通过由金属的纳米晶体结构上的轨道俘获吸附的氢的核反应产生能量的方法和装置

发明领域

本发明涉及通过引用在此并入的要求意大利优先权 ITPI2008A000119的国际专利申请WO2010058288中描述的方法和发 生器的改进。

具体而言，本发明涉及一种方法，并且涉及用于关于使用上面指出 的专利申请中描述的方法和发生器可能的发生器增加能量生产的发生 器。此外，本发明涉及一种方法，并且涉及适合于调节开始于所述方 法并且使用该在先专利申请的发生器的能量生产的发生器。

背景技术

由WO9520816，已知从由于氢与金属核之间的相互作用而发生的 核反应获得能量的方法。

由WO2010058288，已知从包含过渡金属的簇纳米晶体结构的核心 的核反应获得能量的方法，以及用于执行该方法的发生器。

在公开的方法和发生器的关键方面中，感觉需要提供生产率的增 加，以便达到工业上可接受的水平。

方法的另一个关键方面是调节生成的动力。同等关键的是在发生器 中用于执行这种调节的设备。

在WO2009125444中，描述了用于执行镍和氢的放热反应的方法 和装置，其中铜的金属管被镍的粉末、颗粒或棒(bar)填充，然后注入 加压的氢并且最终加热至参考温度，从而生成能量。具体而言，使用 硼和水的套或者钢和硼的套以及使用铅套在外面涂布铜金属管。铅套 具有含有害辐射的物体，在文件中没有更好地指明。推测起来，这种 辐射是可具有足够的能量以越过铜管的中子。铅套具有从这种辐射获 得能量的物体。硼的位置允许仅通过可超出铜管的壁的辐射回收能量。 因此，对于可通过该过程回收的能量存在限制。

发明内容

因此本发明的特征是提供WO2010058288中描述的方法和发生器 的示例性实施方式，其允许增加能量的生成直至达到工业上可接受的 水平。

本发明的另一个特征是提供该方法和该发生器的示例性实施方式， 其允许以可靠和精确的方式调节由发生器供应的动力。

通过由氢和过渡金属之间的核反应获得能量的方法实现这些以及 其它目的，所述方法包括以下步骤：

-预布置包含预定量的簇纳米结构的初级材料，所述簇纳米结构具 有一些低于预定原子数的过渡金属原子；

-保持氢与所述簇接触；

-在高于预定临界温度的初始工艺温度——具体是通过在初级材料 中产生预定的温度梯度——加热初级材料；

-作为所述加热步骤的结果，离解所述氢分子H₂和形成H-离子；

-冲击地作用于初级材料；

-作为所述冲击地作用步骤的结果，H-离子通过簇纳米结构的轨道 俘获反应；

-通过簇的原子俘获H-离子，产生热动力(thermal power)作为初级反 应热；

-移除热动力，同时保持初级材料的温度在临界温度以上，

其中所述方法的主要特征是提供预布置一定量的次级材料，所述量 的次级材料面向初级材料并且在距初级材料预定的最大距离内，布置 次级材料与质子相互作用，所述质子是由初级材料通过随着以次级反 应热形式释放进一步的热动力而发生的依赖于释能质子的核反应 (energy-releasing proton-dependent nuclear reaction)而发射的。这样，移 除热动力的步骤包括生成的热动力作为所述初级反应热(Q₁)和作为所 述次级反应热(Q₂)。

作为次级材料，可使用周期表(table of Mendeleev)的任何元素，其 对于使用质子的核反应具有阈值，其低于由活性核心(active core)发射 的质子的能量。

关于在WO2010058288中所描述的，所述方法进一步提供了布置 称为次级材料的材料，其依赖于质子的反应具有热效应，所述热效应 适合于显著增加可从所述过程总体上获得的热量。

这样，通过轨道俘获H-离子从簇发射的能量高于预定能量阈值的 质子引起这种依赖于释能质子的核反应。因此，移除的热动力既包括 与轨道俘获反应相关的初级反应热，又包括与依赖于质子的反应相关 的次级反应热。

具体而言，在初级材料的簇中，H-离子经历通过初级材料的簇晶 体结构的核轨道俘获反应，所述初级材料形成核心，即活性核心。之 后，H-离子经历通过簇的原子的俘获，并且失去其自身的电子对，由 此产生质子¹H。

其后，更详细地，

-第一部分的质子¹H经历通过簇的原子的核的直接俘获的核反应。 这种反应在下文中表示为内部初级核反应；

-第二部分的质子¹H经历通过引起轨道俘获的初级材料的原子的核 的库仑斥力(Coulomb repulsion)。这种第二部分的质子¹H产生以下：

-被核排出的质子，其具有可测定的和可表征的能量。例如，在 镍的情况中，排出的质子具有大约6.7Mev的能量。这种排出的质 子可与属于相同簇或属于相近簇的初级材料的其它核相互作用， 并且可引起延迟的反应。这些延迟的反应在下文中表示为外部初 级核反应；

-被初级材料排出和发射的质子，在下文中简单地表示为发射的 质子，其也具有可测定的和可表征的能量，如上所述。发射的质 子可与引起依赖于质子的反应的次级材料的核相互作用，其也是 相对于内部初级核反应延迟的反应。次级材料面向初级材料是有 关的，因此，如果初级材料和次级材料之间存在进一步的材料， 质子不会超出该进一步的材料并且不会到达次级材料。

内部初级核反应的实例是在下文中表示为{1a}、{1b}、{1c}、{1d}、 {1e}的反应，其指的是其中初级材料是镍的情况。

次级反应的实例是在下文中表示为{2a}、{2b}、{3a}、{3c}的反应， 其指的是其中次级材料是锂的情况。

次级反应的其它实例是在下文中表示为反应{6a}、{6b}、{7a}、{7b} 的反应，其指的是其中次级材料是硼的情况。

次级反应的进一步实例是在下文中表示为反应{10a}、{10b}、 {10c}、{10d}的反应，其指的是其中次级材料包括一些过渡金属的情况。

初级反应——内部和外部二者——总体上发生生成初级反应热，其 是可根据WO2010058288中所述的方法获得的热，并且其涉及H-离子 和过渡金属的纳米结构之间的唯一非谐的相互作用。此外，通过库仑 斥力发射的质子到达次级材料，条件是如上所述的次级材料面向初级 材料并且位于预定的最大距离内。这种最大距离对应于这些质子在衰 变为原子氢之前可行进的平均自由程。

在下文中，按照表述“暴露的次级材料”，意欲使次级材料面向初 级材料并且位于距簇所述预定的最大距离内。暴露的次级材料可随后 通过发射的质子获得，并且可与后面的次级反应物反应，从而有助于 增加通过该过程产生的热能。例如，次级材料可以是包含初级材料的 容器的内部涂层，次级材料也可以是布置在初级材料的容器和初级材 料本身之间的材料。在这些情况中，可被移除的生成的热动力包括第 一份数的反应热和第二份数的反应热，因为，如上所述，由初级材料 发射并且到达次级材料的质子引起次级核反应，从而生成次级反应热， 该次级反应热被加入初级内部和外部反应的第一份数的反应热。

次级反应热的比率取决于暴露于由簇发射的质子的次级材料的量， 并且具有由这种材料的量表示的上限，所述材料可布置在距簇等于上 面限定的距离的距离内。

在没有这种次级材料的情况下，不被初级材料的核俘获的质子在任 何情况下都被初级材料的原子排出，其由活性核心发射，并且可冲击 初级材料的容器的内部涂层，但它们不引起进一步显著的能量生成。 因此，它们不对能量平衡提供有用的贡献，根据本发明，能量平衡反 而由于牵涉次级材料的延迟的次级反应而发生。

在所述方法的示例性实施方式的详述中给出了外部初级反应和次 级反应的内部初级核反应的实例和数据。

优选地，与簇接触的氢在150和800mbar之间设定的绝对压力下。

具体而言，初级材料包括镍。又具体而言，初级材料和次级材料之 间的最大预定距离被设定在7和8cm之间，更具体而言，在镍的情况 中，所述距离大约是7.5cm。实际上，在镍的情况中，发射的质子可 达到大约6.7MeV的能量，并且在设定为上面指出的值之间的氢压力 存在的情况下，所述发射的质子可在衰变为原子氢之前，从生成位点 即从存在簇的活性核心的表面开始行进至多大约7.5cm的距离。

具体而言，被布置以与质子相互作用的次级材料包括锂，特别是包 括预定份数的⁶Li和⁷Li同位素的锂。

具体而言，被布置以与质子相互作用的次级材料包括硼，特别是包 括预定份数的¹⁰B和¹¹B同位素的硼。

实际上，在可以俘获质子和可以引起依赖于质子的反应的材料中， 锂和硼提供与依赖于质子的次级反应相关的最大贡献能量。按照分别 大约92.4%和81.2%的出现存在于天然锂和天然硼中的⁷Li和¹¹B同位 素引起释能反应，具体地引起在下文中给出的反应{2a}、{2b}、{6a}、 {6b}。这些反应中的一些随着α粒子即⁴He的产生而发生，这又可能 引起与相同同位素的连续反应，例如按照反应{5a}、{8a}，从而释放进 一步的能量。

具体而言，在d区和f区过渡金属中选择被布置以与质子相互作用 的次级材料。有利地，在四个衰变族即²³²Th、²³⁶U、²³⁹U、²³⁹Pu的原 始粒子中选择次级材料。这些过渡金属引起释能反应，特别是反应 {10a}、{10b}、{10c}、{10d}。

使用α-发射材料(α-emitting material)作为次级材料也可引起与初级 材料的金属的依赖于α的反应(α-dependent reaction)，例如引起反应 {11a}、{11b}、{11c}、{11d}、{11e}，其参考其中初级材料包括镍的 情况在下文中给出。

此外，使用放射性材料如上面示出的那些作为次级材料提供消除各 种来源的放射性废物的可能性，和提供进一步的能量回收。

根据本发明的另一个方面，提供了调节生成的热的步骤，其包括调 节暴露于发射的质子即面向初级材料并被布置在预定的最大距离内的 次级材料的量的步骤，其因此可引起与由初级材料发射的质子的次级 反应，所述质子通过次级反应具有高于预定阈值的能量。通过增加或 减少暴露的次级材料的量——这可通过在氢之前发射的质子达到，在 发射的质子和次级材料之间发生的每时间单位的延迟的次级反应的数 量增加或减少。因此，第二份数的反应热分别以取决于暴露的次级材 料的量如何增加或减少的方式增加或减少，从而改变总体上生成的热 动力。因此，可以通过适当调节位于距活性核心某一距离内的次级材 料有可能的量调节生成的热动力。

具体而言，通过在初级材料和次级材料之间布置调节体可获得调节 暴露于发射的质子的次级材料的量的步骤，所述调节体包括在第一位 置和第二位置之间可移动的防护体，所述两个位置分别对应于次级材 料相对于初级材料的最大暴露和最小暴露。可选地，通过靠近初级材 料布置调节体可获得调节暴露于发射的质子的次级材料的量的步骤， 所述调节体包括承载次级材料的主体，即在第一位置和第二位置之间 可移动的支撑体，这两个位置对应于次级材料相对于初级材料的最大 暴露和最小暴露。例如，可将调节支撑体布置在活性核心与包含其的 容器之间，或者可将调节支撑体布置在彼此相邻的活性核心部分之间， 例如在大致平面并且彼此平行的初级元件之间，如在下文中更详细描 述的。

因此，除了如WO2010058288中所述发生器的富集和加强功能之 外，次级材料还允许调节以下之间的热动力：

-最小值，例如对应于来自牵涉一种过渡金属或牵涉多种过渡金属 的初级内部和外部核反应的能量的唯一生产的值，所述过渡金属(一种 或多种)属于四个过渡金属族中的至少一种，还包括Th、U、Pu以及其 它铀后金属；

-最大值，其具体取决于位于距初级材料预定距离内的次级材料的 量，即可被暴露以便在由初级材料的簇发射的质子衰变之前通过这些 质子获得的次级材料的量。

本发明的目的也可通过借助于氢和过渡金属之间的核反应的能量 的发生器实现，所述发生器包括：

-活性核心，其包括预定量的初级材料，所述初级材料包含具有预 定的最大原子数的簇纳米结构；

-生成室，其包含活性核心并且布置为含有氢，以便提供氢与活性 核心的簇的接触；

-加热装置，其将生成室中的活性核心加热至高于预定的临界温度 的初始工艺温度，初始工艺温度适合于引起氢分子H₂的离解和H-离子 的形成；

-触发装置，其用于形成对活性核心的冲击作用，所述冲击作用适 合于引起H-离子通过簇晶体结构的轨道俘获，以及随后通过簇原子的 俘获的步骤，从而生产初级反应热；

-除热装置，其用于从生成室移除热动力，并且用于在移除所述热 动力的同时保持活性核心的温度高于临界温度，

其中所述发生器的主要特征是其包括距活性核心的材料预定的最 大距离内的一定量的次级材料，所述次级材料被布置以与能量高于预 定能量阈值的质子相互作用，使得通过H-离子的轨道俘获发射的质子 引起核次级释能反应，其随着次级反应热的释放而发生，所述最大距 离响应于过渡金属，使得除热装置可移除包括初级反应热和次级反应 热的热动力。

这种发生器能够实现依照本发明的方法，相对于WO2010058288 中描述的包括相同的一种或多种过渡金属的发生器具有高的产率增 加，并且其在相同的触发条件和相同的操作条件下工作。

在所述发生器的示例性实施方式中，生成室中存在的氢在150和 800mbar之间设定的绝对压力下。

具体而言，初级材料包括镍，并且距活性核心的最大距离——次级 材料必须位于其内以允许依赖于质子的反应——设定在7和8cm之 间，特别接近于7.5cm。实际上，在镍的情况中，发射的质子可达到 大约6.7MeV的能量水平，并且在设定为上面指出的值之间的氢压力 存在的情况下，所述发射的质子从提供簇的活性核心的表面开始沿至 多大约7.5cm的距离行进。

优选地，被布置以与质子相互作用的次级材料选自以下：

锂，特别是包括同位素⁶Li和⁷Li；

硼，特别是包括同位素¹⁰B和¹¹B。

在备选方案中，或者在组合中，被布置以与质子相互作用的次级材 料在过渡金属中选择，具体而言，所述次级材料选自：²³²Th、²³⁶U、²³⁹U、 ²³⁹Pu。

具体而言，所述发生器设置有次级元件，即设置有包括次级材料的 固体。

有利地，所述次级元件包括至少一种以无定形或玻璃态的金属，即 至少一种其中基本没有晶序结构的金属。

具体而言，次级材料包括多种金属的合金，特别是无定形态的合金。 例如，所述合金可包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Ni、Zr、 Pd、Ag Cd、Mo、Au、Pt与Li、Be、B、Mg、Al、Si、P、Ca、K一 起，以及和稀土族金属一起。

合金可包括结构金属和次级材料，其中结构金属和次级材料之间的 重量比设定在3和5之间。具体而言，该比例设定在3.7和4.3之间， 更具体而言，该比例大约是4。例如，合金的结构金属可包括按照预定 的重量比的铁和/或镍。

独立于结构金属，合金的次级材料可包括硼和/或锂，其中，具体 而言，锂按照预定的重量比例存在于合金中，其相对于次级元件的重 量被设定在1%和10%之间。

合金的次级材料可包括按照预定比例的过渡金属。

活性核心可包括由金属或非金属材料制成的支撑体和由初级材料 制成的支撑物的涂层，其是以纳米簇的形式。纳米簇的涂层可通过选 自WO2010058288中指出的那些方法的方法制成，例如通过选自如下 的方法：化学沉积、电解沉积、喷雾技术、溅射技术。

有利地，活性核心的金属支撑物包括玻璃态的金属，换言之，其包 括至少一种其中基本没有晶序结构的金属。

无定形金属的次级元件和/或支撑体可通过包括以下步骤的方法获 得：

-在预定的温度并且根据预固定的形状预布置一定量的熔融态的这 种金属；

-以足够高使得熔融金属硬化保持无定形态的冷却速度，即以足够 高以避免形成金属晶体结构的冷却速度下，冷却熔融的金属为上面的 形状。

有利地，响应于使用的一种或多种金属，冷却速度等于或高于1000 ℃/秒。

具体而言，预布置的步骤包括在冷却的模具内注射模塑的步骤，或 者提供将熔融的金属喷射到旋转的筒体上或到具有预定速度的滑动平 面上的步骤的制造工序，同时冷却步骤包括预布置快速冷却装置比如 一定量的流动或液氮在筒体的表面或所述平面上。

注射模塑技术提供非常薄的组件，其具有非常有利的机械强度/重 量比，基本上不需要焊接接头以及成形和修整机械制造步骤。这引起 显著的成本降低。如果活性核心和次级元件具有平坦形状和小的厚度， 则注射模塑是特别有利的。该技术对于提供容纳元件即生成室的壁也 是有利的，该生成室的壁包括过渡材料，并且更特别是次级材料。

此外，也获得发生器的容重降低，其引起显著的材料节约和显著的 生产成本降低。

使用无定形态的金属和金属合金也具有更好的抵抗腐蚀的优势，因 为没有颗粒边界，其中可能发生腐蚀事件。此外，如果金属和金属合 金以无定形态使用，则有可能获得具有特别电学特征的材料，比如高 电阻、不受温度影响或没有韦斯磁畴，因此即使保持高磁导率也获得 高可压凝性(基本上没有磁滞回线)。例如，无定形金属Fe/B80/20%在 20℃以大约1.5特斯拉(Tesla)显示其本身饱和状态。

活性核心的支撑物可包括过渡金属，特别是如上面指出的无定形态 的过渡金属。这种过渡金属可选自：Ni、Cr、Zr和Mo或其组合，并 且可包括低熔点金属比如Al。例如，支撑物可包括大约70%的Ni、10% 的Cr、5%的Zr、15%的Al的元素百分比的合金。支撑物的过渡金属 也可以微纳米簇的形式存在于初级材料中。

活性核心和/或次级元件的支撑物可包括由金属制成的涂层，例如 由形成支撑物或者次级元件的大部分的金属，其包括枝晶结构。这样， 获得主体，其可经历塑性变形，并且裂纹扩展是基本上不可能的。

在备选方案中，活性核心和/或次级元件的支撑物可在200巴或更 高的压力下以薄层的形式通过烧结方法制成。

在示例性实施方式中，次级元件形成活性核心的容纳元件的一部 分，特别是其形成生成室壁的一部分。具体而言，该容纳元件包括结 构金属和次级材料的合金。换言之，次级元件可与活性核心的容纳元 件一致。有利地，容纳元件的结构金属包括过渡金属。

在备选方案中，次级材料形成与容纳元件集成的次级元件。由于相 对容易生产，该示例性实施方式很适合于制造小功率和低成本发生器。

该容纳元件的材料可轮流包括过渡金属比如镍，其与或不与次级材 料组合。在该情况中，通过活性核心发射的质子可到达容纳元件并且 可根据上面提及的反应与过渡金属和/或与次级材料接合。这些反应伴 随能量产生而发生，并且引起容纳元件的过渡金属渐进转化成反应产 物。

在另一个示例性实施方式中，活性核心包括多个至少部分由初级材 料制成的大致平面的初级元件，并且提供了多个至少部分由次级材料 制成的大致平面的次级元件，其中有利地布置初级元件和次级元件使 得每个初级材料置于两个次级元件之间，并且每个次级材料置于两个 初级元件之间。这允许形成暴露的次级材料的高表面，用于相同尺寸 的发生器。暴露的次级材料的表面随着厚度降低并且随着大致平面的 初级元件和大致平面的次级元件之间的相互距离降低而增加。因此将 这种示例性实施方式布置至发生器，其具有可通过所述发生器产生的 动力场上部的传动带。

具体而言，大致平面的初级元件可由至少部分地由初级材料制成的 初级薄层组成，提供其以纳米簇的形成存在。

如上所述，但不排除其它可能性，活性核心的大致平面的初级元件 包括：

-支撑物，即非金属材料的核心，或者金属支撑物，特别是例如上 面指出的制成的无定形金属的金属支撑物；

-初级材料中制成的支撑物的涂层，其以纳米簇的形式。

具体而言，大致平面的次级元件可包括至少部分地由次级材料制成 的次级薄层。

可选地，但不排除其它可能性，大致平面的次级元件可包括结构材 料连同次级材料，例如以具有无定形结构的合金的形式。

大致平面的初级和次级元件有利地可通过之前描述的成形和冷却 的方法获得。这种方法可特别包括注射模塑步骤。

大致平面的初级元件和大致平面的次级元件的几何形状可以是期 望的几何形状，例如圆形、椭圆形、具有期望边数的多边形乃至其它 形状。初级元件和次级元件优选地具有与彼此类似的形状。

根据本发明的一个方面，发生器具有用于调节生成的热的调节装 置，所述调节装置包括用于调节该次级材料的量的装置，所述次级材 料面向初级材料并且布置在最大距离内。

具体而言，用于调节生成的热的调节装置包括：

-调节体；

-在第一位置和第二位置之间相对于初级材料在生成室内用于转移 调节体的装置，所述第一位置和第二位置分别对应于次级材料在初级 材料上的最大暴露和最小暴露。

在示例性实施方式中，调节体包括布置在初级材料和次级材料之间 的防护体，所述防护体在最大暴露的第一位置和最小暴露的第二位置 之间是可移动的。

在另一个示例性实施方式中，调节体包括靠近初级材料布置的次级 材料的支撑体，所述支撑体在最大暴露的第一位置和最小暴露的第二 位置之间是可移动的。具体而言，调节支撑体可被布置在活性核心和 活性核心的容纳元件之间，或者可包括多个布置在与彼此相邻的活性 核心部分之间的次级元件，例如与彼此平行布置的大致平面的初级元 件之间，如上所述。

这样，通过预定的调节体——即防护体和/或支撑体——的移动， 有可能增加/降低暴露的次级材料的量，并且获得相应的通过发生器传 递的能量的增加/降低。

在示例性实施方式中，活性核心包括空心体，并且调节体包括在活 性核心的凹槽(recess)中滑动地布置的支撑体。活性核心的空心体可以 是管状体，其截面可具有任何平面的几何形状，管状体具有中心狭长 的凹槽。例如，该管状体可具有圆形、椭圆形、具有期望边数的多边 形截面。调节体可以是狭长体，例如其可以是具有筒体或平行六面体 的形状的物体，其截面可具有任何平面的几何形状。具体而言，该狭 长体可具有圆形、椭圆形、具有期望边数的多边形截面，使得其允许 移动，特别是在管状体的凹槽中的同轴滑动。

在另一个示例性实施方式中，调节体包括多个彼此集成的大致平面 的调节元件，其被布置使得根据所述调节体是支撑体还是防护体每个 调节元件滑动地置于两个次级元件之间或者初级元件和次级元件之 间，并且用于转移所述调节体的装置被配置为在调节元件和相互插入 彼此的初级元件和/或次级元件之间提供相对移动，其根据与大致平面 的初级和/或次级元件和大致平面的调节元件都共用的平面。这样，有 可能整体调节面向初级元件的每个次级元件的各自的表面部分，调节 暴露于由活性核心的初级元件的初级材料发射的质子即暴露于由初级 材料的簇发射的质子的次级材料的量。这使得有可能获得发生器的高 调节能力，用于相同尺寸的发生器。这种调节能力随着厚度降低和/或 随着大致平面的初级元件和大致平面的次级元件之间的相互距离降低 而增加。

具体而言，绕发生器的轴可旋转的整体布置大致平面的初级和/或 次级元件和/或大致平面的调节元件，并且调节装置包括多个初级和/ 或次级元件和多个调节元件绕该轴的相对旋转装置。在该情况中，初 级和/或次级元件和/或调节元件优选地具有扇形的形状，并且发生器的 轴是与圆盘共同的轴。

在可能的备选实施方式中，调节装置包括多个初级和/或大致平面 的次级元件和多个大致平面的调节元件按照与初级和/或次级元件和与 调节元件公用平面的方向的相对平移装置。

初级和/或次级元件和/或大致平面的调节元件可包括多个或一个 膜，并且提供拉伸装置以保持拉伸的这样大致平面的调节元件。

附图简述

参考附图，以根据本发明的发生器和方法的示例性实施方式的描述 现在将举例但非限制性地示出本发明，其中在所有图中同样的参考字 符表示相同或类似的部件，其中：

-图1是根据本发明的方法的示例性实施方式的框图，以通过在金 属的晶体结构上吸附的氢的核反应产生能量；

-图2是包括布置在衬底表面上的簇的晶体层的示意图；

-图3是图2的局部放大图中氢和簇之间相互作用的图；

-图4和5是以下的图：H-离子通过过渡金属原子的轨道俘获的图， 和之后通过过渡金属核子核俘获一部分H-离子的聚变核反应并产生热 的步骤的图，以及其它H-离子转化为质子¹H⁺然后从过渡金属原子通 过库仑斥力排斥并且随后俘获进入适合于俘获质子并通过依赖于质子 的核反应与它们反应的材料中，并进一步以热的形式产生能量的步骤 的图；

-图6和6’是根据本发明的两个示例性实施方式的发生器的纵向截 面视图；

-图7是根据本发明的发生器的管状活性核心和根据本发明的示例 性实施方式可相对于活性核心移动的发生器的圆柱形调节体的示意性 透视图。

-图8是图6的活性核心和调节体的正视图；

-图9是根据本发明的另一个示例性实施方式的发生器的示意性透 视图，其中活性核心包括两个同心的圆柱形管状体，并且调节体是适 合于在活性核心的两个圆柱形体之间引入的管状体；

-图10是根据本发明的进一步示例性实施方式的发生器的示意性透 视图，其中活性核心和调节体分别包括布置为具有交错构型的多个平 面体；

-图11是图9的活性核心和调节体按照图9的线A-A限定的平面截 面的部分截面图；

-图12是根据本发明的进一步示例性实施方式的发生器的示意性放 大透视图，其中活性核心和调节体分别包括布置为具有交错构型的多 个平面体；

-图13是图12的发生器的正视图；

-图14是根据本发明的另一个示例性实施方式的发生器的示意性透 视图，其中提供了基本发生单元(generation cell)，其分别包括同轴的初 级和次级元件或管状体，以及适合于在基本单元的初级和次级管状体 之间插入的管状调节防护元件或物体；

-图15是根据本发明的进一步示例性实施方式的发生器的示意性透 视图，其中提供了调节单元，其包括彼此平行和交替布置的大致平面 的初级和次级元件，并且包括调节体，其具有多个大致平面的防护元 件，其适合于通过相对平移运动在各自初级和次级元件之间引入；

-图16是图14的活性核心和调节体按照图14的线A-A限定的平面 截面的部分截面图；

-图17是根据本发明的进一步示例性实施方式的发生器的示意性放 大透视图，其中发生单元包括多个彼此平行和交替布置的大致平面的 初级和次级元件，并且调节体包括多个大致平面的调节防护元件，其 适合于通过相对旋转运动在各自的初级和次级元件之间引入；

-图18是图17的发生器的正视图。

优选示例性实施方式的描述

参考图1、2和3，根据本发明的示例性实施方式，描述了用于通 过氢31和过渡金属19(图2)之间一系列的核反应获得能量的方法。根 据该示例性实施方式，所述方法提供了预布置初级材料19的步骤 110(图1)，所述初级材料19包括预定量的过渡金属的微纳米簇21(图 2)。在示例性实施方式中，簇21形成布置在衬底22上并且受限于界面 表面23的层20。簇21的层20与衬底22一起形成活性核心18。晶体 层20的厚度d优选地设定在1纳米和1微米之间。

为了成为簇，晶体21必须包括低于预定的临界数量的过渡金属原 子数，所述预定临界数量以上的晶体损失其簇特征。在沉积在衬底22 上的材料的情况中，如图2中所示，沉积必须以如下方式进行：1平方 厘米的表面23含有平均至少10⁹个簇21。适合于获得簇结构的沉积方 法的列表在专利申请WO2010058288中示出。核心可随后以如下方式 形成：其在其表面上显示簇。具体而言，核心可包括其上沉积或形成 簇的支撑材料，和/或松散或烧结的粉末材料，和/或通过选自化学方法、 电解方法、喷雾方法、溅射方法和其它方法以及其组合的沉积方法沉 积的材料。

所述方法还包括预布置一定量的次级材料28(图2)的步骤115(图 1)，所述次级材料28适合于根据伴随释放热形式的能量发生的依赖于 释能质子的核反应而与能量高于预定能量阈值的质子相互作用。这些 反应在下文中表示为次级反应。次级材料28布置在前面，即其面向活 性核心18的表面23，也就是其面向簇21。换言之，假定的与表面23 一体的观察者(observer)可以看见次级材料28。次级材料28以距活性核 心18的表面23即距簇21短于预定的最大距离L的距离l进行布置， 并且可具有薄层形状29或者也可具有另一种形状，如在下文中更详细 地描述的。

在随后用氢31(图3)处理簇21的步骤120(图1)中，将氢31与簇 21的表面23接触，以便获得吸附在表面23上的氢H₂分子33的群体。 由于吸附和温度，氢分子的原子之间的键弱化，直至获得分子33的均 裂或异裂断裂或离解条件。换言之，从每个氢H₂双原子分子33开始， 一对氢原子H34或一对包括氢负离子H^-35和氢正离子H⁺36可分别形 成。

更具体而言，如WO2010058288中已描述的，这种键弱化和H-离 子35产生的过程特别地由簇的表面23的加热步骤130协助，所述加 热步骤130从初始工艺温度T₀，一般是室温，升到高于预定的临界温 度T_D的温度T₁。更详细地，靠近晶体的表面23，在分子氢H₂之间特 别是离子H⁺36和H^-35之间建立动态平衡。该平衡或多或少响应于这 些操作参数如氢31的温度T和压力P而朝离子H⁺和H^-移动。

簇21与以H^-离子形式的氢35一起形成活性核心18，其中以H^-离子35形式的氢可用于通过过渡金属19(图3)的簇21的原子，或者换 言之，通过包含所有布置以形成簇结构的原子的过渡金属的庞大原子 的轨道俘获。氢也可经历在颗粒边界和过渡金属的微裂缝处的间隙吸 附，然而这些吸附事件对于离子H^-35轨道俘获的目的而言是不重要的。

轨道俘获作为能量生成过程(图1)的冲击触发活动的步骤140的结 果发生。冲击触发活动的步骤140由供应能量脉冲组成，例如以 WO2010058288中描述的一种形式并通过一种过程。这种能量脉冲引 起H-离子35通过簇21的原子38(图3)的轨道俘获150。在轨道俘获 150发生期间，原子38的电子43被取代，如图4和5的部分(a，b)中 示意性地示出。由于已经在过渡金属的轨道37、37’、37”中被俘获的 H^-离子具有大于电子43的质量三个数量级的质量，步骤150继续进行， 俘获的离子H^-迁移直至其到达内层或轨道37’、37”，伴随俄歇电子43’ 的发射和X射线44的发射，仍如图4和5的部分(c)中示意性地示出。 换言之，由于每个H^-离子损失两个电子，俘获步骤150继续进行并且 H^-离子35转化为质子¹H35’。

由于其玻尔半径比得上核心半径，质子¹H35’可被核俘获并且可 经历核俘获反应和与过渡金属原子38的核子38’熔合的步骤151，即通 过原子38的核俘获的步骤151，如图5的部分(d1)中示意性地示出。 这引起结构的重新布置，其生成元素Me’42的新核42’，其不同于过 渡金属Me，并且引起质量亏损能量释放Q₁。所述生成的能量以热的 形式被察觉，如其在图5的部分(e1)中示意性地示出的。

如WO2010058288中描述的有用的金属可以是Sc、Ti、V、Cr、 Mn、Fe、Co、Ni、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、 Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、 Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、 Th、U、Pu和铀后金属、合金或者更一般地是上面列举的金属中的两 种或多于两种的混合物。

具体而言，过渡金属是镍，其通常包括以下同位素(括号中是每种 同位素的相对出现)：⁵⁸Ni(68.1%)、⁶⁰Ni(26.2%)、⁶¹Ni(1.14%)、 ⁶²Ni(3.64%)、⁶⁴Ni(0.93%)。

在镍的情况中，当考虑到自旋和宇称的守恒以及伽莫夫系数 (Gamow coefficient)而计算时，直接俘获的内部初级核反应可写成：

-¹H+⁵⁸Ni->⁵⁹Cu+3,417MeV  {1a}

-¹H+⁶⁰Ni->⁶¹Cu+4.796MeV  {1b}

-¹H+⁶¹Ni->⁶²Cu+5.866MeV  {1c}

-¹H+⁶²Ni->⁶³Cu+6.122MeV  {1d}

-¹H+⁶⁴Ni->⁶⁵Cu+7.453MeV  {1e}。

所有上述反应具有相同的概率因子[0]并且发生自旋和宇称守恒。

可选地，如图5的部分(d2)示意性地示出的，质子¹H35’可经历通 过库仑斥力从过渡金属的核38’排出的步骤152，并且可产生从发生轨 道俘获的各自的核子排出的质子35”。更详细地，如果H-离子35向质 子¹H35’的转化在大于允许俘获的距离——其大约是10^-14m——的距 离处发生，则质子¹H35’由于在质子¹H35’和过渡金属19的核38’之间 起作用的斥力而被排出。排出的质子35”具有6.7MeV的能量。这个计 算的值通过云室测量被实验地确认。

通过库仑斥力排出的质子35”的一部分可与其中质子35”本身已经 形成的相同的簇21的其它核子38’相互作用，和/或可以与不同簇21 的核子接合。

这些高能排出的质子35”即由过渡金属19的簇结构20发射的质子 35”的另一部分随着发射的质子35”’离开初级材料19，并且可到达次级 材料28，因为表面23之间的距离l短于预定的最大距离L。在该情况 中，发射的质子35”’可根据延迟的次级、依赖于质子的、核反应与次 级材料28相互作用，其与进一步的能量释放Q₂相关。热Q₂贡献于所 述过程的整体能量生成Q₁+Q₂。

在本发明的示例性实施方式中，次级材料28包括锂。在自然界中， 锂包含大约为92.4%的稳定的⁷Li同位素，和大约为7.6%的稳定的⁶Li 同位素。

在⁶Li和⁷Li同位素的情况中，依赖于质子的反应如下：

-¹H+⁷Li->⁸Be(α)+17.255MeV     {2a}

-¹H+⁷Li->⁴He+⁴He+17.347MeV     {2b}

-¹H+⁶Li->⁷Be+5.606MeV          {3a}

-¹H+⁶Li->³He+⁴He+4.019MeV      {3b}，

其分别具有概率因子[0]、[1]、[0]、[0]。反应{2b}是自旋和宇称不守恒 的反应，而反应{3b}，即使其具有有利的伽莫夫系数，自旋和宇称也 不守恒。简言之，最积极有利的反应是涉及⁷Li同位素的那些，即反应 {2a}和{2b}。

根据上述反应生成的α粒子(⁴He)可轮流引起其与锂本身的⁶Li和 ⁷Li同位素的核反应，其进一步产生以反应热形式的能量：

-⁴He+⁶Li->¹⁰B+4.460MeV    {4}

-⁴He+⁷Li->¹¹B+8.665MeV    {5a}

同样在该情况中，自旋和宇称守恒，并且伽莫夫系数是有利的。

-⁷Li+⁴He=¹¹B+γ+8.665MeV   {5b}。

因此，对于镍和生成与⁷Li相互作用的质子¹H的氢之间的每个反 应获得大约17MeV，然而如果不存在次级材料，则会获得8MeV的平 均能量。这显然增加了基于H^-和过渡金属的非谐刺激熔合(FASEC)的 方法的能量生产率，以及基于这种方法用于质子的装置或反应器的能 量生产率。

在本发明的另一个示例性实施方式中，次级材料28包括硼。自然 界中，硼包含大约为81.2%的稳定的¹¹B同位素，和大约为19.8%的稳 定的¹⁰B同位素。在该情况中，依赖于质子的反应如下：

-¹H+¹¹B->¹²C+15.957MeV            {6a}

-¹H+¹¹B->⁴He+⁸Be(α)+8.590MeV     {6b}

-¹H+¹⁰B->¹¹C+8.689MeV            {7a}

-¹H+¹⁰B->⁴He+⁷Be+1.145MeV       {7b}，

其中反应{6b}和{7b}具有比其它反应较不有利的概率因子([1]代替[0]) 并且宇称和自旋不守恒——即使其具有有利的伽莫夫系数。

根据一些上述反应生成的α粒子(⁴He)可轮流引起与¹⁰B的核反应：

-⁴He+¹¹B->¹⁵N+10.991MeV          {8a}；

-⁴He+¹¹B->n(β-)+¹⁴N+0.158MeV      {8b}；

-⁴He+¹¹B->¹H+¹⁴C(β-)+0.784MeV     {8c}；

-⁴He+¹⁰B->¹⁴N+11.612MeV          {9a}；

-⁴He+¹⁰B->n(β-)+¹³N(β+)+1.059MeV  {9b}；

-⁴He+¹⁰B->¹H+¹³C+4.062MeV        {9c}；

-⁴He+¹⁰B->²H+¹²C+1.340MeV        {9d}；

其通过降低的可能性，即通过将概率因子从[0](反应{8a}、{8b}、{8c})， 增加至[1](反应{9a})增加至[2](反应{8a}、{8b}、{8c})进行列举。反应 {8b}、{8c}、{9b}、{9c}宇称和自旋不守恒——即使其具有有利的伽莫 夫系数，并且最积极有用的反应是反应{8a}。

因此，对于镍和生成与硼相互作用的质子¹H的氢之间的每个反应 获得9-16MeV的能量，然而如果不存在次级材料，则会获得大约8MeV 的平均能量。这显然增加了基于H^-和过渡金属的非谐刺激熔合(FASEC) 的方法的能量生产率，以及基于这种方法用于质子的装置或反应器的 能量生产率。

在本发明的进一步示例性实施方式中，次级材料28包括过渡金属， 其属于周期表中的d区和f区二者，其包括镧系元素和锕系元素。具体 而言，如果使用²³²Th、²³⁶U或²³⁹U——其是各自的天然衰变链的原始 粒子，或者如果使用²³⁹Pu——其是人造衰变链的原始粒子，则依赖于 质子的反应将分别是：

-¹H+²³²Th->²³³Pa(β-)+5.249MeV    {10a}

-¹H+²³⁵U->²³⁶Np(β-)+4.833MeV    {10b}

-¹H+²³⁸U->²³⁹Np(β-)+5.287MeV    {10c}

-¹H+²³⁹Pu(α)->²⁴⁰Am(β+)+4.372MeV {10d}。

反应{10a}具有为[0]的最有利的概率因子，并且其它反应具有概率 因子[1]。

如上所述的，根据反应{2b}、{2d}、{4b}、{4d}生成的α粒子可轮 流引起与初级材料的金属的依赖于α的反应。例如，如果初级材料含 有镍，则可发生以下反应：

-⁴He+⁵⁸Ni->⁶²Zn(β+)+3.369MeV  {11a}

-⁴He+⁶⁰Ni->⁶⁴Zn+3.952MeV     {11b}

-⁴He+⁶¹Ni->⁶⁵Zn(β+)+4.116MeV  {11c}

-⁴He+⁶²Ni->⁶⁶Zn+4.579MeV     {11d}

-⁴He+⁶⁴Ni->⁶⁸Zn+5.333MeV     {11e}，

其对于获得能量也是有用的。这些反应自旋和宇称二者都守恒，并且 具有有利的伽莫夫系数。反应{11c}具有概率因子[0]，其是最有利的， 同时其它反应具有概率因子[1]。

总体上，步骤151和152与产生和移除热27的步骤160(图1)相关 联，待被使用者发掘，未显示。这可通过众所周知的流体换热装置执 行。

如仍在图1中示出的，热产生和移除的步骤160可与调节产生的热 动力的步骤170相关联。这种调节的步骤170是任选的，并因此用虚 线示出。根据本发明，热动力调节的步骤170包括调节次级材料28的 量，所述次级材料28是暴露的，即其可通过由过渡金属19的簇结构 20即由活性核心18发射的足够能量的质子35”’获得。参考图2和4， 该暴露的量成比例于可通过发射的质子¹H35”’获得的材料28的一部 分表面29，即其成例比于位于距活性核心18距离L内的一部分表面 29。这种距离L取决于质子¹H在回到原子氢之前可行进的平均自由程 的长度。对于大约到6.7MeV的质子¹H35”/35”’的能量，平均自由程 大约是7.5cm。

质子¹H35”’和次级材料28之间每单位时间的反应数量响应于次级 材料暴露的量而变化，具体而言，其基本上成比例于次级材料暴露的 表面而变化。例如，其范围可以在0和最大值之间，其中0是没有次 级材料28的表面位于距活性核心18的最大距离L内的情况，最大值 是关于在距活性核心18的最大距离L内可包含的次级材料28的最大 表面29。因此，如果其它因素不变(ceteris paribus)，生成的热基本在最 小值Q₁和值Q₁+Q₂之间变化，其中最小值Q₁是通过内部和外部初级 反应生成的热，其中Q₂是当次级材料28的暴露的表面为最大时，通 过发射的质子¹H35”’和次级材料28之间发生的依赖于质子的核反应 提供的贡献。

在本发明的可能的示例性实施方式中，有可能增加或降低暴露的次 级材料的部分，使得分别获得热生动力(thermal generated power)的增加 或降低。

因此，除了增加发生器的能力之外，适合于俘获预定能量的质子并 与之相互作用的材料贴近活性核心的存在还被用于调节由基于H^-和过 渡金属的非谐刺激熔合(FASEC)的所述发生器供应的热动力。更纤细 地，次级材料允许以设定在以下之间的任何动力值调节热动力：

-最小值Q₁，例如对应于从初级材料19的簇21内发生的内部和外 部初级反应唯一的能量产生的值；

-最大值Q₁+Q₂，其具体地取决于由活性核心18发射的质子35”’ 可到达的次级材料28的量。

参考图6，根据本发明的示例性实施方式描述了能量发生器50，其 中活性核心18包括：

-一定量的初级材料，包括微纳米簇形式的过渡金属的晶体，其中 所述簇通常具有一些低于预定原子数的过渡金属的原子；

-H-离子，其可用于之后的通过过渡金属原子的轨道俘获的步骤。

在该示例性实施方式中，活性核心18具有狭长形状，优选为筒或 小棒的形状。活性核心18布置在狭长的生成室53的中心位置中，所 述生成室53由传热壁55限定，例如由圆柱形壁限定。大致环形的传 热室54在传热壁55外形成，并且轮流由优选的圆柱形外壁51限定。 传热室54在生成室53的相反端部具有用于换热流体的入口64和出口 65。未显示的使用中的换热流体将核反应提供的热提取。生成室53通 过第一和第二优选的圆柱形机罩(bonnet)52，59在其本身末端可释放地 关闭。机罩52，59通过常规连接装置例如凸缘51’与生成室53连接。

在示例性实施方式中，作为代表的，提供用于预热活性核心的装置， 所述装置包括电绕组(electric winding)56，其在使用中与未显示的电压 电源连接，使得预定的电流沿绕组56流动。绕组56具有如下尺寸： 使得电流产生热动力，所述热动力适合于在预定的和工业上可接收的 时间内将活性核心18从第一温度，通常是从室温，加热至第二温度或 初始工艺温度。初始工艺温度高于预定的临界温度，其具体取决于初 级材料的过渡金属。

发生器50还包括H-离子通过活性核心18的过渡金属的轨道俘获 过程的触发装置。在图6的示例性实施方式中，触发装置包括电极61、 62，其被布置以在活性核心18的末端冲击地施加电压。这样，电流脉 冲通过活性核心18的未显示的电致伸缩部分产生。在所示的示例性实 施方式中，电极61、62分别从机罩52、59延伸，并且具有在生成室 53内支撑和保持活性核心18在其位置处的装置。

图6还示意性地示出了可备选或额外于电极61、62提供的触发装 置67。触发装置67被布置以在活性核心上投射激光脉冲。

此外，发生器50具有小板66，其总体上包括预定量的次级材料并 且布置在传热壁55的内面上，所述传热壁50是活性核心18的容纳元 件。如上所述的，次级材料是适合于俘获能量至少等于预定的能量阈 值的质子的材料。在具体的示例性实施方式中，次级材料可选自锂、 硼、过渡金属，特别是后者选自²³²Th、²³⁶U、²³⁹U、²³⁹Pu或者可以是 这些材料的组合。

如已经描述的，次级材料根据依赖于质子的核反应与由活性核心 18发射的质子35”’相互作用，依赖于质子的核反应产生热量Q₂，其被 加入由于通过过渡金属19的H-离子核俘获反应而生成的热Q₁。整体 产生的热Q₁+Q₂优选地通过沿传热室54内流动的换热流体经传热壁55 移除。

小板66可逆地连接在容纳生成室53的壁55的内面上。这样，当 这些小板66基本耗尽，即当小板66中次级材料的浓度降低到预定的 低浓度阈值以下时，有可能容易地去除和更换小板66。在该低浓度阈 值以下，质子和次级材料之间的反应频率降低到如下程度：使得不能 再传输工业上可接收的热动力。常规装置可被用于将小板66固定在壁 55上。特别是可在壁55的内面上制作槽或壳，在其中插入小板66。 出于清楚的目的，在图6中示出小板66间隔开很远，但它们实际上可 邻近彼此布置。

在未显示的示例性实施方式中，生成室的生成室容纳壁可具有内涂 层，其包括次级材料层。次级材料层在其被耗尽之后有可能被修复， 以便开始反应器50的新循环。

图6’根据本发明的另一个示例性实施方式显示发生器50’的纵向 截面，其中生成室的容纳壁55由至少表面上含有次级材料19的合金 制成。例如，壁55可由作为次级材料的硼和/或锂和作为结构材料的 Fe或Ni的无定形合金制成。后者可以是合金Fe/B80/20%，或者通过 将另一种结构金属和/或另一种次级金属添加到这种合金中而获得的合 金。

发生器50和50’的其它部件(图6和6’)，特别是容积和换热壁55， 可由过渡金属制成。优选地，这种过渡金属是存在于活性核心18中的 过渡金属。这防止了电偶腐蚀并且允许进一步产生能量，因为由核心 发射的质子可与壁55的过渡金属相互作用。

参考图7，根据示例性实施方式描述了活性核心18，其具有空心体 40的形状。在该情况中，管状体40包括初级材料，即过渡金属，并且 具有相对于直径而言非常小的厚度。狭长的调节体30滑动地安置在管 状体内，在该情况中，圆柱形体30包括次级材料。如上所述的，次级 材料适合于俘获由活性核心18发射的高能量质子35”’并与其接合。在 该情况中，提供未显示的转移装置，用于引起活性核心18和调节体30 的相对移动。例如，转移装置可配置用于沿着管状体18和圆柱形调节 体30的纵轴11在活性核心18内转移调节体30。这样，有可能调节调 节体30的次级材料的量，其位于比预定的最大距离L短的距活性核心 18的距离。换言之，有可能调节通过由活性核心18发射的高能量质 子获得的次级材料的量，其也在上面表示为暴露的次级材料。

这样，通过调节体30和活性核心18的预定的相对移动，可获得由 发生器传输的能量的相应增加/降低。

图8是具有内半径R的活性核心的管状体18和具有半径r的圆柱 形调节体30的正视图。活性核心18和圆柱形调节体30之间限定的环 形间隙的宽度l，即活性核心18和调节体30之间的距离，比预定的最 大距离短或与之相同，后者取决于由活性核心18发射的高能量质子 35”’在回复到原子氢之前可行进的平均自由程。因此(图7)，当调节体 相对于活性核心18的一端40位于坐标X时，活性核心18被分成：

-部分18’，其中调节体30被插入管状活性核心18内，并且其中次 级材料28处在比预定的最大距离短的距离处并可相应地通过由活性核 心18的初级材料发射的高能量质子达到；

-部分18”，其中调节体30在活性核心18的狭长凹陷外面，并且其 中基本上所有次级材料28处在比最大距离L长的距离上，并且不能相 应地通过发射的高能量质子35即通过库仑斥力从活性核心18的初级 材料19的核排出的质子达到。因此，产生的能量的期望的增加/降低可 通过经由预定的移动调节体30适当地增加/降低暴露的次级材料的量 而获得。

图9示意性地显示根据本发明另一个示例性实施方式的活性核心 18，其中活性核心18包括由第一管状体24’和第二管状体24”组成的两 个初级元件。管状体24’和24”绕纵轴11同轴地布置，并且包括一定量 的过渡金属19。管状体24’和24”具有相对于其直径而言非常小的厚度。 管状体24’和24”具有共有基座24，其可具有圆形或环形的形状并且其 包括第二外部管状体24”的平面截面的边界部分。这样，第一管状体 24’和第二管状体24”在预定的相对位置上彼此连接。相对位置的两个 管状体24’和24”也可通过不同的相互固定装置连接，例如通过多个未 显示的设定在两个管状体24’和24”之间并且与管状体24’和24”都集成 的径向元件。

图9还显示了由调节体组成的次级元件，其在该示例性实施方式中 是管状体30，并且被布置以滑动地插入活性核心18的两个管状体24’ 和24”之间的间隙26。调节体30包括一定量的次级材料，其适合于俘 获由活性核心18发射的高能量质子35”’并与之相互作用。未显示的转 移装置也被提供用于在间隙26内转移调节体30。转移装置允许调节暴 露的次级材料的量，即可通过由活性核心18发射的高能量质子35”’获 得的次级材料的量。这样，通过调节体30和活性核心18的预定的相 对移动，可获得通过发生器传输的能量的相应的增加/降低。

显然，图9的形状仅是示例性而不是限制性的，并且可泛化到未显 示的多个同轴初级管状元件或活性核心18的主体和多个同轴次级管状 元件或调节体18的主体的情况，所述元件具有各自的直径，使得每个 管状体或初级元件通常可置于两个管状体或两个次级元件之间，并且 反之亦然。

同样，管状形状或关闭形状也可泛化。图10和11示意性地显示活 性核心18和调节体30，其分别包括多个大致平面的初级元件17和多 个大致平面的次级元件32。在示例性实施方式中，如示出的，初级元 件17和次级元件32是初级和次级薄层。换言之，初级元件17是至少 部分地由初级材料制成即由微纳米簇形式的过渡金属制成的薄层，而 次级元件32是至少部分地由次级材料制成的薄层。薄层17和32可明 显具有任何形状，甚至不同于图10中所示的矩形的形状。如果需要的 话，可提供未显示的拉伸装置以将薄层17和/或薄层32保持在平面构 型中。例如，拉伸装置可包括刚性框架或其它加劲元件。初级薄层17 优选地彼此集成，和次级薄层32一样。薄层17和32以如下方式布置： 使得每个初级薄层17滑动地置于两个次级薄层32之间并且每个次级 薄层32滑动地置于两个初级薄层17之间，当然，远离两组的侧面初 级薄层和/或侧面次级薄层。换言之，活性核心18的初级薄层17和调 节体30的次级薄层32至少部分地交错。初级薄层17之间的节距P₁优选地对于所有初级薄层17相同和/或优选地与次级薄层32之间的节 距P₂相同，其也优选地对于所有次级薄层32相同。每个次级薄层17 的至少一个部分和最近的次级薄层32的相应部分之间的距离l以及每 个次级薄层32的至少一个部分和最近初级薄层17的相应部分之间的 距离大约是初级薄层和次级薄层的一半节距P，减去薄层17和32的厚 度的两等份。距离l比预定的最大距离L短，超过所述最大距离L的 由初级薄层17发射的高能量质子在回复到原子氢之前不能到达次级薄 层32的次级材料。

在示例性实施方式中，也提供了调节装置，其包括相对滑动装置， 用于引起初级薄层17和次级薄层32之间沿着箭头39指示的并且与平 行的初级薄层17和次级薄层32都平行的方向的相对滑动移动。

还如图10中所示的，当调节体30相对于活性核心18的一端40 位于坐标X时，活性核心18被分成：部分18’，其中调节体30的薄层 32面向最近的活性核心18的初级薄层并且位于距离l处；和部分18”， 其中，远离贴近部分18’的小区域，初级薄层17和面向初级薄层17的 次级薄层32——反之亦然——之间的距离大于最大距离L。因此，在 部分18”中，由活性核心18的初级材料发射的高能量质子35”’和调节 体30的次级材料之间的反应不能发生。

未显示的相对滑动装置允许调节部分18’和18”的相互延长。换言 之，其允许整体地调节面向最近的初级元件17的每个次级元件32的 各自表面部分。这样，可以调节暴露于由最近的初级元件17的初级材 料发射的质子35”’的次级材料的量，即由初级材料簇发射的质子35”’ 可到达的次级材料的量。因此，可以调节发射的质子和次级材料之间 每单位时间发生的依赖于质子的反应。由此，可以调节通过发生器传 输的动力。

图12示意性地显示活性核心18和调节体30，其包括分别以初级 薄层17和次级薄层32形式的多个大致平面的初级元件17和多个大致 平面的次级元件32，其分别至少部分地由初级材料和次级材料制成。 薄层17和32可明显具有任何形状，但图12的扇形形状是优选的。拉 伸装置，例如当描述图10是表明的类型，可被提供以将初级薄层17 和/或次级薄层32保持在平面构型中。而且，在图12的示例性实施方 式中，相互紧固元件45和46被分别提供用于初级薄层17和次级薄层 32。这样，初级薄层17彼此集成，和次级薄层32一样。薄层17和32 以如下方式布置：使得每个初级薄层17滑动地置于两个次级薄层32 之间并且每个次级薄层32滑动地置于两个初级薄层17之间。即使在 该情况中，初级薄层17和次级薄层32之间的节距P₁和P₂分别优选为 对于每个初级薄层17和每个次级薄层32相同的节距，和/或其分别优 选地等于与初级薄层17和初级薄层32共有的节距P。每个次级薄层 17的至少一个部分和最近的次级薄层32的相应部分之间的距离l以及 每个次级薄层32的至少一个部分和最近初级薄层17的相应部分之间 的距离大约是一半的共有节距P，减去薄层17和32的厚度的两等份。 距离l比预定的最大距离L短

在可能的示例性实施方式中，也提供了调节装置，其包括在初级薄 层17和次级薄层32之间绕着共有旋转轴11’的相对旋转装置。

如图13中所示的，当调节体30相对于活性核心18的一端40位于 坐标φ时，活性核心18被分成：部分18’，其中调节体30的薄层32 面向最近的活性核心18的初级薄层17并且位于距离l处；和部分18”， 其中初级薄层17和最近的次级薄层32——反之亦然——之间的距离 大于最大距离L。因此，在部分18”中，由活性核心18的初级材料发 射的高能量质子35”’和调节体30的次级材料之间的反应不能发生。

相对旋转装置可包括未显示的电机装置，其作用于其上键锁(key) 了次级薄层32的轴41。相对旋转装置允许调节部分18’和18”的相互 延长，调节暴露于由最近的初级薄层17的初级材料发射的质子35”’的 次级材料的量。这样，可以调节发射的质子35”’和次级材料之间每单 位时间发生的次级反应，并因此可以调节通过发生器传输的动力。

图14示意性地显示根据本发明进一步示例性实施方式的装置的基 本发生单元58，其中提供了初级元件25’和次级元件25”，其具有管状 体的形状。初级元件25’包括过渡金属的簇纳米结构，并且次级元件25” 在其外表面上具有一定量的次级金属，因此次级材料面向初级元件 25’。管状体25’和25”绕纵轴11同轴地布置，并且具有相对于其直径 而言非常小的厚度。管状体25’和25”具有共有基座25，其可具有圆形 或环形的形状并且其包括第二外部管状体25”的平面截面的边界部分。 这样，第一管状体25’和第二管状体25”在预定的相对位置上彼此连 接。相对位置的两个管状体25’和25”也可通过不同的相互固定装置连 接，例如通过多个未显示的置于两个管状体25’和25”之间并且与管状 体25’和25”都集成的径向元件。

图14还显示了调节元件70，其在该示例性实施方式中是管形的防 护体，其被布置以滑动地插入两个管状体25’和25”之间的间隙76中。 防护体70由一种材料制成，并具有一定的厚度，所述材料和厚度适合 于阻挡由初级管状体25’的初级材料簇发射的质子。未显示的转移装置 也被提供用于在间隙26内转移防护体70。该转移装置允许调节暴露的 次级材料的量，即可通过由初级管状体25’的过渡金属簇发射的质子 35”’获得的次级材料的量。这样，通过预定的相对移动一方面的调节防 护体70和另一方面的管状体25’和25”，可获得相应的增加/降低通过 发生器传输的能量。

图14的布置可明显泛化到未显示的多个同轴基本单元和多个同轴 调节管状元件或物体的情况，其具有各自的直径使得每个管状调节体 70通常置于两个管状体25’和25”之间，所述两个管状体分别是发生器 的基本发生单元的初级管状体和次级管状体。

图15和16示意性地显示根据本发明的另一个示例性实施方式的发 生器的发生单元58，其中提供了多个大致平面的初级元件17和多个大 致平面的次级元件32。每个初级元件17布置在两个次级元件32之间， 反之亦然，显然远离发生单元58的初级或次级侧面元件。初级元件17 和次级元件32是初级和次级薄层。初级薄层17包括初级材料的簇纳 米结构，其布置在其自身表面上，而次级薄层32在其自身表面上具有 次级材料，其因而面向相邻的初级元件17。薄层17和32可明显具有 任何形状，其也可不同于图15中所示的矩形形状。如果需要的话，可 提供未显示的拉伸装置以将薄层17和/或薄层32保持在平面构型中。 例如，拉伸装置可包括刚性框架或其它加劲元件。初级薄层17和次级 薄层32优选地彼此集成。发生器还包括由多个平面调节元件47即多 个遮护薄层47组成的调节体70。调节遮护薄层47由一种材料制成， 并具有一定的厚度，所述材料和厚度适合于阻挡由初级薄层17的初级 材料簇发射的质子。薄层17、32和47以如下方式布置：使得每个初 级调节薄层17滑动地置于初级薄层17和次级薄层32之间。初级薄层 17和次级薄层32之间的节距P₃优选地对于初级薄层17和次级薄层32 的每个都相同和/或优选地与调节薄层47之间的节距P₄相同，其也优 选地对于所有调节薄层47相同。节距P₃比预定的最大距离L短，超 过所述最大距离L的由初级薄层17的初级材料发射的质子35”’在回复 到原子氢之前不能到达次级薄层32的次级材料。

在示例性实施方式中，还提供了调节装置，其包括相对滑动装置， 用于引起一方面的初级薄层47和另一方面的初级薄层17和次级薄层 32之间沿着箭头79指示的并且与发生单元58的初级薄层17、次级薄 层32和调节薄层47平行的方向的相对滑动移动。

当调节防护体70相对于活性核心18的最小暴露位置40位于坐标 X时，活性核心18被分成：部分18’，薄层32面向初级薄层17；和部 分18”，其中，远离贴近部分18’的小区域，薄层32相对于初级薄层 17被遮护。因此，在部分18”中，由初级薄层17的初级材料发射的质 子35”’和次级薄层32的次级材料之间的反应不能发生。

未显示的相对滑动装置允许调节部分18’和18”的相互延长。换言 之，其允许整体地调节面向最近的初级元件17的每个次级元件32的 各自表面部分。这样，可以调节暴露于由初级元件17的初级材料发射 的质子35”’的次级材料的量，即由初级材料簇发射的质子35”’可到达 的次级材料的量。因此，可以调节发射的质子和次级材料之间每单位 时间发生的依赖于质子的次级反应。由此，有可能调节通过发生器传 输的热动力。

图17示意性地显示根据本发明的进一步示例性实施方式的发生器 的发生单元58，其中提供了多个大致平面的初级元件17和多个大致平 面的次级元件32。初级元件17和次级元件32分别具有初级薄层17 和次级薄层32的形状。每个初级元件17布置在两个次级元件32之间， 反之亦然，显然远离发生单元58的初级或次级侧面元件。初级薄层17 包括初级材料的簇纳米结构，其布置在其自身表面上，而次级薄层32 在其自身表面上具有次级材料，其因而面向相邻的初级元件25’。此外， 在示例性实施方式中，如所示的，提供了相互固定元件45用于将初级 薄层17和次级薄层32彼此固定，和相互固定元件46用于将调节薄层 47彼此固定。初级薄层17和次级薄层32因而彼此集成，与调节薄层 47一样。防护体70的初级薄层17和次级薄层32以及调节薄层47以 如下方式布置：使得每个调节薄层47滑动地置于初级薄层17和次级 薄层32之间。初级薄层17和次级薄层32之间的节距P₃优选地对于初 级薄层17和次级薄层32的每个都相同和/或优选地与调节薄层47之间 的节距P₄相同，其也优选地对于所有调节薄层47相同。节距P₃比预 定的最大距离L短。

在示例性实施方式中，也提供了调节装置，其包括相对旋转装置， 用于引起一方面的调节体70和另一方面的发生单元58的初级薄层17 和次级薄层32之间绕共有旋转轴11’的旋转。

如图18中所示的，当调节防护体70相对于最小暴露的一端40位 于坐标时，发生单元58被分成：部分18’，其中次级薄层32面向初 级薄层17，即可从初级薄层17看到；和部分18”，其中次级薄层相对 于初级薄层17受到调节防护体70遮护。因此，在部分18”中，由初级 薄层17的初级材料发射的质子35”’和次级薄层32的次级材料之间的 反应不能发生。

相对旋转装置可包括未显示的电机装置，其作用于其上键锁了调节 薄层47的轴41。相对旋转装置允许调节部分18’和18”的相互延长， 调节暴露于由最近的初级薄层17的初级材料发射的质子35”’的次级材 料的量。这样，有可能调节发射的质子35”’和次级材料之间每时间单 位发生的次级反应，并因此可以调节通过发生器生成的动力。

上面根据本发明的方法和发生器以及使用所述发生器的方式的示 例性实施方式的描述将根据概念上的观点充分揭示本发明，使得其他 人通过应用当前的知识，在没有进一步研究和不偏离本发明的情况下， 将能够将该具体示例性实施方式改进和/或适用于各种应用，并由此意 味着这些适应和改进将必须视为具体实施方式的等价物。出于此原因， 在不偏离本发明领域的情况下，用于实现本文描述的不同功能的装置 和材料可具有不同的性质。这意味着使用的表达或术语具有纯粹描述 性的目的，其不是局限性的。