Muon catalyzed cold fusion in hydrogen isotopes

Abstract

ÖZET Elektrik enerjisi üretimi açısından ümitvar olmakla beraber daha az bilinen bir füzyon çeşidi, yüksek sıcaklıklar gerektirmeyen muon katalizör lü füzyon reaksiyonlarıdır. Bu çalışmada hidrojen izotoplarının müon yardımıyla yapmış oldukları füzyon reaksiyon hızları WKB yöntemi kulanılarak bulunmuş ve muon katalizörlü füzyon olayındaki süreçler incelenmiştir. Sonuçlar muon üretimi daha verimli olmadıkça ve müon kaybı azaltılmadıkça net bir enerji kazancı sağlanamayacağını göstermektedir. Müon üretiminde genel olarak proton proton çarpışmalarından yararlanılmakta, fakat bu amaçla hızlandırılan protonların büyük çoğunluğu çarpışmaya uğramadan kaybedilmektedir. Halbuki müon katalitik füzyon ve fizyona dayalı `hibrid` bir sistemde bu protonlar bir battaniyedeki 238U çekirdeklerini bombardıman etmek suretiyle fizyona uğratabildiği gibi, füzyonlardan elde edilen nötronlar da aynı çekirdekleri fisil plütonyuma çevirebilir ve konvansiyonel termal nükleer reaktörler için yakıt üretiyor olabilir. Bu mekanizmaların her ikisi de müon üretiminin enerji verimini dolaylı olarak arttırır ve dolayısıyla hibrid bir reaktör, enerji kazancı temini açısından tek çözüm yolu olarak görünmektedir.

iv ABSTRACT A less common but a promising type of fusion source to produce electric power is muon catalyzed fusion which has no need for the high temperatures of conventional fusion reactions. In this work, rates for the fusion of different isotopic hydrogen nuclei by muon catalysis are worked out by using the WKB approximation and the processes involved in the muon catalyzed fusion are investigated. Results show that unless there are some ways of producing muons more efficiently and reducing the amount of muon loss, it is impossible to gain a positive energy output. Proton beam collisions are employed in muon production and most of the protons accelerated for this purpose do not go through a collision and are therefore wasted. In a hybrid type of muon catalyzed fusion and fission reactor however, these protons can be projected upon 238U nuclei so as to produce fission, while the neutrons produced in the same fusion reactions can be used to convert fertile nuclei to fissile ones, so as to breed fuel for conventional thermal nuclear power plants. Both of these processes increase the energy efficiency of muon production indirectly and therefore a hybrid type of rector seems to be the only solution for a positive energy gain.