常温核融合

常温核融合（Cold Fusion、LENR）とは？

常温核融合、または低温核融合、凝縮系核反応、低エネルギー核反応（LENR）とは、従来の核融合反応に必要な数億度の高温ではなく、室温から摂氏約1000度という低い温度で水素原子の核融合反応が起こるとされる現象です。

その反応メカニズムについては、トンネル効果やミューオンの関与など、複数の仮説が提唱されていますが、未だに解明されていません。本記事では、目視可能な規模で、実用的なエネルギー源となりうる可能性のある反応に焦点を当てて解説します。

歴史：1989年の発表とその後

核融合反応は通常、数億度の超高温下で起こる「熱核融合」として知られていました。しかし、1920年代から、金属触媒を用いてより低温での核融合が可能という仮説も存在しました。「常温核融合」という用語は、1956年のニューヨークタイムズ紙の記事にも既に登場しています。

1989年3月、マーティン・フライシュマンとスタンレー・ポンズによる常温核融合の発見に関する発表がマスコミを賑わせました。彼らは、重水とパラジウム電極を用いた電気分解実験で、電解熱以上の発熱を観測し、トリチウム、中性子、ガンマ線を検出したと報告しました。この発表は、世界中に衝撃を与え、安価でクリーンなエネルギー源への期待が高まりました。

しかし、多くの研究機関による追試では、過剰熱の再現性に乏しく、1989年のアメリカ議会におけるポンズへの聴聞会やエネルギー省の調査では、常温核融合の存在を否定する報告書が提出されました。

この事件は「20世紀最大の科学スキャンダル」とも呼ばれ、常温核融合研究は低迷期に入りました。しかし、一部の研究者たちは研究を継続し、国際常温核融合学会などが設立されました。

研究：過剰熱と核変換

常温核融合研究者らは、様々な実験結果を報告しています。これらには、以下のものが含まれます。

過剰熱の発生: 電極から、入力エネルギーを超える熱エネルギーが発生することが報告されています。発生量は様々で、電極1平方センチメートルあたり0.1～1ワット程度が一般的ですが、稀に10ワットや1000ワット/ccという報告もあります。電解終了後も熱が発生し続ける「死後の熱」も報告されています。
核変換: 反応によって、電極材料の元素組成が変化することが報告されています。4Heが主な生成物ですが、Pbまでの多くの元素が生成され、その同位体比は天然とは異なることが報告されています。
中性子・γ線の発生量: 従来の核融合反応に比べて、中性子やγ線の発生量は極めて少ないか、検出されないことが報告されています。
材料依存性: 面心立方型や六方最密充填型の金属では反応が起こるものの、体心立方型では起こらないという報告があります。
再現性: 過剰熱に関しては最大60%程度、核変換に関しては100%程度の再現性を持つ実験系が報告されています。

これらの現象は、現在の物理学理論では説明が困難であり、研究者らは様々な理論モデルを提唱していますが、未だに統一的な説明は得られていません。

主な研究事例

多くの研究機関や研究者たちが、常温核融合に関する研究を行ってきました。代表的な例としては、以下のものがあります。

北海道大学水野忠彦、大森唯義: 核変換現象に着目した研究
東京工業大学岡本眞實: Pd陰極におけるSIMS分析によるトリチウムや6Liの生成の確認
三菱重工岩村康弘: パラジウム、酸化カルシウムを用いた核変換実験
大阪大学荒田吉明: 特殊加工パラジウム粒子を用いたレーザー照射実験
イスラエルエナジェティクステクノロジー、アメリカスタンフォード大学、イタリア ENEA: 電気分解における高効率な過剰熱発生

これらの研究以外にも、世界中で多くの研究者が常温核融合現象の解明に取り組んでいます。

理論検討

常温核融合現象を説明する理論として、様々なモデルが提案されています。代表的なものとして、高橋亮人の正四面体凝縮(TSC)理論、アラン・ウィドムとルイス・ラーセンのウィドム・ラーセン理論、小島英夫のTNCFモデルなどがあります。しかし、現状ではこれらの理論はいずれも全ての現象を完全に説明できるものではありません。

研究の評価と今後の展望

常温核融合研究は、依然として多くの議論を呼んでいます。肯定的な見方としては、多くの実験で定性的な再現性が確認されていること、近年は著名な科学雑誌への掲載論文も増えていることが挙げられます。一方、否定的な見方としては、現代物理学との矛盾、実験結果の解釈の難しさ、データの不透明性などが挙げられます。

近年、脱炭素化の必要性から、常温核融合への関心が再び高まっており、日本国内外で活発な研究開発が行われています。特に、エネルギー省ARPA-Eによる大規模な研究プロジェクトの開始など、今後、更なる発展が期待されます。しかし、実用化に向けた課題も多く残されており、更なる研究の進展が求められています。

参考文献

本文中に記載されている参考文献に加え、多くの書籍や論文が常温核融合について論じています。これらの文献を参照することで、より深い理解を得ることができます。

もう一度検索