パルスを通過させ、前記格子内にフォノンを発生させるための源をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- ガス返還ラインからガスを通気させ、安全動作圧力を前記反応器システム内に維持するための逆止弁をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記反応器の内側の反応格子と相互作用する反応ガスに依拠する、反応器を動作させる方法であって、
前記反応器を通して搬送ガスを流動させ、前記格子内の酸化物を還元させるステップと、
その後、前記格子が、前記反応ガスを吸収し、前記反応ガスがさらに、酸化物を還元するように、反応ガスおよび搬送ガスの混合物を前記反応器の中に導入するステップと、
前記格子を刺激し、前記格子内にフォノンを発生させ、前記格子の中に吸収された前記反応ガス中の反応物のためのエネルギーを提供し、核反応を受けさせるステップと、
を含む、方法。 - 前記格子材料の刺激度を調節するステップと、
前記反応器の中に導入される前記ガス混合物の圧力および/または流動を調節するステップと、
前記反応器の中に導入される前記ガス混合物の温度を調節するステップと、
前記反応器の中に導入される前記ガス混合物中の反応ガスおよび搬送ガスの相対的割合を調節するステップと、
の1つ以上によって、前記核反応を制御するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 前記ガス混合物の圧力および/または流動を調節するステップは、前記ガス混合物の流動を開始および停止するステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記反応ガスは、軽水素および/または重水素を含有する、請求項12に記載の方法。
- 前記搬送ガスは、正圧で流動される、請求項12に記載の方法。
- 前記反応器の中に導入される前に、前記ガスを加熱するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記反応器の中に導入される前に、前記搬送ガスを加熱するステップをさらに含み、前記搬送ガスは、前記加熱された搬送ガスが、前記反応器を通して流動され、酸化物を還元させると、前記酸化物を破壊させるために十分な温度まで加熱される、請求項12に記載の方法。
- 前記反応器から流出するガスから熱を回収するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記格子内にフォノンを発生させるステップは、音波または超音波エネルギーを前記格子に印加するステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記格子内にフォノンを発生させるステップは、前記格子を加熱するステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記格子内にフォノンを発生させるステップは、前記格子を通して電流パルスを通過させるステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記反応ガスは、水素を自然発生させる、請求項12に記載の方法。
- 前記反応ガスは、自然発生水素中のものを超える重水素および/または三重水素のレベルを含有する、請求項12に記載の方法。
- 前記混合物は、前記反応器から流出させられ、次いで、搬送ガスまたは反応ガスの添加を伴って、または伴わずに、前記反応器の中に再循環される、請求項12に記載の方法。
- 前記反応器は、実質的に、純搬送ガスのみを前記反応器の中にもたらす、フェールセーフ構成を有する、請求項12に記載の方法。
- 閾値を上回る圧力に応答して、ガス返還ラインからガスを通気させ、前記反応器システム内に安全動作圧力を維持するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記反応器容器は、電気伝導性外側層とともに形成され、前記反応性格子を通した電流スパイクの伝送のために、前記格子と前記外側導体との間に伝送ラインを形成する、請求項1に記載のシステム。
- 外側金属管状シェルと、
前記外側金属シェルの内側表面の内周側に配置される、誘電層と、
前記誘電層の内側表面の内周側に配置される、格子材料の層と、
を備える、反応器コア。 - 前記管状シェルは、直円柱シェルである、請求項29に記載の反応器コア。
- 前記誘電層は、前記外側金属シェルの内側表面上に形成され、
前記格子材料の層は、前記誘電層の内側表面上に形成される、
請求項29に記載の反応器コア。 - 前記外側金属シェルは、外側ステンレス鋼構成要素および内側銅構成要素を備える、請求項29に記載の反応器コア。
- 金属管と、
前記金属管の外側表面上に配置される、誘電層と、
前記誘電層の外側表面上に配置される、格子材料の層と、
を備える、反応器コア。 - 反応器コアを加工する方法であって、
2つの金属管間に配置される犠牲マンドレルを備える、基板を提供するステップと、
前記基板上に格子材料の層を形成し、前記マンドレルの端部を越えて延在させるステップと、
前記格子材料の層を覆う誘電層を形成し、前記マンドレルの端部を越えて延在させるステップと、
前記誘電層を覆う金属層を形成し、前記マンドレルの端部を越えて延在させるステップと、
前記円筒形構造の内側暴露表面上に配置された格子材料とともに、前記金属管の端部にわたって形成される中空円筒形構造を残すように、前記マンドレルを除去するステップと、
を含む、方法。
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