Холодный ядерный синтез все-таки возможен? Холодный синтез: миф и реальность

July 24th, 2016

23 марта 1989 года Университет Юты сообщил в пресс-релизе, что «двое ученых запустили самоподдерживающуюся реакцию ядерного синтеза при комнатной температуре». Президент университета Чейз Петерсон заявил, что это эпохальное достижение сравнимо лишь с овладением огнем, открытием электричества и окультуриванием растений. Законодатели штата срочно выделили $5 млн на учреждение Национального института холодного синтеза, а университет запросил у Конгресса США еще 25 млн. Так начался один из самых громких научных скандалов XX века. Печать и телевидение мгновенно разнесли новость по миру.

Ученые, сделавшие сенсационное заявление, вроде бы имели солидную репутацию и вполне заслуживали доверия. Переселившийся в США из Великобритании член Королевского общества и экс-президент Международного общества электрохимиков Мартин Флейшман обладал международной известностью, заработанной участием в открытии поверхностно-усиленного рамановского рассеяния света. Соавтор открытия Стэнли Понс возглавлял химический факультет Университета Юты.

Так что же это все таки, миф или реальность?

Источник дешевой энергии

Флейшман и Понс утверждали, что они заставили ядра дейтерия сливаться друг с другом при обычных температурах и давлениях. Их «реактор холодного синтеза» представлял собой калориметр с водным раствором соли, через который пропускали электрический ток. Правда, вода была не простой, а тяжелой, D2O, катод был сделан из палладия, а в состав растворенной соли входили литий и дейтерий. Через раствор месяцами безостановочно пропускали постоянный ток, так что на аноде выделялся кислород, а на катоде — тяжелый водород. Флейшман и Понс якобы обнаружили, что температура электролита периодически возрастала на десятки градусов, а иногда и больше, хотя источник питания давал стабильную мощность. Они объяснили это поступлением внутриядерной энергии, выделяющейся при слиянии ядер дейтерия.

Палладий обладает уникальной способностью к поглощению водорода. Флейшман и Понс уверовали, что внутри кристаллической решетки этого металла атомы дейтерия столь сильно сближаются, что их ядра сливаются в ядра основного изотопа гелия. Этот процесс идет с выделением энергии, которая, согласно их гипотезе, нагревала электролит. Объяснение подкупало простотой и вполне убеждало политиков, журналистов и даже химиков.

Физики вносят ясность

Однако физики-ядерщики и специалисты по физике плазмы не спешили бить в литавры. Они-то прекрасно знали, что два дейтрона в принципе могут дать начало ядру гелия-4 и высокоэнергичному гамма-кванту, но шансы подобного исхода крайне малы. Даже если дейтроны вступают в ядерную реакцию, она почти наверняка завершается рождением ядра трития и протона или же возникновением нейтрона и ядра гелия-3, причем вероятности этих превращений примерно одинаковы. Если внутри палладия действительно идет ядерный синтез, то он должен порождать большое число нейтронов вполне определенной энергии (около 2,45 МэВ). Их нетрудно обнаружить либо непосредственно (с помощью нейтронных детекторов), либо косвенно (поскольку при столкновении такого нейтрона с ядром тяжелого водорода должен возникнуть гамма-квант с энергией 2,22 МэВ, который опять-таки поддается регистрации). В общем, гипотезу Флейшмана и Понса можно было бы подтвердить с помощью стандартной радиометрической аппаратуры.

Однако из этого ничего не вышло. Флейшман использовал связи на родине и убедил сотрудников британского ядерного центра в Харуэлле проверить его «реактор» на предмет генерации нейтронов. Харуэлл располагал сверхчувствительными детекторами этих частиц, но они не показали ничего! Поиск гамма-лучей соответствующей энергии тоже обернулся неудачей. К такому же заключению пришли и физики из Университета Юты. Сотрудники Массачусетского технологического института попытались воспроизвести эксперименты Флейшмана и Понса, но опять же безрезультатно. Поэтому не стоит удивляться, что заявка на великое открытие подверглась сокрушительному разгрому на конференции Американского физического общества (АФО), которая состоялась в Балтиморе 1 мая того же года.

Sic transit gloria mundi

От этого удара Понс и Флейшман уже не оправились. В газете New York Times появилась разгромная статья, а к концу мая научное сообщество пришло к выводу, что претензии химиков из Юты — либо проявление крайней некомпетентности, либо элементарное жульничество.

Но имелись и диссиденты, даже среди научной элиты. Эксцентричный нобелевский лауреат Джулиан Швингер, один из создателей квантовой электродинамики, настолько уверовал в открытие химиков из Солт-Лейк-Сити, что в знак протеста аннулировал свое членство в АФО.

Тем не менее академическая карьера Флейшмана и Понса завершилась — быстро и бесславно. В 1992 году они ушли из Университета Юты и на японские деньги продолжали свои работы во Франции, пока не лишились и этого финансирования. Флейшман возвратился в Англию, где живет на пенсии. Понс отказался от американского гражданства и поселился во Франции.

Пироэлектрический холодный синтез

Холодный ядерный синтез на настольных аппаратах не только возможен, но и осуществлен, причем в нескольких версиях. Так, в 2005 году исследователям из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе удалось запустить подобную реакцию в контейнере с дейтерием, внутри которого было создано электростатическое поле. Его источником служила вольфрамовая игла, подсоединенная к пироэлектрическому кристаллу танталата лития, при охлаждении и последующем нагревании которого создавалась разность потенциалов 100−120 кВ. Поле напряженностью порядка 25 ГВ/м полностью ионизировало атомы дейтерия и так разгоняло его ядра, что при столкновении с мишенью из дейтерида эрбия они давали начало ядрам гелия-3 и нейтронам. Пиковый нейтронный поток составил порядка 900 нейтронов в секунду (в несколько сотен раз выше типичного фонового значения). Хотя такая система имеет перспективы в качестве генератора нейтронов, говорить о ней как об источнике энергии нельзя. Подобные устройства потребляют намного больше энергии, чем генерируют: в экспериментах калифорнийских ученых в одном цикле охлаждения-нагревания длительностью несколько минут выделялось примерно 10-8 Дж (на 11 порядков меньше, чем нужно для нагрева стакана воды на 1°С).

На этом история не заканчивается.

В начале 2011 года в мире науки вновь вспыхнул интерес к холодному термоядерному синтезу, или, как его называют отечественные физики, холодному термояду. Поводом для этого ажиотажа послужила демонстрация итальянскими учеными Серджио Фокарди и Андреа Росси из Университета Болоньи необычной установки, в которой, по словам ее разработчиков, этот синтез осуществляется достаточно легко.

В общих чертах работает этот аппарат так. В металлическую трубку с электрическим подогревателем помещаются нанопорошок никеля и обычный изотоп водорода. Далее нагнетается давление около 80 атмосфер. При первоначальном нагреве до высокой температуры (сотни градусов), как говорят ученые, часть молекул H2 разделяется на атомарный водород, далее тот вступает в ядерную реакцию с никелем.

В результате этой реакции порождается изотоп меди, а также большое количество тепловой энергии. Андреа Росси объяснил, что при первых испытаниях прибора они получали от него около 10-12 киловатт на выходе, в то время как на входе система требовала в среднем 600-700 ватт (имеется в виду электроэнергия, поступающая в прибор при включении его в розетку). По всему получалось, что производство энергии в данном случае было многократно выше затрат, а ведь именно этого эффекта в свое время ждали от холодного термояда.

Тем не менее, по сообщению разработчиков, в данном приборе пока вступает в реакцию далеко не весь водород и никель, а очень малая их доля. Однако ученые уверены, что то, что происходит внутри, представляет собой именно ядерные реакции. Доказательством этого они считают: появление меди в большем количестве, чем могла бы составлять примесь в исходном "топливе" (то есть никеле); отсутствие большого (то есть измеримого) расхода водорода (поскольку он ведь мог бы выступать как топливо в химической реакции); выделяемое тепловое излучение; ну и, конечно, сам энергетический баланс.

Итак, неужели итальянским физикам все-таки удалось добиться термоядерного синтеза при низких температурах (сотни градусов Цельсия — это ничто для подобных реакций, которые обычно идут при миллионах градусах Кельвина!)? Сложно сказать, поскольку до сих пор все рецензируемые научные журналы даже отклонили статьи ее авторов. Скептицизм многих ученых вполне понятен — уже много лет слова "холодный синтез" вызывают у физиков усмешку и ассоциации с вечным двигателем. Кроме того, сами авторы устройства честно признают, что тонкие детали его работы пока остаются вне их понимания.

Что же это за такой неуловимый холодный термояд, доказать возможность протекания которого многие ученые пытаются уже не один десяток лет? Для того чтобы понять сущность данной реакции, а также перспективность подобных исследований, давайте сначала поговорим о том, что такое вообще термоядерный синтез. Под этим термином понимают процесс, при котором происходит синтез более тяжелых атомных ядер из более легких. При этом выделяется огромное количество энергии, куда больше, чем при ядерных реакциях распада радиоактивных элементов.

Подобные процессы постоянно происходят на Солнце и других звездах, из-за чего они могут выделять и свет, и тепло. Так, например, каждую секунду наше Солнце излучает в космическое пространство энергию, эквивалентную четырем миллионам тонн массы. Эта энергия рождается в ходе слияния четырех ядер водорода (проще говоря, протонов) в ядро гелия. При этом на выходе в результате превращения одного грамма протонов выделяется в 20 миллионов раз больше энергии, чем при сгорании грамма каменного угля. Согласитесь, подобное весьма впечатляет.

Но неужели люди не могут создать реактор, подобный Солнцу, для того чтобы производить большое количество энергии для своих нужд? Теоретически, конечно, могут, поскольку прямой запрет на такое устройство не устанавливает ни один из законов физики. Тем не менее, сделать это достаточно сложно, и вот почему: данный синтез требует очень высокой температуры и такого же нереально высокого давления. Поэтому создание классического термоядерного реактора получается экономически невыгодным — на то, чтобы запустить его, нужно будет затратить куда больше энергии, чем он сможет выработать за последующие несколько лет работы.

Возвращаясь к итальянским первооткрывателям приходится признать, что и сами «ученые» не внушают особого доверия, ни своими прошлыми достижениями, ни своим нынешним положением. Имя Серджио Фокарди до сих пор было мало кому известно, но зато благодаря своему ученому званию профессора, можно хотя бы не сомневаться в его причастности к науке. А вот в отношении коллеги по открытию, Андреа Росси, такого уже не скажешь. На данный момент Андреа является сотрудником некой американской корпорации Leonardo Corp, и в свое время отличился лишь привлечением к суду за уклонение от уплаты налогов и контрабанду серебра из Швейцарии. Но и на этом «плохие» новости для сторонников холодного термоядерного синтеза не закончились. Выяснилось, что научный журнал Journal of Nuclear Physics, в котором были опубликованы статьи итальянцев о своем открытие, на самом деле представляет собой скорее блог, а неполноценный журнал. И, вдобавок, его владельцами оказались ни кто иные, как уже знакомые итальянцы Серджио Фокарди и Андреа Росси. А ведь публикация в серьезных научных изданиях служит подтверждением «правдоподобности» открытия.

Не остановившись на достигнутом, и капнув еще глубже, журналисты также выяснили, что идея представленного проекта принадлежит совершенного другому человеку — итальянскому ученому Франческо Пьянтелли. Похоже, именно на этом, бесславно и закончилась очередная сенсация, и мир в очередной раз лишился «вечного двигателя». Но как, не без иронии, утешают себя итальянцы, если это всего лишь выдумка, то, по-крайней мере, она не лишена остроумия, ведь одно дело разыграть знакомых и совсем другое, попытаться обвести вокруг пальца целый мир.

В настоящее время все права на данное устройство принадлежат американской компании Industrial Heat, где Росси возглавляет всю научно-исследовательскую и конструкторскую деятельность в отношении реактора.

Существуют низкотемпературная (E-Cat) и высокотемпературная (Hot Cat) версии реактора. Первая для температур примерно 100-200 °C, вторая для температур порядка 800-1400 °C. В настоящее время компания продала низкотемпературный реактор на 1МВт неназванному заказчику для коммерческого использования и, в частности, на этом реакторе Industrial Heat проводит тестирование и отладку для того, чтобы начать полномасштабное промышленное производство подобных энергетических блоков. Как заявляет Андреа Росси, реактор работает главным образом за счет реакции между никелем и водородом, в ходе которой происходит трансмутация изотопов никеля с выделением большого количества тепла. Т.е. одни изотопы никеля переходят в другие изотопы. Тем не менее был проведен ряд независимых испытаний, наиболее информативным из которых было испытание высокотемпературной версии реактора в швейцарском городе Лугано. Об этом испытании уже писали .

Еще в 2012 году сообщалось, что продана первая установка холодного синтеза Росси.

27 декабря на сайте E-Cat World была опубликована статья о независимом воспроизведении реактора Росси в России . В этой же статье содержится ссылка на доклад «Исследование аналога высокотемпературного теплогенератора Росси» физика Пархомова Александра Георгиевича . Доклад подготовлен для всероссийского физического семинара «Холодный ядерный синтез и шаровая молния», который прошел 25 сентября 2014 года в Российском университете дружбы народов.

В докладе автор представил свою версию реактора Росси, данные по его внутреннему устройству и проведенным испытаниям. Главным вывод: реактор действительно выделяет больше энергии, чем потребляет. Отношение выделенного тепла к потребленной энергии составило 2.58. Более того, около 8 минут реактор проработал вообще без подачи входной мощности, после того, как питающий провод перегорел, производя при этом около киловата тепловой мощности на выходе.

В 2015 году А.Г. Пархомову удалось сделать длительно работающий реактор с замером давления. С 23:30 16 марта температура держится до сих пор. Фото реактора.

Наконец, удалось сделать длительно работающий реактор. Температура 1200оС достигнута в 23:30 16 марта после 12- часового постепенного нагрева и держится до сих пор. Мощность нагревателя 300 Вт, COP=3.
Впервые успешно удалось вмонтировать в установку манометр. При медленном нагреве максимальное давление 5 бар было достигнуто при 200оС, потом давление снижалось и при температуре около 1000оС стало отрицательным. Наиболее сильный вакуум около 0,5 бар был при температуре 1150оС.

При длительной непрерывной работе нет возможности круглосуточно подливать воду. Поэтому пришлось отказаться от использованной в предыдущих экспериментах калориметрии, основанной на измерении массы испарившейся воды. Определение теплового коэффициента в этом эксперименте проводится путем сравнения потребляемой электронагревателем мощности при наличии и отсутствии топливной смеси. Без топлива температура 1200оС достигается при мощности около 1070 Вт. При наличии топлива (630 мг никеля +60 мг алюмогидрида лития) такая температура достигается при мощности около 330 Вт. Таким образом, реактор вырабатывает около 700 Вт избыточной мощности (COP ~ 3,2). (Объяснение А.Г. Пархомова, более точное значение СОР требует более детального расчета)

источники

Акад. Евгений Александров

1. Введение.
Выделение энергии при слиянии лёгких ядер составляет содержание одной из двух ветвей ядерной энергетики, которая до сих пор реализована только в оружейном направлении в виде водородной бомбы - в отличие от второго направления, связанного с цепной реакцией деления тяжёлых ядер, которое используется как в оружейном воплощении, так и в качестве широко развитого промышленного источника тепловой энергии. Вместе с тем с процессом слияния лёгких ядер связаны оптимистические надежды создания мирной ядерной энергетики с неограниченной сырьевой базой. Однако проект управляемого термоядерного реактора, выдвинутый Курчатовым 60 лет назад, сегодня представляется, пожалуй, ещё более отдалённой перспективой, чем это виделось в начале этих исследований. В термоядерном реакторе планируется осуществить синтез ядер дейтерия и трития в процессе столкновения ядер в плазме, разогретой до многих десятков миллионов градусов. Высокая кинетическая энергия сталкивающихся ядер должна обеспечить преодоление кулоновского барьера. Однако, в принципе, потенциальный барьер, препятствующий протеканию экзотермической реакции, может быть преодолён без использования высоких температур и/или высоких давлений, используя каталитические подходы, как это хорошо известно в химии и, тем более, в биохимии. Такой подход к осуществлению реакции синтеза ядер дейтерия был реализован в серии работ по так называемому «мюонному катализу», обзору которых посвящена обстоятельная работа . В основе процесса лежит образование молекулярного иона, состоящего из двух дейтронов, связанных вместо электрона мюоном – нестабильной частицей с зарядом электрона и с массой ~200 электронных масс. Мюон стягивает ядра дейтронов, сближая их на расстояние порядка 10 -12 м., что делает высоко вероятным (порядка 10 8 с -1) туннельное преодоление кулоновского барьера и слияние ядер. Несмотря на большие успехи этого направления, оно оказалось тупиковым в отношении перспектив извлечения ядерной энергии ввиду нерентабельности процесса: получаемая на этих путях энергия не окупает затрат на производство мюонов.
Помимо вполне реального механизма мюонного катализа за последние три десятилетия неоднократно появлялись сообщения о якобы успешной демонстрации холодного синтеза в условиях взаимодействия ядер изотопов водорода внутри металлической матрицы или на поверхности твёрдого тела. Первые сообщения такого рода были связаны с именами Флейшмана, Понса и Хокинса , которые изучали особенности электролиза тяжёлой воды в установке с палладиевым катодом, продолжая электрохимические исследования с изотопами водорода, предпринятые в начале 80-х годов . Флейшман и Понс обнаружили избыточное выделение тепла при электролизе тяжёлой воды и задались вопросом, не является ли это следствием реакций ядерного синтеза по двум возможным схемам:

2 D + 2 D -> 3 T(1.01 MeV) + 1 H(3.02 MeV)
Или (1)
2 D + 2 D -> 3 He(0.82 MeV) + n(2.45 MeV)

Эти работы породили большой энтузиазм и серию проверочных работ с переменными и неустойчивыми результатами. (В одной из недавних работ этого рода () сообщалось, например, о взрыве установки, предположительно, ядерного характера!) Однако со временем в научном сообществе сложилось впечатление о сомнительном характере выводов о наблюдении «холодного синтеза», главным образом, ввиду отсутствия выхода нейтронов или их слишком малого превышения над уровнем фона. Это не остановило сторонников поисков «каталитических» подходов к «холодному синтезу». Испытывая большие трудности в публикации результатов своих исследований в респектабельных журналах, они стали собираться на регулярные конференции с автономным изданием материалов. В 2003 году состоялась уже десятая международная конференция по «холодному синтезу», после чего эти собрания меняли названия. В 2002 г. под эгидой SpaceandNavalWarfareSystemsCommand (SPAWAR) в США был издан двухтомный сборник статей. В 2012 году был переиздан обновлённый обзор Эдмунда Шторма «A Student’s Guide to Cold Fusion», содержащий 338 ссылок – доступен в Интернете . Сегодня это направление работ чаще всего обозначают аббревиатурой LENR – LowEnergyNuclearReactions.

Заметим, что общественное доверие к результатам этих исследований дополнительно подрывается отдельными пропагандистскими выбросами в СМИ сообщений о более чем сомнительных сенсациях на этом фронте. В России и сейчас существует массовое производство так называемых «вихревых генераторов» тепла (электро-механических нагревателей воды) с оборотом порядка миллиардов рублей в год . Изготовители этих агрегатов уверяют потребителей, что эти устройства производят тепла в среднем в полтора раза больше, чем потребляют электроэнергии. Для объяснения избытка энергии они прибегают, в том числе, к разговорам о холодном синтезе, якобы протекающем в кавитационных пузырьках, возникающих в водяных мельницах. В СМИ в настоящее время очень популярны сообщения об итальянском изобретателе Андреа Росси («со сложной биографией», как некогда сказал С.П.Капица о В.И.Петрике), который демонстрирует телевизионщикам установку, производящую каталитическое превращение (трансмутацию) никеля в медь за счёт, якобы, слияния ядер меди с протонами водорода с выделением энергии на киловаттном уровне . Детали устройства держатся в секрете, но сообщается, что основу реактора составляет керамическая трубка, заполненная порошком никеля с секретными добавками, которая разогревается током в условиях охлаждения протекающей водой. В трубку подаётся газообразный водород. При этом обнаруживается избыточное выделение тепла с мощностью на уровне единиц киловатт. Росси обещает в ближайшее время (в 2012 г.!) показать генератор с мощностью ~ 1 МВт. Некоторую респектабельность этой затее (с отчётливым привкусом аферы) придаёт Болонский университет, на территории которого всё это разворачивается. (В 2012 г. этот университет прекратил сотрудничество с Росси).

2. Новые эксперименты по «метало-кристаллическому катализу».
На протяжении последних десятка лет поиски условий протекания «холодного синтеза» сдвинулись от электрохимических опытов и электрического разогрева образцов к «сухим» экспериментам, в которых осуществляется проникновение ядер дейтерия в кристаллическую структуру металлов переходных элементов – палладия, никеля, платины. Эти опыты относительно просты и представляются более воспроизводимыми, чем ранее упомянутые. Интерес к этим работам привлечён недавней публикацией , в которой делается попытка теоретического объяснения холодным ядерным синтезом феномена избыточного образования тепла при дейтерировании металлов в условии отсутствия, казалось бы, необходимого при таком синтезе испускания нейтронов и гамма -квантов.
В отличие от столкновения «голых» ядер в горячей плазме, где энергия столкновения должна преодолеть кулоновский барьер, препятствующий слиянию ядер, при проникновении ядра дейтерия в кристаллическую решётку металла кулоновский барьер между ядрами модифицируется экранирующим действием электронов атомных оболочек и электронами проводимости. А.Н.Егоров обращает внимание на специфическую «рыхлость» ядра дейтрона, объём которого в 125 раз превышает объём протона. Электрон атома в S-состоянии имеет максимальную вероятность оказаться внутри ядра, что приводит к эффективному исчезновению заряда ядра, которое в этом случае иногда называют «динейтроном». Можно говорить о том, что атом дейтерия часть времени находится в таком «свёрнутом» компактном состоянии, в котором он способен проникать в другие ядра – в том числе в ядро другого дейтрона. Дополнительным фактором, влияющим на вероятность сближения ядер в кристаллической решетке, служат колебания.
Не воспроизводя соображений, высказанных в , рассмотрим некоторые имеющиеся экспериментальные обоснования гипотезы о протекании холодного ядерного синтеза при дейтерировании переходных металлов. Имеется довольно подробное описание техники экспериментов японской группы под руководством профессора Yoshiaki Arata (Osaka University).Схема установки Араты представлена на рис.1:

Рис1. Здесь 2- контейнер из нержавеющей стали, содержащий «образец» 1, представляющий собой, в частности, засыпку (в палладиевой капсуле) из окиси циркония с покрытием из палладия (ZrO 2 -Pd); T in и Т s – положения термопар, измеряющих температуру образца и контейнера, соответственно.
Контейнер перед началом опыта прогревается и откачивается (обезгаживается). После его охлаждения до комнатной температуры начинается медленный напуск водорода (Н 2) или дейтерия (D 2) из баллона с давлением порядка 100 атмосфер. При этом контролируется давление в контейнере и температура в двух выделенных точках. В течение первых десятков минут напуска давление внутри контейнера остаётся близким к нулевому за счёт интенсивной абсорбции газа порошком. При этом происходит быстрый разогрев образца, достигающий максимума (60-70 0 С) через 15-18 минут, после чего начинается охлаждение образца. Вскоре после этого (около 20 минуты) начинается монотонный рост давления газа внутри контейнера.
Авторы обращают внимание на то, что динамика процесса заметно отличается в случаях напуска водорода и дейтерия. При напуске водорода (рис.2) на 15-й минуте достигается максимальная температура 610С, после чего начинается остывание.
При напуске дейтерия (рис.3) максимальная температура оказывается на десять градусов выше (71 0 С) и достигается несколько позже – на ~ 18-й минуте. Динамика охлаждения также обнаруживает некоторое различие в этих двух случаях: в случае напуска водорода температуры образца и контейнера (T in и Т s) начинают сближаться раньше. Так, через 250 минут после начала напуска водорода, температура образца не отличается от температуры контейнера и превосходит температуру окружающей среды на 1 0 С. В случае же напуска дейтерия, температура образца через те же 250 минут заметно (~ на 1 0 С) превышает температуру контейнера и примерно на 4 0 С температуру окружающей среды.

Рис.2 Изменение во времени давления Н 2 внутри контейнера и температур T in и Т s .

Рис. 3 Изменение во времени давления D 2 и температур T in и Т s .

Авторы утверждают, что наблюдаемые различия воспроизводимы. Вне этих различий наблюдаемое быстрое разогревание порошка объясняется энергией химического взаимодействия водорода/дейтерия с металлом, при котором образуются гидридометаллические соединения. Различие процессов в случае водорода и дейтерия авторы трактуют как свидетельство протекания во втором случае (с очень малой, разумеется, вероятностью) реакции синтеза ядер дейтерия по схеме 2 D+ 2 D = 4 He + ~ 24 MeV. Такая реакция совершенно невероятна (порядка 10 -6 по сравнению с реакциями (1)) при столкновении «голых» ядер из-за необходимости удовлетворять законам сохранения импульса и момента импульса. Однако в условиях твёрдого тела такая реакция может оказаться доминирующей. Существенно, что при этой реакции не происходит появления быстрых частиц, отсутствие (или дефицит) которых неизменно рассматривался в качестве решающего аргумента против гипотезы о ядерном синтезе. Разумеется, остаётся вопрос о канале выделения энергии синтеза. Как считает Цыганов , в условиях твёрдого тела возможны процессы дробления гамма-кванта на низкочастотные электромагнитные и фононные возбуждения.
Опять-таки, не углубляясь в теоретическое обоснование гипотезы, вернёмся к её экспериментальным обоснованиям.
В качестве дополнительного доказательства предлагаются графики остывания «реакционной» зоны в более позднее время (за пределами 250 минут), полученные с более высоким температурным разрешением и для различной «засыпки» рабочего тела.
Из рисунка видно, что в случае напуска водорода, начиная с 500-ой минуты температуры образца и контейнера сравниваются с комнатной. В противоположность этому при напуске дейтерия к 3000-й минуте устанавливается стационарное превышение температуры образца над температурой контейнера, который, в свою очередь оказывается заметно теплее комнатной температуры (~ на 1,5 0 С для случая образца ZrO 2 -Pd).

Другим важным свидетельством в пользу протекания ядерного синтеза должно было служить появление гелия-4 в качестве продукта реакции. Этому вопросу уделялось значительное внимание. Прежде всего, авторы принимали меры к устранению следов гелия в напускаемых газах. Для этого применялся напуск H 2 /D 2 путём диффузии через палладиевую стенку. Как известно, палладий высоко проницаем для водорода и дейтерия и плохо пропускает гелий. (Напуск через диафрагму дополнительно замедлял поступление газов в реакционный объём). После остывания реактора газ в нём подвергался анализу на присутствие гелия. Утверждается, что гелий обнаруживался при напуске дейтерия и отсутствовал при напуске водорода. Анализ проводился масс-спектроскопически. (Применялся квадрупольный масс-спектрограф).

Следующий слайд заимствован из презентации Араты (не говорящим по-английски!). Он содержит некоторые числовые данные, относящиеся к экспериментам, и оценки. Эти данные не вполне понятны.
Первая строка, по-видимому, содержит оценку в молях поглощённого порошком тяжёлого водорода D 2 .
Смысл второй строки, похоже, сводится к оценке энергии адсорбции 1700 см 3 D 2 на палладии.
Третья строка, по-видимому, содержит оценку «избыточного тепла», связанного с ядерным синтезом – 29.2...30 кДж.
Четвёртая строка явно относится к оценке числа синтезированных атомов 4 Не - 3*10 17 . (Этому числу созданных атомов гелия должно соответствовать много большее выделение тепла, чем указано в строке 3: (3*10 17) - (2.4*10 7 эВ) = 1.1*10 13 эрг. = 1.1 МДж.).
Пятая строка представляет оценку отношения числа атомов синтезированного гелия к числу атомов палладия - 6.8*10 -6 . Шестая строка – отношение чисел атомов синтезированного гелия и адсорбированных атомов дейтерия: 4.3*10 -6 .

3. О перспективах независимой проверки сообщений о «метало-кристаллическом ядерном катализе».
Описанные эксперименты представляются относительно легко воспроизводимыми, поскольку они не требуют больших капитальных вложений или использования ультра-современных методов исследования. Главная трудность, по-видимому, связана с недостатком информации о структуре рабочего вещества и технологии его изготовления.
При описании рабочего вещества употребляются выражения «нано-порошок»: « ZrO 2 -nano-Pd sample powders, a matrix of zirconium oxide containing palladium nanoparticles» и, одновременно, употребляется выражение «сплавы»: «ZrO 2 Pd alloy, Pd-Zr-Ni alloy». Надо думать, что состав и структура этих «порошков» - «сплавов» играют ключевую роль в наблюдаемых явлениях. Действительно, на рис. 4 можно видеть существенные различия динамики позднего охлаждения указанных двух образцов. Ещё большие различия они обнаруживают в динамике изменения температуры в период насыщения их дейтерием. Ниже воспроизводится соответствующий рисунок, который надо сопоставлять с аналогичным рисунком 3, где «ядерным топливом» служил порошок ZrO 2 Pd alloy. Можно видеть, что период разогрева сплава Pd-Zr-Ni длится много дольше (почти в 10 раз), подъём температуры существенно меньше, а её спад много медленнее. Однако прямое сравнение этого рисунка с рис. 3 едва ли возможно, имея в виду, в частности, различие в массах «рабочего вещества»: 7 Г - ZrO 2 Pd и 18.4 Г - Pd-Zr-Ni.
Дополнительные детали относительно рабочих порошков можно найти в литературе, в частности, в .

4. Заключение
Кажется очевидным, что независимое воспроизведение уже проделанных опытов имело бы большое значение при их любом результате.
Какие модификации уже проделанных экспериментов могли бы быть сделаны?
Представляется важным сосредоточиться в первую очередь не на измерениях избыточного тепловыделения (поскольку точность таких измерений невелика), а на максимально достоверном обнаружении появления гелия как на наиболее ярком свидетельстве протекания ядерной реакции синтеза.
Следовало бы попытаться осуществить контроль количества гелия в реакторе во времени, что не было сделано японскими исследователями. Это особенно интересно, имея в виду график рис. 4, из которого можно предполагать, что процесс синтеза гелия в реакторе продолжается неопределённо долго после напуска в него дейтерия.
Представляется важным исследовать зависимость описанных процессов от температуры реактора, поскольку теоретические построения учитывают молекулярные колебания. (Можно представить себе, что с ростом температуры реактора вероятность ядерного синтеза увеличивается).
Как трактует Yoshiaki Arata (и Э.Н.Цыганов) появление избыточного тепла?
Они полагают, что в кристаллической решётке металла происходит (с очень малой вероятностью) слияние ядер дейтерия в ядра гелия, процесс практически невозможный при столкновении «голых» ядер в плазме. Особенностью этой реакции служит отсутствие нейтронов - чистый процесс! (вопрос о механизме перехода энергии возбуждения ядра гелия в тепло остаётся открытым).
Похоже, что надо проверить!

Цитированная литература.
1. D. V. Balin, V. A.Ganzha, S.M.Kozlov, E.M.Maev, G. E. Petrov, M. A. Soroka, G.N. Schapkin, G.G. Semenchuk, V. A. Trofimov, A. A. Vasiliev, A. A. Vorobyov, N. I. Voropaev, C. Petitjean, B.Gartnerc, B. Laussc,1, J.Marton, J. Zmeskal, T.Case, K.M.Crowe, P. Kammel, F. J. Hartmann M. P. Faifman, High precesion study of muon catalyzed fusionin D 2 and HD gases, Физика элементарных частиц и атомного ядра, 2011, т. 42, вып.2.
2. Fleischmann, M., S. Pons, and M. Hawkins, Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium. J. Electroanal. Chem., 1989. 261: p. 301 and errata in Vol. 263.
3. M. Fleischmann, S.Pons. M.W. Anderson. L.J. Li, M. Hawkins, J. Electroanal. Chem. 287 (1990) 293.
4. S. Pons, M. Fleischmann, J. Chim. Phys. 93 (1996) 711.
5. W.M. Mueller, J.P. Blackledge and G.G. Libowitz, Metal Hydrides, Academic Press, New York, 1968; G. Bambakadis (Ed.), Metal Hydrides, Plenum Press, New York, 1981.
6. Jean-Paul Biberian, J. Condensed Matter Nucl. Sci. 2 (2009) 1–6
7. http://lenr-canr.org/acrobat/StormsEastudentsg.pdf
8. Е.Б.Александров «Чудо-миксер или новое пришествие вечного двигателя», сборник «В защиту науки», №6, 2011.
9. http://www.lenr-canr.org/News.htm ; http://mykola.ru/archives/2740;
http://www.atomic-energy.ru/smi/2011/11/09/28437
10. Э.Н.Цыганов, «ХОЛОДНЫЙ ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ», ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2012, том 75, №2, с. 174–180
11. А.И.Егоров, ПИЯФ, частное сообщение.
12. Y. Arata and Y. Zhang, «The Establishment of Solid Nuclear Fusion Reactor», J. High Temp. Soc. 34, P. 85-93 (2008). (Статья на японском языке, аннотация по-английски). Изложение этих экспериментов по-английски имеется по адресу
http://newenergytimes.com/v2/news/2008/NET29-8dd54geg.shtml#...
Under the Hood: The Arata-Zhang Osaka University LENR Demonstration
By Steven B. Krivit

April 28, 2012
International Low Energy Nuclear Reactions Symposium, ILENRS-12
The College of William and Mary, Sadler Center, Williamsburg, Virginia
July 1-3, 2012
13. Публикация относительно технологии получения рабочей порошковой матрицы:
"Hydrogen absorption of nanoscale Pd particles embedded in ZrO2 matrix prepared from Zr-Pd amorphous alloys”.
Shin-ichi Yamaura, Ken-ichiro Sasamori, Hisamichi Kimura, Akihisa Inoue, Yue Chang Zhang, Yoshiaki Arata, J. Mater. Res., Vol. 17, No. 6, pp. 1329-1334, June 2002
Подобное объяснение представляется исходно несостоятельным: реакции слияния ядер являются экзотермическими лишь при условии, что масса ядра конечного продукта остаётся меньше массы ядра железа. Для синтеза более тяжёлых ядер необходима затрата энергии. Никель же тяжелее железа. А.И.Егоров высказал предположение о том, что в установке А.Росси происходит реакция синтеза гелия из атомов дейтерия, всегда присутствующих в водороде в качестве малой примеси, причём никель играет роль катализатора, см. ниже.

Александр Просвирнов, г. Москва, Юрий Л. Ратис, д.ф.м.н, профессор, г. Самара

Итак, семь независимых экспертов (пять из Швеции и два из Италии) провели испытания высокотемпературного аппарата E-Cat, созданного Андреа Росси, и подтвердили заявленные характеристики . Напомним, что первая демонстрация аппарата E-Cat, основанного на низкоэнергетической ядерной реакции (LENR) трансмутации Никеля в Медь, состоялась 2 года назад в ноябре 2011г.

Эта демонстрация вновь, как знаменитая конференция Флейшмана и Понса в 1989г, возбудила научное сообщество, и возобновило спор между приверженцами LENR и традиционалистами, яростно отрицающими возможность подобных реакций. Теперь независимая экспертиза подтвердила, низкоэнергетические ядерные реакции (не путать с холодным ядерным синтезом (ХЯС), под которым специалисты понимают реакцию слияния ядер в холодном водороде) существуют и позволяют генерировать тепловую энергию с удельной плотностью в 10,000 раз большей, чем нефтепродукты.

Было проведено 2 испытания: в декабре 2012 в течение 96 часов и в марте 2013 в течение 116 часов. На очереди шестимесячные испытания с подробным элементным анализом содержимого реактора. Аппарат E-Cat А.Росси вырабатывает тепловую энергию с удельной мощностью 440кВт/кг . Для сравнения, удельная мощность энерговыделения реактора ВВЭР-1000 составляет 111 кВт/л активной зоны или 34,8кВт/кг топлива UO 2 ., БН-800 – 430кВт/л или ~140кВт/кг топлива. Для газового реактора AGR Hinkley-Point B - 13,1 кВт/кг, HTGR-1160 - 76,5 кВт/кг, для THTR-300 - 115 кВт/кг. Сопоставление этих данных впечатляет – уже сейчас удельные характеристики прототипа LENR- реактора превосходят аналогичные параметры лучших существующих и проектируемых ядерных реакторов деления.

На секции холодного ядерного синтеза недели компании National Instruments, прошедшей в г. Austin, штат Texas с 5 по 8 августа 2013г, наибольшее впечатление произвели две золотые сферы, погруженные в слой серебряных бусинок (см. рис. 1).

Рис. 1. Золотые сферы, выделяющие тепло днями и месяцами без подвода внешней энергии (Образцовая сфера слева (84°C), контрольная сфера справа (79.6°C), алюминиевое ложе с серебряными бусинками (80,0°C).

Здесь не подводится никакого тепла, нет никаких потоков воды, но вся система остается горячей при 80 0 С днями и месяцами. Она содержит активированный уголь, в порах которого имеется некий сплав, магнитный порошок, некоторый материал, содержащий водород и газообразный дейтерий. Предполагается, что тепло происходит от синтеза D+D=4He+Y . Для поддержания сильного магнитного поля сфера содержит раздробленный магнит Sm 2 Co 7 , который сохраняет магнитные свойства при высоких температурах. В конце конференции на глазах у многочисленной толпы сферу разрезали, чтобы показать, что в ней нет никаких фокусов типа литиевой батареи или сжигаемого бензина .

Совсем недавно в НАСА создали маленький, дешевый и безопасный LENR- реактор. Принцип работы - насыщение никелевой решетки водородом и возбуждение колебаниями с частотами 5-30 терагерц. По мнению автора колебания ускоряют электроны, которые превращают водород в компактные нейтральные атомы, поглощаемые никелем. При последующем бета-распаде никель превращается в медь с выделением тепловой энергии. Ключевым моментом являются медленные нейтроны с энергией меньше 1эВ. Они не создают ионизирующего излучения и радиоактивных отходов .

Согласно данным НАСА, 1% разведанных земных запасов никелевой руды достаточно, чтобы покрыть все энергетические нужды планеты. Аналогичные исследования производились и в других лабораториях. Но были ли эти результаты первыми?

Немного истории

Еще в 50-х годах 20-го столетия Иван Степанович Филимоненко, работая в НПО «Красная звезда» в области космической техники, открыл эффект выделения тепла в электроде с добавками палладия при электролизе тяжелой воды. При разработке термоэмиссионных источников энергии для космических аппаратов боролись два направления: традиционный реактор на базе обогащенного урана и гидролизная установка И.С. Филимоненко. Победило традиционное направление, И.С.Филимоненко был уволен по политическим мотивам. В НПО «Красная звезда» сменилось не одно поколение и при беседе одного из авторов в 2012 году с Главным конструктором НПО выяснилось, что о И.С.Филимоненко уже никто и не знает в настоящее время.

Тема холодного ядерного синтеза снова всплыла после сенсационных опытов Флейшмана и Понса в 1989 году (Флейшман умер в 2012 году, Понс в настоящее время отошел от дел). Фонд, возглавляемый Раисой Горбачевой, в 1990-1991 годах заказал, но уже на опытном заводе «Луч» в г. Подольск, изготовление двух или трех термоэмиссионных гидролизных энергоустановок (ТЭГЭУ) И.С.Филимоненко. Под руководством И.С.Филимоненко, и с его непосредственным участием, разрабатывалась рабочая документация, по которой сразу шло изготовление узлов и сборка установки. Из бесед одного из авторов с Заместителем директора по производству и Главным технологом опытного завода (сейчас оба на пенсии) известно, что была изготовлена одна установка, прототипом которой стала известная установка ТОПАЗ, но в качестве источника энергии использовалась тяжеловодная схема И.С. Филимоненко с низкоэнергетической ядерной реакцией. В отличие от «Топазов», в ТЭГЭУ тепловыделяющий элемент представлял собой не ядерный реактор, а установку ядерного синтеза при низких температурах (Т = 1150°), сроком работы 5-10 лет без заправки топливом (тяжёлой водой). Реактор представлял собой металлическую трубу диаметром 41 мм и длиной 700 мм, изготовленную из сплава, содержавшего несколько граммов палладия. 17 января 1992 года подкомиссия Моссовета по экологическим вопросам промышленности, энергетики, транспорта изучала проблему ТЭГЭУ И.С. Филимоненко, посетила ФГУП НПО «Луч», где ей была продемонстрирована установка и документация на нее.

Был подготовлен жидкометаллический стенд для испытаний установки, однако испытаний проведено не было из-за финансовых проблем заказчика. Установка была отгружена без испытаний и хранилась у И.С.Филимоненко (см. рис. 2). «В 1992 году на свет появилось сообщение «Демонстрационная термоэмиссионная установка для ядерного синтеза». Похоже, что это была последняя попытка замечательного ученого и конструктора достучаться до разума властей.» . И.С. Филимоненко умер 26 августа 2013г. на 89 году жизни. Дальнейшая судьба его установки неизвестна. Все рабочие чертежи и рабочая документация были переданы почему-то в Моссовет, на заводе не осталось ничего. Утеряны знания, утеряна технология, а она была уникальна, так как основывалась на вполне реальном аппарате ТОПАЗ, который даже с обычным ядерным реактором опережал лет на 20 мировые разработки, так как в нем были применены передовые, даже по прошествии 20-ти лет, материалы и технологии. Печально, что так много прекрасных идей у нас не доводится до финала. Если отечество не ценит своих гениев, их открытия перекочевывают в другие страны.

Рис. 2 Реактор И.С.Филимоненко

Не менее интересная история произошла и с Анатолием Васильевичем Вачаевым. Экспериментатор от бога, он проводил исследования плазменного парогенератора и случайно получил большой выход порошка, в составе которого были элементы, чуть ли не всей таблицы Менделеева. Шесть лет исследований позволили создать плазменную установку, которая давала стабильный плазменный факел - плазмоид, при пропускании через который дистиллированной воды или раствора в большом количестве образовывалась суспензия металлических порошков.

Удалось получить стабильный пуск и непрерывную работу более двух суток, наработать сотни килограммов порошка различных элементов, получить плавки металлов с необычными свойствами. В 1997 г. в Магнитогорске последовательница А.В. Вачаева, Галина Анатольевна Павлова защитила кандидатскую диссертацию на тему «Разработка основ технологии получения металлов из плазменного состояния водно-минеральных систем». Интересная ситуация сложилась при защите. Комиссия сразу запротестовала, как только услышала, что все элементы получаются из воды. Тогда всю комиссию пригласили на установку и продемонстрировали весь процесс. После этого все проголосовали единогласно.

С 1994 года по 2000 г. была спроектирована, изготовлена и отлажена полупромышленная установка «Энергонива-2» (см. рис. 3), предназначенная для изготовления полиметаллических порошков. У одного из авторов настоящего обзора (Ю.Л.Ратиса) до сих пор хранятся образцы этих порошков. В лаборатории А.В.Вачаева была разработана оригинальная технология их переработки. В это же время целенаправленно изучались:

Трансмутация воды, и веществ в нее добавляемых (сотни экспериментов с различными растворами и суспензиями, которые подвергались плазменному воздействию)

Преобразование вредных веществ в ценное сырье (использовались сточные воды вредных производств, содержащие органические загрязнения, нефтепродукты и трудно разлагаемые органические соединения)

Изотопный состав трансмутированных веществ (всегда получали только стабильные изотопы)

Дезактивация радиоактивных отходов (радиоактивные изотопы превращались в стабильные)

Непосредственное преобразование энергии плазменного факела (плазмоида) в электричество (работа установки под нагрузкой без использования внешнего электропитания).


Рис. 3. Схема установки А.В. Вачаева «Энергонива-2»

Установка представляет собой 2 трубчатых электрода, соединенных трубчатым диэлектриком, внутри которых течет водный раствор и формируется плазмоид внутри трубчатого диэлектрика (см. рис. 4) с перетяжкой в центре. Запуск плазмоида осуществляется поперечными полнотелыми электродами. Из мерных емкостей определенные дозы исследуемого вещества (бак 1), воды (бак 2), специальных добавок (бак 3) поступают в смеситель 4. Здесь величина pH воды доводится до 6. Из смесителя после тщательного перемешивания с расходом, обеспечивающим скорость движения среды в пределах 0,5.. .0,55 м/с, рабочая среда вводится в реакторы 5.1, 5.2, 5.3, соединенные последовательно, но заключенные в единую катушку 6 (соленоид). Продукты обработки (водно-газовая среда) сливались в герметичный отстойник 7 и охлаждались до 20°С змеевиковым холодильником 11 и потоком холодной воды. Водно-газовая среда в отстойнике разделялась на газовую 8, жидкую 9 и твердую 10 фазы, собиралась в соответствующие контейнеры и передавалась на химический анализ. Мерным сосудом 12 определялась масса воды, прошедшая через холодильник 11, а ртутными термометрами 13 и 14 - температура. Также измерялась температура рабочей смеси перед ее поступлением в первый реактор, а расход смеси определялся объемным способом по скорости опорожнения смесителя 4 и показаниям водомера.

При переходе на переработку отходов и стоков производств, продуктов жизнедеятельности людей и т. п. было обнаружено, что новая технология получения металлов сохраняет свои преимущества, позволяя исключить из технологии получения металлов горнорудный, обогатительный, окислительно-восстановительный процессы. Следует отметить отсутствие радиоактивного излучения, как в ходе реализации процесса, так и в конце его. Отсутствуют также газовые выделения. Жидкий продукт реакции, вода, в конце процесса отвечает требованиям, предъявляемым к пожарно-питьевой. Но эту воду целесообразно использовать повторно, т.е. можно выполнить многокаскадный агрегат «Энергонива» (оптимально - 3) с получением из 1т воды порядка 600-700 кг металлических порошков. Проверка экспериментом показала устойчивую работу последовательной каскадной системы, состоящей из 12 ступеней с общим выходом черных металлов порядка 72%, цветных - 21% и неметаллов - до 7 %. Процентный химический состав порошка примерно соответствует распространению элементов в земной коре. Начальными исследованиями установлено, что выход определенного (целевого) элемента возможен при регулировании электрических параметров питания плазмоида. Стоит обратить внимание на использование двух режимов работы установки: металлургический и энергетический. Первый, с приоритетом получения металлического порошка, и второй, - получение электрической энергии.

При синтезе металлического порошка вырабатывается электрическая энергия, которая должна отводиться от установки. Количество электрической энергии оценивается примерно до 3МВт*ч на 1м/куб. воды и зависит от режима работы установки, диаметра реактора и количества наработанного порошка.

Данный вид горения плазмы достигается изменением формы потока разряда. При достижении формой симметричного гиперболоида вращения, в точке пережима плотность энергии максимальна, что способствует прохождению ядерных реакций (см. рис. 4).

Рис. 4. Плазмоид Вачаева

Переработка радиоактивных отходов (особенно жидких) в установках «Энергонива» может открыть новый этап в технологической цепочке атомной энергетики. Процесс "Энергонива" протекает практически бесшумно, с минимальным выделением теплоты и газовой фазы. Усиление шума (до треска и "рева"), а также резкое повышение температуры и давления рабочей среды в реакторах свидетельствуют о нарушении хода процесса, т.е. о возникновении вместо требуемого разряда обычной тепловой электрической дуги в одном или во всех реакторах.

Нормальным является процесс, когда в реакторе между трубчатыми электродами возникает электропроводящий разряд в виде плазменной пленки, образующей многомерную фигуру типа гиперболоида вращения с пережимом диаметром 0,1...0,2 мм. Пленка обладает повышенной электропроводностью, полупрозрачная, светящаяся, толщиной до 10-50 мкм. Визуально она наблюдается при изготовлении корпуса реактора из оргстекла или через торцы электродов, заглушенные пробками из оргстекла. Водный раствор «протекает» через «плазмоид» аналогично тому, как «шаровая молния» проходит через любые препятствия . А.В. Вачаев умер в 2000г. Установка была разобрана и «ноу-хау» утрачено. Инициативные группы последователей «Энергонивы» вот уже 13 лет безуспешно штурмуют результаты А.В. Вачаева, однако «воз и ныне там». Академическая российская наука объявила эти результаты «лже-наукой» без какой-либо проверки в своих лабораториях. Даже пробы порошков, полученных А.В.Вачаевым, не были исследованы и до сих пор хранятся в его лаборатории в Магнитогорске без движения.

Исторический экскурс

Вышеописанные события не произошли вдруг. На пути открытия LENR им предшествовали основные исторические вехи:

1922 году Вендт и Айрион изучали электровзрыв тонкой вольфрамовой проволочки – выделилось около одного кубического сантиметра гелия (при нормальных условиях) за один выстрел .

Вильсон в 1924 году выдвинул предположение о том, что в канале молнии могут образоваться условия, достаточные для начала термоядерной реакции с участием обычного дейтерия, содержащегося в парах воды и такая реакция идёт с образованием только He 3 и нейтрона .

В 1926 Ф.Панец и К.Петерс (Австрия) заявили о генерации Не в мелком порошке Pd, насыщенном водородом. Но из-за всеобщего скепсиса, они отозвали свой результат, признав, что Не мог быть из воздуха .

В 1927 швед J. Tandberg генерировал Не при электролизе с Pd электродами, даже заявил патент на получение Не. В 1932 после открытия дейтерия продолжал эксперименты с D 2 O. Патент был отвергнут, т.к. не была ясна физика процесса.

В 1937 году Л.У.Альварецом открыт электронный захват .

В 1948 году - отчет А.Д.Сахарова «Пассивные мезоны» по мюонному катализу .

В 1956 г лекция И.В. Курчатова: «Импульсы, вызываемые нейтронами и рентгеновскими квантами, могут быть точно сфазированы на осциллограммах. При этом оказывается, что они возникают одновременно. Энергия рентгеновских квантов, появляющихся при импульсных электрических процессах в водороде и дейтерии, достигает 300 - 400 кэВ. Следует отметить, что в тот момент, когда возникают кванты с такой большой энергией, напряжение, приложенное к разрядной трубке, составляет всего лишь 10 кВ. Оценивая перспективы различных направлений, которые могут привести к решению задачи получения термоядерных реакций большой интенсивности, мы не можем сейчас полностью исключить дальнейшие попытки достигнуть этой цели путем использования импульсных разрядов» .

В 1957 году в ядерном центре в Беркли под руководством Л.У.Альвареца было открыто явление мюонного катализа ядерных реакций синтеза в холодном водороде.

В 1960 году, представлен обзор Я.Б.Зельдовича (академик, трижды Герой социалистического труда) и С. С.Герштейна (академик) под названием «Ядерные реакции в холодном водороде» .

Теория бета- распада в связанное состояние была создана в 1961 г .

В лабораториях Филиппса и Эйндховена было замечено в 1961, что радиоактивность трития сильно уменьшается после поглощения титаном. А в случае палладия 1986 г. было замечено испускание нейтронов .

В 50-х-60-х годах в СССР в рамках выполнения Постановления Правительства № 715/296 от 23.07.1960 г. И.С.Филимоненко создал гидролизную энергетическую установку, предназначенную для получения энергии от реакций «теплого» ядерного синтеза, идущих при температуре всего 1150 °С .

В 1974 году белорусским ученым Сергеем Ушеренко экспериментально установлено,
что частицы-ударники размерами 10-100 микрон, разогнанные до скорости порядка 1 км/с, прошивали насквозь стальную мишень толщиной 200 мм, оставляя проплавленный канал, при этом выделялось энергии на порядок больше, чем кинетическая энергия частиц.

В 80-х Б.В.Болотов, находясь в заключении, создал реактор из обычного сварочного аппарата, где получил ценные металлы из серы .

В 1986 году академик Б.В.Дерягин с сотрудниками опубликовал статью, в которой были приведены результаты серии экспериментов по разрушению мишеней из тяжелого льда с помощью металлического бойка.

В 1985 году 12 июня June Steven Jones и Clinton Van Siclen опубликовали статью "Piezonuclear fusion in isotopic hydrogen molecules” в журнале «Journal of Phvsics».

Jones работал над пьезоядерным синтезом с 1985, но только к осени 1988 его группа смогла создать достаточно чувствительные детекторы для измерения слабого потока нейтронов .

Pons и Fleischmann, по их словам, начали работы за свой собственный счет в 1984. Но только с осени 1988, после того как привлекли студента Marvin Hawkins, они начали изучать явление с точки зрения ядерных реакций.

Кстати, Julian Schwinger поддержал холодный синтез осенью 1989 после многочисленных отрицательных публикаций. Он направил статью "Cold Fusion: A Hypothesis" в Physical Review Letters, но статья была так грубо отклонена рецензентом, что Швингер, почувствовав себя оскорбленным, в знак протеста покинул American Physical Society (publisher of PRL).

1994-2000гг - опыты А.В.Вачаева с установкой «Энергонива».

Адаменко в 90-х - 2000-ых годах провел тысячи экспериментов с когерентными электронными пучками. В течение 100 ns в процессе сжатия наблюдаются интенсивные X-ray и Y-лучи с энергиями от 2.3 keV до 10 MeV с максимумом 30 keV. Полная доза при энергиях 30.100 keV превосходила 50.100 krad на расстоянии 10 cm от центра. Наблюдался синтез легких изотопов1<А<240 и трансурановых элементов 250<А<500 вблизи зоны сжатия. Преобразование радиоактивных элементов в стабильные означает трансмутацию в стабильные изотопы 1018 нуклидов (e.g., 60Со) с помощью 1 кДж энергии .

В конце 90-х годов Л.И.Уруцкоевым (компания РЭКОМ, дочернее предприятие Курчатовского института) были получены необычные результаты электровзрыва титановой фольги в воде. Рабочий элемент экспериментальной установки Уруцкоева состоял из прочного стакана из полиэтилена, в который была залита дистиллированная вода, в воду погружалась тонкая титановая фольга, приваренная к титановым электродам. Через фольгу пропускался импульс тока от конденсаторной батареи. Энергия, которая разряжалась через установку, была около 50 кДж, напряжение разряда - 5 кВ. Первое, что привлекло внимание экспериментаторов, было странное светящееся плазменное образование, которое возникало над крышкой стакана. Время жизни этого плазменного образования было около 5 мс, что было значительно больше времени разряда (0,15 мс). Из анализа спектров следовало, что основу плазмы составляют Ti, Fe (наблюдаются даже самые слабые линии), Cu, Zn, Cr, Ni, Ca, Na .

В 90-х-2000-х Крымским В.В. проведены исследования воздействия наносекундных электромагнитных импульсов (НЭМИ) на физические и химические свойства веществ .

2003г - выход монографии «Взаимопревращения химических элементов» Крымского В.В. с соавторами под редакцией академика Балакирева В. Ф. с описанием процессов и установок трансмутации элементов.

В 2006-2007 Italian Ministry of Economic Development основал программу по исследованию получения энергии порядка 500%.

В 2008г. Арата на глазах у изумленной публики продемонстрировал выделение энергии и образование гелия, не предусмотренные известными законами физики .

В 2003-2010гг Шадриным Владимиром Николаевичем. (1948-2012) на Сибирском Химическом Комбинате осуществлена индуцированная трансмутация бета-активных изотопов, представляющих наибольшую опасность в радиоактивных отходах, содержащихся в отработанных твэлах. Получен эффект ускоренного уменьшения бета-активности исследуемых радиоактивных образцов.

В 2012-2013 годах группа Ю.Н.Бажутова получила 7-ми кратное превышение выходной мощности при плазменном электролизе.

В ноябре 2011г А.Росси продемонстрировал 10 кВт аппарат E-Cat, в 2012г - 1 МВт установку, в 2013г проведено тестирование его аппарата группой независимых экспертов.

Классификация LENR установок

Известные на сегодняшний день установки и эффекты с LENR можно классифицировать в соответствии с рис. 5.

Рис. 5 Классификация LENR установок

Кратко о ситуации с каждой установкой можно сказать следующее:

Установка E-Cat Росси - проведена демонстрация, изготовлен серийный экземпляр, проведена краткая независимая экспертиза установки с подтверждением характеристик, далее 6-месячный тест, существует проблема получения патента и сертификата.

Наводораживание титана осуществляется С.А.Цветковым в Германии (в стадии получения патента и поиска инвестора в Баварии) и А.П.Хрищановичем сначала в Запорожье, а в настоящее время в Москве в компании NEWINFLOW.

Насыщение кристаллической решётки палладия дейтерием (Арата)- новыми данными с 2008 года авторы не обладают.

Установка ТЭГЭУ И.С.Филимоненко - в разобранном виде (И.С. Филимоненко умер 26.08.2013г).

Установка Hyperion (Дефкалион) - совместный с университетом PURDUE (Индиана) доклад на ICCF-18 с описанием эксперимента и попыткой теоретического обоснования.

Установка Пиантелли - 18 апреля 2012 года на 10-м Международном семинаре по аномальному растворению водорода в металлах доложены результаты опыта с Никель-водородными реакциями. При затратах в 20W, было получено 71W на выходе.

Установка компании Brillion Energy Corporation в Беркли, Калифорния - Демонстрационная установка (ватты) изготовлена и продемонстрирована. Компания официально заявила, что разработала промышленный нагреватель на базе LENR и передала на испытания в один из университетов.

Установка Миллса на базе гидрино - израсходовано около $500 млн. от частных инвесторов, издана многотомная монография с теоретическим обоснованием, запатентовано изобретение нового источника энергии, основанного на превращении водорода в гидрино.

Установка «АТАНОР» (Италия) - открыт «open source» проект (свободных знаний) LENR "hydrobetatron.org" на базе установки Атанор (аналог проекта Мартина Флейшмана).

Установка Celani из Италии - демонстрация на всех последних конференциях.

Дейтериевый теплогенератор Киркинского - разобран (понадобилось помещение)

Насыщение дейтерием вольфрамовых бронз (К.А.Калиев) - получено официальное экспертное заключение о регистрации нейтронов при насыщении пленок из вольфрамовых бронз в Объединенном институте ядерных исследований в г. Дубна и патент в России. Сам автор умер несколько лет назад.

Тлеющий разряд А.Б.Карабута и И.Б.Савватимовой - эксперименты в НПО «Луч» остановлены, однако подобные исследования разворачиваются за рубежом. Пока опережение Российских ученых сохраняется, но наши исследователи перенацелены руководством на более приземленные задачи.

Колдамасов (г. Волгодонск) ослеп и отошел от дел. Исследования его кавитационного эффекта проводит в Киеве В.И.Высоцкий.

Группа Л.И.Уруцкоева перебралась в Абхазию.

По некоторым сведениям Крымский В.В. проводит исследования трансмутации РАО воздействием нано секундных высовокольтных импульсов.

Генератор искусственных плазмоидных образований (ИПО) В.Копейкина сгорел и средств на восстановление не предвидится. Трехконтурный генератор Теслы, собранный стараниями В.Копейкина для демонстрации искусственных шаровых молний, в работоспособном состоянии, но нет помещения с потребным энергообеспечением в 100 кВт.

Группа Ю.Н.Бажутова продолжает эксперименты на собственные ограниченные средства. Ф.М.Канарев уволен из Краснодарского Аграрного университета.

Высоковольтная электролизная установка А.Б.Карабута только в проекте.

Генератор Б.В. Болотова пытаются реализовать в Польше.

По некоторым данным группа Климова в NEWINFLOW (г. Москва) получила 6-ти кратное превышение выходной мощности над затратами на своей плазмо-вихревой установке.

Последние события (эксперименты, семинары, конференции)

Борьба комиссии по лже-науке с холодным ядерным синтезом дала свои плоды. Более 20-ти лет были под запретом официальные работы по теме LENR и ХЯС в лабораториях РАН, а реферируемые журналы не принимали статьи по этой теме. Однако, «лед тронулся, господа, присяжные заседатели»», и в реферируемых журналах появились статьи, описывающие результаты низкоэнергетических ядерных реакций.

В последнее время некоторым российским исследователям удалось получить интересные результаты, которые опубликованы в реферируемых журналах. Например, группа из ФИАНа провела эксперимент с высоковольтными разрядами в воздухе. В эксперименте достигалось напряжение 1 МВ, ток в воздухе 10-15 кА, энергия 60 кДж. Расстояние между электродами - 1 м. Измерялись тепловые, быстрые нейтроны и нейтроны с энергией > 10МэВ. Тепловые нейтроны измерялись по реакции 10 B + n = 7 Li (0.8 MeV)+ 4 He (2 MeV) и измерялись треки α-частиц диаметром 10-12 мкм. Нейтроны с энергией > 10МэВ измерялись по реакции 12 C + n = 3 α+n’ Одновременно нейтроны и рентген измерялись сцинтилляционным детектором 15 х15 cm 2 и толщиной 5.5 cm. Здесь нейтроны всегда фиксировались вместе с рентгеновским излучением (см. рис. 6).

В разрядах напряжением 1 МВ и током 10-15кА наблюдался значительный поток нейтронов от тепловых до быстрых. В настоящее время удовлетворительного объяснения происхождения нейтронов, особенно с энергиями больше 10 МэВ нет .


Рис. 6 Результаты исследования высоковольтных разрядов в воздухе. (а) поток нейтронов, (б) осциллограммы напряжения, силы тока, рентгеновского излучения и нейтронов.

В Объединенном институте ядерных исследований ОИЯИ (г. Дубна) прошел семинар по теме: «Правы ли те, кто считает науку о холодном ядерном синтезе лженаукой?»

Доклад представил Игнатович Владимир Казимирович, д.ф-м.н., г.н.с. Лаборатории Нейтронной Физики ОИЯИ. Доклад с обсуждениями длился около полутора часов. В основном докладчиком был сделан исторический обзор наиболее ярких работ на тему низкоэнергетических ядерных реакций (LENR) и даны результаты проверок установки А. Росси независимыми экспертами . Одной из целей доклада была попытка привлечь внимание научных сотрудников и коллег к проблеме LENR и показать, что необходимо начинать исследования по этой теме в Лаборатории Нейтронной Физики ОИЯИ.

В июле 2013 года в Миссури (США) прошла международная конференция по холодному синтезу ICCF-18. С презентациями 43-х докладов можно ознакомиться, они в свободном доступе, а ссылки выложены на сайте ассоциации Холодной Трансмутации Ядер и Шаровой Молнии (ХТЯ и ШМ) www. lenr . seplm.ru в разделе «Конференции». Основной лейтмотив выступающих: сомнений не осталось, LENR существует и требуется планомерное исследование открытых и неизвестных доселе науке физических явлений.

В октябре 2013 года в Лоо (Сочи) прошла Российская конференция Холодной Трансмутации Ядер и Шаровой Молнии (РКХТЯиШМ). Половина заявленных докладов не была представлена из-за отсутствия докладчиков по разным причинам: смерть, болезни, нехватка финансовых средств. Стремительное старение и отсутствие «свежей крови» (молодых исследователей) рано или поздно приведут к полному упадку исследований по этой теме в России.

«Странное» излучение

Практически все исследователи холодного ядерного синтеза получали на мишенях очень странные треки, которые нельзя идентифицировать ни с одной известной частицей. В то же время, эти треки (см. рис. 7) поразительно походят друг на друга в качественно различных экспериментах, из чего можно сделать вывод, что их природа может быть единой.

Рис. 7 Треки от «странного» излучения (С.В.Адаменко и Д.С.Баранов)

Каждый исследователь называет их по-разному:
«Странное» излучение;
Эрзион (Ю.Н.Бажутов);
Нейтроний и динейтроний (Ю.Л.Ратис);
Шаровые микро молнии (В.Т.Гринев);
Сверхтяжелые элементы с массовым числом более 1000 единиц (С.В.Адаменко);
Изомеры - кластеры атомов плотной упаковки (Д.С.Баранов);
Магнитные монополи;
Частицы темной материи в 100-1000 раз тяжелее протона (предсказаны академиком В.А.Рубаковым ),

Необходимо отметить, что неизвестен механизм воздействия этого «странного» излучения на биологические объекты. Никто этим не занимался, но фактов непонятных смертей много. И.С. Филимоненко считает, что его спасло только увольнение и прекращение опытов, все его коллеги по работе умерли гораздо раньше него. А.В. Вачаев сильно болел, к концу жизни практически не вставал и умер в возрасте 60 лет. Из 6 человек, занимающихся плазменным электролизом, умерло пять человек, а один остался инвалидом. Есть данные, что рабочие гальванических цехов не доживают и до 44 лет, но никто не исследовал отдельно, какую роль в этом играет химия, и есть ли воздействие от «странного» излучения в этом процессе. Процессы воздействия «странного» излучения на биообъекты пока не изучены и исследователи должны проявлять крайнюю осторожность при проведении экспериментов.

Теоретические разработки

Около ста теоретиков пытались описать процессы в LENR, но ни одна работа не получила всеобщего признания. В России известны теория Эрзиона Ю.Н.Бажутова, бессменного председателя ежегодных российских конференций по холодной трансмутации ядер и шаровой молнии, теория экзотических электрослабых процессов Ю.Л.Ратиса, теория Киркинского-Новикова, теория кристаллизации плазмы В.Т.Гринева и многих других.

В теории Ю.Л.Ратиса предположено, что существует некий «экзоатом «нейтроний», который представляет собой чрезвычайно узкий низколежащий резонанс в сечении упругого электрон-протонного рассеяния, обусловленный слабым взаимодействием, вызывающим переход начального состояния системы «электрон плюс протон» в виртуальную нейтрон-нейтринную пару. Из-за малой ширины и амплитуды этот резонанс невозможно обнаружить в прямом эксперименте по ep - рассеянию. Наличие третьей частицы при столкновении электрона с атомом водорода приводит к тому, что функция Грина атома водорода в возбужденном промежуточном состоянии входит в выражение для сечения рождения «нейтрония» под знаком интеграла. В результате ширина резонанса в сечении рождения нейтрония при столкновении электрона с атомом водорода на 14 порядков больше ширины аналогичного резонанса в упругом ep - рассеянии, и его свойства можно исследовать в эксперименте. Дана оценка размеров, времени жизни, энергетического порога и сечения рождения нейтрония. Показано, что порог рождения нейтрония лежит значительно ниже порога термоядерных реакций. Это означает, что нейтроноподобные ядерно-активные частицы могут рождаться в области сверхнизких энергий, и, следовательно, вызывать ядерные реакции, аналогичные реакциям, вызываемым нейтронами, именно тогда, когда ядерные реакции с заряженными частицами запрещены высоким кулоновским барьером» .

Место LENR установок в общем энергопроизводстве

В соответствии с концепцией в будущей энергосистеме основными источниками электрической и тепловой энергии будет множество распределенных по сети точек небольшой мощности, что в корне противоречит существующей парадигме в атомной отрасли наращивать единичную мощность энергоблока для снижения удельной стоимости капвложений. В этом отношении LENR установка очень гибка и это продемонстрировал А. Росси, когда в стандартный контейнер поместил более сотни своих 10 кВт установок для получения 1 МВт мощности. Успех А. Росси по сравнению с другими исследователями основывается на инженерном подходе создания коммерческого продукта 10 кВт масштаба, в то время, как другие исследователи продолжают «удивлять мир» эффектами на уровне нескольких Вт.

Исходя из концепции можно сформулировать следующие требования к новым технологиям и источникам энергии со стороны будущих потребителей:

Безопасность, отсутствие излучения;
Безотходность, отсутствие РАО;
Эффективность цикла;
Легкая утилизация;
Приближенность к потребителю;
Масштабируемость и встраиваемость в SMART-сети.

Сможет ли традиционная атомная энергетика на (U,Pu,Th) цикле удовлетворить этим требованиям? Нет, если учесть ее недостатки:

Требуемая безопасность недостижима или приводит к потере конкурентоспособности;

«Вериги» ОЯТ и РАО тянут в зону неконкурентоспособности, технология переработки ОЯТ и хранения РАО несовершенна и требует невосполнимых затрат на сегодня;

Эффективность использования топлива не более 1%, переход на быстрые реакторы увеличит этот коэффициент, но приведет к еще большему удорожанию цикла и потере конкурентоспособности;

Кпд термического цикла оставляет желать лучшего и почти в 2 раза ниже кпд парогазовых установок (ПГУ);

«сланцевая» революция может привести к снижению цен на газ на мировых рынках и надолго переместить АЭС в зону неконкурентоспособности;

Вывод АЭС из эксплуатации неоправданно дорог и требует длительной выдержки перед процессом демонтажа АЭС (необходимы дополнительные затраты на содержание объекта в процессе выдержки до демонтажа оборудования АЭС).

В то же время, учитывая вышесказанное, можно сделать вывод, что установки на базе LENR удовлетворяют современным требованиям практически по всем позициям и рано или поздно вытеснят с рынка традиционные АЭС, так как более конкурентоспособны и безопасны. В выигрыше будет тот, кто раньше выйдет на рынок с коммерческими LENR аппаратами.

Анатолий Чубайс вошел в состав совета директоров американской исследовательской компании «Tri Alpha Energy Inc.», пытающейся создать установку ядерного синтеза на базе реакции 11 В с протоном. Финансовые магнаты уже «чувствуют» будущие перспективы ядерного синтеза.

«Lockheed Martin вызвала настоящий переполох в атомной энергетике (правда не у нас в стране, так как отрасль остается в «святом неведении»), когда объявила о планах начать работу над термоядерным реактором. Выступая на конференции Google "Solve X” 7 февраля 2013 года, доктор Чарльз Чейз из Локхид "Skunk Works", сказал, что прототип 100-мегаваттного ядерного реактора синтеза будет испытан в 2017 году, и что в полном объеме установка должна быть включена в сеть через десять лет»
(http://americansecurityproject.org/blog/2013/lockheed-martin... on-reactor/). Очень оптимистичное заявление для инновационной технологии, можно сказать для нас фантастическое, если учесть, что у нас в стране за такой срок строится энергоблок проекта 1979 года. Однако существует общественное мнение, что Lockheed Martin, как правило, не делает публичных заявлений о «Skunk Works» проектах, если не имеется высокой степени уверенности в своих шансах на успех .

Пока еще никто не догадывается, какой «камень за пазухой» держат американцы, придумавшие технологию добычи сланцевого газа. Эта технология работоспособна только в геологических условиях Северной Америки и совершенно не подходит для Европы и территории России, так как грозит заражением вредными веществами водных пластов и полным уничтожением питьевых ресурсов. С помощью «сланцевой революции» американцы выигрывают главный ресурс современности - время. «Сланцевая революция» дает им передышку и время для постепенного перевода экономики на новые энергетические рельсы, где ядерный синтез будет играть определяющую роль, а все опоздавшие другие страны останутся на задворках цивилизации.

Ассоциация «Американский проект безопасности» (AMERICAN SECURITY PROJECT -ASP) (http://americansecurityproject.org/) выпустила документ «White paper» под многообещающим названием «Энергия синтеза - 10-летний план по энергетической безопасности» . В предисловии авторы пишут, что энергетическая безопасность Америки (США) основана на реакции синтеза: « Мы должны развивать энергетические технологии, которые позволят экономике продемонстрировать мощь Америки для технологий следующего поколения, которые также являются чистыми, безопасными, надежными и неограниченными. Одна технология открывает большие перспективы в удовлетворении наших потребностей - это энергия синтеза. Речь идет о национальной безопасности, когда в течение 10 лет необходимо продемонстрировать прототипы коммерческих установок на реакции синтеза. Это подготовит почву для полномасштабного коммерческого освоения мощностей, которые будут стимулировать Американское процветание в течение следующего столетия. Пока еще слишком рано говорить, какой подход является наиболее перспективным путем реализации энергии синтеза, но наличие нескольких подходов повышает вероятность успеха».

В процессе своих исследований Ассоциация «Американский проект безопасности» (ASP) обнаружила, что в США промышленность энергии синтеза поддерживают более 3600 предприятий и поставщиков, в дополнение к 93 научно-исследовательским учреждениям, которые расположены в 47 из 50 штатов. Авторы полагают, что для США достаточно $30 млрд. в ближайшие 10 лет для демонстрации практической применимости энергии ядерного синтеза в промышленности.

Для ускорения процесса разработки коммерческих установок ядерного синтеза авторы предлагают следующие мероприятия:

1. Назначить комиссара по энергии ядерного синтеза для упорядочивания руководства исследованиями.

2. Начать строительство экспериментальных установок исследования отдельных компонентов ("Component Test Facility"-CTF) для ускорения прогресса в материалах и научных знаниях.

3. Проводить исследования энергии синтеза несколькими параллельными путями.

4. Уделять больше ресурсов для существующих объектов исследования энергии синтеза.

5. Экспериментировать с новыми и инновационными проектами электростанций

6. В полной мере сотрудничать с частным сектором

Это некая стратегическая программа действий, сродни «манхэттенскому проекту», ведь по масштабам и сложности ее решения эти задачи сопоставимы. По их мнению, инерция государственных программ и несовершенство регулирующих норм в области ядерного синтеза может существенно отдалить дату промышленного внедрения энергии ядерного синтеза. Поэтому они предлагают наделить комиссара по энергии синтеза правом голоса на самых высоких уровнях власти и вменить в его функции координацию всех исследований и создание системы регулирования (норм и правил) ядерного синтеза.

Авторы констатируют, что технология международного термоядерного реактора ITER в Кадараше (Франция) не может гарантировать коммерциализацию ранее середины века, а инерциальный термоядерный синтез не ранее, чем через 10 лет. Из этого они делают вывод, что нынешняя ситуация является неприемлемой и существует угроза национальной безопасности со стороны развивающихся направлений чистой энергии. «Наша энергетическая зависимость от ископаемого топлива представляет риск для национальной безопасности, ограничивает нашу внешнюю политику, способствует угрозе изменения климата и подтачивает нашу экономику. Америка должна развивать энергию синтеза в ускоренные сроки.»

Они утверждают, что настало время повторить программу «Апполон», но в сфере ядерного синтеза. Как когда-то фантастическая задача высадки человека на Луну дала толчок тысячам инноваций и научных достижений, так и сейчас необходимо напрячь национальные силы для достижения цели коммерческого использования энергии ядерного синтеза.

Для коммерческого использования самоподдерживающейся ядерной реакции синтеза материалы должны выдерживать месяцы и годы, а не секунды и минуты, как в настоящее время предусмотрено в ITER.

Альтернативные направления авторы оценивают, как высоко рисковые, но тут же отмечают, что в них и возможны значительные технологические прорывы, и финансироваться они должны обязательно наравне с основными направлениями исследований.

В заключении они перечисляют, по меньшей мере, 10 монументальных выгод для США от программы «Апполон» в области энергии синтеза:

«1. Чистый источник энергии, который произведет революцию в энергетической системе в эпоху, когда запасы ископаемого топлива уменьшаются.
2. Новые источники для базовой энергетики, которая может решить климатический кризис в приемлемые сроки, чтобы избежать наихудших последствий изменения климата.
3. Создание высокотехнологичных отраслей, которые принесут огромные новые источники доходов для ведущих американских промышленных предприятий, тысячи новых рабочих мест.
4. Создание экспортируемых технологий, которые позволят Америке захватить часть из $ 37 трлн. инвестиций в энергетику в ближайшие десятилетия.
5. Побочные инновации в высокотехнологичных отраслях, таких как робототехника, суперкомпьютеры и сверхпроводящие материалы.
6. Американское лидерство в освоение новых научных и инженерных границ. В других странах (например, Китай, Россия и Южная Корея) имеются амбициозные планы по развитию термоядерной энергетики. Будучи первопроходцем в этой развивающейся области США повысят конкурентоспособность американской продукции.
7. Свобода от ископаемого топлива, что позволит США проводить внешнюю политику в соответствии со своими ценностями и интересами, а не в соответствии с ценами на сырьевые товары.
8. Стимул для молодых американцев к получению научного образования.
9. Новый источник энергии, который обеспечит экономическую жизнеспособность Америки и глобальное лидерство в 21-м веке, так же, как огромные ресурсы Америки помогли нам в 20-м.
10. Возможность, наконец, исключить зависимость экономического роста от источников энергии, что принесет экономическое процветание.»

В заключении авторы пишут, что в ближайшие десятилетия Америка столкнется с энергетическими проблемами, так как часть мощностей на АЭС будет выведена из эксплуатации и зависимость от ископаемого топлива только увеличится. Выход они видят только в полномасштабной программе исследований ядерного синтеза, аналогичной по масштабам целей и национальных усилий космической программе «Апполон».

Программа LENR исследований

В 2013 году в штате Миссури открыт Институт ядерного возрождения (Sidney Kimmel Institute for Nuclear Renaissance (SKINR)), нацеленный целиком на исследования низкоэнергетических ядерных реакций. Программа исследований института, представленная на последней июльской 2013г конференции по холодному синтезу ICCF-18:

Газовые реакторы:
-Celani репликации
-Высоко-температурный реактор / калориметр
Электрохимические ячейки:
Разработка катодов (много вариантов)
Самособирающиеся катоды из наночастиц Pd
Покрытые Pd катоды из углеродных нанотрубок
Искусственно-структурированные катоды из Pd
Новые составы сплавов
Легирующие добавки для нанопористых Pd электродов
Магнитные поля-
Локальная ультразвуковая поверхностная стимуляция
Тлеющий разряд
Кинетика проникновения Водорода
Детектирование радиации

Соответствующие исследования
Нейтронное рассеяние
МэВ и кэВ бомбардировки D на Pd
Тепловой удар TiD2
Термодинамика поглощения Водорода при высоком давлении / температуре
Детекторы излучения алмазные
Теория
Можно предложить следующие возможные предпочтения исследований низкоэнергетических ядерных реакций в России:
Возобновить через полвека исследования группы И.В.Курчатова по разрядам в водородной и дейтериевой среде, тем более, что уже проводятся исследования по высоковольтным разрядам в воздухе .
Восстановить установку И.С.Филимоненко и провести комплексные испытания.
Развернуть исследования установки «Энергонива» А.В.Вачаева.
Разгадать загадку А.Росси (наводораживание никеля и титана).
Исследовать процессы плазменного электролиза.
Исследовать процессы вихревого плазмоида Климова.
Изучить отдельные физические явления:
Поведение водорода и дейтерия в решетках металлов (Pd, Ni, Ti и т.д.);
Плазмоиды и долгоживущие искусственные плазменные образования (ИПО);
Зарядовые кластеры Шоулдерса;
Процессы в установке «Плазменный фокус»;
Ультразвуковая инициация кавитационных процессов, сонолюминисценция.
Развернуть теоретические исследования, поиск адекватной математической модели LENR.

В свое время в национальной лаборатории Айдахо в 1950-х и 1960-х годах 45 объектов малых тестовых установок заложили основу для полномасштабной коммерциализации ядерной энергетики. Без подобного подхода трудно рассчитывать на успех и в коммерциализации LENR установок. Необходимо создавать подобные Айдахо тестовые установки, как базис будущей энергетики на LENR. Американские аналитики предложили строительство малых экспериментальных установок CTF, исследующих ключевые материалы в экстремальных условиях. Исследования в CTF повысит понимание материаловедения и может привести к технологическим прорывам.

Неограниченность финансирования Минсредмаша в эпоху СССР создала завышенные людские и инфраструктурные ресурсы, целые моногорода, в результате имеется проблема их загрузки задачами и маневра людскими ресурсами в моногородах. Монстр Росатома не прокормит только сфера электричества (АЭС), необходима диверсификация деятельности, освоение новых рынков и технологий, в противном случае, последуют сокращения, безработица, а с ними социальная напряженность и неустойчивость.

Громадные инфраструктурные и интеллектуальные ресурсы атомной отрасли либо бездействуют - нет всепоглощающей идеи, либо выполняют частные мелкие задачи. Полноценная программа исследований LENR может стать стержнем будущих исследований отрасли и источником загрузки всех существующих ресурсов.

Заключение

Факты наличия низкоэнергетических ядерных реакций уже нельзя отметать, как раньше. Они требуют серьезной проверки, строгого научного доказательства, полномасштабной программы исследований и теоретического обоснования.

Невозможно точно предсказать, какое направление в исследованиях ядерного синтеза «выстрелит» первым или будет определяющим в будущей энергетике: низкоэнергетические ядерные реакции ,, установка Lockheed Martin , установка с обращенным полем компании Tri Alpha Energy Inc., плотный плазменный фокус компании Lawrenceville Plasma Physics Inc или электростатическое удержание плазмы компании Energy Matter Conversion Corporation (EMC 2). Но можно уверенно утверждать, что залогом успеха может быть только разнообразие направлений исследования ядерного синтеза и трансмутации ядер. Концентрация ресурсов только на одном направлении может привести в тупик. Мир в 21 веке изменился коренным образом, и если конец 20 века характеризуется бумом информационных и коммуникационных технологий, то 21 век будет веком революции в энергетической сфере, и с проектами ядерных реакторов прошлого века там делать нечего, если, конечно, не ассоциировать себя с отсталыми племенами третьего мира.

В стране нет национальной идеи в области научных исследований, нет стержня, на котором бы держались наука и исследования. Идея управляемого термоядерного синтеза на базе концепции Токамак при громадных финансовых вливаниях и нулевой отдаче дискредитировала не только себя, но и саму идею ядерного синтеза, поколебала веру в светлое энергетическое будущее и служит тормозом для альтернативных исследований. Многие аналитики в США предрекают революцию в этой области и задача лиц, определяющих стратегию развития отрасли, не «проморгать» эту революцию, как уже проморгали «сланцевую».

Стране нужен инновационный проект, аналогичный программе «Апполон», но в энергетической сфере, некий «Атомный проект-2» (не путать с проектом «Прорыв»), который позволит мобилизовать инновационный потенциал страны. Полноценная программа исследований в области низкоэнергетических ядерных реакций позволит решить проблемы традиционной ядерной энергетики, сойти с «нефтегазовой» иглы и обеспечить независимость от энергетики ископаемого топлива.

«Атомный проект - 2» позволит на основе научных и инженерных решений:
Разработать источники «чистой» и безопасной энергии;
Разработать технологию промышленного экономически выгодного получения требуемых элементов в форме нанопорошков из различного сырья, водных растворов, отходов промышленного производства и жизнедеятельности человека;
Разработать экономически выгодные и безопасные электрогенерирующие устройства прямого получения электроэнергии;
Разработать безопасные технологии трансмутации долгоживущих изотопов в стабильные элементы и решить проблему утилизации радиоактивных отходов, то есть решить проблемы существующей ядерной энергетики.

источник proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&...

Если коротко, то под холодным ядерным синтезом обычно подразумевают (предполагаемую) ядерную реакцию между ядрами изотопов водорода при низких температурах. Низкая температура - это примерно комнатная. Слово «предполагаемая» здесь очень важно, потому что сегодня нет ни одной теории и ни одного эксперимента, которые указывали бы на возможность такой реакции.

Но если нет ни теорий, ни убедительных экспериментов, то почему же эта тема довольно популярна? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать проблемы ядерного синтеза вообще. Ядерный синтез (часто говорят «термоядерный синтез») - это реакция, в которой легкие ядра при столкновении объединяются в одно тяжелое ядро. Например, ядра тяжелого водорода (дейтерия и трития) превращаются в ядро гелия и один нейтрон. При этом выделяется огромное количество энергии (в виде тепла). Энергии выделяется настолько много, что 100 тонн тяжелого водорода хватило бы, чтобы обеспечить энергией все человечество на целый год (не только электричеством, но и теплом). Именно такие реакции происходят внутри звезд, благодаря чему звезды и живут.

Много энергии это хорошо, но есть проблема. Чтобы запустить такую реакцию, нужно сильно столкнуть ядра. Для этого придется разогреть вещество примерно до 100 миллионов градусов Цельсия. Люди умеют это делать, причем довольно успешно. Именно это происходит в водородной бомбе, где разогрев происходит за счет традиционного ядерного взрыва. Результат - термоядерный взрыв великой силы. Но конструктивно использовать энергию термоядерного взрыва не очень удобно. Поэтому ученые многих стран уже более 60 лет пытаются обуздать эту реакцию и сделать ее управляемой. К сегодняшнему дню управлять реакцией уже научились (например, в ITER, удерживая горячую плазму электромагнитными полями), но на управление тратится примерно столько же энергии, сколько выделяется при синтезе.

А теперь представим, что есть способ запустить ту же реакцию, но при комнатной температуре. Это было бы настоящей революцией в энергетике. Жизнь человечества изменилась бы до неузнаваемости. В 1989 году Стэнли Понс (Stanley Pons) и Мартин Флейшман (Martin Fleischmann) из Университета Юты опубликовали статью, в которой утверждали, что наблюдают ядерный синтез при комнатной температуре. Аномальное тепло выделялось при электролизе тяжелой воды с катализатором из палладия. Предполагалось, что атомы водорода захватываются катализатором, и каким-то образом создаются условия для ядерного синтеза. Этот эффект и назвали холодным ядерным синтезом.

Статья Понса и Флейшмана наделала много шума. Еще бы - решена проблема энергетики! Естественно, многие другие ученые попытались воспроизвести их результаты. Однако ни у кого ничего не получилось. Далее физики начали выявлять одну ошибку оригинального эксперимента за другой, и научное сообщество пришло к однозначному выводу о несостоятельности эксперимента. С тех пор в этой области успехов не было. Но некоторым идея холодного синтеза так понравилась, что они занимаются ей до сих пор. При этом в научном сообществе таких ученых не воспринимают серьезно, а опубликовать статью по теме холодного синтеза в престижном научном журнале, скорее всего, не получится. Пока холодный ядерный синтез остается просто красивой идеей.

Ининский сад камней расположен в Баргузинской долине. Огромные камни как будто кто-то специально разбросал или расставил с умыслом. А в местах, где расставлены мегалиты, всегда происходит что-то таинственное.

Одной из достопримечательностей Бурятии является Ининский сад камней в Баргузинской долине. Он производит удивительное впечатление – огромные камни, разбросанные в беспорядке на совершенно ровной поверхности. Как будто кто-то специально то ли разбросал их, то ли расставил с умыслом. А в местах, где расставлены мегалиты, всегда происходит что-то таинственное.

Сила природы

Вообще «сад камней» - это японское название искусственного ландшафта, в котором ключевую роль играют камни, расставленные по строгим правилам. «Карэсансуй» (сухой пейзаж) в Японии культивируется с 14-го века, и появился он не просто так. Считалось, что в местах с большим скоплением камней обитают боги, вследствие этого и самим камням стали придавать божественное значение. Конечно, сейчас японцы используют сады камней как место для медитации, где удобно предаваться философским размышлениям.

А философия здесь вот при чём. Хаотичное, на первый взгляд, расположение камней, на самом деле строго подчинено определённым законам. Во-первых, должна соблюдаться асимметрия и разность размеров камней. В саду есть определённые точки наблюдения – в зависимости от времени, когда вы собираетесь созерцать устройство своего микромира. И главная хитрость – с любой точки наблюдения всегда должен быть один камень, который… не виден.

Самый известный в Японии сад камней находится в Киото – древнейшей столице страны самураев, в храме Рёандзи. Это пристанище буддийских монахов. А у нас в Бурятии «сад камней» появился без усилий человека – его автором является сама Природа.

В юго-западной части Баргузинской долины, в 15 километрах от посёлка Суво, где река Ина выходит из Икатского хребта, расположено это место площадью более 10 квадратных километров. Значительно больше, чем любой японский сад камней – в той же пропорции, как японский бонсаи меньше бурятского кедра. Здесь из ровной земли выступают крупные глыбы камня, достигающего 4-5 метров в поперечнике, а в глубину эти валуны уходят до 10 метров!

Удаление этих мегалитов от горного хребта достигает 5 километров и более. Какая же сила могла разметать эти огромные камни на такие расстояния? То, что это сделал не человек, стало ясно из недавней истории: для гидромелиоративных целей здесь был прорыт 3-километровый канал. И в русле канала там и сям лежат огромные глыбы, уходящие на глубину до 10 метров. С ними бились, конечно, но безуспешно. В результате все работы на канале были остановлены.

Учёные выдвигали разные версии происхождения Ининского сада камней. Многие считают эти глыбы мореными валунами, то есть ледниковыми отложениями. Возраст учёными называется разный (Э. И. Муравский считает, что им 40-50 тысяч лет, а В. В. Ламакин - более 100 тысяч лет!), в зависимости от какого оледенения отсчитывать.

По предположениям геологов, в древности Баргузинская котловина представляла собой пресноводное неглубокое озеро, которое было отделено от Байкала неширокой и невысокой горной перемычкой, соединяющей Баргузинский и Икатский хребты. При повышении уровня воды образовался сток, превратившийся в русло реки, которая все глубже и глубже врезалась в твёрдые кристаллические породы. Известно, как ливневые потоки воды весной или после сильного дождя размывают крутые склоны, оставляя глубокие борозды балок и оврагов. Со временем уровень воды упал, и площадь озера из-за обилия взвешенного материала, приносимого в него реками, уменьшилась. В результате озеро исчезло, а на его месте осталась широкая долина с валунами, которые отнесли позже к памятникам природы.

А вот недавно доктор геолого-минералогических наук Г.Ф. Уфимцев предложил очень оригинальную идею, никак не связанную с оледенениями. По его мнению, Ининский сад камней образовался в результате сравнительно недавнего, имевшего катастрофический характер гигантского выброса крупно-глыбового материала.

По его наблюдениям, ледниковая деятельность на Икатском хребте проявилась только лишь на небольшой площади в верховьях рек Турокчи и Богунды, в средней же части этих рек следов оледенения не наблюдается. Таким образом, по мнению ученого, произошёл прорыв плотины подпрудного озера в течении реки Ины и её притоков. В результате прорыва с верховья Ины селем или грунтовой лавиной в Баргузинскую долину был выброшен большой объем глыбового материала. В пользу этой версии говорит факт сильного разрушения коренных бортов долины реки Ины на месте слияния с Турокчей, что может свидетельствовать о снесении селем большого объема горных пород.

На этом же участке реки Ины Уфимцевым отмечены два крупных «амфитеатра» (напоминают огромную воронку) размерами 2,0 на 1,3 километра и 1,2 на 0,8 километра, которые, вероятно, могли быть ложем крупных подпрудных озер. Прорыв плотины и спуск воды, по мнению Уфимцева, мог произойти в результате проявлений сейсмических процессов, поскольку оба склоновых «амфитеатра» приурочены к зоне молодого разлома с выходами термальных вод.

Здесь шалили боги

Удивительное место издавна интересовало местных жителей. И для «сада камней» люди придумали легенду, уходящую корнями в седую древность. Начало нехитрое. Поспорили как-то две реки, Ина и Баргузин, кто из них первым (первой) добежит до Байкала. Баргузин схитрил и отправился в дорогу тем же вечером, а утром рассерженная Ина помчалась следом, в гневе отбрасывая огромные валуны со своего пути. Так и лежат они до сих пор по обоим берегам реки. Не правда ли, это просто поэтическое описание мощного селя, предложенного для объяснения доктором Уфимцевым?

Камни всё ещё хранят тайну своего образования. Они ведь не только разного размера и цвета, они вообще из разных пород. То есть выломаны были не из одного места. А глубина залегания говорит о многих тысячах лет, за которые вокруг валунов наросли метры грунта.

Тем, кто видел фильм «Аватар», туманным утром камни Ины напомнят висячие горы, вокруг которых летают крылатые драконы. Вершины гор выступают из облаков тумана, как отдельные крепости или головы великанов в шлемах. Впечатления от созерцания сада камней удивительные, и люди не случайно наделили камни магической силой: считается, если прикоснуться к валунам руками, они будут забирать отрицательную энергию, взамен одаряя положительной.

В этих удивительных местах есть ещё одно место, где шалили боги. Это место прозвали «Сувинским саксонским замком». Это природное образование находится недалеко от группы солёных Алгинских озёр возле села Суво, на степных склонах сопки у подножья Икатского хребта. Живописные скалы очень напоминают развалины древнего замка. Эти места служили для эвенкийских шаманов особо почитаемым и священным местом. На эвенкийском языке «сувойя», или «суво» означает «вихрь».

Считалось, что именно здесь обитают духи - хозяева местных ветров. Главным и самым известным из которых был легендарный ветер Байкала «Баргузин». По легенде, в этих местах жил злой правитель. Он отличался свирепым нравом, ему доставало удовольствие приносить несчастья бедным и неимущим людям.

У него был единственный и любимый сын, которого заколдовали духи в наказание жестокому отцу. После осознания своего жестокого и несправедливого отношения к людям правитель пал на колени, стал умолять и слёзно просить вернуть здоровье сыну и сделать его счастливым. А все свои богатства он раздал людям.

И духи освободили из власти недуга сына правителя! Считается, что по этой причине скалы разделены на несколько частей. Среди бурят есть поверье, что в скалах живут хозяева Суво - Тумуржи-Нойон и его жена Тутужиг-Хатан. В честь сувинских владык были установлены бурханы. В особые дни в этих местах проводят целые ритуалы.

Рекомендуем почитать

Воинский учет

Десять открытий российских ученых, которые потрясли мир

Болезни

«Правописание суффиксов причастий

Болезни

Секретные фото луны Загадочные объекты на луне

Служба

Книга: Генри Форд. Моя жизнь. Мои достижения. Генри Форд: Моя жизнь, мои достижения

Военный билет

Как отличаются баллы ЕГЭ по регионам: результаты школьников и региональное неравенство

Призыв

Крупнейшие моря Индийский океан биография