基于下列的机构，本发明的实施例提供实用的、可控的聚变能量源。 这个源的等级可变，在单一核心装置中，从毫瓦/瓦水平的微机电系统 (MEMS)等级到100千瓦水平，并且可能超过。简言之，本发明的实施例 构思了诱导和控制声子慢化核反应。
本发明的另一方案提供基于核心技术(称为量子聚变)设计和建立产品 所需的理解。
采用量子聚变的本技术所有描述的实施方式都包括以下四个部件：
●反应基质(核心)；
●用于在核心中诱导声子的机构；
●用于将反应物引入(载入)核心的机构；以及
●用于控制反应物的加载和声子的产生的机构，使得当反应物引入
所述核心时，经历核反应直到期望的程度而不会破坏核心。
控制系统以充分高的水平保持声子产生的速度和反应物引入的速度， 使得发生期望数量的核反应，同时保证核反应的数量和深度受限，从而允 许因为核反应而释放的能量以充分避免破坏所述核心的方式耗散。
与该实施例相关联的是传热机构，传热机构在上述的一个或多个部件 中可以是内在的，既可以是独立的部件，也可以具有两方面的属性。
宽泛地讲，认为本发明的实施例操作如下。反应物(例如来自包围核心 的水的氢离子)被引入核心(例如钯)，以受控的方式诱导出声子，以提供足 够的能量经由电子俘获机制将质子转换为中子。在该应用中有时候将声子 中介机构称为量子压缩(quantum compression)，这是一个新术语(下面将 详细讨论)。这样产生的中子具有充分低的能量，从而具有高反应截面用于 中子-氢反应。
这产生增多的高原子量的氢的同位素，得到4H，4H通过β衰变成为 4He。注意，国家原子核数据中心(“NNDC”)数据库中的数据都来自涉及多 MeV对撞机的实验，实验留下所得到的4H，4H具有足够的动量，这是高 能、阻力最小的仅射出中子途径。当微量或没有动量涉及时，中子发射不 是可行的衰减路径，因为没有能量克服结合能，不管这个能量多小。在 NNDC数据中，中子以动量方式将反应能量从系统携走。中子吸收和β衰 变是放热的，导致动能以声子的形式传递给核心，动能通过适当的热交换 机制(例如提供反应物的水)耗散。
本发明的另一方案是核心材料的受控加载结合声子产物的受控激发， 防止了过量声子能量的建立(这会导致核心材料的破坏)。这样，允许核 心在更长的时间长度内工作，从而成为经济可行的能源。
本发明的另一方案是核心优选构造为在核心材料中，在期望的反应点 提供一致的声子密度。这样，允许对关于时间和核心材料的能力释放出来 的能量的控制，从而将能量耗散到传热介质。在具体实施例中，声子密度 受控，使得主要在核心表面附近发生聚变反应，从而防止了对核心的重大 破坏，这是许多现有技术中试图实现可重复、可维持的能量产生时的特 征。
在本发明的一些实施例中，可利用电流作为声子启动机构来启动反 应。在本发明的另一些实施例中，可利用声学能量例如声波或超声波能量 作为声子启动机构。
在一个方案中，用于能量产生的设备包括：主体，称为核心，由能够 传播声子的材料构成；用于将反应物引入核心的机构；用于在核心中诱导 声子的机构，使得当反应物被引入核心时，经历核反应；以及控制系统， 耦合到用于引入反应物的机构以及用于诱导声子的机构，用于控制核心中 核反应的数量和核反应的深度，从而提供期望水平的能量生成，同时允许 因为核反应而释放的能量以充分避免破坏核心的方式耗散。
在另一个方案中，用于能量产生的方法包括：提供称为核心的主体， 其由能够传播声子的材料构成；将反应物引入核心；在核心中产生声子， 以提供能量用于反应物经历核反应；以及控制引入反应物的速度和产生声 子的速度，从而控制核心中核反应的数量和核反应的深度，使得提供期望 水平的能量生成，同时允许因为核反应而释放的能量以充分避免破坏核心 的方式耗散。
对本发明的特性和优点的进一步理解可通过参考说明书和附图的其余 部分来实现。

图1是示出本发明不同实施例通用的元件的概括示意图；
图2是本发明第一实施例的示意图，包括经由通过核心材料的电流脉 冲的电解加载和量子压缩；
图3A至图3C是电路图，示出了适于本发明第一实施例的不同实施方 式的电路；
图4是本发明第二实施例的示意图，包括经由声子的声波/超声波诱导 的电解加载和量子压缩；
图5是本发明第三实施例的示意图，包括流化床(fluidized bed)或粉 末式核心、直接反应物注入以及经由声波/超声波诱导的量子压缩，因为不 容易得到产生中子的电子源，所以很可能要求使用氘燃料；
图6是本发明第四实施例的示意图，包括利用直接的反应物注入与流 化床或粉末式核心相互作用的隔离反应物，以下列方式中的任何一种或者 任意组合产生量子压缩：1)声波/超声波诱导，2)量子电流，3)热(如果使 用除了量子电流之外的方法，通常必须使用导致没有电子的净吸收的燃 料)；
图7示出了一种实施方式，其中核心的一个或多个表面与反应物源相 接触，并且核心的一个或多个表面与分别的散热器相接触；
图8是示意性时序图，示出怎样控制加载和量子脉冲；以及
图9是实验设备的示意图，该实验设备用于实验性地确认以热的形式 产生的过量能量。

概述
图1是量子聚变反应器10的概括示意图，量子聚变反应器10涵盖本 发明的多个实施例。反应器的中心是反应基质或核心15，能够传播声子。 一般性操作是反应物加载机构20将反应物源25的反应物(例如质子)载入 核心15，并利用声子诱导机构30在核心材料中产生声子。控制系统40激 活并监视反应物加载机构20和声子诱导机构30。
利用一种或多种手段，例如声波/超声波、电流、或热，声子诱导机构 可以在核心中直接激发声子。声子能量造成核心晶格原子核从中性位置位 移。在这种位移将晶格原子核移动为互相靠近的情况下，密度增加，并且 由于氢核(1H(氕)、2H(氘)、3H(氚))的出现，密度进一步增加。由于密度增 加，所以电子的费米能量增加，因此在能量方面变得有利于电子和质子结 合，形成中子和中微子。中微子从反应器中逃逸；但是电子俘获导致系统 能量总的来说降低约782KeV。
所得到的低能量中子与其它的H、D、或者T核的反应截面高。由氕 形成氘释放约2.24MeV，由D转变为T释放约6.26MeV，转变为4H且并 发β-衰变释放约22.36MeV。由于声子的波动性质和驱动电子俘获的关联 密度函数，得到的4H的总动量足够低，β-是衰变函数。与反应器相关联 的传热机构45可以在上述的一个或多个部件内，也可以是独立的部件， 也可以具有两方面的属性。
所示的控制系统40经由控制信道50与反应物加载机构20以及经由控 制信道55与声子诱导机构30实行双向通信，并且示出了附加的通信路 径。虽然控制机构与反应物加载机构以及与声子诱导机构之间的通信常常 和电连接相关联，但是希望通信路径非常普通。例如上述，声子产生机构 可利用超声波能量或热。
所示的控制系统40还经由控制信道60、65与核心15以及与传热机构 45实行双向通信。这些附加的控制信道允许有控制反应的附加能力，但是 在一些实施例中可能都不必要。在一些实施例中，这些控制信道从压力和 温度传感器提供信号。
控制系统40以放大的细节示出具体的连接。具体而言，从控制系统 40的角度来看，控制信道50示出为具有控制输出50a、50b以及控制输入 50c。类似地，控制信道55示出为具有控制输出55a、55b、55c以及控制 输入55d；控制信道60示出为具有控制输出60a、60b以及控制输出60c、 60d；控制信道65示出为具有控制输入65a、65b以及控制输出65c、 65d。
在不同的实施例中使用相同的附图标记，应当理解，从控制系统40 的角度来看是控制输入和控制输出，从反应物加载机构20、声子诱导机构 30、传热机构、以及核心15的角度来看则是控制输出和控制输入。不同 的实施例可具有控制输入和控制输出的不同组合。
下面详细描述量子聚变反应器的四个具体实施例。第一实施例(图2和 图3A至图3C)利用电场来控制核心材料的加载，使用电流脉冲作为声子 产生机构部分。第二实施例(图4)利用电场来控制核心材料的加载，使用 声波或超声波能量作为声子产生机构部分。第三实施例(图5)利用核心材 料的流化床。反应物直接泵送到反应室中以控制核心加载。流化床能够传 播声子。通过直接给予声波/超声波能量、电流或者这两者的组合，可以激 发流化床中的声子产生。第四实施例(图6)是密封容器装置，其中反应气 体压力和核心材料温度的组合控制加载速度。部件被编号，因此不同实施 例之间功能相同或相似的部件采用相同的附图标记。
优洗量子聚变实施例的共同特征
下表中给出实施例的基本部件，前四个部件在上文中已简单陈述。
  15 核心15包括能够传播声子、加载反应物、以及提供原子价或者
  导带电子的晶格型材料(镁、铬、铁、钴、镍、钼、钯、银、 钨、某些陶瓷等等)。图5和图6示出核心的流化床或粉末床实 施方式，其中反应物易于被液体或粉末核心材料吸收。图6示 出反应物、核心材料与传热介质隔离的情况。              30                   声子诱导机构30的基本功能是以声子的形式将能量传递给核    心。对于通过电场来诱导加载的情况，第二功能是允许整个核  心相对于阳极被给予负电荷。这提供了核心的均匀加载。图6   中可以以三种分别的方式来诱导量子压缩：1)声波/超声波诱   导，利用阻抗匹配和能量馈通喇叭(energy feed through       horn)；2)量子电流，利用馈通喇叭作为一个电极以及虚线作     为另一个电极诱导得到；3)热，利用用点划线连接的加热部      件。                                                    25 反应物源 45    在一些情况下传热介质45可包括水。在氢作为反应物材料的系 统中可以用α粒子流作为电动势，并作为去除系统热量的介 质。参见美国专利No.6,753,469。                       40    控制系统40经由信道50与反应物加载机构20通信，经由信道 55与声子诱导机构30通信，经由信道60与传感器通信，经由 信道65与核心通信。                                   70 系统的阳极利用电场以正离子的形式加载反应物。更一般地是 反应物馈入。                                         75    加载电流源的阴极或负侧，或其它离子输送系统。应当耦合到 核心，以允许将正离子均匀地载入核心。更一般地是反应物返   回。                                                   50a     在电加载系统中，控制输出50a提供加载源的通/断控制。在非 电加载系统中，其可控制图4中的反应物流动或者提取图5中   的反应物。                                             50b 控制输出50b用于设定加载源的水平。在电加载系统中，其设  定电流水平。在其它系统中，其可控制反应物循环或反应物注
  入速度。 50c     控制输入50c用于监视反应物加载系统。对于电加载系统，其   可提供关于反应物/传热介质的水平和状态的信息。对于非电加 载系统，其可提供压力、密度或者其它工作参数。            20                   反应物加载机构20。在使用电解加载的装置中(图2、图3A至   图3C、以及图4)，其是电流源，用于将正离子载入核心。在图 5中，其是泵和/或流动控制阀。在这个配置中可以简单地断开 燃料源，以停止反应。在图6中，机构20用于对反应室加压。  通过埋置在核心材料中的底部入口载入反应物，便于反应物的 载入。循环返回线路可用于从反应室中排除燃料，以快速关   闭。循环返回线路还允许机构20通过液态或粉末核心来循环反 应物，有助于均匀的反应速度。                           55d     控制输入55d用于监视量子压缩，并用于确定聚变效率和核心  状况。根据核心材料、温度以及输入能量水平，通过该传感器 (或多个传感器)返回的值有助于确定核心状态。             55a 控制输出55a用作控制输入，以设定输送给核心的量子压缩的 功率水平。                                            55b 和  55c 控制输出55b和55c仅应用于使用量子电流作为声子产生源的   装置，用于确定量子电流脉冲的方向。改变电流方向来保持核 心材料的均匀加载。                                    
图2示意性示出通过电解加载和电流脉冲来产生声子的实施例。脉冲 式加载电流增加核心表面的反应物密度。短量子电流脉冲可用于启动声子 产生。这些量子电流脉冲还可以增加核心表面的电子密度，由于并利用集 肤效应，提高经由表面的电子俘获而产生中子的速度，并防止导致核心破 坏的总加载。本实施例中，采用适当的隔离技术将核心材料两端连接到声 子发生器。在产生中子的第一聚合阶段，量子电流与加载电流的隔离允许 对反应物更好的控制。
控制系统40改变和监视与加载电流以及与量子电流相关联的功率。 对于使用量子电流来激活核心的任意给定反应器，在任意给定的温度/电流 工作点的功率水平(电压×电流)的变化，指示出被监视的核心的变化。对 于任意给定的加载电流水平的加载系统功率(电压×电流)也可以被监视， 以提供关于系统状况的信息。为了可靠性的目的，控制系统设计者(在初始 开发期间)和系统操作者(在例行操作期间)应当运行将被受控的系统，同 时，一次改变一个参数，以得出系统的特征。这样将建立一个多维控制空 间，空间中的不同点表示不同的问题，例如核心恶化、低水位、液体pH 值问题和或核心的剥落。
图2中的反应物加载机构20可以是脉冲变压器或充分适应产生驱动 电子俘获事件所需的加载电流的其它电流源。加载电流值取决于温度、核 心截面、加载表面面积以及压缩电流。实用的反应器参数设定的一个实例 是，在100KHz重复速度下量子电流脉冲值为每40ns4A，加载电流在 100mA数量级，水温为65C，0.05mm导线核心，浸入水中的量级为 5cm。
图3A和图3B是电路图，示出反应物载入和声子产生电路的可能实施 方式。
图3C示出具体的实施方式。核心15连接到连接点J1，连接点J1将 反应器核心与变压器T8的次级相连接，变压器T8用于将核心与声子诱导 机构隔离。变压器T8次级的中心抽头附接到加载电流源的阴极75(F04是 阴极的连接点)，提供核心材料的均匀加载。可以将装置制成通过非中心抽 头连接来工作，但是这样会导致不均匀加载，造成核心的不均匀加热，实 际上可用于帮助与核心系统平行的高轴向流动速度。
电容器C5、FET U5和FET U5A、以及FET U6和FET U6A提供用于 顺时针方向和逆时针方向的量子电流脉冲，这有助于核心中均匀的加载和 反应速度。半桥驱动器U4的输出驱动FET的栅极。电容器C2为高电 压、高电容低阻抗装置，大小比电容器C5大几个量级。电容器C2的电压 提供到控制信道55。FET U5和FET U5A将电容器C5充电。FET U6和 FET U6A将存储在电容器C5中的电荷放电，提供相反极性的量子电流脉 冲。FET被控制从而控制量子电流脉冲的方向，图2中示出为接收控制信 道55b和55c的信号。源开关配置提供快速开关，以提供驱动量子电流脉 冲所需的边缘速度。
这种类型的驱动配置给出很快的上升时间和短持续时间的量子电流脉 冲，提高了集肤效应，将反应集中在核心表面。这有助于防止核心材料由 于深度和过量加载造成的损害。通过调节电容器C2的电压(控制信道 55a)，能够直接控制量子电流脉冲的功率。量子电流脉冲所需的电流水平 根据温度、核心截面、核心表面面积、加载速度以及系统的功率产生需要 而变化。功率水平还可用于检测核心状况的变化，指出核心完整性问题。
分流电阻R2用于测量进入核心的加载电流。进入系统的加载功率可 以通过将在分流电阻R2测得的电流值乘以加载电流源两端的电压计算得 到。加载电流功率测量允许系统条件例如水Ph值、压力以及水位的反 馈。水可以充当传热机构。电流加载源的阳极优选由在期望的工作温度不 被氧侵蚀的材料制成。分流电阻R2两端的电压提供对量子电流的测量， 同时，连接点P11、P12两端的电压提供对电压的测量。乘积提供量子电 流压缩脉冲的功率的测量。
对反应物加载和量子压缩水平的控制可以相似，例如包括带受通/断机 构控制的电子开关(图3B中的FET Q4)的电容器。
图4是一个实施例的示意图，该实施例中，通过超声波来产生量子压 缩声子，实现声子诱导机构30。本实施例的核心与图2所示实施例中的核 心可具有相同的特性，仍然通过电解进行加载。电流源是优选的加载控制 方法。对于反应物源，推荐用液体同时完成传热功能。核心15利用阻抗 匹配装置80和到反应容器内部的能量馈通连接超声波发射器。在对图2 所示实施例的模拟中，控制信道55a控制量子压缩功率，量子压缩功率通 过超声波发射器转化为超声波能量。通过电流源来控制反应物加载，这与 图2所示的加载实施例相同。
控制系统40经由控制信道50c收集加载源反馈的信息、经由控制信道 55d收集声子发生器反馈的信息、以及其它系统输入，以确定到反应物加 载机构20的正确输入，并确定要提供给声子诱导系统30的正确的量子压 缩功率。前者经由控制信道50a、50b上的信号实现；后者经由控制信道 55a上的信号实现。对这些进行控制以获得期望的聚变速度。由于缺少量 子电流，所以需要通过氘来至少启动这种类型的装置。使用氘的优点在于 不要求净中子产物，因此没有电子的净吸收。
图5是一个实施例，其中核心15采用流化床(即小颗粒的床)的形式。 可能的适当材料可以是镀钯的碳黑，作为催化剂有市售，例如从Sigma- Aldrich Co.，3050 Spruce Street，St.Louis，MO 63103，或者从中国上海市浦 东区张江路2999，邮编200135的上海久岳化工有限公司(Shanghai July Chemical Co.，Ltd.)购买。或者，核心可以是多孔陶瓷。声子诱导机构30 通过超声波发射器实现，其利用阻抗匹配装置和馈通将超声波能量发射到 反应容器中，从而将能量传递给核心，并建立提供(实现电子俘获现象需要 的)原子间能量所需的声子。超声波能量经由控制信道55d来控制。
反应物25的加载取决于反应物的相。如果反应物是高压气体，则反 应物加载机构20可以是用于将容器充气的简单计量装置，并且控制信道 50c的信号源可以是压力计量器。在加压容器实施例中，反应物馈入(70)与 反应物返回线路(75)一起工作，将反应物循环通过核心，以将氦移出核 心，并保持新鲜的反应物与核心材料相接触。本实施例很可能要使用氘燃 料，因为不容易得到用于产生中子的电子源。如果使用氘，就没有净电子 消耗。此外，电子仅充当催化剂。
如同图2和图4所示的实施例，控制系统40经由控制信道50c收集加 载源反馈的信息、经由控制信道55d收集声子发生器反馈的信息、以及其 它系统输入，以确定到反应物加载机构20的正确输入和确定要提供给声 子诱导系统30的正确的量子压缩功率。
图6示出与图5所示相似的实施例，除了声子产物可以以超声波能 量、量子电流、或者充分的热能(示出为电子加热器85)的形式来输送以 外。超声波和量子电流的优点是响应时间更快、声子分布更好。如同图5 的实施例，反应物直接注入到核心材料中，核心材料可以是流化床的形 式。如果不提供量子电流，那么没有氘燃料可能不能实现这种类型的装 置。
工作原理
在所谓的“冷聚变”中观察到的能量源
与“冷聚变”中涉及的一般性假定不同，相信这些反应中释放的能量 是通过氢的同位素进行中子捕获以及4H向4He的β衰变的结果。中子捕获 和β衰变释放的能量由以下公式给出，这些公式涉及反应成分以及反应产 物的质量：
  (中子+1H-2H)×C2 ＝ 02.237MeV ＝ 0.358皮焦 (中子+2H-3H)×C2 ＝ 06.259MeV ＝ 1.003皮焦 (中子+3H-(β-+4H))×C2 ＝ 19.577MeV ＝ 3.137皮焦
附加的替代性反应路径是2H经历电子俘获事件，并与经过的2H结合，形 成4He。
自由中子源
参与这些反应的中子是载入核心晶格的质子味(flavor)改变的产物 (虽然当前的实施方式构思了晶体核心，但是其它实施方式也可以使用陶瓷 核心或粉末床)。味改变表示通过与电子俘获相似的过程，质子转化为中 子。中子产生需要能够产生声子、能够载入氢离子的晶格，并且晶格能够 提供原子价或者导带电子，提供电子质量为约511KeV。所需的系统总共 能获得约782KeV的哈密顿能量。这个值代表质子-电子组合质量与中子质 量之间的差。这种组合导致质子和电子转变为中子。这是吸热反应，导致 总的系统能量水平更低。系统只转换足够的能量(质量)来影响电子俘获， 使得产生的中子具有极低的能量水平。所产生的低能中子对于晶格中的(1- 3)H核具有很高的反应截面。这种中子捕获与导致[Baym 1971]中讨论的中 子星的过程相似，适用于在晶格中抓取H、D和T，并且中子捕获通过量 子电流进一步加强，在这种系统中量子电流允许更低的加载。
相信能量通过核心晶格中的多个声子波函数的叠加传递给质子。由于 非结合能极不对称，这个能量增长极快。如[NIH_Guide]中提到的， “Repulsion is modeled by an equation that is designed to rapidly blow up at close distances(1/r12 dependency)(根据被设计来在近距离处(1/r12相关 性)快速爆发的方程，斥力被建模)”。超过声子能量的附加能量通过离 子的原子能带状态约束实现。当晶格的局部加载高的时候，氢离子取过渡 金属元素中PnS(n+1)的轨道波函数能量水平之间的空S(n+1)电子轨道的八 面体点处的位置。这个波函数能量水平的占据提供了称为量子压缩所需的 约束，该性质来自海森堡不确定原理。
因为电子和质子都是费米子，所以这样捕获的离子承受约束效应。这 个约束能量效应是将海森堡不确定原理以Δρ≥(h/2π)/Δx的形式表述时的函 数，通过增加电子密度，导致占据相邻能带，能够提高约束能量效应。质 子向中子的转换是自然能减少机制(要求附加约1.253×10-13J)，将能量转 换为质子-电子组合质量与中子质量之间的差，同时消除压缩原子核之间的 正电荷。因为转化在特性上是吸热的，所以系统通过转化获得更高的熵。 转化产生低能中子，低能中子关于其它氢核具有高反应截面，从而提供了 更高的反应可能性。
在中子吸收过程中释放的能量与晶格声子相互反应的方式是使得能量 转变为晶格中的动能，动能耗散在周围环境中(热交换机制)。
基于工作原理的工作方式
在量子水平对反应的理解揭示了怎样实现商业应用所要求的控制和可 靠性。以下是反应涉及的步骤的简述。通过对启动量子聚变反应的潜在机 制的理解，可以利用本发明所包含的知识，满足当今世界和可预见的未来 大部分的能量需求。通过以下方式，声子慢化核反应进行得非常有效：
加载脉冲通过电解造成反应物分解成离子，电解驱动自由反应物进入 核心物质。加载脉冲还增加核心表面的离子密度。[Davis2001]提出“对气 体分子的催化分离的研究发现，分离可以跟随几个路径，例如直接反应和 暂态的形成，就像J.Jellinek题为“Theoretical Dynamical Studies of Metal Clusters and Cluster-Ligand Systems，”(Metal-Ligand Interactions：Structure and Reactivity，N.Russo(ed.)，Kluwer Dordrecht，1995.)的文章中讨论的那 样。电场在反应材料表面极强，用于将这些分离的分子吸引到材料表面。 有利的是，一些氢堆积在材料表面，然后由于沿电场线方向的动能而进入 材料。”
核心是能够传播声子、载入反应物、并提供原子价或者导带电子的材 料(镁、铬、铁、钴、镍、钼、钯、银、钨、某些陶瓷等等)。下文是实现 量子压缩的可能方法的描述。量子压缩方法允许量子聚变反应在核心表面 附近启动，避免了深度加载所固有的核心破坏。
电子提供约511KeV的质量。所要求的核心系统能够在反应物捕获点 实现总共约782KeV的哈密顿能量。这个声子能量，结合电子和相关联的 动量，提供将质子转换为中子所需的总质量。得到的中子处于极低的能量 水平。低能量水平提供极高的反应截面，允许中子蓄积，最终导致β衰 变，从而形成4He。
本发明能够以两种方式的其中一种方式提供转化所需要的附加能量。 第一种方式是将通过阴极的电流(量子电流)与电解(加载)脉冲同步。通过基 质的大电流、高频成分的脉冲诱导产生所需的声子能量。第二，也可以通 过利用适当耦合到核心材料的声波或超声波发射器来诱导声子，提供这个 能量。如果没有用于中子捕获的电子源，需要用氘作为燃料。氘不需要反 应电子的原因是，在通过氘核的捕获事件以及与另一氘核随后合并之后， 电子(β粒子)被发射出去，因此没有净电子吸收。
“声子”导致的原子间能量是申请人此时正好知道的最接近的描述。 量子脉冲远远超过导线对于任意长度的时间所能够处理的。钯中的标准 “声子”为约50meV，但是这不会将置换原子以及造成原子的电迁移。量 子脉冲的出现是为了产生电迁移，从而获得提供782KeV的所需压缩能 量。申请人现在已经对0.05mm导线运行高为35A的单个脉冲，并未显示 为典型的声子(50meV声子不会被加总以提供768KeV)。通过足够快的边 缘和足够短的宽度，低得多的幅度就足以提供6原子单位单元(其中发生电 子俘获)所需的782KeV。
载入晶格的质子占据晶格原子导带中的位置并遵守布洛赫(Bloch)定 理。布洛赫波或者布洛赫态是放置在周期势(晶格)中的粒子的波函数。它 由平面波和周期函数unk(r)的乘积组成，周期函数unk(r)与势的周期相同：
ψnk(r)＝eik.runk(r)
平面波矢量k乘以普朗克常数是粒子的晶体动量(crystal momentum)。 通过证明平移算子(translation operator)(通过晶格矢量)与哈密顿算子抵 偿，示出周期势中粒子的波函数一定具有这种形式。这个结果称为布洛赫 定理。这些位置的H核在极高的场压力下从周围的晶格原子核中过来。当 H核附近声子置换能量达到约782KeV的大小时，它变得在能量上有利于 电子俘获事件。得到的中子处于极低的能态，与存在的H核有相应较高的 相互作用截面。
根据量子场论，哈密顿量的势能可以根据费米子和玻色子的产生和湮 灭算子来表示，从而限定一组过程，其中费米子在给定的本征态中或者吸 收玻色子或者发射玻色子(声子)，从而被推入不同的本征态。本征态的变 化是上夸克向下夸克的变化，这个变化将质子变为中子。
核心工作的前提是声称通过声子(玻色子)的产生和吸收，在原子晶格 中作为振动诱导的能量被转变为核等级(nuclear scale)，由此，通过中子 吸收和转化而释放的核能作为动能分散在晶格中。声子提供原子晶格中电 磁力水平的激励与动量中亚原子水平的增加之间的等级耦合。
在采用氢作为反应物的系统中，质子占据晶格中有限的位置，并且通 过核心过渡金属元素中PnS(n+1)Dn轨道波函数能量水平之间的八面体点被增 加，从而提供了附加的约束点。在冷聚变领域，对于氢离子，关于晶格中 作为钉扎点(pinning point)的八面体点有相当数量的讨论。这些讨论中错 过的其中一个关键点就是对于过渡金属元素(看起来有效)中PnS(n+1)Dn轨道 结构之间的八面体点的考虑。正是在这些有效的轨道波函数能量水平中， 可以充分地约束氢离子波函数，以经受转化。
量子电流脉冲启动声子并提供反应电子，在过量吸收的氢有机会很深 入地移动到晶格中之前，反应电子导致中子产物。深度加载到高密度可导 致当前冷聚变技术的总加载条件。在这个条件中第一反应启动附近所有被 捕获的H核的链式反应。这种链式反应释放如此多的能量，使得晶格结合 破坏，造成核心瓦解。
量子电流诱导的质子漂移电流向晶格中的反应物施加动力，从而增加 了核与新产生的低能中子或富中子材料相互作用的可能性。
在使用氢作为反应物的系统中，在产生2H核(氘核)过程中释放的结合 能为约2.229MeV。在同一过程中氘核中性化为单个质子，得到的2N质量 与2H相互作用。由2H转变为4H释放约3.386MeV。最大产能来自经由β 衰变从4H转变为4He，通过产生声子和α粒子辐射的形式，共产出约 22.965MeV。
传热机构
如图1示意性所示，本发明的实施例构思了传热机构(用标记45表 示)。在一些实施例中，当核心被淹没或者与充当反应物源的液体相接触 时，同一液体也可以充当传热机构。当反应物是H(氕)并且核心来自过渡 金属元素族时，可以用类似的处理使用水，就像在传统的锅炉中应用的那 样。其它核心和反应物可能通过应用量子电流/量子压缩技术来工作。
有用的反应器的另外的实施例可包括对于传导性核心使用导热但不导 电的支撑。通过在核心的暴露侧放置反应物的气体源并利用电解加载，利 用电阻性电流加热核心、利用量子电流、或者以上的组合，可以启动反 应。将电流流过核心的明显好处是能够将氕用作主要反应物。核心支撑可 充当散热器，将能量传递到期望的地方，例如，直接的热转换或者工作流 体。工作流体可以是任意气体或液体，包括[Kolawa2004]中讨论的电子海 洋。
图7示出的实施例中，核心的一个或多个表面与反应物源相接触，并 且核心的一个或多个表面与分离的散热器相接触。然后散热器将传热到工 作流体，热在工作流体被提取，或者以本身为结果，或者用于运行涡轮。 示意性地示出了几何形状。例如，核心可以是导热但不导电的管道内表面 上的材料层，反应物通过管道内部导入，热从管道外表面散出。
量子聚变反应器的工作和控制
讨论了典型参数，对当前示范反应器描述具体数量。示范反应器在大 气压下运行，使用氢氧化钠溶液以降低加载电压要求。加压反应器很可能 不需要氢氧化钠。本部分通常讨论10ns的计时分辨率。这是因为当前示范 反应器在控制系统中使用100MHz的处理器，因此这表示有效的分辨率。 10ns的分辨率并非必须的。
通过电解和量子电流控制实施的量子聚变反应器通过晶格中的声子激 发来驱动。通过激发事件周期来完成声子激发，激发事件周期由加载脉冲 以及零个或更多个量子电流激发脉冲组成。
图8是示出怎样控制加载脉冲和量子电流脉冲的示意性时序图。计时 的特征在于一系列事件周期，附图中示出其中一个。
事件周期
事件周期由加载脉冲以及零个或更多个量子电流激发脉冲组成。加载 脉冲导致水裂解为氢和氧，并促使氢核移动到反应基质内。量子电流脉冲 在反应基质中激发声子，并保证出现用于电子俘获的电子。如果核心温度 足够高，不需要量子电流就能提供所需的声子，那么也可以使用反极性的 电解脉冲以提供反应电子。
事件数量——0-250(或者自由运行)
在初始反应器原型中通过使用者配置，可确定事件数量，从而允许反 应特性和核心启动的最优化。自由运行允许反应器根据当前配置的参数(按 照反馈系统的实施方式)运行。
事件周期——10μs-10,000,000μs(10μs分辨率)
该参数允许事件周期之间的时间长度受控。该时间周期允许聚变诱导 的声子能量的耗散。更长的时间周期将允许加载脉冲与后来的量子聚变事 件之间有更多的时间。目前由于使用的硬件/软件，事件运行在1518.8Hz 或者658μs。这代表对于99.5328MHz的时钟而言为16位PWM。
每个事件的量子脉冲数量——0-250
该参数允许对于不同的加载脉冲幅度、持续时间以及温度分布，将能 量产物最优化。改变每个事件的量子脉冲数量，允许对量子聚变反应速度 与加载速度之间的比率相对于彼此进行调节。可以对内燃直接注入引擎中 每个燃烧周期的多个注入事件进行模拟。目前的软件/硬件实施反应过程只 能够是每个事件140个脉冲。当前释放反应器对已经激发的事件中的脉冲 数量刚好一半之后的加载电流进行采样，以获得用于下一次脉冲宽度设定 计算的最准确的加载电流。
加载脉冲
加载脉冲导致水裂解为氢和氧，并促使氢核移动到反应晶阵内。相对 于幅度而改变脉冲宽度允许独立于加载速度控制裂解的速度。
加载脉冲宽度——0.1％-100％(10ns分辨率)
脉冲宽度确定加载发生的时间长度。这是对反应基质中加载的密度和 深度的间接控制。这近似于汽化引擎上的节气门或者混合物设定。利用对 示范反应器目前可用的材料，当以80+％的加载占空因数运行时，该过程 仅产生容易检测到的过量热。希望在更大的压力和温度下，质量转换的效 率更高，从而要求上面指定的更宽的范围。
加载脉冲幅度——0-102.375V(0.025分辨率)
脉冲幅度确定裂解速度，从而确定燃料可用性的速度。如上所述，在 开放容器条件下加载脉冲必须超过80％的占空因数。当前示范反应器是隔 离量子脉冲，同时加载的基准与反应器控制处理器的相同。加载能量/电流 以及占空因数可以通过调节加载电压来控制。示范反应器利用氢氧化钠和 蒸馏水来提供更低的加载电压要求。
加载脉冲偏移——0-250,000ns(25ns分辨率)
该偏移允许加载脉冲的启动相对于(一个或多个)量子脉冲的启动而 改变。这近似于内燃机中的火花定时。当前示范反应器中仍然有这种能 力，但是事实是结合产生的当前量子脉冲，加载占空因数必须至少为 80％，以获得可检测的过量热。当前装置显示为转换电解过程中释放的H 的0.00014％或更少的量级。当加载电流为1.2A时释放的能量超过10W 时，在该转换速度下这仍然容易检测。
量子脉冲
量子电流的最终目的是产生自由、低能、高反应截面的中子。量子脉 冲用于在反应基质中启动声子，向系统施加附加能量，填充有效的导电和 原子价带轨道函数以实现量子压缩，以及增加可用于电子俘获的电子密度 和随之得到的低能、高反应截面中子的密度。
根据量子场论，哈密顿量的势能可以根据费米子和玻色子的产生和湮 灭算子来表示，从而限定一组过程，其中费米子在给定的本征态中或者吸 收玻色子或者发射玻色子(声子)，从而被推入不同的本征态。本征态的变 化是上夸克向下夸克的变化，这个变化将质子变为中子。
基于标准模型理论，认为是通过声子(玻色子)的产生和吸收，在原子 晶格中诱导作为振动的能量被转变为核等级，由此，通过中子吸收和转化 而释放的核能作为动能分散在晶格中。声子提供原子晶格中电磁力水平的 激励与动量中亚原子水平的增加之间的等级耦合。
量子电流提供原子价或导带电子，提供电子质量为约511KeV。量子 电流还用于将反应点的哈密顿能量提高到电子俘获所需的约782KeV。这 个值代表质子-电子组合质量与中子质量之间的差。
包括聚变反应路径的是这些自由中子与有效的氢核的交叉点。学术上 最认可的反应路径是R过程和S过程，在星体中发生。
通常要求量子电流脉冲有相对较低的占空因数，因为对于较大的占空 因数，有效的量子电流脉冲幅度通常会将核心蒸发。也可能有例外。
量子脉冲速率——3KHz-300KHz(10ns分辨率)和
量子脉冲幅度——0-400V(0.2V分辨率)
可以调节单个量子脉冲以调节声子产生和能量水平。声子也可以作为 量子聚变事件的产物而产生，导致较低的声子激发能量输入要求。该能量 水平要求是作为整体的核心的宏观温度、加载速度、核心的几何形状、以 及加载脉冲的持续时间(部分地确定加载深度)的函数。参见图3A，量子脉 冲幅度由电压源30限定，电压源30受控制输入55a的信号控制，同时量 子脉冲转变受控制输入55b、55c的控制。当前示范反应器的软件脉冲速度 范围是19.5KHz到120.1KHz。
量子脉冲寂静时间(deadtime)——3.3μs-333μs(10ns分辨率)
该参数是用于实现量子脉冲的电路以及加载速度的函数。脉冲寂静时 间还代表通过核心的方向改变的量子脉冲之间的分界线。这种量子脉冲方 向的变化提供对核心的均匀加载。单方向的量子脉冲导致质子在核心中移 动，在核心中造成势能梯度和不均匀的加热。另外，为了产生要求的哈密 顿能量以产生电子俘获事件/产生中子，当有效的量子脉冲造成原子电迁移 时，还导致金属核心的最终破坏。如果电迁移是单方向的，则核心很可能 破坏。
量子脉冲偏移——100ns-5000ns(10ns分辨率)
这个偏移允许加载脉冲的启动相对于量子脉冲的启动可以变化。这近 似于内燃机中的火花定时。另外还允许准确地收集加载电流数据(受量子脉 冲干扰)。通过限制量子脉冲的频率，这个参数在当前示范反应器中被取 代，虽然它能够代表一个脉冲的延迟因数，从而能够准确地收集加载电流 数据。
反应器反馈
反馈参数允许市售反应器构造为根据系统上对能量要求的指示，实时 地调节反应参数，改变反应器容器内的压力和温度。
温度和压力
这是标准的锅炉反馈，仅用于过程控制。
加载脉冲功率
加载脉冲功率反馈提供关于水(在当前示范反应器中是氢氧化钠溶液) 和电极间环境的信息。加载脉冲功率的大幅增加表明过量的声子产生，导 致核心周围的蒸汽外壳影响热量从核心转移走。在恒定加载功率方法下操 作有助于控制这个问题。通过在每个周期的起始采样加载电流，由于电荷 存储系统的特性，这个值会被夸大。较好的是在周期中间收集这个数据， 以计算当前周期的加载功率，并用它来调节以后的周期宽度。
量子脉冲功率
量子脉冲功率反馈提供关于核心加载和可能的核心损坏的信息。根据 反应物在核心中的饱和百分比，核心的阻抗会改变。因为核心电阻增加， 所以可能的核心损坏也会导致量子电流能量的持久增加。由于过量的加载 密度造成的阻抗上升可能使得关于加载脉冲的大量量子脉冲成为必要，以 缓解过量的加载条件。持续的过量加载可造成核心降级和/或破坏，通过链 式反应导致声子能量的过量建立。
其它的反应器特性
电源电压(加载脉冲)
这个参数设定了加载电流幅度(较早的实施例使用脉冲变压器用于加 载，该参数指脉冲变压器初级电压)。脉冲幅度确定裂解速度，并因此确定 燃料可用性的速度。该函数有上限，应当注意不要因为过量的瞬时加载功 率造成核心表面的分裂。在表现出约4A/mm2的钯中虽然持续的加载明显 小于这个值，但是仍然会导致钯核心的损坏。在加载电流RMS值小于 20mA/mm2的条件下发现上述数量。
在开放的容器中，有效加载的下端表现为240mA/mm2RMS。必须注 意考虑核心的总体电加热以及核心怎样安装在电解液中。例如，核心端部 应当隔离以防止溶液侵蚀支撑结构，防止支撑结构吸收加载能量，以及防 止热量从核心材料有效地排出。
量子脉冲变压器初级电压
这个电压允许量子电流大小从初级侧设定。初级侧用于保持量子电流 与加载电流之间的隔离。利用中心抽头的磁性装置将量子电流能量耦合到 核心允许将核心均匀加载。重要的是选择能够处理500MHz和以上频率成 分的有效量子压缩波形的核心。
带有中心抽头次级的RF发射线变压器(TLT)工作良好。在图3C的示 范反应器T8中，使用Indiana General Q1型材料部件号F626-12。利用 120/38SPN LITZ，用4匝初级和4匝中心抽头的次级缠绕变压器。示范反 应器在半桥配置(图3C，U4、U5、U5A、U6、U6A)中使用源极开关的 FET，其中通过金属化的聚酯薄膜电容器C5将能量耦合到初级。
附加实施例
利用反应物的另一方法可包括使用多孔陶瓷结构，例如由Foster Miller所提供的(参见Karandikar 1999，Karandikar 1999-2)。可以指定多孔 的形状以及网孔形状。这种材料可用希望的核心材料镀上。认为通过设计 为提供均匀截面用于量子电流激发的多孔，可以获得使用这种类型材料的 最好结果。通过这种类型的核心，量子聚变反应很可能在最大电流密度的 点启动，但是随着温度升高到提供(核心其余部分中质子转化为中子所要求 的)其余声子所必须的水平时伸展。这种类型的核心材料可沿着放射性同位 元素热电发生器(Radioisotope thermoelectric generator，RTG)中找到的线安 装在密封容器中，但是没有危险的放射性核心。
本发明的一个方案(在上文中暗示)是，机械和热力学的下层结构的重 要部分可以基于现有的市售技术。例如，传统的3相电极蒸汽锅炉，例如 可以从Electric Steam Generator Corporation，600S.Oak St.(P.O.Box 21) Buchanan，Michigan 49107 Toll Free：(800)714-7741购买的，可以以如下方 式利用量子聚变核心改装：利用3相电极锅炉，使用3相电极中的两相作 为阴极连接，将量子聚变反应器安装在这两相之间，允许量子电流激发， 用第三电极作为阳极。出乎意料，这是对该装置唯一必须的机械改装。
实验结果
实验设置
图9是实验设备的示意图，该实验设备用于实验性地确认以热的形式 产生的过量能量。简言之，用于确认过量热量产生的技术使用双重系统， 具有第一、第二名义上等同的机械配置，每个子系统能够驱动任一个活动 核心或伪核心(焦耳加热器)。两个子系统都保持在名义上等同的环境中。 两个子系统具有同样的烧杯，包含等量的氢氧化钠溶液。
第一个子系统设置有活动核心，第二个子系统设置有焦耳加热器，子 系统通过总的输入电功率激发，总的输入电功率受控为对于两个子系统等 同，并且，每隔一个时间周期测量两个反应容器的温度。
希望两个反应容器的温度开始上升，如果没有其它原因，是因为液体 的焦耳加热。活动核心和伪核心都充当浸没式加热器。由于传导和对流造 成的热量损耗，每个容器中的液体温度最终到达平衡值。
如果焦耳加热是演示中的唯一机制，假定两个容器被供以同样多的电 能，则希望它们达到同样的平衡温度。如果第一子系统达到较高的平衡温 度，则可以认为表明产生了过量的热，超过了归因于转化为热的电能。
实验数据
下面的表1示出2006年12月间获得的实验数据。
表1

前面三栏(不包括日期栏)描述量子压缩(在表中简写为“Q”)波形的质 量。对于表中所示的运行，核心为0.05mm直径的钯导线。核心直径对于 确定量子压缩脉冲的尺寸和边缘速度要求很重要。瞬时加载amp/mm2和 RMS加载amp/mm2是加载需求，总安培数涉及使用的核心的表面面积。
给反应器和焦耳加热器的功率保持在相等的水平，用于比较。测量焦 耳加热器通过利用标准功率计来实现。测量反应器功率通过计算实现，对 于加载功率和量子压缩功率分别计算。通常，给反应器的大部分(75-90％) 功率是电路的加载部分的功率，小部分针对量子压缩。
第二个，12月5日的运行没有向核心施加量子脉冲，焦耳加热器将水 温升高到较高的温度。这反映的事实是，相比于加载电路，焦耳加热器将 更多的输入电功率传递给溶液。12月18日的运行和12月20日的运行相 比于12月5日的运行有较尖锐的脉冲，这两个运行令人鼓舞，因为它们 强烈表明由于量子压缩脉冲而产生了过量的热。
参考
这里通过参考将下面的文献合并在此：
  Baym1971          G.Baym，H.A.Bethe，C.J.Pethick，＂Neutron star matter，＂Nucl.Phys.A 175225(1971)(North-      Holland Publishing Co.，Amsterdam).(47页)          Cravens2003                                                                                     D.J.Cravens and D.G.Letts，＂Practical Techniques in CF Research-TriggeringMethods，＂Tenth     International Conference on Cold Fusion，2003.  Cambridge，MA：LENR-CANR.org.The paper bears    the following legend：＂This paper was presented at    the10th International Conference on Cold Fusion.It   may bedifferent from theversion published by        World Scientific，Inc(2003)in the official         Proceedings of the conference.＂(9页)            Davis2001           美国专利No.6,248,221，2001年6月19日授权 给Davis等，题为＂Electrolysis apparatus and electrodes and electrode material therefor＂   George1997 Production of alpha particles and excess heat at Los Alamos National Laboratory                                George1999                                                                   Russ George，＂Production of4He from deuterium                                                   during contact with nano-particle palladium on    carbon at 200℃ and 3 atmosphere deuterium     pressure，＂Paper presented at the American Physical Society Centennial Conference Mar.26th，1999.      currently available electronically at：                 http://www.d2fusion.com/education/catalyst_heliu ml.html.(6页)                                   George-2 http://d2fusion.com/education/sonofusion.html Karandikar1999                                                                                                                                                     ＂Single-Crystal YAG Reinforcement Preformsfor  Refractory Composites＂Work done by Prashant G. Karandikar，Ronald Roy，and Uday Kashalikar of   Foster-Miller，Inc.for John H.Glenn Research     Center                                     currently available electronically at：             http://www.nasatech.com/Briefs/May99/      LEW16665.html.(2页)                         Karandikar1999-2 ＂Microporous，Single Crystal Oxide Materials＂ Prashant G.Karandikar.(6页)                  Kolawa2004 美国专利No.6,753,469，2004年6月22日授权
  给Kolawa等，题为＂Veryhigh efficiency，        miniaturized，long-lived alpha particle power source using diamond devices for extreme space           environments＂                               NIH_Guide                               The NIH Guide to Molecular Modeling：＂Molecular    Mechanics＂currently available electronically at： http://cmm.info.nih.gov/modeling/guide     _documents/molecular_mechanics_document.html  #nonbond_anchor.(9页)                    
结论
虽然以上完整地描述了本发明的特定实施例，但是不应当以此限制由 所附权利要求书限定的本发明的范围。
相关申请的交叉参考
本申请要求于2005年12月29日提交的美国临时专利申请No. 60/755,024“Energy Generation Apparatus and Method”(Robert E.Godes)的 优先权，为了所有的目的，通过参考将其全部内容(包括所有附件)合并在 本申请中。