2022 Fiscal Year Research-status Report
再生可能発電と放射性元素変換を同時に実現する反応場としての金属ナノ構造の機能開拓
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19K22081
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田辺 克明 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60548650)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 水素 / 金属 / エネルギー / 核融合反応 / 表面化学 / 水素貯蔵 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重水素を吸蔵させたパラジウムにおいて観測される異常発熱反応について，電磁場増強効果のある金属ナノ粒子を利用し，反応確率および実験再現性の向上を試みた．まず，金属ナノ粒子間の電磁場増強度の理論計算により，最適な条件の検討を行った．その結果，最適な粒子間距離や外部電場の波長および偏光の把握とともに，金属の種類によるピーク強度・波長の違いなど新たな知見を得た．そして，異常反応について多角的な分析を行い，過剰発熱，中性子線強度ピーク，質量数3の分圧の上昇などを観測し，本系が新規の熱源として今後の検討に値するものであることを示した．
中性子線の発生について，いくつかの実験ではガス比例計数管により中性子線の強度ピークを観測した．さらに液体シンチレータを利用して中性子線の個数やエネルギー帯など詳細な測定を行った．液体シンチレータではD2の吸蔵あり/なしで有意な差は見られなかったが，DD核融合反応で発生する2.5 MeVの中性子に着目すると8時間の測定では2つの実験で差が見られたが，温度が急激に上昇したタイミングでは有意な差は見られず，特定のタイミングでDD反応が起こったという確固たる証拠は得られなかった．
質量分析結果について，実験中は常に真空引きしているため，圧力が放出速度に強く相関していると考えることができる．試料温度が急激に上昇し，D2の放出速度が上昇したことから何らかのエネルギーが発生した可能性，質量数3の分圧上昇から3Heの生成の可能性が考えられる．しかし，HD(重水素化水素)の割合が増加しただけの可能性も考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染防止対応のため当初の予定通りに研究活動を進めることができなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究においては，再現性の更なる向上は必須課題である。今後の方針として，再現性の向上のため，最適な温度や照射するレーザーの種類，電流の向きといった反応条件の最適化を行う。また，Pd 試料に様々な種類の金属ナノ粒子を様々な塗布条件で担持させ，通電加熱実験を行う。また，中性子の個数やエネルギー帯を測定できる液体シンチレータを導入した通電加熱実験を今後も行い，比例計数管と液体シンチレータのダブルチェックを行うことで，中性子線がPd 試料から実際に発生しているのか検討する必要がある。核融合反応で生じる中性子線のエネルギー帯と本実験で生じる中性子線のエネルギー帯を比較することで，核融合反応であるかの検討が可能である。同様にガンマ線を測定できるGanma-Scout を導入した通電加熱実験を行うことも重要であると考える。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染防止対応のため当初の予定通りに研究活動を進めることができなかったため。そのため、当初の計画では2021年度が最終年度であったが、研究期間を2年延長させて頂いた。
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