Холодного ядерного синтеза

Холодный синтез: миф и реальность

Алексей Левин
«Популярная механика» №8, 2011

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.

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.

Холодный термоядерный синтез в обыкновенной кружке

Лабораторный реактор холодного термоядерного синтеза

В свое время в журналах «Юный Техник» и «Техника Молодежи» появлялись статьи про так называемый холодный термоядерный синтез. Слова страшные, но означают они возможность получения большого количества энергии по такому же принципу, как в звездах, только при комнатных температурах. Позже были напечатаны опровержения, что, мол, другие ученые не смогли повторить этот опыт, и так далее…

Так реально это или нет? Теоретически процесс получения такой энергии возможен, даже при невысокой температуре. Ученые предпринимают множество попыток получить результат, но безуспешно.

Вообще, когда физики говорят про так называемый холодный синтез, они вспоминают опыт Мартина Флейшмана и Стенли Понса, проведенный в 1989 году, когда ученым удалось запустить реакцию синтеза при комнатной температуре в обыкновенной кружке. Позже эти же ученые не смогли повторить этот опыт и полученные ранее результаты были объявлены ошибочными.

22 мая 2008 года профессор физики Йошиаки Арата из университета Осаки, вместе с Ю-Чанг Жанг из университета Шанхая провели эксперимент в присутствии 60 свидетелей — журналистов и физиков, которым был предъявлен процесс генерации энергии в процессе вышеуказанного синтеза.

Технически все происходило следующим образом. Газом дейтерием насыщают стержень, изготовленный из смеси оксидов палладия и циркония, подобно тому, как губку смачивают водой. При этом начинается реакция, при которой образуются ядра гелия и большое количество тепла. Реально стержень нагревается до 70 градусов по Цельсию, и вероятным источником тепла называют ядерную реакцию, которую ученые пытались ранее получить. Даже когда насыщение газом стержня прекращается, температура стержня остается на уровне 50 градусов, что экспериментаторы объясняют происходившими перед этим ядерными взаимодействиями.

Как утверждает Акито Такахаши из университета Осаки, опыт легко повторяется в других лабораториях. «Арата и Жанг продемонстрировали успешное производство энергии из взаимодействия циркониевого стержня и дейтерия, с генерацией тепла и гелия, что может быть объяснено наличием ядерной реакции в материале. Считаю, что надо повторить опыт с бОльшим количеством материала, чтобы проверить, какое количество энергии может быть произведено с помощью такого метода.»

Статья получилась несколько сложной и технической, из расчета, что образованные читатели поймут, о чем идет речь. Эти исследования могут перевернуть всю систему производства энергии, потому что тепло можно будет производить без больших энергозатрат и в неограниченных количествах, извлекая его из ядер атомов, где его находится бесчисленное количество. Успехов любознательным и упорным японцам.

Холодный ядерный синтез

Холо́дный я́дерный си́нтез — предполагаемая возможность осуществления ядерной реакции синтеза в химических (атомно-молекулярных) системах без значительного нагрева рабочего вещества. Известные ядерные реакции синтеза — термоядерные реакции — проходят в плазме при температурах в миллионы Кельвинов.

В зарубежной литературе известен также под названиями:

  1. низкоэнергетические ядерные реакции (LENR, low-energy nuclear reactions)
  2. химически ассистируемые (индуцируемые) ядерные реакции (CANR)

Множество сообщений и обширные базы данных об удачном осуществлении эксперимента впоследствии оказывались либо «газетными утками», либо результатом некорректно поставленных экспериментов. Ведущие лаборатории мира не смогли повторить ни один подобный эксперимент, а если и повторяли, то выяснялось, что авторы эксперимента, как узкие специалисты, неверно трактовали полученный результат или вообще неправильно ставили опыт, не проводили необходимых замеров и т. д. В настоящее время нет убедительных доказательств существования этого явления.

История исследований возможности ХЯС

Предположение о возможности холодного ядерного синтеза (ХЯС) до сих пор не нашло подтверждения и является предметом постоянных спекуляций, однако эта область науки до сих пор активно изучается.

ХЯС в клетках живого организма

Известны работы по «трансмутации» Луи Керврана (англ.), опубликованные в 1935, 1955 и 1975 годах. За свои работы Кервран был удостоен Шнобелевской премии.

В 2003 году была опубликована книга Владимира Ивановича Высоцкого, заведующего кафедрой математики и теоретической радиофизики Киевского национального университета имени Тараса Шевченко, в которой утверждается, что найдены новые подтверждения «биологической трансмутации».

ХЯС в электролитической ячейке

Сообщение химиков Мартина Флейшмана и Стенли Понса об электрохимически индуцированном ядерном синтезе — превращении дейтерия в тритий или гелий в условиях электролиза на палладиевом электроде, появившееся в марте 1989 года, наделало много шума. Журналисты назвали данные опыты ХЯС.

Эксперименты Флейшмана и Понса не смогли воспроизвести другие учёные, и научное сообщество считает, что их заявления неполны и неточны.

Экспериментальные подробности

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 16 июля 2013 года.

Некоторые опыты по «холодному ядерному синтезу» включали в себя:

  • «катализатор», такой как никель или палладий, в виде тонких плёнок, порошка или губки;
  • «рабочее тело», содержащее изотопы водорода: тритий, дейтерий или протий;
  • систему «возбуждения» ядерных превращений изотопов водорода «накачкой» «рабочего тела» энергией — посредством нагревания, механического давления, воздействием лазерных лучей, акустических волн, электромагнитного поля или электрического тока.

Достаточно популярная экспериментальная установка камеры холодного синтеза состоит из палладиевых электродов, погружённых в электролит, содержащий тяжелую или сверхтяжёлую воду. Камеры для электролиза могут быть открытыми или закрытыми. В системах открытых камер газообразные продукты электролиза покидают рабочий объём, что затрудняет калькуляцию баланса между полученной и затраченной энергией. В экспериментах с закрытыми камерами продукты электролиза утилизируются, например, путём каталитической рекомбинации в специальных частях системы. Экспериментаторы, в основном, стремятся обеспечить устойчивое выделение тепла непрерывной подачей электролита. Проводятся также опыты типа «тепло после смерти», в которых избыточное (за счёт предполагаемого ядерного синтеза) выделение энергии контролируется после отключения тока.

ХЯС в Болонском университете

В январе 2011 года Андреа Росси (Andrea Rossi, Болонья, Италия), как утверждается, испытал опытную установку «Катализатор энергии Росси» по превращению никеля в медь при участии водорода, а 28 октября 2011 года им была продемонстрирована для журналистов известных СМИ и заказчика из США промышленная установка на 1 МВт. История вызвала всплеск интереса СМИ.

По одному из заявлений Росси в январе 2011 года, он имеет чёткое понимание о задействованном механизме, но отказывается публично его раскрывать, пока не будет получен патент.

Профессор Уго Барди (Ugo Bardi) из Флорентийского университета, отмечая противоречивые заявления Росси о наличии/отсутствии гамма-излучения, размещении производства (то во Флориде, то не в США), а также то, что часть сторонников и спонсоров уже вышла из проекта, в марте 2012 года высказался так: «…E-Cat достиг своего конца. Он ещё имеет нескольких уверенных сторонников, но, наиболее вероятно, вскоре канет во мрак патологической науки, к которому он и принадлежит».

В 2014 году группа Джузеппе Леви, в которую вошли Эвелин Фоски, Ханно Эссен, Бо Хойстад, Роланд Петерссон и Ларс Тегнер, исследовала параметры процесса. Эксперты подтвердили, что устройство, в котором один грамм топлива нагревали до температуры около 1400ºС с помощью электричества, производило аномальное количество тепла.

Критика ХЯС при сонолюминесценции

В 2008-м году издательством «Наука» была выпущена книга Смородова Е. А., и Галиахметова Р. Н., и Ильгамова М. А., «Физика и химия кавитации», которая посвящена определению пределов концентрации энергии (кумуляции) при нелинейном сжатии газовых пузырьков под действием переменного внешнего давления и изучению природы физико-химических эффектов, сопровождающих такое сжатие. Актуальность темы приобрела особую остроту после сообщений о возможностях инициирования термоядерных реакций в этих условиях.

В книге рассматриваются различные методы акустической и гидродинамической кумуляции энергии при кавитации, проводится обзор научных публикаций по этой теме по 2006 год включительно. Рассматриваемые в четвёртой главе публикации о якобы достигнутом при сонолюминесценции ядерном синтезе (ХЯС) критикуются авторами. Они отмечают, что для достижения условий начала горячего термоядерного синтеза требуется повышение энергии пузырька на порядки, что невыполнимо для схем многопузырьковой сонолюминесценции и для SBSL..

Примечания

  1. Physicists Debunk Claim Of a New Kind of Fusion
  2. U.S. Will Give Cold Fusion Second Look, After 15 Years — NYTimes.com
  3. Cold Fusion: The Ghost of Free Energy | GroundReport
  4. Холодный синтез: миф и реальность // Алексей Левин, «Популярная механика» № 8, 2011
  5. C.L.Kervran, Preuves en Biologie de Transmutations a Faible Energie, Paris: Maloine, 1975.
  6. Шнобелевская премия — 1993 — физика. Дата обращения 25 февраля 2013. Архивировано 26 февраля 2013 года.
  7. Высоцкий В. И., Корнилова А. А., Ядерный синтез и трансмутация изотопов в биологических системах. — М.: Мир, 2003, 302 с., ISBN 5-03-003647-4 OCLC 67158435
  8. Высоцкий Владимир Иванович (укр.)
  9. Fleischmann, M; Pons S & Hawkins M (1989). “Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium”. J. Electroanal. Chem. 261 (2): 301. DOI:10.1016/0022-0728(89)80006-3. Используется устаревший параметр |coauthors= (справка)
  10. Холодный термояд не тонет // Газета.ру, 2009 (рус.)
  11. Холодный термояд: разберемся в истории вопроса // CNews.ru, 2011
  12. ХОЛОДНЫЙ СИНТЕЗ: МИФ И РЕАЛЬНОСТЬ: НАУКА НЕВОЗМОЖНОГО // Популярная механика, А. Левин, Август 2011
  13. Henry Krips, J. E. McGuire, Trevor Melia. Science, Reason, and Rhetoric. — University of Pittsburgh Press, 1995. — С. xvi. — ISBN 0-8229-3912-6.
  14. 1 2 Bart Simon. Undead Science: Science Studies and the Afterlife of Cold Fusion. — Rutgers University Press, 2002. — С. 119. — ISBN 0-8135-3154-3.
  15. Michael B. Schiffer, Kacy L. Hollenback, Carrie L. Bell. Draw the Lightning Down: Benjamin Franklin and Electrical Technology in the Age of Enlightenment. — University of California Press, 2003. — С. 207. — ISBN 0-520-23802-8.
  16. Adil E. Shamoo, David B. Resnik. Responsible Conduct of Research. — 2-е изд.. — Oxford University Press US, 2003. — С. 76, 97. — ISBN 0-19-514846-0.
  17. Taubes, Gary. Bad science: the short life and weird times of cold fusion. — New York: Random House, 1993. — С. 6. — ISBN 0-394-58456-2.
  18. Thomas F. Gieryn. Cultural Boundaries of Science: Credibility on the Line. — University of Chicago Press, 1999. — С. 204. — ISBN 0-226-29262-2.
  19. Холодный ядерный синтез. О событиях 1989 года
  20. 1 2 Японский физик заявил о проведённой реакции холодного ядерного синтеза, «Известия», 28.05.2008.
  21. A. Rossi. Energy catalyzer: it works and it’s not fusion. New Energy Times (31 января 2011). Архивировано 28 августа 2012 года.
  22. «Cassandra’s legacy: The sinking of the E-Cat» — Ugo Bardi — March 2012 Оригинальный текст (англ.) …the E-Cat has reached the end of the line. It still maintains some faithful supporters, but, most likely, it will soon fade away in the darkness of pathological science, where it belongs.
  23. Андреев С.Н. Запретные превращения элементов. Химия и жизнь (28 июля 2015).
  24. Levi, Giuseppe; Evelyn, Foschi; Bo, Hoistad; Roland, Pettesson; Lars, Tegnér; Hanno, Essén. Observation of abundant heat production from a reactor device and of isotopic changes in the fuel. AMS Acta (13 октября 2014).
  25. Ильгамов Марат Аксанович. Научные труды, ИММ КазНЦ РАН
  26. Смородов Е. А., Галиахметов Р. Н., Ильгамов М. А. Физика и химия кавитации. — М.: Наука, 2008. 228 с.
  27. Simon, B. (1999). “Undead Science: Making Sense of Cold Fusion After the (Arti)fact”. Social Studies of Science. 29: 61—85. DOI:10.1177/030631299029001003. JSTOR 285446. See especially pages 68 and 73.
  28. ICCF-11
  29. ICCF-12
  30. ICCF-13
  31. ICCF-14 Washington
  32. ICCF-15 Roma
  33. ICCF-16 Chennai
  34. ICCF-17 Daejeon