Содержание
Холодный ядерный синтез перестал быть лженаукой в ЕС — Ангелина Потеряйко
Ангелина Потеряйко,
10 декабря 2021, 14:45 — REGNUM Проект под названием CleanHME (чистая водород-металлическая энергия), запущенный для создания чистого, безопасного, компактного и дешевого источника энергии на основе водород-металлических и плазменных систем, который может стать прорывом как для частного, так и для промышленного применения, стартовал в августе 2020 года в Евросоюзе. Предполагается, что новый источник энергии можно будет использовать как небольшую мобильную энергосистему или как автономный генератор тепла и электроэнергии. Проект получил финансирование от Рамочной программы Европейского союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения № 951 974.
Ядерный синтез
Tokkoro.com
Новый источник энергии должен появиться в июле 2024 года.
Интересно, что мировая пресса замалчивает этот факт, и первые информационные ласточки прилетели буквально на днях — это опубликованные в ноябре 2021 года на сайте CleanHME интервью учёных, входящих в научный консорциум по созданию холодного ядерного синтеза.
Примечательно, что в 1989 году М. Флейшмана и С. Понса — учёных, открывших холодный ядерный синтез, — несправедливо обвинили в нарушении научной этики: они якобы обнародовали недостоверные результаты своих экспериментов. Тем не менее через 30 лет наука, бизнес и правящие круги ЕС вернулись к этому вопросу в рамках раздуваемой климатической повестки.
И если Евросоюзу, утопающему в цифровом и климатическом посткапитализме, удастся через три года представить миру новую безопасную и дешевую термоядерную установку, это может стать толчком для выхода из кризиса и перестройки общественных и производственных отношений.
Этот прорыв мог бы случиться и в России, где существуют все предпосылки для создания аналогичных энергетических установок — талантливые учёные, их научные исследования. Но на протяжении многих лет разработки в области холодного ядерного синтеза объявлялись в нашей стране лженаукой.
Флейшман демонстрирует деталь аппарата по испытанию холодного ядерного синтеза
Цитата из видео на YouTube
Евросоюз, как мы видим, изменил свое отношение к холодному ядерному синтезу, собрав в единый коллектив ученых-физиков из дюжины университетов, научных центров и коммерческих компаний.
Так как предполагается, что технология холодного синтеза станет не просто прорывной, а революционной, способной изменить социально-экономический уклад всех стран мира, ИА REGNUM публикует выдержки из интервью трёх ведущих ученых — участников этого проекта.
Конрад Черски, профессор институт физики Щецинского университета (Польша):
Я очень рад, что этот проект запущен. Это было моей мечтой. За последние 40 лет я провёл множество исследований, большинство из них по ядерной астрофизике, начиная с низкоэнергетических ядерных реакций. Мы делали это для того, чтобы понять теорию энергии звёзд.
Только в девяностых годах 20-го века мы поняли, что эти ядерные реакции могли быть значительно усовершенствованы тремя электронами, которые защищают ячейки между вступающими в реакцию положительно заряженными ядрами атома. Это очень важное открытие для того, чтобы понять, что происходит внутри звёзд, внутри плазмы.
В течение многих лет мы проводили эксперименты — астрофизические, медико-физические, плазма-физические, по практической физике.
Но больше всего меня интересовал холодный ядерный синтез, так как он может стать великим научным открытием, в том числе и для промышленности.
Мы собрали большую группу учёных из различных университетов, представителей коммерческих компаний. Наша цель — не только наука, не только понимание происходящих процессов, но создание нового источника энергии — чистого, безопасного и дешевого. Он должен быть основан на термоядерной энергии, но не быть радиоактивным.
Проект очень рискованный, но его результат может быть ошеломляющим для общества и промышленности.
Мы считаем, что существует термоядерная реакция, которая ответственна за выработку энергии. И вот, представьте себе водород или биогаз, который помещается в ёмкость — газовый реактор, где находится порошок или слиток из металлического сплава. Газ помещается в металл, затем вы повышаете температуру, и термоядерная реакция, производящая новое тепло, начинается. Результатом этой реакции будет тепло, которое может быть трансформировано в электричество.
По форме это может быть компактный маленький реактор, маленький по размерам источник энергии, который может быть помещен в автомобиль, в дом или на фабрику.
В этот проект вовлечены крупные компании, которые хотят нам помочь.
Экология, проблемы климата, энергетическая политика ставят вопрос: сколько будет стоить энергия? В нашем случае будет более низкая цена — это хорошо, особенно для бедных людей.
Нас ждёт сенсационная технологическая революция, связанная с появлением нового вида энергетических ресурсов — лучшего, более эффективного, легко контролируемого.
Аппарат холодного синтеза в Центре систем космической и морской войны в Сан-Диего
Жан-Поль Биберян, профессор кафедры физики Университета Экс-Марсель (Франция):
Когда в 1989 году Мартин Флейшман и Стенли Понс обнаружили холодный синтез, я сразу заинтересовался этим и воодушевился. Но их научные открытия находились в разделе электрохимии, а я вовсе не специалист в этом направлении.
В 1993-м я работал с твердотельными электролитами. И с этого года я стал фанатом холодного синтеза. 27 лет я экспериментировал с различными видами материалов, а в 2013 году я обзавёлся собственной лабораторией, где я могу работать круглосуточно семь дней в неделю.
Когда мы, учёные, узнали об программе CleanHME, для нас это стало грандиозной новостью, так как до этого момента каждый из нас работал поодиночке, каждый в своём углу, безо всякой координации. И вот появилась возможность работать вместе — разрабатывать теорию, ставить эксперименты, изготавливать материалы. Так что дело теперь пойдет быстрее!
В настоящее время между странами существует огромная разница. Некоторые страны сидят на нефти, и они богатые, люди там мало работают, они получают и тратят деньги. Некоторые страны бедные, у них нет почти никакой энергии — ни нефти, ни газа, ничего. Но с новой технологией холодного синтеза каждая страна встанет на почти одинаковый уровень, потому что к этой энергии будет доступ у каждого.
И это сильно изменит мир.
Это похоже на то, как появилсяинтернет 30 лет назад. Никто себе даже не мог представить то, что мы имеем сейчас, например, телевизор в маленьком смартфоне. Поэтому мы не знаем, куда нас приведет холодный синтез. Но я уверен, что грядут сильные изменения.
Этот проект так долго не запускался, потому что все были против. Тем, кто делает деньги на нефти, газе, ядерной энергетике, не нужен конкурент.
Но холодный синтез все равно появится. Это неизбежно, так как открытия делаются не по плану, не предсказуемо. И в данном случае интернет — отличный пример. Потому что, когда интернет появился, не было никакого контроля, можно было делать всё что хочешь. Сейчас его пытаются контролировать, потому что осознали его потенциальные возможности. И то же самое произойдет с холодным синтезом. Когда эта энергия будет получена, это изменит всё. У вас, например, будет дом с собственным электричеством, обогревательной и охлаждающей системой. Источник всего этого будет спрятан в одну коробку.
И то же самое с энергией для машин, фабрик и заводов. Мы забудем о проводах. Возможно, будет некая энергетическая сеть для обмена энергией от одного дома к другому. Это произойдёт, когда мы осознаем, что наука, а не евро — центр всего.
На данный момент проведено огромное количество экспериментов. Некоторые из них очень сложные. Но есть и простые. Я сам демонстрировал такой простой эксперимент. Мы берем кусок палладия, направляем на него лазерный луч и видим, что вместо палладия появляется что-то еще — уже нет палладия, есть железо, никель, цинк, кислород, азот, алюминий, кальций. Всех этих элементов ведь не было в этом куске. Но вы видите превращение своими собственными глазами. И каждый может это сделать.
Есть такая поговорка: «Наука движется вперед рывками: от похорон к похоронам». Это на самом деле так. Люди — ученые — неохотно меняют свою точку зрения. Они умирают, но им на смену приходят молодые, с новым духом. Именно они могут делать прорыв в науке. Для этого требуется время.
Революция не происходит в один день. Прошел уже 31 год. Кажется, что это много в границах продолжительности жизни одного человека, но, если сравнивать с жизнью всего человечества, это мгновение.
Люди не думают о будущем. Невозможно остановить машины и вернуться назад, в прошлые века, но с новыми технологиями мы можем двигаться вперед. И невозможно предсказать новые технологии.
Некоторые политики экстраполируют какие-то явления, но пословица говорит: «деревья не растут до неба». Это означает, что всё меняется.
Правильно говорят, что каменный век прекратился не потому, что закончились камни, а потому, что появилось что-то еще. И наше время не прекратится с исчерпанием нефти, оно станет другим с появлением чего-то нового.
Я так горжусь, что могу быть частью этого, частью истории. Я пришел в науку с опозданием — Эйнштейн уже мёртв, Коперник тоже мертв, но у меня уникальный шанс работать в сфере, в которой предстоит сделать еще много открытий, которые не были сделаны раньше.
Но раньше, вероятно, не было возможностей, не было нужного оборудования. Нанопорошки уже существуют достаточно долгое время — сигареты делают на нанопорошках. Но у нас раньше не было инструментов, чтобы рассмотреть их. Теперь, когда у нас есть такие инструменты, людей беспокоят нанотехнологии. Это аналогично тому, что до появления микроскопа мы ничего не знали о микробах, так как не видели их. А как только появился микроскоп, мы стали беспокоиться по поводу микробов.
Когда Христофор Колумб прибыл в Америку, он не знал, что это была Америка. Он думал, что это Индия. Мы не знаем, к чему мы придём с холодным синтезом. Для нас это неизведанная земля. У нас ни малейшего представления, что мы получим. Я объясню на одном примере. Вот у вас есть атом кислорода, в нем восемь электронов крутятся вокруг ядра. Если вы убираете один электрон, остаётся семь. Высокая энергия — это только один электрон. Вы убрали один электрон, и больше нет энергии электрона, есть только энергия ядра. Водород без одного электрона это уже не водород.
Но кислород без одного электрона все еще остается кислородом.
Промежуточное состояние высокой энергии имеет абсолютно другое поведение — вот что мы обнаружили. Люди еще не могут осознать этого.
Реактор холодного синтеза
Цитатат из видео «Реактор холодного синтеза» на YouTube
Андрес Ковач, изобретатель, основатель компании BroadBit (Словакия):
В этом проекте я ответственный за экспериментальную работу и теоретические разработки, и я возглавляю отдел, который будет разрабатывать теорию. Мы собираем все экспериментальные данные и проверяем, какие теории могут лучше всего объяснить то, что происходит. Это нам нужно для того, чтобы выработать рациональный подход к созданию реакторов.
Что касается экспериментов, то мы проводим их уже более трех лет и получили интересные результаты, которые позволили нам продвинуться на следующий уровень.
В нашей компании мы делаем несколько видов работ. Это не имеет отношения к коммерции.
Это имеет отношение к научному любопытству — мы хотим понять, как всё это работает, и открыть новые виды ядерной энергии.
С точки зрения практики мы бы хотели иметь чистую и эффективную технологию. И на сегодняшней день существует ярко выраженная потребность в такой энергии. Поэтому мы бы хотели внести свой вклад. Если подходить к тому, что мы делаем, с точки зрения философии, то, я бы отметил следующее: в течение более 30 последних лет проводились эксперименты, которые подтвердили существующие теории. Это означает, что уже есть нечто, что дает понимание о фундаментальных силах химических элементов и частиц. Это даёт нам возможность лучше понять, как функционирует природа.
Знание имеет неоспоримое преимущество в том, что оно может объяснить, по каким законам живёт мир вокруг нас, каковы эти физические законы природы. А мудрость — это умение наилучшим образом использовать знания и научные открытия для рационального использования ресурсов. Мудрость нужна для того, чтобы выбрать, по какому пути идти дальше.
Самая главная преграда, которую мы не можем преодолеть в наших научных изысканиях, — это условия, которые включают в себя допущение ошибок, появляющихся в процессе исследования. Пока я занимался своей теоретической работой, я потратил много времени на исправление ошибок. Но в нашей повседневной жизни мы учимся на ошибках. Бытовало такое мнение, что на протяжении научной карьеры непозволительны никакие ошибки, и обсуждение научных ошибок вызывало огромное сопротивление у людей. Так что если ошибки случаются и никому не позволено говорить о них, то возникает всё больше и больше проблем. Поэтому мы должны открыто говорить о том, что есть правда, а что не правда, и не бояться исправлять ошибки.
Я никогда не работал в Академии, я всегда делал свою карьеру в бизнесе и параллельно интересовался наукой. Углубиться в научные разработки я смог благодаря моим сотрудникам, которые сделали важные открытия в физике, и они подтолкнули меня к тому, чем мы занимаемся сейчас, включая мои теоретические разработки.
Физика состоит из конкретных вещей, которые мы можем доказать. Но одной теории, объясняющей всё, не существует. Для того чтобы объяснить мир вокруг нас, существуют конкретные гипотезы и постулаты, и когда постулаты поднимаются на уровень выше, они перестают требовать ответа на вопрос: «почему они верны?», они требуют принятия своей истинности. По этому пути развивалась физика.
И наша миссия — сократить количество постулатов. Вот что означает прогресс науки — задавать критические вопросы и не бояться сокращать количество постулатов до необходимого минимума. Это должно привести нас к окончательным физическим теориям, к одному или двум фундаментальным постулатам.
Читайте ранее в этом сюжете:
О «лженаучности» холодного синтеза
Читайте развитие сюжета:
Старый холодный ядерный синтез — новый источник энергии! Часть 2
Старый холодный ядерный синтез — новый источник энергии! Часть 1 — Джонатан Тенненбаум
Джонатан Тенненбаум,
19 октября 2020, 21:22 — REGNUM О возросшей популярности холодного синтеза пишет в своей статье «Холодный синтез 1: новый источник энергии» для портала Asia Times Джонатан Тенненбаум.
Мартин Флешманн и Стенли Понс в лаборатории
Иван Шилов © ИА REGNUM
* * *
Ядерный реактор размером с настольный компьютер, который генерирует энергию без радиоактивности, — это слишком смелое предположение для того, чтобы быть правдой. Действительно, открытие новой формы ядерной энергии, называемой «холодный синтез», провозглашенное в 1989 году химиками Мартином Флейшманном и Стэнли Понсом, уже давно отвергается основной частью научного сообщества и признаётся им результатом ошибочного измерения или даже самообмана.
Мартин Флешманн и Стенли Понс в лаборатории
Некоторые ученые, однако, продолжают не соглашаться с таким утверждением и находят всё больше и больше доказательств того, что получение ядерной энергии без радиации действительно происходит в тех условиях, которые были созданы Флейшманном и Понсом: в кристаллических материалах, насыщенных большим количеством водорода или его нерадиоактивного изотопа дейтерия.
Сочетание трех факторов — накопление достоверных экспериментальных результатов в течение последующих 30 с лишним лет, решение основных проблем воспроизводимости результатов и постоянно совершенствующаяся технологическая база — довело холодный синтез до точки прорыва.
Крупные игроки незаметно вкладывают значительные суммы в исследования холодного синтеза, получая результаты, которые могут оказаться переломным моментом для мировой энергетики. Япония и США в этом вопросе ушли далеко вперед.
Со стороны Японии, которая в настоящее время является лидером в этой области, спонсорами технологий холодного синтеза являются Mitsubishi Heavy Industries, Mitsubishi Estate Company, Toyota, Nissan, Tanaka Precious Metals и Miura Corporation — крупнейший производитель отопительного оборудования.
Со стороны США активизировался Google, оказывая спонсорскую поддержку исследованиям холодного синтеза в нескольких университетах. Также компания работает над привлечением перспективных молодых ученых к исследованиям холодного синтеза.
Еще один видный американский инвестор — Том Дарден (Cherokee Investment Partners, Industrial Heat). Не секрет, что и Билл Гейтс, помимо своей активности в отношении других ядерных технологий будущего, также занимается и холодным синтезом.
Волна интереса к холодному синтезу поднялась за кулисами 22-й Международной конференции по ядерной науке о конденсированных средах (ICCF-22) в Ассизи, в Италии, в начале этого года.
Ядерная физика конденсированного состояния — это техническое название новой области науки и техники, появившейся за 30 с лишним лет с момента первого объявления о холодном синтезе. В этой и следующих статьях дается научно-популярный обзор того, как обстоят дела на данный момент.
Предыстория
Чем занимались Флейшманн и Понс в 1989 году? Если говорить простыми словами, они использовали электрический ток для того, чтобы заставить большое количество дейтерия попасть в слиток металлического палладия. По прошествии определенного времени стержень начал выделять больше тепла, чем можно было бы отнести к подводимой энергии.
В некоторых из этих экспериментов избыток тепла выделялся в течение нескольких дней, высвобождая чистое количество энергии в сотни раз больше, чем можно было объяснить любой известной химической реакцией.
Флейшманн и Понс пришли к выводу, что источником должны быть реакции ядерного синтеза, в данном конкретном случае — слияние двух ядер дейтерия в ядро гелия.
Реакции термоядерного синтеза уже давно известны как источник энергии Солнца, а также водородной бомбы, первой и пока единственной реализации применения энергии термоядерного синтеза в значительных масштабах.
Самая большая проблема состоит в том, что ядра водорода, будучи положительно заряженными, отталкиваются друг от друга. Чтобы подвести их настолько близко, чтобы начались реакции синтеза, нужно либо сжать водородное топливо до практически нереализуемых плотностей, либо заставить ядра в топливе столкнуться друг с другом с высокими скоростями — скоростями, эквивалентными температурам в десятки миллионов градусов.
По крайней мере так нас учит обычная ядерная физика.
В то же время реакции синтеза неизменно выделяют большое количество высокоэнергетического излучения, которое может быть смертельным для человека и превращать находящиеся поблизости материалы в радиоактивные.
Существуют технологии, позволяющие достичь требуемых температур в контролируемых условиях; но, несмотря на миллиарды долларов инвестиций в реакторы для испытания термоядерного синтеза, реализация даже «горячего термоядерного синтеза» в качестве коммерчески жизнеспособного источника энергии все еще кажется невыполнимой задачей. Мы надеемся, что реализуемые инновационные проекты, финансируемые из частных источников, улучшат, по крайней мере, среднесрочные перспективы для появления горячего термоядерного синтеза.
Научная игра в рулетку
Флейшманн и Понс начали с простой, даже наивной идеи. Хорошо известно, что палладий может поглощать большое количество водорода. Фактически палладиевые сплавы использовались как средство хранения водорода в автомобилях с водородным двигателем.
Более того, знакомый химикам процесс электролиза дает возможность «накачать» ядра водорода в палладий с давлением в 10 000 или более раз выше нормального атмосферного давления. Внутри кристалла палладия ядра водорода присутствуют с высокой плотностью и также могут довольно свободно перемещаться.
Упрощенная схема эксперимента Флейшманна-Понса: электрический ток используется для «накачки» ядер дейтерия (D), выделенных из тяжелой воды (D2O), в палладиевый катод.
Могут ли в данных условиях произойти реакции синтеза? С точки зрения ядерной физики предполагаемые скорости реакции остаются почти бесконечно малыми.
Однако были причины полагать, что ядра могут взаимодействовать по-другому, когда они находятся в плотной кристаллической среде, нежели когда они плавают в вакууме. Кроме того, силы отталкивания между ядрами водорода могут быть значительно ослаблены высокой плотностью электронов в кристаллической решетке. В таких условиях, возможно, стандартные оценки скоростей реакций синтеза могут быть неверными.
Флейшманн и Понс решили провести эксперимент, используя дейтерий (а не обычный водород) из-за его более высокой реакционной способности. Можно понять недоверие научного сообщества в 1989 году, когда двое ученых заявили, что они осуществили ядерный синтез при комнатной температуре — «холодный» синтез — на экспериментальном оборудовании размером со стол.
После этого смелого заявления ученые со всего мира бросились в свои лаборатории, чтобы повторить результаты Флейшманна-Понса. Результат был ужасающим. В подавляющем большинстве случаев — хотя и не во всех — они абсолютно ничего не нашли. Иногда наблюдались отдельные спорадические импульсы тепла, а иногда и небольшое количество излучения, но в основном это объяснялось ложными причинами или экспериментальной ошибкой.
Ячейка холодного синтеза первого поколения, использовавшаяся в ранних экспериментах, проводимых в лаборатории Командования космических и военно-морских систем США
Лишь небольшая часть учёных, включая самих Флейшманна и Понса, продолжали верить в реальность реакции холодного синтеза.
После нескольких лет неутихающих споров научное сообщество по сути отказалось от идеи холодного синтеза. Ведущие научные журналы перестали принимать исследования по этой теме, и государственная финансовая поддержка почти полностью прекратилась.
Усугубило ситуацию и то, что наряду с настоящими учеными появились сомнительные лица и организации, пытающиеся заработать деньги за счет исследований в этой области. В этих мутных водах понятие «холодный синтез» стало ассоциироваться с «патологической наукой», шарлатанством или даже мошенничеством.
Так почему же Google и другие компании проявляют такой интерес к этому якобы «несуществующему» процессу? Одной из причин является болезненная озабоченность проблемой глобального потепления и связанного с этим спроса на технологии без выбросов CO2, побуждающие правительства и частных инвесторов внимательно рассматривать все возможные варианты, в том числе относящиеся к категории высокого риска и высокой доходности.
По словам Майкла Маккубре, пионера исследований в области холодного синтеза и основного докладчика на конференции ICCF-22, Google на основании своих исследований пришел к выводу, что так называемые возобновляемые источники энергии сами по себе не могут решить энергетическую проблему человечества.
Майкл Маккубре в лаборатории холодного синтеза в SRI Intl
С точки зрения экономической эффективности выработки электроэнергии без выбросов CO2 осталась только ядерная энергия в той или иной форме: усовершенствованные ядерные реакторы 4-го поколения, которые обещают быть более безопасными и дешевыми, или термоядерный синтез, или… холодный синтез. Почему бы не взглянуть на него еще раз?
30 лет холодного презрения
В начале 1990-х годов малая часть ученых из престижных национальных лабораторий и университетов, особенно в США, Франции, Италии, Японии, Индии, России и Китае, никак не соглашалась с единодушным негативным мнением о холодном синтезе.
В ходе собственных экспериментов они убедились, что явления, описанные Флейшманном и Понсом, хотя и носят эпизодический характер и их невероятно трудно воспроизвести надежным образом, реальны. Они продолжали исследование, часто рискуя при этом своей карьерой и репутацией.
Примечание ИА REGNUM
Заставка конференции «Холодному синтезу — 30 лет: итоги и перспективы», прошедшей в пресс-центре ИА REGNUM 23 марта 2019 года
Между тем несколько ведущих физиков-теоретиков отвергли представление о том, что холодный синтез физически невозможен. Среди них были лауреаты Нобелевской премии Джулиан Швингер, Питер Хагельштейн (прославившийся своими работами по рентгеновскому лазеру) и известный квантовый физик Джулиано Препарата.
Альберт Эйнштейн вручает медали премии Эйнштейна Курту Гёделю и будущему нобелевскому лауреату Джулиану Швингеру, 1951
Питер Хагельштайн (слева) и Эдвад Теллер (справа) на церемонии вручения медалей Лоуренса 4 декабря 1984 года за разработку рентгеновского лазера для рейгановских «Звездных войн». Оба поддержали Флейшманна и Понса
Итальянский физик-теоретик Джулиано Препарата
Лауреат Нобелевской премии по физике 1973 года Брайан Дэвид Джозефсон, с самого начала поддерживающий направление холодного ядерного синтеза
Создатели американской и советской водородных бомб Эдвард Теллер, поддержавший с самого начала Флешманна и Понса, и Виталий Гинзбург, инициатор создания комиссии по лженауке РАН, занимавшейся травлей холодного синтеза, встретились в 1992 году
Они обратили внимание на то, что ядерные процессы в экспериментах Флейшманна-Понса происходят в условиях, которые физики никогда тщательно не изучали.
Когда ядра [водорода] встраиваются с высокой плотностью в решетку кристалла, их поведение может радикально измениться. Некоторые основные правила и допущения традиционной ядерной физики больше не работают. Может произойти не только синтез, но и другие ядерные реакции.
Некоторые исследователи предположили, что причиной тепловыделения и других аномальных явлений в экспериментах Флейшманна-Понса могут быть не обычные реакции синтеза между ядрами водорода, а какой-то другой ядерный процесс. Одна из возможностей заключается в том, что в реакции могут участвовать ядра исходного материала, например, палладия. (Пока эти вопросы не изучены, исследователи в этой области в основном предпочитают использовать всеобъемлющий термин «низкоэнергетические ядерные реакции», сокращенно LENR, вместо термина «холодный синтез». Для целей этой статьи я буду придерживаться популярного словосочетания «холодный синтез»).
В последующий период было проведено огромное количество экспериментов не только на установках типа Понса-Флейшманна, но и с множеством других систем, в которых ядра водорода или дейтерия плотно встроены в кристаллические структуры металлов.
Объём данных впечатляет. Помимо избыточного тепла, обнаружился целый ряд других аномальных явлений, указывающих на ядерные процессы нового типа.
Некоторые эксперименты показали слабое излучение, подтверждающее наличие ядерных реакций, но на чрезвычайно низких, безвредных уровнях, совершенно несоизмеримых с количеством выделяемого тепла. Неоднократно обнаруживалось, что изотопный состав материала изменялся в ходе эксперимента. Исключая лабораторное загрязнение, единственным объяснением является ядерная трансмутация — превращение одного химического элемента в другой.
Две проблемы
С самого начала перед исследователями холодного синтеза стояли две основные проблемы. Во-первых, как получить избыточное тепло и другие эффекты полностью воспроизводимым образом. Было недостаточно того, что эти эффекты постоянно наблюдались авторитетными учеными в лабораториях во всем мире. Требуется продемонстрировать холодный синтез «по запросу», иначе вряд ли удастся развеять сомнения научного сообщества и снизить предполагаемый риск среди потенциальных инвесторов.
Вторая большая проблема — придумать правдоподобное теоретическое объяснение феномена холодного синтеза, то есть создать теорию, которая может быть проверена экспериментально и может служить руководством для разработки технологий холодного синтеза / LENR и для их последующего коммерческого применения.
Достичь воспроизводимости оказалось намного сложнее, чем предполагалось изначально. Причина, помимо отсутствия средств на исследования, очевидно, кроется в сложности самого физического процесса. На мой взгляд, и судя по конференции ICCF-22, холодный синтез — это не какая-то волшебная пилюля, которая мгновенно решит энергетические проблемы человечества без определенных усилий, заключающихся в фундаментальных и прикладных исследованиях и разработках.
К счастью, после почти 30 лет упорной работы был достигнут большой прогресс в определении необходимых условий для возникновения холодного синтеза и создании технологической базы для будущих коммерческих приложений.
На мой взгляд, существование и воспроизводимость холодного синтеза (или, в более широком смысле, LENR) теперь установлены безо всяких сомнений.
Здесь я имею в виду ядерные реакции, генерирующие значительное количество тепла, реализуемые в лабораторных масштабах при умеренных температурах в определенных твердотельных материалах, наполненных с высокой плотностью дейтерием или водородом, которые испускают незначительное количество радиации.
Посетив конференцию ICCF-22, поговорив с исследователями и изучив соответствующие технические публикации, я не думаю, что беспристрастный ученый, внимательно изучающий этот вопрос, может прийти к какому-либо другому выводу.
Читайте ранее в этом сюжете:
О том, как лазерный термояд родился холодным
Уроки холодного синтеза, 30 лет спустя
В начале 1989 года химики Мартин Флейшманн и Стэнли Понс из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити сделали заявление, которое шокировало и воодушевило химиков и физиков, а также взволновало общество своими потенциальными последствиями для чистая и дешевая энергия.
На пресс-конференции Флейшманн и Понс объявили о так называемом холодном синтезе — ядерном синтезе водорода при комнатной температуре, а не внутри звезды. Они описали поразительный процесс в тяжелой воде (то есть молекулы воды с атомами дейтерия заменяют обычные атомы водорода), в котором электролиз раствора соли может, по их словам, заставить атомы дейтерия поглощаться палладиевым электродом с такой высокой плотностью, что их ядра слились, вырабатывая энергию и испуская нейтроны и гамма-излучение, которые являются явными признаками синтеза.
Находки не выдержали бури последовавших проверок. Как недавно принятый на работу в редакционную группу по физическим наукам в Nature , куда Флейшманн и Понс представили свою статью, я получил вихревое знакомство с политикой научной полемики.
Публикация на этой неделе исследования, финансируемого Google (C. P. Berlinguette et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-019-1256-6; 2019), в котором пытались (безуспешно) воспроизвести претензии и поиск синтеза дейтерия заставили меня задуматься о том прошлом.
Мой вывод? Социология не менее поучительна, чем наука.
От кризиса репликации в социальных науках и науках о жизни до ошибочного сообщения о сверхсветовых нейтрино в физике высоких энергий, наука сталкивается со все большим количеством заявлений, которые бросают вызов общепринятому мнению и основаны на доказательствах на пороге того, что анализы или инструменты могут обнаружить. Рассмотрение таких претензий требует сообщества исследователей, объединенных духом исследования, несмотря на разногласия по поводу доказательств или интерпретаций. Холодный термоядер показал нам опасность поляризации, искажающее влияние коммерческих интересов и важность открытой информации о методах, данных и ошибках.
Концепция холодного синтеза была раскрыта в течение нескольких недель после ее появления. Даже школьники присоединились к стаям ученых, пытавшихся воспроизвести находки. Несколько групп исследователей утверждали, что подтвердили избыточное тепло реакции или сигналы, связанные с термоядерным синтезом, но большинство экспериментов не выявили ничего необычного.
Флейшманн и Понс заявили свои претензии в марте; к июню оно было широко отвергнуто как иллюзорное — или того хуже.
Для некоторых холодный синтез представлял собой классический пример патологической науки. Этот термин был введен в 19 в.50s, чтобы описать поразительное утверждение, которое противоречит предыдущему опыту, основано на эффектах, которые трудно обнаружить, и которое защищается от критики с помощью оправданий ad hoc. С этой точки зрения, холодный синтез присоединяется к нездоровому списку, в который входят N-лучи 1903 года, многоводное дело конца 1960-х и воспоминание о воде конца 1980-х.
Nature никогда не публиковала рукопись Флейшмана и Понса — авторы отозвали ее, чтобы сосредоточиться на последующей работе. Но в апреле того же года была опубликована статья, сообщающая об аналогичных выводах группы из Университета Бригама Янга в Прово, штат Юта (S. E. Jones 9).0007 и др. Природа 338 , 737–740; 1989). Единственным отчетом Флейшмана и Понса в то время была короткая статья, лишенная подробностей, в Journal of Electroanalytical Chemistry (M.
Fleischmann & S. Pons J. Electroanal. Chem. 261 , 301–308). ; 1989).
Nature действительно опубликовала последующие исследования других групп, в том числе исследование, в котором использовалось реальное оборудование Флейшмана и Понса (M. H. Salamon et al. 9).0008 Природа 344 , 401–405; 1990). Никто не наблюдал никаких намеков на холодный синтез, и с тех пор не было получено никаких убедительных доказательств. результаты показывают, что остаются интересные вопросы об условиях, при которых может произойти слияние.
Несмотря на то, что случай с холодным ядерным синтезом часто преподносится как хрестоматийный пример способности науки к самокоррекции, он поучителен тем, как он выявил в ученых как лучшие, так и худшие стороны.
Мы не должны слишком быстро осуждать и тем самым отталкивать ученых, выдвигающих противоречивые утверждения. Насмешки, которые иногда адресовались Флейшману и Понсу, должны были заставить их удвоиться.
Когда выясняется, что исследователи ошиблись, им нужно позволить вернуться назад без позора. Не следует также рефлексивно рассматривать исследуемую науку как патологическую. Некоторые утверждения того времени, вроде «Я знал, что это ерунда», едва ли демонстрировали открытость к удивлению, от которой зависит наука.
Тем не менее, создатели холодного синтеза были злейшими врагами самих себя. Флейшманн атаковал своих критиков ad hominem; он и Понс препятствовали своим методам. Опрометчивая, недолговечная попытка их университета извлечь выгоду из холодного синтеза усугубила ситуацию. Некоторые исследователи столкнулись с бессовестными юридическими угрозами просто за то, что пытались заниматься наукой. Триумф, основанный на дисциплине — когда химики утверждали, что в дешевой пробирке они достигли того, чего физики не смогли сделать с помощью высокотехнологичного оборудования, — был банальным и вызывал разногласия. Без терпимости и духа сотрудничества чувства могут быстро испортиться.
В дни, когда еще не было Интернета, чтобы справиться с такой быстро развивающейся историей, для вырезания и вставки требовались ножницы и клей, а отправка факса была самым быстрым способом поделиться документом. Будет ли сегодня сага о холодном синтезе развиваться по-другому, с социальными сетями, фейковыми новостями и еще более острой потребностью в чистой энергии? Возможно — но не обязательно в лучшую сторону.
Что такое ядерный синтез | МАГАТЭ
Ядерное объяснение
31 марта 2022 г.
Маттео Барбарино, Департамент ядерных наук и применений МАГАТЭ
Ядерный синтез — это процесс, при котором два легких атомных ядра объединяются в одно более тяжелое, высвобождая огромное количество энергии.
Реакции термоядерного синтеза происходят в состоянии вещества, называемом плазмой — горячим заряженным газом, состоящим из положительных ионов и свободно движущихся электронов с уникальными свойствами, отличными от твердых тел, жидкостей или газов.
Солнце, как и все другие звезды, питается этой реакцией. Чтобы слиться на нашем Солнце, ядра должны столкнуться друг с другом при чрезвычайно высоких температурах, около десяти миллионов градусов по Цельсию. Высокая температура обеспечивает их энергией, достаточной для преодоления взаимного электрического отталкивания. Как только ядра окажутся на очень близком расстоянии друг от друга, ядерная сила притяжения между ними перевесит электрическое отталкивание и позволит им слиться. Чтобы это произошло, ядра должны быть ограничены небольшим пространством, чтобы увеличить вероятность столкновения. На Солнце чрезвычайное давление, создаваемое его огромной гравитацией, создает условия для синтеза.
Почему ученые изучают термоядерную энергию?
С тех пор, как в 1930-х годах была открыта теория ядерного синтеза, ученые — а все чаще и инженеры — стремились воссоздать и использовать ее. Это потому, что если ядерный синтез можно воспроизвести на Земле в промышленных масштабах, он может обеспечить практически безграничную чистую, безопасную и доступную энергию для удовлетворения мировых потребностей.
Термоядерный синтез может генерировать в четыре раза больше энергии на килограмм топлива, чем деление (используемое на атомных электростанциях), и почти в четыре миллиона раз больше энергии, чем сжигание нефти или угля.
Большинство разрабатываемых концепций термоядерных реакторов будут использовать смесь дейтерия и трития — атомов водорода, которые содержат дополнительные нейтроны. Теоретически, используя всего несколько граммов этих реагентов, можно произвести тераджоуль энергии, что примерно соответствует энергии, необходимой одному человеку в развитой стране в течение шестидесяти лет.
Термоядерное топливо имеется в изобилии и легкодоступно: дейтерий можно недорого извлечь из морской воды, а тритий потенциально можно получить в результате реакции нейтронов, генерируемых термоядерным синтезом, с естественным избытком лития. Этих запасов топлива хватило бы на миллионы лет. Будущие термоядерные реакторы также будут искробезопасными и, как ожидается, не будут производить высокоактивные или долгоживущие ядерные отходы.
Кроме того, поскольку процесс синтеза трудно запустить и поддерживать, отсутствует риск неконтролируемой реакции и расплавления; термоядерный синтез может происходить только в строгих эксплуатационных условиях, за пределами которых (например, в случае аварии или отказа системы) плазма естественным образом прекращается, очень быстро теряет свою энергию и гаснет до того, как реактору будет нанесен какой-либо устойчивый ущерб.
Важно отметить, что ядерный синтез — так же, как и деление — не выбрасывает в атмосферу углекислый газ или другие парниковые газы, поэтому со второй половины этого века и далее он может стать долгосрочным источником низкоуглеродного электричества.
Горячее, чем солнце
В то время как огромная гравитационная сила Солнца естественным образом вызывает термоядерный синтез, без этой силы для реакции требуется температура даже выше, чем на Солнце. На Земле нам нужны температуры более 100 миллионов градусов по Цельсию, чтобы дейтерий и тритий сплавились, одновременно регулируя давление и магнитные силы, для стабильного удержания плазмы и поддержания реакции синтеза достаточно долго, чтобы произвести больше энергии, чем что требовалось для начала реакции.
Хотя условия, очень близкие к тем, которые требуются в термоядерном реакторе, теперь обычно достигаются в экспериментах, улучшенные свойства удержания и стабильность плазмы по-прежнему необходимы для поддержания реакции и производства энергии устойчивым образом. Ученые и инженеры со всего мира продолжают разрабатывать и тестировать новые материалы и разрабатывать новые технологии для получения чистой энергии термоядерного синтеза.
Дополнительную информацию смотрите в следующем видео:
Будущее Fusion Energy
Получение энергии за счет ядерного синтеза широко считается величайшей инженерной задачей двадцать первого века. Что нужно сделать, чтобы термоядерная энергия стала коммерчески жизнеспособной?
Какова наша позиция в развитии термоядерных технологий?
Исследования в области физики ядерного синтеза и плазмы проводятся более чем в 50 странах, и во многих экспериментах были успешно проведены термоядерные реакции, хотя до сих пор не было выработано больше энергии, чем требовалось для запуска процесса реакции.
Эксперты придумали различные конструкции и машины на основе магнитов, в которых происходит термоядерный синтез, такие как стеллараторы и токамаки, а также подходы, основанные на лазерах, линейных устройствах и передовых видах топлива.
Сколько времени потребуется для успешного внедрения термоядерной энергии, будет зависеть от мобилизации ресурсов в рамках глобального партнерства и сотрудничества, а также от того, насколько быстро отрасль сможет разрабатывать, проверять и квалифицировать новые термоядерные технологии. Еще одним важным вопросом является параллельное развитие необходимой ядерной инфраструктуры, такой как требования, стандарты и передовой опыт, относящиеся к реализации этого будущего источника энергии.
После 10 лет проектирования компонентов, подготовки площадки и производства по всему миру в 2020 году началась сборка ИТЭР во Франции, крупнейшей в мире международной термоядерной установки. ИТЭР — это международный проект, целью которого является демонстрация научной и технологической осуществимости производство термоядерной энергии и проверка технологий и концепций для будущих демонстрационных термоядерных электростанций по производству электроэнергии, называемых DEMO.
ИТЭР начнет проводить свои первые эксперименты во второй половине этого десятилетия, а эксперименты на полной мощности планируется начать в 2036 году9.0003
Сроки реализации проекта
DEMO различаются в разных странах, но эксперты сходятся во мнении, что к 2050 году может быть построена и введена в эксплуатацию термоядерная электростанция, производящая электроэнергию. опираясь на ноу-хау, созданные за годы исследований и разработок, финансируемых государством, и еще быстрее предлагая термоядерную энергию.
Какова роль МАГАТЭ?
МАГАТЭ уже давно играет центральную роль в международных исследованиях и разработках в области термоядерного синтеза, и недавно оно начало поддерживать разработку и внедрение ранних технологий
- В 1960 году МАГАТЭ выпустило журнал Nuclear Fusion для обмена информацией о достижениях в области ядерного синтеза. В настоящее время журнал считается ведущим периодическим изданием в этой области. МАГАТЭ также регулярно публикует TECDOC и информационно-просветительские материалы по термоядерному синтезу.
- Первая международная конференция МАГАТЭ по термоядерной энергетике состоялась в 1961, а с 1974 года МАГАТЭ созывает конференции каждые два года для обсуждения разработок и достижений в этой области. Посмотрите короткометражный фильм об истории этой конференции серия
- С 1971 года Международный совет МАГАТЭ по исследованиям в области термоядерного синтеза служит катализатором налаживания более эффективного международного сотрудничества в области термоядерных исследований.
- Соглашение ИТЭР сдано на хранение Генеральному директору МАГАТЭ. Сотрудничество между МАГАТЭ и Организацией ИТЭР оформлено соглашением о сотрудничестве в 2008 г., которое было расширено и углублено в 2019 г..
- МАГАТЭ содействует международному сотрудничеству и координации деятельности по программе DEMO по всему миру.
- МАГАТЭ проводит ряд технических совещаний и координирует исследовательскую деятельность по темам, относящимся к развитию и внедрению науки и технологий в области термоядерного синтеза, а также организует и поддерживает образовательную и учебную деятельность в области термоядерного синтеза.
