Cold Fusion: A kísérletek olyan energiát hoznak létre, amelynek nem kellene léteznie. Nukleáris fúzió

A hideget hidegfúziónak is nevezhetjük. Lényege abban rejlik, hogy bármilyen kémiai rendszerben lezajlik a magfúziós reakció. Ez azt feltételezi, hogy nincs jelentős túlmelegedés a munkaanyagban. Mint ismeretes, a hagyományos módszerekkel több millió Kelvin fokban mérhető hőmérsékletet hoznak létre. A hidegfúzióhoz elméletileg nincs szükség ilyen magas hőmérsékletre.

Számos tanulmány és kísérlet

A hidegfúziós kutatás egyrészt tiszta csalásnak minősül. Ebben a tekintetben semmilyen más tudományos irány nem hasonlítható hozzá. Másrészt lehetséges, hogy ezt a tudományterületet még nem tanulmányozták teljesen, és nem tekinthető utópiának, még kevésbé csalásnak. A hideg termonukleáris fúzió fejlődésének történetében azonban még mindig voltak, ha nem csalók, de őrültek.

Ennek az irányzatnak az áltudományként való felismerése és a hideg magfúziós technológiát ért kritikák oka az e területen dolgozó tudósok számos kudarca, valamint az egyének által elkövetett hamisítások. 2002 óta a legtöbb tudós úgy véli, hogy a probléma megoldására irányuló munka hiábavaló.

Ugyanakkor néhány kísérlet ilyen reakció végrehajtására folytatódik. Így 2008-ban egy japán tudós az Oszakai Egyetemről nyilvánosan bemutatott egy elektrokémiai cellával végzett kísérletet. Yoshiaki Arata volt. Egy ilyen demonstráció után a tudományos közösség ismét elkezdett beszélni a hideg termonukleáris fúzió lehetőségéről vagy lehetetlenségéről, amelyet a magfizika tud nyújtani. Magfizikában és kémiában végzett egyéni tudósok keresik ennek a jelenségnek az igazolását. Ráadásul azzal a céllal teszik ezt, hogy ne nukleáris magyarázatot találjanak rá, hanem egy másik, alternatívát. Ráadásul ez annak is köszönhető, hogy a neutronsugárzásról nincs információ.

Fleishman és Pons története

A világközösség szemében már maga az ilyen típusú tudományos irányzat megjelenésének története is gyanús. Az egész 1989. március 23-án kezdődött. Ekkor Martin Fleischman professzor és társa, Stanley Pons sajtótájékoztatót hívott össze, amelyre azon az egyetemen került sor, ahol a vegyészek dolgoztak Utah-ban (USA). Aztán bejelentették, hogy hideg magfúziós reakciót hajtottak végre úgy, hogy egyszerűen elektromos áramot vezettek át egy elektroliton. A vegyészek szerint a reakció eredményeként pozitív energiakibocsátást, azaz hőt tudtak elérni. Ezenkívül megfigyelték a reakcióból származó és az elektrolitból származó nukleáris sugárzást.

A kijelentés szó szerint szenzációt keltett a tudományos közösségben. Természetesen egy egyszerű asztalon előállított alacsony hőmérsékletű magfúzió radikálisan megváltoztathatja az egész világot. Hatalmas vegyipari létesítmények komplexumaira már nincs szükség, amelyek szintén hatalmas pénzbe kerülnek, és az eredmény a kívánt reakció elérésekor ismeretlen. Ha minden bebizonyosodik, Fleischmannak és Ponsnak csodálatos jövője lenne, az emberiségnek pedig - jelentős költségcsökkenés.

A vegyészek így tett kijelentése azonban az ő hibájuk volt. És ki tudja, talán a legfontosabb. A tény az, hogy a tudományos közösségben nem szokás nyilatkozni a médiának találmányaikról vagy felfedezéseikről, mielőtt speciális tudományos folyóiratokban közzétesznek információkat. Azokat a tudósokat, akik ezt teszik, azonnal bírálják, és ez egyfajta rossz formának számít a tudományos közösségben. A szabályok szerint az a kutató, aki bármilyen felfedezést tett, titokban köteles erről először értesíteni a tudományos közösséget, amely eldönti, valóban igaz-e ez a találmány, egyáltalán felfedezésként kell-e elismerni. Jogi oldalról ez a történtek teljes körű titoktartási kötelezettségének minősül, amelyet a felfedezőnek be kell tartania cikkének közzétételétől annak megjelenéséig. Ez alól az atomfizika sem kivétel.

Fleishman és kollégája egy ilyen cikket küldtek a Nature nevű tudományos folyóiratba, és a világ leghitelesebb tudományos publikációja volt. A tudománnyal kapcsolatban álló összes ember tudja, hogy egy ilyen folyóirat nem tesz közzé ellenőrizetlen információkat, és még kevésbé publikál bárkit. Martin Fleishman már akkoriban az elektrokémia területén tevékenykedő, meglehetősen tekintélyes tudósnak számított, így a beküldött cikknek hamarosan meg kellett volna jelennie. És így történt. Három hónappal a balszerencsés konferencia után megjelent a kiadvány, de a felfedezés körüli izgalom már javában zajlott. Talán ezért is tette közzé a Nature főszerkesztője, John Maddox már a folyóirat következő havi számában kétségeit Fleischmann és Pons felfedezésével, illetve azzal kapcsolatban, hogy egy nukleáris reakció energiáját szerezték meg. Jegyzetében azt írta, hogy a vegyészeket meg kell büntetni annak idő előtti közzététele miatt. Ott azt mondták nekik, hogy az igazi tudósok soha nem engedik, hogy találmányaikat nyilvánosságra hozzák, és az emberek, akik ezt teszik, egyszerű kalandoroknak tekinthetők.

Nem sokkal később Pons és Fleischman újabb ütést kapott, amit zúzásnak nevezhetünk. Az egyesült államokbeli amerikai tudományos intézetek (Massachusetts és California Technological University) számos kutatója elvégezte, azaz megismételte a vegyészek kísérletét, azonos feltételeket és tényezőket teremtve. Ez azonban nem vezetett a Fleishman által elmondott eredményhez.

Lehetséges vagy lehetetlen?

Azóta az egész tudományos közösség egyértelműen két táborra oszlik. Az egyik támogatói mindenkit meggyőztek arról, hogy a hideg termonukleáris fúzió olyan fikció, amely nem alapul semmin. Mások viszont még mindig abban bíznak, hogy a hideg magfúzió lehetséges, és hogy a szerencsétlenül járt vegyészek mégis olyan felfedezést tettek, amely végül az egész emberiséget megmentheti, ha kimeríthetetlen energiaforrást ad neki.

Egyre több új tudóst vonz az a tény, hogy ha kitalálnak egy új módszert, amelynek segítségével hideg magfúziós reakciók lehetségesek, és ennek megfelelően egy ilyen felfedezés jelentősége felbecsülhetetlen lesz minden ember számára globális szinten. ebbe a tudományos irányzatba, amelyek egy része valójában csalónak tekinthető. Egész államok tesznek jelentős erőfeszítéseket egyetlen termonukleáris állomás megépítésére, hatalmas összegeket költve, és a hideg termonukleáris fúzió teljesen egyszerű és meglehetősen olcsó módon képes energiát nyerni. Ez vonzza azokat, akik megtévesztéssel akarnak pénzt keresni, valamint más mentális zavarokkal küzdő embereket. Ennek az energiaszerzési módszernek a hívei között mindkettő megtalálható.

A hideg termonukleáris fúziós történetnek egyszerűen az úgynevezett áltudományos történetek archívumába kellett kerülnie. Ha józan szemmel nézzük azt a módszert, amellyel a magfúziós energiát nyerik, akkor megérthetjük, hogy két atom egyesítése hatalmas energiát igényel. Szükséges az elektromos ellenállás leküzdése. A jelenleg épülő nemzetköziben, amely a franciaországi Karadash városában lesz, a tervek szerint két atomot egyesítenek, amelyek a természetben létező legkönnyebb atomok. Egy ilyen kapcsolat eredményeként pozitív energiafelszabadulás várható. Ez a két atom a trícium és a deutérium. Ezek a hidrogén izotópjai, így a hidrogén magfúziója lenne az alap. Egy ilyen kapcsolat létrehozásához elképzelhetetlen hőmérsékletre van szükség - több száz millió fokra. Természetesen ehhez is óriási nyomásra lesz szükség. Emiatt sok tudós úgy véli, hogy a hidegvezérelt magfúzió lehetetlen.

Sikerek és kudarcok

Ennek a megfontolandó szintézisnek a igazolására azonban meg kell jegyezni, hogy rajongói között nemcsak téves ötletekkel rendelkező emberek és csalók vannak, hanem egészen normális szakemberek is. Fleishman és Pons beszéde és felfedezésük kudarca után sok tudós és tudományos intézmény folytatta a munkát ezen a területen. Ez nem történhetett volna meg orosz szakemberek nélkül, akik szintén megkísérelték ezt. És a legérdekesebb az, hogy az ilyen kísérletek egyes esetekben sikerrel, mások kudarccal végződtek.

A tudományban azonban minden szigorú: ha felfedezés történt és a kísérlet sikeres volt, akkor azt ismét meg kell ismételni pozitív eredménnyel. Ha ez nem így van, akkor egy ilyen felfedezést senki sem fog felismerni. Ráadásul maguk a kutatók sem tudták megismételni a sikeres kísérletet. Egyes esetekben sikerült, máskor nem. Senki sem tudta megmagyarázni, hogy ez miért történik, még mindig nincs tudományosan bizonyított oka az ilyen állandóságnak.

Igazi feltaláló és zseni

A fentebb Fleishmannel és Pons-szal leírt egész történetnek van egy másik oldala is az éremnek, vagy inkább a nyugati országok által gondosan elrejtett igazság. A tény az, hogy Stanley Pons korábban a Szovjetunió állampolgára volt. 1970-ben tagja volt a termionikus installációkat fejlesztő szakértői csapatnak. Természetesen Pons tisztában volt a szovjet állam sok titkával, és miután az Egyesült Államokba emigrált, megpróbálta felismerni azokat.

Az igazi felfedező, aki bizonyos sikereket ért el a hideg magfúzióban, Ivan Sztyepanovics Filimonyenko volt.

I. S. Filimonyenko 2013-ban halt meg. Tudós volt, aki majdnem leállította az atomenergia teljes fejlesztését nemcsak hazájában, hanem az egész világon. Ő volt az, aki majdnem megalkotott egy nukleáris hidegfúziós létesítményt, amely ezzel szemben biztonságosabb és nagyon olcsó lenne. Ezen a telepítésen kívül a szovjet tudós az antigravitáció elvén alapuló repülőgépet készített. Úgy ismerték, mint azoknak a rejtett veszélyeknek a feltárását, amelyeket az atomenergia jelenthet az emberiség számára. A tudós a Szovjetunió védelmi komplexumában dolgozott, akadémikus és szakértő volt. Figyelemre méltó, hogy az akadémikus egyes munkái, köztük Filimonenko hideg magfúziója, még mindig titkos. Ivan Stepanovics közvetlen résztvevője volt a hidrogén-, nukleáris és neutronbombák létrehozásának, és részt vett a rakéták világűrbe való kilövésére tervezett atomreaktorok fejlesztésében.

Ivan Filimonyenko 1957-ben kifejlesztett egy hideg atomfúziós erőművet, amelynek segítségével az ország évente akár háromszázmilliárd dollárt is megtakaríthat az energiaszektorban történő felhasználásával. A tudós találmányát kezdetben teljes mértékben támogatta az állam, valamint olyan híres tudósok, mint Kurchatov, Keldysh, Korolev. A további fejlesztéseket és Filimonyenko találmányának kész állapotba hozását annak idején maga Zsukov marsall engedélyezte. Ivan Stepanovics felfedezése olyan forrás volt, ahonnan tiszta atomenergiát akartak kinyerni, ráadásul segítségével nukleáris sugárzás elleni védelemre és a radioaktív szennyeződés következményeinek kiküszöbölésére is lehetőség nyílt.

Filimonyenko felfüggesztése a munkából

Lehetséges, hogy egy idő után Ivan Filimonenko találmányát ipari méretekben gyártanák, és az emberiség sok problémától megszabadulna. A sors azonban néhány ember személyében másként döntött. Kollégái, Kurcsatov és Koroljev meghaltak, Zsukov marsall pedig lemondott. Ezzel kezdetét vette az úgynevezett titkos játék tudományos körökben. Ennek eredményeként Filimonyenko munkája leállt, és 1967-ben elbocsátották. A tisztelt tudóssal szembeni ilyen bánásmód további oka az volt, hogy a nukleáris fegyverek tesztelésének leállításáért küzdött. Munkáival folyamatosan bizonyította a természetnek és az embereknek közvetlenül az ő kezdeményezésére okozott károkat, számos atomreaktoros rakéta világűrbe való kilövéséről szóló projektet leállítottak (a pályán bekövetkezett minden ilyen rakéta radioaktív szennyeződését fenyegeti; az egész Földet). Figyelembe véve az akkoriban fellendülő fegyverkezési versenyt, Filimonyenko akadémikus néhány magas rangú tisztviselő számára kifogásolhatóvá vált. Kísérleti installációit a természet törvényeivel ellentétesnek ismerik el, magát a tudóst elbocsátják, kizárják a kommunista pártból, megfosztják minden címétől, és általában mentálisan abnormális embernek nyilvánítják.

Már a nyolcvanas évek végén - a kilencvenes évek elején folytatták az akadémikus munkáját, új kísérleti létesítményeket fejlesztettek ki, de mindegyik nem hozott pozitív eredményt. Ivan Filimonyenko felvetette azt az ötletet, hogy mobil egységét használják fel a csernobili következmények kiküszöbölésére, de elutasították. Az 1968-tól 1989-ig tartó időszakban Filimonenko-t eltávolították a hideg termonukleáris fúzió irányába tett kísérletekből és munkákból, maguk a fejlesztések, diagramok és rajzok pedig néhány szovjet tudóssal együtt külföldre kerültek.

A 90-es évek elején az Egyesült Államok sikeres teszteket jelentett be, amelyek során állítólag hideg termonukleáris fúzió eredményeként jutottak nukleáris energiához. Ez volt a lendület arra, hogy állama ismét emlékezzen a legendás szovjet tudósra. Visszahelyezték, de ez sem segített. Ekkorra a Szovjetunió összeomlása megkezdődött, a finanszírozás korlátozott volt, és ennek megfelelően nem volt eredmény. Ahogy Ivan Stepanovics később egy interjúban elmondta, látva a világ minden tájáról érkező tudósok folyamatos és egyben sikertelen kísérleteit a hideg magfúzió pozitív eredményeire, rájött, hogy enélkül senki sem tudná befejezni a munkát. . És valóban, igazat mondott. 1991 és 1993 között az amerikai tudósok, akik megszerezték Filimonyenko installációját, nem tudták megérteni a működési elvét, és egy évvel később teljesen szétszedték. 1996-ban az Egyesült Államok befolyásos emberei százmillió dollárt ajánlottak fel Ivan Stepanovicsnak, csak azért, hogy tanácsokat adjanak nekik, elmagyarázva a hidegfúziós reaktor működését, amit ő visszautasított.

Ivan Filimonyenko kísérletekkel megállapította, hogy az úgynevezett nehézvíz elektrolízissel történő bomlása következtében az oxigénre és deutériumra bomlik. Ez utóbbi pedig feloldódik a palládiumkatódban, amelyben magfúziós reakciók alakulnak ki. A folyamat során Filimonyenko feljegyezte a radioaktív hulladék és a neutronsugárzás hiányát. Ezenkívül Ivan Stepanovics kísérletei eredményeként megállapította, hogy a magfúziós reaktora bizonytalan sugárzást bocsát ki, és ez a sugárzás az, amely nagymértékben csökkenti a radioaktív izotópok felezési idejét. Vagyis a radioaktív szennyeződést semlegesítik.

Úgy gondolják, hogy Filimonyenko egy időben megtagadta az atomreaktorok cseréjét a Szovjetunió legfelsőbb vezetői számára előkészített földalatti óvóhelyeken történő telepítésével nukleáris háború esetén. Abban az időben tombolt a kubai rakétaválság, ezért kitörésének valószínűsége igen nagy volt. Az egyetlen dolog, ami megállította mind az USA, mind a Szovjetunió uralkodó köreit, hogy az ilyen földalatti városokban az atomreaktorokból származó szennyezés néhány hónap elteltével is minden életet megöl. Filimonyenko hidegfúziós reaktora biztonsági zónát hozhat létre a radioaktív szennyeződéstől, ezért ha az akadémikus ebbe beleegyezik, többszörösére nőhet a nukleáris háború valószínűsége. Ha ez valóban így volt, akkor minden kitüntetéstől való megfosztása és további elnyomása logikusan indokolt.

Meleg magfúzió

I. S. Filimonenko termikus hidrolízises energiaüzemet hozott létre, amely teljesen környezetbarát volt. A mai napig senki sem tudta létrehozni a TEGEU ilyen analógját. Ennek a létesítménynek a lényege és egyben a különbség a többi hasonló blokktól az volt, hogy nem atomreaktorokat, hanem 1150 fokos átlaghőmérsékleten előforduló magfúziós létesítményeket használtak. Ezért egy ilyen találmányt meleg magfúziós létesítménynek neveztek. A nyolcvanas évek végén a főváros közelében, Podolszk városában 3 ilyen installációt hoztak létre. Ebben közvetlenül részt vett Filimonyenko szovjet akadémikus, aki az egész folyamatot vezette. Az egyes hőerőművek teljesítménye 12,5 kW volt, fő tüzelőanyagként nehézvizet használtak. Mindössze egy kilogramm belőle a reakció során annyi energiát szabadított fel, mint ami kétmillió kilogramm benzin elégetésével nyerhető! Ez önmagában is beszél a nagy tudós találmányainak terjedelméről és jelentőségéről, és arról, hogy az általa kifejlesztett hideg magfúziós reakciók meghozhatták a kívánt eredményt.

Így jelenleg nem tudni biztosan, hogy a hideg termonukleáris fúziónak joga van-e létezni vagy sem. Elképzelhető, hogy ha nem lennének elnyomva a tudomány igazi zsenije, Filimonyenko ellen, a világ most sem lenne a régi, és az emberek várható élettartama többszörösére nőhetett volna. Hiszen Ivan Filimonyenko már akkor kijelentette, hogy a radioaktív sugárzás az emberek öregedésének és a korai halálozásnak az oka. A sugárzás, amely ma már szó szerint mindenütt jelen van, nem beszélve a megavárosokról, az, ami megzavarja az emberi kromoszómákat. Talán ezért is éltek ezer évig a bibliai szereplők, hiszen akkoriban valószínűleg még nem létezett ez a pusztító sugárzás.

A Filimonyenko akadémikus által a jövőben megalkotott installáció megszabadíthatja a bolygót az ilyen ölő szennyeződésektől, ráadásul kimeríthetetlen forrást biztosít az olcsó energiahoz. Hogy ez igaz-e vagy sem, azt az idő eldönti, de kár, hogy ez az idő már eljöhetett.

Shikanov A.S. // Soros oktatási folyóirat, 1997. 8. sz., 86-91

Megnézzük a lézeres termonukleáris fúzió fizikai alapelveit - egy gyorsan fejlődő tudományterületet, amely a 20. század két kiemelkedő felfedezésén alapul: a termonukleáris reakciókon és a lézereken.

Termonukleáris reakciók a könnyű elemek magjainak fúziója (fúziója) során következnek be. Ebben az esetben a nehezebb elemek képződésével együtt többletenergia szabadul fel a végső reakciótermékek kinetikus energiája és a gamma-sugárzás formájában. A termonukleáris reakciók során felszabaduló nagy energiafelszabadulás felkelti a tudósok figyelmét, mivel gyakorlati alkalmazásuk földi körülmények között is lehetséges. Így hidrogén- (vagy termonukleáris) bombában nagy léptékű termonukleáris reakciókat hajtottak végre.

Rendkívül vonzónak tűnik a termonukleáris reakciók során felszabaduló energia hasznosításának lehetősége az energiaprobléma megoldására. Az a tény, hogy ennek az energiatermelési módszernek az üzemanyaga a deutérium (D) hidrogénizotóp, amelynek a világóceán készletei gyakorlatilag kimeríthetetlenek.

TERMONUKLÁRIS REAKCIÓK ÉS IRÁNYÍTOTT fúzió

A termonukleáris reakció a könnyű atommagok nehezebb magokká való egyesülésének (vagy fúziójának) folyamata. Mivel ez a lazábbakból erősen kötött magok képződésével jár, a folyamat a kötési energia felszabadulásával jár. A legegyszerűbb módja a hidrogén izotópjainak – deutérium D és trícium T – egyesülésének. A deutériummag – a deuteron egy protont és egy neutront tartalmaz. A deutériumot a víz egy rész és 6500 rész hidrogén arányban tartalmazza. A trícium mag, a triton egy protonból és két neutronból áll. A trícium instabil (felezési ideje 12,4 év), de magreakciókkal előállítható.

A deutérium és a trícium atommagok fúziója során négy atomtömegű He hélium és n neutron képződik. A reakció eredményeként 17,6 MeV energia szabadul fel.

A deutériummagok fúziója két csatornán keresztül, megközelítőleg azonos valószínűséggel megy végbe: az elsőben trícium és p proton keletkezik, és 4 MeV-nak megfelelő energia szabadul fel; a második csatornában 3 atomtömegű hélium és egy neutron található, a felszabaduló energia 3,25 MeV. Ezeket a reakciókat képletekkel ábrázoljuk

D + T = 4He + n + 17,6 MeV,

D + D = T + p + 4,0 MeV,

D + D = 3He + n + 3,25 MeV.

A fúziós folyamat előtt a deutérium és a trícium magjainak energiája körülbelül 10 keV; a reakciótermékek energiája egységnyi és több tíz megaelektronvolt nagyságrendű értéket ér el. Azt is meg kell jegyezni, hogy a D + T reakció keresztmetszete és előfordulási sebessége sokkal nagyobb (több százszor), mint a D + T reakcióé. Következésképpen a D + T reakciónál sokkal könnyebb elérni olyan körülmények, amikor a felszabaduló termonukleáris energia meghaladja a folyamatok összevonásának megszervezésének költségeit.

Más elemmagok (például lítium, bór stb.) bevonásával végzett szintézisreakciók is lehetségesek. Azonban ezen elemek reakciókeresztmetszete és sebessége lényegesen kisebb, mint a hidrogénizotópoknál, és csak 100 keV nagyságrendű hőmérsékleten ér el észrevehető értéket. A termonukleáris létesítményekben ilyen hőmérséklet elérése jelenleg teljesen irreális, így a közeljövőben csak a hidrogénizotópok fúziós reakcióinak lehet gyakorlati alkalmazása.

Hogyan lehet termonukleáris reakciót végrehajtani? A probléma az, hogy az atommagok összeolvadását elektromos taszító erők akadályozzák meg. A Coulomb-törvénynek megfelelően az elektromos taszítóerő fordítottan arányos a kölcsönható atommagok közötti távolság négyzetével F ~ 1/ r 2. Ezért az atommagok szintéziséhez, új elemek képződéséhez és a felesleges energia felszabadításához szükséges a Coulomb-gát leküzdéséhez, vagyis a taszítóerők elleni munkához, energiát adva az atommagoknak a szükséges energiához.

Két lehetőség van. Az egyik két, egymás felé gyorsított fényatomsugár ütközését foglalja magában. Kiderült azonban, hogy ez a módszer nem hatékony. Az a tény, hogy az atommagok összeolvadásának valószínűsége gyorsított nyalábokban rendkívül alacsony az atommagok alacsony sűrűsége és kölcsönhatásuk elhanyagolható ideje miatt, bár a szükséges energiájú nyalábok létrehozása a meglévő gyorsítókban nem jelent problémát.

Egy másik módszer, amelyre a modern kutatók megállapodtak, az anyag magas hőmérsékletre (körülbelül 100 millió fokra) melegítése. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a részecskék átlagos kinetikus energiája, és minél nagyobb számuk képes legyőzni a Coulomb-gátat.

A termonukleáris reakciók hatékonyságának kvantitatív értékeléséhez Q energianövekedési tényezőt vezetünk be, amely egyenlő

ahol Eout a fúziós reakciók eredményeként felszabaduló energia, az Eust pedig a plazma termonukleáris hőmérsékletre való felmelegítésére használt energia.

Ahhoz, hogy a reakció eredményeként felszabaduló energia egyenlő legyen a plazma 10 keV-os nagyságrendű hőmérsékletre történő melegítésének energiaköltségeivel, teljesíteni kell az úgynevezett Lawson-kritériumot:

(Nt) 1014 USD s/cm3 D-T reakció esetén,

(Nt) 1015 $ s/cm3 D-D reakcióra.

Itt N a deutérium-trícium keverék sűrűsége (a részecskék száma köbcentiméterenként), t a szintézisreakciók hatékony lezajlásának ideje.

A mai napig két, egymástól nagyrészt független megközelítés jelent meg a szabályozott termonukleáris fúzió problémájának megoldására. Az első azon a lehetőségen alapul, hogy viszonylag kis sűrűségű (N © 1014-1015 cm-3) magas hőmérsékletű plazmát egy speciális konfigurációjú mágneses térrel viszonylag hosszú időn keresztül bezárnak és hőszigetelnek (t © 1- 10 s). Ilyen rendszerek közé tartozik a Tokamak (a "toroidális kamra mágneses tekercsekkel" rövidítése), amelyet az 50-es években javasoltak a Szovjetunióban.

A másik út az impulzus. Az impulzusos megközelítéssel az anyag kis részeit gyorsan olyan hőmérsékletre és sűrűségre kell felmelegíteni és összenyomni, amelyen a termonukleáris reakcióknak ideje lenne hatékonyan lezajlani egy behatárolatlan vagy, ahogy mondani szokás, inerciálisan zárt plazma fennállása alatt. A becslések azt mutatják, hogy ahhoz, hogy egy anyagot 100-1000 g/cm3 sűrűségűre préseljünk és T © ​​5-10 keV hőmérsékletre melegítsünk, nyomást kell létrehozni egy gömb alakú céltárgy felületén P © 5 » 109 atm, azaz olyan forrásra van szükség, amely q © 1015 W/cm2 teljesítménysűrűségű energiát biztosítana a célfelületre.

A LÉZER TERMONUKLÁRIS FÚZIÓ FIZIKAI ALAPELVEI

N.G. először fogalmazta meg azt az ötletet, hogy nagy teljesítményű lézersugárzást alkalmazzanak a sűrű plazma termonukleáris hőmérsékletre való melegítésére. Basov és O.N. Krokhin a 60-as évek elején. Mára kialakult a termonukleáris kutatás önálló iránya - a lézeres termonukleáris fúzió (LTF).

Foglalkozzunk röviden azokon az alapvető fizikai elveken, amelyek az anyagok magas fokú összenyomásának elérésére és a lézeres mikrorobbantásokkal történő nagy energianyereség elérésére épülnek. Beszélgetésünket az úgynevezett közvetlen tömörítési mód példájára alapozzuk. Ebben az üzemmódban egy termonukleáris üzemanyaggal töltött mikrogömböt (1. ábra) minden oldalról „egyenletesen” sugároz be egy többcsatornás lézer. A fűtősugárzásnak a célfelülettel való kölcsönhatása következtében több kiloelektronvolt hőmérsékletű forró plazma (ún. plazma korona) keletkezik, amely 107-108 cm/s jellemző sebességgel repül a lézersugár felé.

Anélkül, hogy részletesebben foglalkozhatnánk a plazmakoronában zajló abszorpciós folyamatokkal, megjegyezzük, hogy a modern modellkísérletek során 10-100 kJ lézersugárzási energiákkal a nagy erősítést biztosító célpontokhoz hasonló méretű célpontok esetén nagy eredményt lehet elérni. (© 90%) a fűtősugárzás abszorpciós együtthatói.

Mint már láttuk, a fénysugárzás nem tud áthatolni a céltárgy sűrű rétegein (a szilárd test sűrűsége © 1023 cm-3). A hővezető képesség miatt az ncr-nél kisebb elektronsűrűségű plazmában elnyelt energia sűrűbb rétegekbe kerül, ahol megtörténik a célanyag ablációja. A céltárgy megmaradt, el nem párolgott rétegei termikus és reaktív nyomás hatására a középpont felé felgyorsulnak, összenyomják és felmelegítik a benne lévő tüzelőanyagot (2. ábra). Ennek eredményeként a lézersugárzás energiája a vizsgált szakaszban átalakul a középpont felé repülő anyag mozgási energiájává és a táguló korona energiájává. Nyilvánvaló, hogy a hasznos energia a középpont felé történő mozgásban koncentrálódik. A fényenergia célhoz való hozzájárulásának hatékonyságát a megadott energia és a teljes sugárzási energia aránya jellemzi - az úgynevezett hidrodinamikai hatásfok (hatékonyság). A kellően magas hidrodinamikai hatásfok (10-20%) elérése a lézeres termonukleáris fúzió egyik fontos problémája.

Rizs. 2. A hőmérséklet és az anyagsűrűség sugárirányú eloszlása ​​a célpontban a héj középpont felé történő gyorsulásának szakaszában

Milyen folyamatok akadályozhatják meg a magas tömörítési arány elérését? Az egyik, hogy q > 1014 W/cm2 termonukleáris sugárzássűrűségnél az elnyelt energia jelentős része nem klasszikus elektron hővezetési hullámmá, hanem gyors elektronfolyamokká alakul át, amelyek energiája jóval nagyobb, mint a a plazma korona (az úgynevezett epitermális elektronok) hőmérséklete. Ez mind a rezonáns abszorpció, mind a plazmakorona paraméteres hatásainak köszönhető. Ebben az esetben a szupratermális elektronok úthossza összemérhető a céltárgy méretével, ami az összenyomható tüzelőanyag előmelegítéséhez és a maximális kompresszió elérésének lehetetlenségéhez vezet. A szupratermális elektronokat kísérő nagyenergiájú röntgenkvantumok (kemény röntgensugarak) szintén nagy áthatoló képességgel rendelkeznek.

A kísérleti kutatásban az utóbbi évek tendenciája a rövidhullámú lézersugárzás használatára való átállás (l< 0,5 мкм) при умеренных плотностях потока (q < 1015 Вт/см2). Практическая возможность перехода к нагреву плазмы коротковолновым излучением связана с тем, что коэффициенты конверсии излучения твердотельного неодимого лазера (основного кандидата в драйверы для лазерного термоядерного синтеза) с длиной волны l = 1,06 мкм в излучения второй, третьей и четвертой гармоник с помощью нелинейных кристаллов достигает 70-80%. В настоящее время фактически все крупные лазерные установки на неодимовом стекле снабжены системами умножения частоты. Физической причиной преимущества использования коротковолнового излучения для нагрева и сжатия микросфер является то, что с уменьшением длины волны увеличивается поглощение в плазменной короне и возрастают абляционное давление и гидродинамический коэффициент передачи. На несколько порядков уменьшается доля надтепловых электронов, генерируемых в плазменной короне, что является чрезвычайно выгодным для режимов как прямого, так и непрямого сжатия. Для непрямого сжатия принципиально и то, что с уменьшением длины волны увеличивается конверсия поглощенной плазмой энергии в мягкое рентгеновское излучение. Остановимся теперь на режиме непрямого сжатия. Физический анализ показывает, что осуществление режима сжатия до высоких плотностей топлива оптимально для простых и сложных оболочечных мишеней с аспектным отношением R / DR в несколько десятков. Здесь R — радиус оболочки, DR — ее толщина. Однако сильное сжатие может быть ограничено развитием гидродинамических неустойчивостей, которые проявляются в отклонении движения оболочки на стадиях ее ускорения и торможения в центре от сферической симметрии и зависят от отклонений начальной формы мишени от идеально сферической, неоднородного распределения падающих лазерных лучей по ее поверхности. Развитие неустойчивости при движении оболочки к центру приводит сначала к отклонению движения от сферически-симметричного, затем к турбулизации течения и в конце концов к перемешиванию слоев мишени и дейтериево-тритиевого горючего. В результате в конечном состоянии может возникнуть образование, форма которого резко отличается от сферического ядра, а средние плотность и температура значительно ниже величин, соответствующих одномерному сжатию. При этом начальная структура мишени (например, определенный набор слоев) может быть полностью нарушена. Физическая природа такого типа неустойчивости эквивалентна неустойчивости слоя ртути, находящегося на поверхности воды в поле тяжести. При этом, как известно, происходит полное перемешивание ртути и воды, то есть в конечном состоянии ртуть окажется внизу. Аналогичная ситуация и может происходить при ускоренном движении к центру вещества мишени, имеющей сложную структуру, или в общем случае при наличии градиентов плотности и давления. Требования к качеству мишеней достаточно жестки. Так, неоднородность толщины стенки микросферы не должна превышать 1%, однородность распределения поглощения энергии по поверхности мишени 0,5%. Предложение использовать схему непрямого сжатия как раз и связано с возможностью решить проблему устойчивости сжатия мишени. Принципиальная схема эксперимента в режиме непрямого сжатия показана на рис. 3. Излучение лазера заводится в полость (хольраум), фокусируясь на внутренней поверхности внешней оболочки, состоящей из вещества с большим атомным номером, например золота. Как уже отмечалось, до 80% поглощенной энергии трансформируется в мягкое рентгеновское излучение, которое нагревает и сжимает внутреннюю оболочку. К преимуществам такой схемы относятся возможность достижения более высокой однородности распределения поглощенной энергии по поверхности мишени, упрощение схемы лазера и условий фокусировки и т.д. Однако имеются и недостатки, связанные с потерей энергии на конверсию в рентгеновское излучение и сложностью ввода излучения в полость. Каково же состояние исследований по лазерному термоядерному синтезу в настоящее время? Эксперименты по достижению высоких плотностей сжимаемого топлива в режиме прямого сжатия начались в середине 70-х годов в Физическом институте им. П.Н. Лебедева, где на установке «Кальмар» с энергией E = 200 Дж была достигнута плотность сжимаемого дейтерия © 10 г/см3. В дальнейшем программы работ по ЛТС активно развивались в США (установки «Шива», «Нова» в Ливерморской национальной лаборатории, «Омега» в Рочестерском университете), Японии («Гекко-12»), России («Дельфин» в ФИАНе, «Искра-4», «Искра-5» в Арзамасе-16) на уровне энергии лазеров 1-100 кДж. Детально исследуются все аспекты нагрева и сжатия мишеней различной конфигурации в режимах прямого и непрямого сжатий. Достигаются абляционное давление ~ 100 Мбар и скорости схлопывания микросфер V >200 km/s, 10% körüli hidrodinamikai hatásfokkal. A lézerrendszerek és céltervek fejlesztésében elért haladás lehetővé tette az összenyomható héj 1-2%-os egyenletes besugárzásának biztosítását mind közvetlen, mind közvetett kompresszió esetén. Mindkét üzemmódban 20-40 g/cm3 sűrített gáz sűrűséget értek el, a Gekko-12 telepítésnél pedig 600 g/cm3 sűrített héjsűrűséget. Maximális neutronhozam N = 1014 neutron villanásonként.

KÖVETKEZTETÉS

Így a kapott kísérleti eredmények teljes halmaza és azok elemzése jelzi a lézeres termonukleáris fúzió fejlesztésének következő szakaszának gyakorlati megvalósíthatóságát - 200-300 g/cm3 deutérium-trícium gázsűrűség elérését, célzott kompresszió elérését és észrevehető nyereségtényezők elérését. k az E = 1 MJ energiaszinten (lásd 4. és . ábra).

Jelenleg az elembázis intenzív fejlesztése folyik, és megajoule-szintű lézertelepítési projektek készülnek. A Livermore Laboratory megkezdte az E = 1,8 MJ energiájú neodímium üveginstalláció elkészítését. A projekt költsége 2 milliárd dollár Egy hasonló szintű installáció létrehozását tervezik Franciaországban. Ezzel a telepítéssel a tervek szerint Q ~ 100 energianyereség érhető el. El kell mondanunk, hogy az ilyen léptékű létesítmények elindítása nem csak közelebb hozza a lézeres termonukleáris fúzión alapuló termonukleáris reaktor létrehozásának lehetőségét, hanem azt is kutatók egyedülálló fizikai objektummal - egy 107-109 J energiafelszabadulású mikrorobbanással, amely erőteljes neutron-, neutrínó-, röntgen- és g-sugárzás forrása. Ennek nemcsak nagy általános fizikai jelentősége lesz (szélsőséges állapotú anyagok tanulmányozásának képessége, égésfizika, állapotegyenletek, lézerhatások stb.), hanem az alkalmazott, így a katonai, speciális problémák megoldását is lehetővé teszi. természet.

A lézerfúzión alapuló reaktorhoz azonban megajoule szintű lézert kell létrehozni, amely több hertzes ismétlési sebességgel működik. Számos laboratórium vizsgálja új kristályokon alapuló ilyen rendszerek létrehozásának lehetőségeit. A kísérleti reaktor beindítását az amerikai program keretében 2025-re tervezik.

A Good News of Russia portál hihetetlenül optimista előrejelzést ad a közeljövőre vonatkozóan. Ráadásul ez nemcsak hazánkat, hanem a világ többi részét is érinti:

Vannak társadalmi-politikai forradalmak (szocialista, polgári, színesbőrűek), és vannak tudományos és műszaki forradalmak (STR). Az energiaforradalom a tudományos és technológiai forradalom egy fajtája.

A forradalom (lat. revolutio) forradalom, átalakulás - radikális, radikális, mély, minőségi változás, fejlődési ugrás.

Mi az az energiaforradalom, amelynek a küszöbén áll világunk?

Milyen forradalom vár ránk az energia területén? Milyen minőségi változás? Mi lesz az ugrás a fejlődésben és hogyan fog megtörténni?

Minden modern energiatípusnak számos hátránya van, amelyek többsége vagy magas költség (telepítés, csatlakozás, kilowatt), vagy alacsony rendelkezésre állás.

Bárki, aki tapasztalt már az elektromos hálózathoz való csatlakozást, tudja, hogy sok probléma van, és a hozzáférhetőség sok kívánnivalót hagy maga után. És a költségek is.

A gáz, az egyik legolcsóbb és legkörnyezetbarátabb üzemanyagfajta, nem mindenhol kapható. Nagyon költséges gázvezetéket vezetni távoli településekre. A cseppfolyósított gáz drága. A gázkazánház is sokba kerül. Nem nehéz gázpalackot vásárolni és a kályhához kötni, de a ház fűtése, áramellátása nem oldható meg palack vásárlásával. Ráadásul a gáz robbanásveszélyes.

Dízel, fűtőolaj - kazánházakban (generátorokban) való használatra még drágább, mint a gáz. Személyes (leányvállalati) gazdaságokban való használatra telepíthet generátort, de a kimenő áram meglehetősen drága lesz. És a generátor is pénzbe kerül.

A vízenergiához vízierőmű építése szükséges - ez nagy tőkebefektetés. És az üzemeltetés sem ingyenes. És nem mindenhol elérhető. És mellékhatások a környezetre nézve. Általában messze az ideálistól. Kis generációnak egyáltalán nem alkalmas.

Az atomenergia összefügg a balesetek kockázatával (Csernobil, Fukusima), és bármennyire is meg vagyunk győződve arról, hogy a modern atomerőművek abszolút megbízhatóak, egy atomerőmű mellett még mindig nem túl kényelmes élni. Ráadásul az atomerőművek kiégett fűtőanyagot termelnek, és az radioaktív, valahol, lehetőleg biztonságos helyen kell tárolni, hogy ne legyen szivárgás. Az atomerőmű építése pedig ismét magas tőkeköltséget jelent. Kis atomerőművek nincsenek és nem is létezhetnek, már csak biztonsági okokból is.

A napenergia drága, és az évi napsütéses napok száma alapján nem mindig hatékony. Alkalmas távoli falvak, családi házak energiaellátására napsütötte vidékeken, de ahol nagy teljesítményre van szükség és kevés a napsütés, ott nem.

Fokozatosan fejlődik a széltermelés, nő a generátorok mérete és teljesítménye, csökken az energiaköltség, de ez az energiafajta sem nevezhető csodaszernek. Nem túl olcsó és nem túl stabil. És nem mindenhol alkalmazható.

Ideális energiaforrás még nincs

Egyesek drágák, mások nem mindenhol kaphatók, mások pedig veszélyesek. És mindegyik erősen korlátozott teljesítményű, nem teszik lehetővé a fogyasztás igény szerinti önkényes növelését - a tervezett kapacitáson felül nem lehet extra fűtőelemet behelyezni egy atomerőműbe, a gázvezeték nem bővíthető, és pár további turbinák nem helyezhetők a vízerőműbe.

Általában a folyamatos korlátozások...

A modern energia hiányosságainak szembetűnő példája a Krím története, amikor a félsziget energiahiánnyal küzdött, amelyet nem lehetett gyorsan pótolni. Nem volt elég generátor, nem lehetett gyorsan gázerőművet építeni, sőt a szoroson áthúzott kábel is jelentős időt vett igénybe.

És nem csak az energia rendelkezésre állása hagy kívánnivalót maga után, hanem a költségek is.

Az energia minden áru és szolgáltatás költségének jelentős részét teszi ki, mivel a termelés és a szállítás minden szakaszában energiát és üzemanyagot (energiahordozót) használnak fel.

Az ipari berendezések villamos energiával, a kemencék gázzal vagy ismét elektromos árammal működnek, a vasúti szállítás költsége az áram költségét is tartalmazza. A gépjármű-szállítási szolgáltatások költsége tartalmazza az üzemanyag költségét.

A lakhatási számlák szinte teljes egészében az energiaköltségből állnak – fény, meleg víz, fűtés –, ennyi az energia. És még a hideg víz ára is függ az energiaköltségtől, mert a vizet elektromos szivattyúk szivattyúzzák.

A cement költsége (amely a lakhatási költségek jelentős részét teszi ki) jelentősen függ az áram és az üzemanyag költségétől is. Az alumínium (az egyik legfontosabb modern anyag) költsége szinte teljes egészében az elektromos áram költsége, mivel az alumíniumot elektrolízissel állítják elő.

Az energia és az üzemanyag aránya a különböző áruk és szolgáltatások költségében igen eltérő, de szinte mindenhol meglehetősen magas, ha figyelembe vesszük az energiaköltségeket a termelés minden szakaszában, a bányászattól a finomításon és az alapanyagok feldolgozásán át.

Ezért szeretnénk, ha az energia olcsóbb és elérhetőbb lenne.

Szeretném, ha a skálázhatóság magas lenne - a kilowatttól a gigawattig, hogy olcsón el lehessen látni egy nagyvárost, egy kis falut, de akár egy családi házat is. És úgy, hogy mindenhol működjön, függetlenül az évi napsütéses napok számától, a szél, a folyók, a terep és más természeti tényezők jelenlététől. És hogy az üzemanyag elérhető legyen. És környezetbarátnak lenni.

De lehetséges ez?

Van-e olyan energiaforrás, amely a fenti kritériumok mindegyikének megfelel (elérhetőség, méretezhetőség, alacsony telepítési és üzemeltetési költségek, környezetbarátság)?

Ma nincs ilyen forrás a piacon.

Minden létező energiaforrásnak vannak bizonyos hátrányai és korlátai – vagy viszonylag olcsó telepítés, de drága energia, vagy magas tőkeköltségek, vagy környezeti kockázatok, vagy egyéb korlátozások.

A közeljövőben új energiaforrás jelenik meg

Olyan forrás, amely nagy skálázhatósággal rendelkezik (kilowatttól gigawattig), széles körű telepítési lehetőséggel (nagyvárosoktól és ipari létesítményektől a kis falvakig és egyéni házakig), valamint környezetbarát, és alacsony energiaköltséggel (többször vagy akár többször is) több tízszer olcsóbb, mint az összes létező).

Olyan energia, amely többszörösen és tízszer könnyebben elérhető lesz mind a költségek, mind a telepítési lehetőségek tekintetében bármely területen - a hegyekben, a messzi északon, a távoli falvakban, szigeteken és félszigeteken.

Minden vállalkozás megengedheti magának saját erőművet, amely olcsóbban állítja elő az energiát, mint amennyi jelenleg bármely hálózatban elérhető.

Falu vagy új lakóövezet építéséhez nem szükséges a meglévő vízerőművek, hőerőművek vagy atomerőművek áramának eltávolítására törekedni - lehetőség nyílik saját erőmű telepítésére.

Az energiaköltségek többszörös csökkentése minden áru és szolgáltatás árának változásához vezet, és olyan új anyagokat és technológiákat tesz elérhetővé, amelyek használata ma a magas energiaköltségek miatt veszteséges.

Az energetikai forradalom minden más területen nagy, talán forradalmi változásokkal jár.

Az energiaszektort követően a gazdaság szerkezete, a gazdaság nyomán a társadalmi-politikai szerkezet változik.

De milyen új energiaforrás vezet a globális energiaforradalomhoz és az ezzel járó változásokhoz?

Honnan lesz olcsó kilowatt, megawatt és gigawatt bármilyen helyen és mennyiségben, méghozzá környezetbarát módon?

Nukleáris fúziós energia

A ma létező atomenergia-ipar nehéz radioaktív elemek hasadási reakcióin alapul (a meglévő atomerőművekben uránizotópokat használnak). Ez okozza az atomerőművek nagy bonyolultságát és költségét, a balesetek súlyos következményeit, valamint a kiégett fűtőelemek problémáit.

A radioaktív üzemanyagot nehéz és költséges előállítani, használni és ártalmatlanítani. A magas költségek és kockázatok befolyásolják az átvett energia költségét, és nem teszik lehetővé kis atomerőművek építését bárhol és mindenhol, amelyeket képzetlen és felügyelet nélküli személyzet helyezhet üzembe.

A hasadási reakciók mellett azonban vannak olyan fúziós reakciók, amelyek lényegesen nagyobb energiahozamot biztosítanak, ugyanakkor a kimeneten nem képződnek radioaktív izotópok, vagyis a kiégett fűtőelemekkel nincs probléma.

A magfúziós termékek szinte mindig stabil izotópok, amelyek nem különböznek a természetben létezőktől. Természetesen vannak fúziós reakciók radioaktív izotópok felszabadulásával, de senki sem kényszeríti ezek végrehajtását.

A magfúziós energia kilátásairól már régóta sokat beszéltek és írtak.

A nukleáris fúziós technológia fejlődésével járó energiaforradalom a múlt század végén várható volt – várható volt, de nem jött be.

Körülbelül fél évszázaddal ezelőtt megkezdődtek a kísérletek a magfúzió elindítására, és az egész világ tiszta és gyakorlatilag kimeríthetetlen energiával való ellátására (1 gramm szintetizált anyag több energiát biztosít, mint 100 liter benzin, annak ellenére, hogy a fúziós reakciókban lévő üzemanyag potenciálisan bármi lehet, beleértve a sima vizet is).

A gyakorlatban azonban a fúziós reakciók elindítására tett kísérletek Coulomb-gátba ütköztek, amelyről kiderült, hogy nagyon nehéz leküzdeni.

A Coulomb-gát az atommagok taszító ereje, amely megakadályozza azok összeolvadását (fúzióját). Pontosan a Coulomb-gát miatt a magfúzió nem megy magától mindenhol és mindenhol. E gát nélkül minden anyag már régen vasba és számos más nehéz elemmé változott volna.

Ugyanaz a Coulomb-gát miatt a termonukleáris robbanás nem okozhat olyan láncreakciót, amely során az egész bolygó égne. Termonukleáris robbanásban a magfúzió csak abban az anyagtérfogatban következik be, amely az első fokozat robbanásának pillanatában „gyulladt”, ami egy hagyományos maghasadási töltés.

Az elmúlt fél évszázad során, amióta a nukleáris fúziós reakciók nemzetgazdasági felhasználásával kapcsolatos ötletek megjelentek, a fúziós energia létrehozására irányuló kísérletek folyamatosan megszakadtak ugyanezen Coulomb-gáton szemben.

A tokamakok (egyfajta fúziós reaktor) épültek (és épülnek továbbra is), egyik nagyobb a másiknál, de pozitív energiakibocsátással, ami meghaladná a magas hőmérsékletű plazma felfűtésének és mágneses fánkban (tóruszban) tartásának költségeit. innen a név - tokamak, toroid mágneses tekercs) - hogy nem volt, és nem is az. És van okunk azt hinni, hogy soha nem fog.

De ha eddig minden energiahatékony magfúzió elindítására tett kísérlet kudarcot vallott a Coulomb-gáton, ha a tokamak még mindig nem adtak pozitív energiakibocsátást, és nem tudni, hogy adnak-e valaha - hol van az előrejelzés a közelgő energiaforradalomról jönni valahonnan?

LENR vagy LENR - alacsony energiájú magfúzió

A tokamak építésére és a magas hőmérsékletű plazmában történő magfúzió beindítására tett kísérletek mellett létezik egy irány, amelyet gyakran hidegfúziónak neveznek, bár ez nem teljesen helyes kifejezés, amely sokakat félrevezet.

A lényeg az, hogy a magfúzió nemcsak magas hőmérsékletű plazmában, hanem más körülmények között is megtörténhet, különösen erős elektromos kisülés során, amelyben az atommagok a fúzióhoz elegendő energiát szereznek (ezért ezt a fúziót hidegnek nevezni helytelen , az adott esetben a részecskékre adott energia nem kevesebb, mint a magas hőmérsékletű plazmában). Más körülményeket is felfedeztek, amelyek között "meleg" magfúzió megy végbe - "plazma alatti, de szobahőmérséklet feletti hőmérsékleten".

Az akadémiai tudomány sokáig nem ismerte fel a magfúzió lehetőségét a magas hőmérsékletű plazmától eltérő körülmények között. Kivételt tettek a „mezonkatalízis” esetében, amelyben a szintézis nem igényelt az anyag melegítését, de energetikailag sem volt kedvező, mert a mezonok előállítási költsége magasabb volt, mint a szintézis energiahozama.

Számos tudóst, akik az alacsony energiájú fúzió (LENR) területén végeztek kutatásokat, élesen kritizáltak az akadémiai közösségek, „alkimistának” nyilvánítottak, és néhányat el is bocsátottak intézményeikből „eretnekség” miatt.

De bármennyire is hangoztatták az „ortodox fizikusok”, hogy a magfúzió nem jöhet létre alacsony energiákon, mert nem is lehetséges, a kutatás folytatódott ezen a területen, új tudományos központok csatlakoztak hozzájuk, nőtt a finanszírozás, nőtt a kísérleti bázis és... a végén kiderült, hogy a lehetetlen még mindig lehetséges, és a magfúzió nem csak a magas hőmérsékletű plazmában, hanem más körülmények között és anyagállapotokban is előfordul.

Az elmúlt években számos „meleg” fúzióval és elektromos kisülésekben történő fúzióval kapcsolatos kísérletet ismételtek meg különböző független kutatócsoportok, amelyek stabil, reprodukálható hatást értek el, és ami a legfontosabb, pozitív energiahozamot értek el, ami nagyobbnak bizonyult. mint az uránhasadási reakciókban (ahogyan és ennek lennie kell, mert a fúziós reakciók energetikailag erősebbek, mint a hasadási reakciók).

Ezenkívül számos elméletet dolgoztak ki annak magyarázatára, hogy az atommagok pontosan hogyan tudják leküzdeni a makacs Coulomb-gátat, és miért történik ez szigorúan meghatározott feltételek mellett.

A tudományos közösségben még mindig nincs konszenzus, hogy melyik elmélet a helyes. Vannak olyanok is, akik makacsul azt hajtogatják, hogy „ez nem lehet, mert soha nem történhet meg”. De a tények felismerése elkerülhetetlen, csakúgy, mint az elméleti bázis fejlesztése a tudományos közösség által elismert egységes állapotig.

A Coulomb-gátat leküzdötték

A Coulomb-gátat minden értelemben leküzdötték, és most a fúziós elven működő atomreaktorok megjelenése elsősorban mérnöki feladat és idő kérdése.

Természetesen a kereskedelmi forgalomba kerülő nukleáris fúziós reaktorok megjelenéséig még sok év múlva lehet várni. Talán több évtizedet is. A kísérleti üzemtől az ipari formatervezésig nem mindig könnyű az út. A tudománynak pedig konszenzusra kell jutnia e reakciók fizikai alapjairól, e nélkül a megvalósítási folyamat nagymértékben megakad.

Példaként felidézhetjük a helikoptergyártás történetét. Az első kísérleti helikopterek a 20. század elején jelentek meg, de veszélyesek, instabilok és hatástalanok voltak. Csak néhány évtizeddel később, a második világháború után sikerült megbízható és valóban hatékony helikoptereket kifejleszteni, gyártásba helyezni és kísérleti modellekből ipari modellekké alakítani.

Valószínűleg a magfúziós reaktorok is ugyanígy járnak majd – a ma működő kísérleti létesítményektől az ipari berendezésekig, amelyeket 10-20 év múlva kezdenek gyártani.

A legfontosabb azonban már megtörtént - fúziós reaktorokból kísérleti mintákat hoztak létre, a kutatók stabil, reprodukálható hatást és olyan pozitív energiakibocsátást értek el, amely meghaladja a modern atomerőművekben használt fűtőelem-rudak energiakibocsátását.

A prototípusok azt sugallják, hogy a fúziós reaktorok nagyon méretezhetőek lesznek – a minimális effektív teljesítmény több kilowatttól indul, és egy ilyen teljesítményű tápegység akkora lehet, mint egy számítógépes rendszeregység. A kilowatt teljesítményre eső telepítési költség alacsonyabb lesz, mint bármely meglévő generátoré. Az üzemanyag költsége (díj) elhanyagolható lesz egy mindenütt jelen lévő anyag használata miatt.

Ebben az anyagban nem sorolom fel azokat a kutatókat és kísérleti létesítményeket, ahol a magfúzió hatását elérték, mert ezek külön áttekintést érdemelnek, amelyet kiegészítve készítek és publikálok.

Egyelőre csak azokat az országokat tüntetem fel, amelyekben tanulmányokat végeztek és pozitív eredményeket értek el - ezek Oroszország, Japán, Olaszország és az USA. Ezenkívül az első nukleáris fúziós létesítményt nyilvánvalóan a Szovjetunióban hozták létre, de a projektet nem fejlesztették ki időben, és bezárták.

Különösen fontos, hogy a kínai tudósok képesek voltak reprodukálni a magfúzió hatását, és ha Kínában reprodukálnak valamit, akkor az ipari formatervezési minták megjelenése biztosan nem áll meg.

A magfúzió energiája a science fictionből valósággá válik.

A világ egy energiaforradalom küszöbén áll, amelyet már nem lehet visszafordítani.

Az energiaforradalmat követő összes többi forradalmat sem lehet törölni, mert az energia mindennek az alapja - a termelés, a közlekedés, az életfenntartás, az egész gazdaság alapja. A gazdaság pedig a politika és a társadalmi rend alapja. Ezért az energiaforradalom után az összes többi követni fogja, beleértve a társadalmi-politikaiakat is.

Val vel. Lásd még AZ ATOMMAG SZERKEZETE.Ahogy G. Gamow megmutatta, két közeledő könnyű atommag közötti reakció valószínűsége arányos, Ahol e természetes logaritmus alapja, Z 1 És Z 2 protonok száma a kölcsönhatásban lévő magokban, W relatív megközelítésük energiája, és K állandó szorzó. A reakció végrehajtásához szükséges energia az egyes magokban lévő protonok számától függ. Ha több mint három, akkor ez az energia túl nagy, és a reakció gyakorlatilag lehetetlen. Így a növekvő Z 1 és Z 2 csökken a reakció valószínűsége.

Két atommag kölcsönhatásának valószínűségét a „reakciókeresztmetszet” jellemzi, barnokban mérve (1 b = 10

24 cm2 ). A reakciókeresztmetszet az atommag effektív keresztmetszetének területe, amelybe egy másik magnak „be kell esnie”, hogy kölcsönhatásuk létrejöhessen. A deutérium és trícium reakciójának keresztmetszete eléri maximális értékét (~ 5b), amikor a kölcsönható részecskék relatív megközelítési energiája 200 keV nagyságrendű. 20 keV energiánál a keresztmetszet kisebb, mint 0,1 b.

A célt eltaláló millió felgyorsult részecske közül legfeljebb egy lép nukleáris kölcsönhatásba. A többiek eloszlatják energiájukat a célatomok elektronjain, és lelassulnak olyan sebességre, amelynél a reakció lehetetlenné válik. Következésképpen a szilárd célpont gyorsított magokkal történő bombázásának módszere (amint az a Cockcroft-Walton kísérletben volt) alkalmatlan a CTS-re, mivel ebben az esetben a kapott energia sokkal kevesebb, mint az elhasznált energia.

Fúziós üzemanyagok. Bevonó reakciók p , amelyek a Napon és más homogén csillagokon végbemenő magfúzió folyamataiban játszanak nagy szerepet, földi körülmények között gyakorlati szempontból nem érdekesek, mert túl kicsi a keresztmetszete. A termonukleáris fúzióhoz a földön, a fent említettek szerint, a deutérium egy alkalmasabb tüzelőanyag.

De a legvalószínűbb reakció deutérium és trícium egyenlő keverékében megy végbe (

D.T. -keverék). Sajnos a trícium radioaktív, és rövid felezési ideje miatt ( T 1/2 ~ 12,3 év) gyakorlatilag nem található meg a természetben. Mesterségesen, hasadóreaktorokban állítják elő, de a deutériummal való reakciók melléktermékeként is. A trícium természetben való hiánya azonban nem akadálya a felhasználásnak D.T. szintézis reakciók, mert trícium izotóp besugárzásával állítható elő 6 Li A fúzió során keletkező neutronok: n + 6 Li ® 4 He + t. Ha egy fúziós kamrát vesz körül egy réteggel 6 Li (a természetes lítium 7%-ot tartalmaz), akkor elérhető a fogyasztható trícium teljes reprodukciója. És bár a gyakorlatban bizonyos neutronok elkerülhetetlenül elvesznek, veszteségük könnyen kompenzálható, ha a héjba viszünk egy olyan elemet, mint például a berillium, amelynek magja, amikor egy gyors neutron eltalálja, kettőt bocsát ki.. A termonukleáris reaktor működési elve. A könnyű atommagok fúziós reakcióját, amelynek célja hasznos energia előállítása, irányított termonukleáris fúziónak nevezzük. Százmillió Kelvin nagyságrendű hőmérsékleten hajtják végre. Ezt az eljárást eddig csak laboratóriumokban hajtották végre.Ideiglenes e és hőmérsékleti viszonyok. Hasznos termonukleáris energia kinyerése csak két feltétel teljesülése esetén lehetséges. Először is, a szintézisre szánt keveréket olyan hőmérsékletre kell felmelegíteni, amelyen az atommagok kinetikus energiája nagy valószínűséggel fúziót biztosít az ütközéskor. Másodszor, a reagáló keveréknek nagyon jól hőszigeteltnek kell lennie (azaz a magas hőmérsékletet kellő ideig fenn kell tartani ahhoz, hogy a szükséges számú reakció bekövetkezzen, és az emiatt felszabaduló energia meghaladja a tüzelőanyag fűtésére fordított energiát).Kvantitatív formában ezt a feltételt a következőképpen fejezzük ki. A termonukleáris keverék felmelegítéséhez a térfogatának egy köbcentiméterét kell energiát adni P 1 = knT, Ahol k numerikus együttható, n a keverék sűrűsége (a szemek száma 1 cm-ben 3), T szükséges hőmérséklet. A reakció fenntartásához a termonukleáris keveréknek adott energiát az idő múlásával fenn kell tartani t . Ahhoz, hogy egy reaktor energetikailag jövedelmező legyen, az szükséges, hogy ezalatt több termonukleáris energia szabaduljon fel benne, mint amennyit fűtésre fordítottak. A felszabaduló energia (1 cm-enként is 3 ) a következőképpen fejeződik ki: Ahol f( T) együttható a keverék hőmérsékletétől és összetételétől, R energia szabadul fel egy elemi szintézis aktus során. Akkor az energetikai jövedelmezőség feltétele P 2 > P 1 fogja felvenni a formát vagy Az utolsó egyenlőtlenség, az úgynevezett Lawson-kritérium, a tökéletes hőszigetelés követelményeinek mennyiségi kifejezése. A jobb oldali „Lawson-szám” csak a keverék hőmérsékletétől és összetételétől függ, és minél nagyobb, annál szigorúbbak a hőszigetelési követelmények, pl. annál nehezebb reaktort létrehozni. Az elfogadható hőmérsékletek tartományában a tiszta deutérium Lawson-száma 10 16 s/cm3 , és egyenértékű komponens esetén DT keverékek 2 H 10 14 s / cm 3. Tehát D.T. - a keverék az előnyben részesített termonukleáris üzemanyag.

A sűrűség és a zárási idő szorzatának energetikailag kedvező értékét meghatározó Lawson-kritériumnak megfelelően a termonukleáris reaktornak a lehető legnagyobb méretűt kell használnia.

se t . Ezért a szabályozott fúzióval kapcsolatos kutatások két irányban tértek el: az elsőben a kutatók egy viszonylag ritka plazmát próbáltak meg mágneses tér segítségével kellően hosszú ideig visszatartani; a másodikban lézer segítségével rövid időre nagyon nagy sűrűségű plazmát hoznak létre. Sokkal több munkát szenteltek az első megközelítésnek, mint a másodiknak.Mágneses plazmazárás. A fúziós reakció során a forró reagens sűrűségének olyan szinten kell maradnia, hogy a plazmakamra által ellenálló nyomás mellett térfogategységenként kellően magas hasznos energia jöjjön létre. Például a deutérium-trícium keverékéhez 10 °C hőmérsékleten 8 A kimenetet a kifejezés határozza megHa elfogadjuk P egyenlő 100 W/cm3 (ami nagyjából megfelel az atommaghasadásos reaktorok fűtőelemei által felszabaduló energiának), akkor a sűrűség n legyen kb. 10 15 mag/cm3 , és a megfelelő nyomás nT körülbelül 3 MPa. Ebben az esetben a Lawson-kritérium szerint a retenciós időnek legalább 0,1 s-nak kell lennie. Deutérium-deutérium plazmához 10 °C hőmérsékleten 9 K Ebben az esetben mikor P = 100 W/cm3, n» 3 H 10 15 mag / cm 3 és körülbelül 100 MPa nyomású, a szükséges retenciós idő több mint 1 s. Megjegyzendő, hogy ezek a sűrűségek csak 0,0001-e a légköri levegő sűrűségének, ezért a reaktorkamrát nagy vákuumba kell evakuálni.

A zárási időre, hőmérsékletre és sűrűségre vonatkozó fenti becslések tipikus minimális paraméterek, amelyek egy fúziós reaktor működéséhez szükségesek, és deutérium-trícium keverék esetén könnyebben elérhetők. Ami a hidrogénbomba robbanása során és a csillagok belsejében fellépő termonukleáris reakciókat illeti, figyelembe kell venni, hogy a teljesen eltérő körülmények miatt az első esetben nagyon gyorsan, a másodikban pedig rendkívül lassan mennek végbe. a termonukleáris reaktorban zajló folyamatokhoz képest.

Vérplazma. Ha egy gázt erősen hevítenek, az atomjai elveszítik elektronjaik egy részét vagy egészét, ami pozitív töltésű részecskék, úgynevezett ionok és szabad elektronok képződését eredményezi. Egymillió fok feletti hőmérsékleten egy könnyű elemekből álló gáz teljesen ionizálódik, azaz. minden atom elveszti az összes elektronját. Az ionizált állapotú gázt plazmának nevezik (a kifejezést I. Langmuir vezette be). A plazma tulajdonságai jelentősen eltérnek a semleges gáz tulajdonságaitól. Mivel a plazma szabad elektronokat tartalmaz, a plazma nagyon jól vezeti az elektromosságot, és vezetőképessége ezzel arányos T 3/2 . A plazma felmelegíthető elektromos áram átvezetésével. A hidrogénplazma vezetőképessége 10 °C-on 8 K ugyanaz, mint a réz szobahőmérsékleten. A plazma hővezető képessége is nagyon magas.

Például a plazma 10 fokos hőmérsékleten tartására

8 K, megbízhatóan hőszigetelni kell. A plazmát elvileg úgy lehet izolálni a kamra falaitól, hogy erős mágneses térbe helyezzük. Ezt azok az erők biztosítják, amelyek akkor keletkeznek, amikor az áramok kölcsönhatásba lépnek a plazmában lévő mágneses mezővel.

Mágneses tér hatására az ionok és elektronok spirálisan mozognak a térvonalai mentén. Az egyik térvonalról a másikra való átmenet lehetséges részecskeütközések során és keresztirányú elektromos tér alkalmazásakor. Elektromos mezők hiányában a magas hőmérsékletű ritkított plazma, amelyben ritkák az ütközések, csak lassan diffundál a mágneses erővonalakon. Ha a mágneses erővonalak zárva vannak, és hurok alakot adnak nekik, akkor a plazmarészecskék ezen vonalak mentén mozognak, és a hurok területén maradnak. A plazmazárás ilyen zárt mágneses konfigurációja mellett nyílt rendszereket javasoltak (a kamra végeiből kifelé nyúló erővonalakkal), amelyekben a részecskék a kamrában maradnak a részecskék mozgását korlátozó mágneses „dugók” miatt. A kamra végein mágneses dugók jönnek létre, ahol a térerő fokozatos növekedése következtében szűkülő térnyaláb alakul ki.

A gyakorlatban a kellően nagy sűrűségű plazma mágneses bezárása korántsem bizonyult egyszerűnek: gyakran merülnek fel benne magnetohidrodinamikai és kinetikai instabilitások.

A magnetohidrodinamikai instabilitások a mágneses erővonalak hajlításaival és megtöréseivel járnak. Ebben az esetben a plazma csomók formájában elkezdhet mozogni a mágneses téren, néhány milliomod másodperc alatt elhagyja a bezárt zónát és hőt ad át a kamra falainak. Az ilyen instabilitások elfojthatók, ha a mágneses térnek egy bizonyos konfigurációt adunk.

A kinetikai instabilitások nagyon változatosak, és kevésbé részletesen tanulmányozták őket. Vannak köztük olyanok, amelyek megzavarják a rendezett folyamatokat, mint például az egyenáram vagy a részecskék áramlása a plazmán keresztül. Más kinetikai instabilitások miatt a plazma keresztirányú diffúziós sebessége a mágneses térben nagyobb, mint amit az ütközéselmélet egy csendes plazmára jósol.

Zárt mágneses konfigurációjú rendszerek. Ha egy ionizált vezető gázra erős elektromos mezőt hozunk, abban kisülési áram jelenik meg, egyúttal a körülvevő mágneses tér is megjelenik. A mágneses tér kölcsönhatása az árammal a töltött gázrészecskékre ható nyomóerők megjelenéséhez vezet. Ha az áram a vezető plazmavezeték tengelye mentén folyik, akkor a keletkező radiális erők, mint a gumiszalagok, összenyomják a zsinórt, elmozdítva a plazmahatárt az azt tartalmazó kamra falaitól. Ezt a jelenséget, amelyet elméletileg W. Bennett jósolt meg 1934-ben, és először A. Ware mutatott be kísérletileg 1951-ben, csípés effektusnak nevezik. A csípés módszert alkalmazzák a plazma tárolására; Figyelemre méltó tulajdonsága, hogy a gázt maga az elektromos áram melegíti fel magas hőmérsékletre (ohmos fűtés). A módszer alapvető egyszerűsége a forró plazma visszatartásának legelső próbálkozásaihoz vezetett, az egyszerű csípés hatás vizsgálata pedig annak ellenére, hogy később fejlettebb módszerekkel kiszorították, lehetővé tette a problémák jobb megértését. amellyel ma is szembesülnek a kísérletezők.

A radiális irányú plazmadiffúzió mellett hosszirányú sodródás és annak a plazma zsinór végein való kilépése is megfigyelhető. A végeken keresztüli veszteség kiküszöbölhető, ha a plazmakamrát fánk (tórusz) formára adjuk. Ebben az esetben toroidális becsípést kapunk.

A fent leírt egyszerű csípésnél komoly probléma a benne rejlő magnetohidrodinamikai instabilitás. Ha a plazmaszálban kismértékű hajlítás lép fel, akkor megnő a mágneses erővonalak sűrűsége a hajlítás belsejében (1. ábra). A mágneses erővonalak, amelyek úgy viselkednek, mint a tömörítésnek ellenálló kötegek, gyorsan „kidudorodni” kezdenek, így a hajlítás addig nő, amíg a plazmavezeték teljes szerkezete megsemmisül. Ennek eredményeként a plazma érintkezésbe kerül a kamra falaival és lehűl. Ennek a pusztító jelenségnek a kiküszöbölésére a főtengelyirányú áram áthaladása előtt egy hosszanti mágneses tér jön létre a kamrában, amely egy később alkalmazott körkörös térrel együtt „kiegyenesíti” a plazmaoszlop kezdődő hajlását (2. ábra). A plazmaoszlop axiális térrel történő stabilizálásának elve a termonukleáris reaktorok két ígéretes projektjének alapja: egy tokamak és egy fordított mágneses térrel.Nyitott mágneses konfigurációk. Nyílt konfigurációs rendszerekben a plazma hosszirányú elzáródásának problémáját mágneses tér létrehozásával oldják meg, amelynek a kamra végeihez közeli erővonalak elkeskenyedő nyaláb alakúak. A töltött részecskék helikális vonalak mentén mozognak a térvonal mentén, és nagyobb intenzitású területekről verődnek vissza (ahol nagyobb a térvonal sűrűsége). Az ilyen konfigurációkat (3. ábra) mágneses tükrös csapdáknak vagy mágneses tükröknek nevezzük. A mágneses teret két párhuzamos tekercs hozza létre, amelyekben erős, azonos irányú áramok folynak. A tekercsek közötti térben az erővonalak egy „hordót” alkotnak, amelyben a zárt plazma található. Kísérletileg azonban megállapították, hogy az ilyen rendszerek valószínűleg nem képesek a reaktor működéséhez szükséges sűrűségű plazmát befogadni. Jelenleg nem sok remény fűződik ehhez a megőrzési módhoz. Lásd még MÁGNESES HIDRODINAMIKA.Tehetetlenségi visszatartás. Az elméleti számítások azt mutatják, hogy a termonukleáris fúzió lehetséges mágneses csapdák használata nélkül. Ehhez egy speciálisan előkészített célpontot (körülbelül 1 mm sugarú deutériumgömböt) gyorsan olyan nagy sűrűségűre préselnek, hogy a termonukleáris reakciónak van ideje befejeződni, mielőtt az üzemanyag célpontja elpárologna. A kompressziót és a termonukleáris hőmérsékletre melegítést ultraerős lézerimpulzusokkal lehet végrehajtani, egyenletesen és egyidejűleg besugározva az üzemanyaggolyót minden oldalról (4. ábra). Felületi rétegeinek azonnali elpárologtatásával a kiszökő részecskék nagyon nagy sebességre tesznek szert, és a labda nagy nyomóerőknek van kitéve. Hasonlóak a rakétát hajtó reaktív erőkhöz, azzal a különbséggel, hogy itt ezek az erők befelé, a cél középpontja felé irányulnak. Ezzel a módszerrel 10-es nagyságrendű nyomás keletkezhet 11 MPa és sűrűsége 10 000-szer nagyobb, mint a víz sűrűsége. Ennél a sűrűségnél szinte az összes termonukleáris energia egy kis robbanás formájában felszabadul egy idő alatt.~ 10 12 Val vel. A fellépő mikrorobbanások, amelyek mindegyike 12 kg TNT-nek felel meg, nem okoznak kárt a reaktorban, és az ilyen mikrorobbanások sorozatának rövid időközönkénti végrehajtása lehetővé tenné szinte folyamatos termelést. hasznos energia. Az inerciális elzáráshoz nagyon fontos a tüzelőanyag célpontjának kialakítása. A nehéz és könnyű anyagokból készült, koncentrikus gömbök formájú célpont lehetővé teszi a részecskék leghatékonyabb elpárologtatását, és ennek következtében a legnagyobb tömörítést.

A számítások azt mutatják, hogy megajoule nagyságrendű lézersugárzási energiával (10

6 J) és a lézer hatásfoka legalább 10%, a termelt termonukleáris energiának meg kell haladnia a lézer szivattyúzására fordított energiát. A termonukleáris lézeres berendezések Oroszországban, az USA-ban, Nyugat-Európában és Japánban találhatók kutatólaboratóriumokban. Jelenleg vizsgálják annak lehetőségét, hogy a lézersugár helyett nehézion-nyalábot alkalmazzanak, vagy egy ilyen sugárt fénysugárral kombináljanak. A modern technológiának köszönhetően ez a reakcióindító módszer előnyt jelent a lézeres módszerrel szemben, mivel több hasznos energiát tesz lehetővé. Hátránya, hogy nehéz a sugár a célpontra fókuszálni. MÁGNESES TARTÁSÚ EGYSÉGEK A plazmazárás mágneses módszereit Oroszországban, az USA-ban, Japánban és számos európai országban tanulmányozzák. A fő figyelem a toroid típusú installációkra irányul, mint például a tokamak és a fordított mágneses térerős csipet, amelyek az egyszerűbb, stabilizáló hosszanti mágneses térrel rendelkező csípések kifejlesztésének eredményeként jelentek meg.

Toroid mágneses térrel történő plazmazáráshoz

B j olyan feltételeket kell teremteni, amelyek mellett a plazma nem tolódik el a tórusz falai felé. Ezt a mágneses erővonalak „csavarásával” érik el (az úgynevezett „forgási transzformáció”). Ez a csavarás kétféleképpen történik. Az első módszernél egy áramot vezetnek át a plazmán, ami a már tárgyalt stabil csípés konfigurációjához vezet. Az áram mágneses mezője B q Ј B q együtt B j teljes mezőt hoz létre a szükséges csavarral. Ha B j Bq , a kapott konfigurációt tokamak néven ismerjük (a „TORIDAL CHAMBER WITH MAGNETIC COILS” kifejezés rövidítése). A Tokamakot (5. ábra) L. A. Artsimovich vezetésével fejlesztették ki a róla elnevezett Atomenergia Intézetben. I. V. Kurchatov Moszkvában. Nál nél B j ~ Bq fordított mágneses térrel csípő konfigurációt kapunk.

A második módszernél speciális spirális tekercseket használnak a toroid plazmakamra körül, hogy biztosítsák a zárt plazma egyensúlyát. Az ezekben a tekercsekben lévő áramok összetett mágneses teret hoznak létre, ami a tóruszban lévő teljes mező erővonalainak elcsavarodásához vezet. Egy ilyen eszközt, az úgynevezett sztellarátort a Princeton Egyetemen fejlesztették ki.

(USA) L. Spitzer és munkatársai.Tokamak. Egy fontos paraméter, amelytől a toroid plazma behatárolása függ, a „stabilitási határ” q egyenlő rB j / R.B. q, hol r és R kis és nagy sugarú toroid plazma, ill. Alacsonyon q Helikális instabilitás alakulhat ki, ami az egyenes csípés hajlítási instabilitásának analógja. Moszkvai tudósok kísérletileg kimutatták, hogy mikor q > 1 (azaz B j Bq ) nagymértékben csökken a csavarok instabilitása előfordulásának lehetősége. Ez lehetővé teszi az áram által termelt hő hatékony felhasználását a plazma melegítésére. Sok éves kutatás eredményeként a tokamak jellemzői jelentősen javultak, különösen a terepi egyenletesség növekedése és a vákuumkamra hatékony tisztítása miatt.

Az Oroszországban elért biztató eredmények a világ számos laboratóriumában ösztönözték a tokamak létrehozását, és ezek konfigurációja intenzív kutatás tárgyává vált.

A tokamak plazma ohmos melegítése nem elegendő a termonukleáris fúziós reakció végrehajtásához. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a plazma melegítésekor elektromos ellenállása nagymértékben csökken, és ennek eredményeként az áram áthaladása során a hőképződés élesen csökken. A tokamak áramát nem lehet egy bizonyos határ fölé növelni, mivel a plazmakábel elveszítheti a stabilitását, és a kamra falára kerülhet. Ezért különféle további módszereket alkalmaznak a plazma melegítésére. Ezek közül a leghatékonyabb a nagyenergiájú semleges atomnyalábok befecskendezése és a mikrohullámú besugárzás. Az első esetben az 50200 keV energiára felgyorsított ionokat semlegesítik (hogy elkerüljék, hogy a mágneses tér visszaverődjenek a kamrába kerülve), és a plazmába injektálják. Itt újra ionizálódnak, és az ütközések során átadják energiájukat a plazmának. A második esetben mikrohullámú sugárzást használnak, amelynek frekvenciája megegyezik az ionciklotron frekvenciájával (az ionok mágneses térben való forgásának frekvenciája). Ezen a frekvencián a sűrű plazma abszolút fekete testként viselkedik, azaz. teljesen elnyeli a beeső energiát. Egy tokamakon

VADÁSZGÉP Az Európai Unió országaiban 280 millió Kelvin ionhőmérsékletű és 0,85 s retenciós idejű plazmát semleges részecskék injektálásával nyertek. A 2 MW-ot elérő termonukleáris teljesítményt deutérium-trícium plazma felhasználásával kaptuk. A reakció időtartamát korlátozza a szennyeződések megjelenése a kamrafalak porlasztása miatt: a szennyeződések behatolnak a plazmába, és ionizálva jelentősen megnövelik a sugárzás miatti energiaveszteséget. Jelenleg a programon dolgozik VADÁSZGÉP a szennyeződések ellenőrzésének és eltávolításának lehetőségének kutatására összpontosított ún. "mágneses terelő".

Nagy tokamakokat is létrehoztak az USA-ban

TFTR, Oroszországban T15 és Japánban JT60 . Az ezekben és más létesítményekben végzett kutatások megalapozták a szabályozott termonukleáris fúziós munka egy további szakaszát: a tervek szerint 2010-ben egy nagyméretű reaktort indítanak műszaki tesztelésre. Ez várhatóan az Egyesült Államok, Oroszország, az Európai Unió és Japán közös erőfeszítése lesz. Lásd még TOKAMAK. Fordított mező csípés (FRP). A POP konfiguráció abban különbözik a tokamaktól Bq~ Bj, de ebben az esetben a toroidális tér iránya a plazmán kívül ellentétes a plazmaoszlopon belüli irányával. J. Taylor megmutatta, hogy egy ilyen rendszer minimális energiájú állapotban van, és ennek ellenére q , jól védett a legsúlyosabb, nagy léptékű magnetohidrodinamikai instabilitások ellen. A kisebb, helyi instabilitásoktól nagyrészt megvédik az ún A „mágneses nyírás” megváltoztatja a teljes mágneses tér erővonalainak irányát, amikor a zsinór sugara mentén mozog. Az angliai Zeta létesítményben végzett kísérletek azt mutatták, hogy a plazmában spontán módon fordított térelrendezés alakulhat ki, és amikor ez megtörténik, a plazma jobban felmelegszik, és megnövekedett stabilitást mutat.

A POP konfiguráció előnye, hogy benne a plazma és a mágneses tér térfogati energiasűrűségének aránya (érték

b ) több, mint egy tokamakban. Alapvetően fontos, hogy b a lehető legnagyobb volt, mivel ez csökkenti a toroidális mezőt, és ezáltal csökkenti az azt létrehozó tekercsek és a teljes tartószerkezet költségeit. A POP gyengesége, hogy ezeknek a rendszereknek a hőszigetelése rosszabb, mint a tokamákoké, és a fordított mező fenntartásának problémája sem oldódott meg.Sztellarátor. A sztellarátorban a zárt toroid mágneses mezőt egy, a kameratest köré tekercselt speciális csavartekercs által létrehozott mező fedi fel. A teljes mágneses tér megakadályozza a plazma elsodródását a középponttól, és elnyomja bizonyos típusú magnetohidrodinamikai instabilitásokat. Maga a plazma a tokamaknál alkalmazott módszerek bármelyikével létrehozható és felmelegíthető.

A sztellarátor fő előnye, hogy a benne alkalmazott elzárási módszer nem kapcsolódik a plazmában lévő áram jelenlétéhez (mint a tokamakoknál vagy a csípőeffektuson alapuló telepítéseknél), ezért a sztellarátor stacioner üzemmódban is működhet. Ezen kívül a csavar tekercselésnek lehet „elterelő” hatása, pl. megtisztítja a plazmát a szennyeződésektől és eltávolítja a reakciótermékeket.

A sztellarátorokban lévő plazmazáródást alaposan tanulmányozták az Európai Unióban, Oroszországban, Japánban és az USA-ban található létesítményekben. A sztellarátoron

"Wendelstein VII" Németországban 5 °C-nál magasabb hőmérsékletű nem áramot szállító plazmát lehetett fenntartani Ch 10 6 kelvins, nagy energiájú atomsugár befecskendezésével melegítve.

A legújabb elméleti és kísérleti vizsgálatok kimutatták, hogy a legtöbb leírt telepítésnél, és különösen a zárt toroid rendszerekben, a plazma záródási ideje növelhető a sugárirányú méretek és a határoló mágneses tér növelésével. Például egy tokamak esetében a számítások szerint a Lawson-kritérium teljesül (és még némi különbséggel is) mágneses térerősség mellett.

~ 50 е 100 kg, és a toroid kamra kis sugara kb. 2 m Ezek a beépítési paraméterek 1000 MW villamos energiához.

Ilyen nagyméretű, mágneses plazmazárással rendelkező létesítmények létrehozásakor teljesen új technológiai problémák merülnek fel. Több köbméter térfogatú, 50 kg-os mágneses mező létrehozásához vízhűtéses réztekercsekkel több száz megawatt kapacitású villamosenergia-forrásra lesz szükség. Ezért nyilvánvaló, hogy a tekercseket szupravezető anyagokból kell készíteni, például nióbium és titán ötvözetéből vagy ónból. Ezeknek az anyagoknak az elektromos árammal szembeni ellenállása szupravezető állapotban nulla, ezért minimális mennyiségű villamos energiát kell fogyasztani a mágneses tér fenntartásához.

Reaktor technológia. A termonukleáris erőmű felépítését vázlatosan szemlélteti az ábra. 6. A reaktorkamrában deutérium-trícium plazma található, amelyet lítium-berillium „takaró” vesz körül, ahol a neutronok abszorbeálódnak és a trícium reprodukálódik. A keletkezett hőt a takaróból hőcserélőn keresztül egy hagyományos gőzturbinába távolítják el. A szupravezető mágnes tekercseit sugárzás- és hőpajzsok védik, és folyékony héliummal hűtik. A plazma stabilitásával és a szennyeződésektől való megtisztításával, a kamra belső falának sugárzási károsodásával, az üzemanyag-ellátással, a hő- és reakciótermékek eltávolításával, valamint a hőteljesítmény szabályozásával kapcsolatos számos probléma azonban még nem megoldott. Lásd még ATOMENERGIA; HŐCSERÉLŐ.A termonukleáris kutatás kilátásai. A tokamak típusú létesítményeken végzett kísérletek azt mutatták, hogy ez a rendszer nagyon ígéretes lehet egy CTS reaktor lehetséges alapjaként. Az eddigi legjobb eredményeket a tokamakokkal érték el, és van remény arra, hogy a telepítések méretének megfelelő növekedésével ipari CTS-t is be lehet majd vezetni rajtuk. A tokamak azonban nem elég gazdaságos. Ennek a hátránynak a kiküszöbölése érdekében szükséges, hogy ne impulzus üzemmódban működjön, mint most, hanem folyamatos üzemmódban. De ennek a problémának a fizikai vonatkozásait még nem vizsgálták eléggé. Szükséges továbbá olyan technikai eszközök kidolgozása, amelyek javítják a plazma paramétereit és kiküszöbölik annak instabilitását. Mindezeket figyelembe véve nem szabad megfeledkeznünk a termonukleáris reaktor egyéb lehetséges, bár kevésbé fejlett lehetőségeiről sem, például sztellarátorról vagy térfelé fordított csípésről. A kutatás állása ezen a területen elérte azt a szakaszt, ahol a legtöbb magas hőmérsékletű plazma mágneses lezáró rendszerhez és egyes inerciális elzárórendszerekhez már léteznek elvi reaktortervek. A tokamak ipari fejlesztésére példa a projekt"Kos" (EGYESÜLT ÁLLAMOK).

A tokamakok következő generációjának meg kell oldania az ipari CTS-reaktorokkal kapcsolatos műszaki problémákat. Nyilvánvaló, hogy készítőiknek komoly nehézségekkel kell szembenézniük, de az is biztos, hogy a környezettel, nyersanyag- és energiaforrásokkal kapcsolatos problémák tudatosulásával az elektromos áram előállítása a fent tárgyalt új módszerekkel kerül megérdemelt helyére. . Lásd még ENERGETIKAI FORRÁSOK.

IRODALOM Artsimovich L.A. Szabályozott termonukleáris reakciók. M., 1963
Hő- és atomerőművek(1. könyv 6. szakasza; 3. könyv 8. szakasza). M., 1989

• Fordítás

Ezt a területet ma alacsony energiájú nukleáris reakcióknak hívják, és lehet, hogy itt érnek el valódi eredményeket - vagy kiderülhet, hogy makacs ócska tudomány.

Dr. Martin Fleischman (jobbra) elektrokémikus és Stanley Pons, a Utah Egyetem kémiai tanszékének elnöke válaszol a Tudományos és Technológiai Bizottság kérdéseire a hidegfúzió terén végzett ellentmondásos munkájukkal kapcsolatban, 1989. április 26-án.

Howard J. Wilk vegyész, a szintetikus szerves anyagok specialistája, aki hosszú ideje nem dolgozik a szakterületén, és Philadelphiában él. Sok más gyógyszerkutatóhoz hasonlóan ő is áldozatul esett a gyógyszeripar kutatás-fejlesztési megszorításainak az elmúlt években, és most részmunkaidős állásokat vállal a tudományhoz nem kapcsolódóan. Az idő alatt Wilk nyomon követi a New Jersey-i Brilliant Light Power (BLP) cég fejlődését.

Ez azon cégek közé tartozik, amelyek olyan folyamatokat fejlesztenek ki, amelyeket általánosan új energiakitermelési technológiáknak nevezhetünk. A mozgalom nagyrészt a hidegfúzió feltámasztása, az 1980-as évek rövid életű jelensége, amely magfúziót eredményezett egy egyszerű asztali elektrolitikus eszközben, amelyet a tudósok gyorsan elvetettek.

1991-ben a BLP alapítója, Randall L. Mills a Pennsylvania állambeli Lancasterben tartott sajtótájékoztatón bejelentette egy olyan elmélet kidolgozását, amely szerint a hidrogénben lévő elektron normál, alapenergiájú állapotból korábban ismeretlen, stabilabb, alacsonyabb energiájú állapotba válthat át. állapotok , hatalmas mennyiségű energia felszabadulásával. Mills ezt a furcsa új típusú sűrített hidrogént " "-nek nevezte el, és azóta egy olyan kereskedelmi eszköz kifejlesztésén dolgozik, amely ezt az energiát gyűjti össze.

Wilk tanulmányozta Mills elméletét, tanulmányokat és szabadalmakat olvasott, és saját számításokat végzett a hidrínókra. Wilk még a New Jersey állambeli Cranburyben tartott BLP-területen tartott demonstráción is részt vett, ahol Mills-szel a hydrinoról beszélgetett. Ezek után Wilk még mindig nem tudja eldönteni, hogy Mills irreális zseni, őrjöngő tudós, vagy valami a kettő között van.

A történet 1989-ben kezdődik, amikor Martin Fleischmann és Stanley Pons elektrokémikusok a Utah-i Egyetem sajtótájékoztatóján elképesztő bejelentést tettek arról, hogy megszelídítették a magfúzió energiáját egy elektrolitikus cellában.

Amikor a kutatók elektromos áramot vezettek a cellára, úgy gondolják, hogy a palládiumkatódon áthatoló nehézvíz deutérium atomjai fúziós reakción mentek keresztül, és héliumatomokat generáltak. A folyamat többletenergiája hővé alakult. Fleischmann és Pons azzal érveltek, hogy ez a folyamat egyetlen ismert kémiai reakció eredménye sem lehet, és hozzáadták a „hidegfúzió” kifejezést.

Titokzatos megfigyeléseik több hónapos vizsgálata után azonban a tudományos közösség egyetértett abban, hogy a hatás instabil vagy egyáltalán nem létezik, és hibákat követtek el a kísérletben. A kutatást megszüntették, és a hidegfúzió a hulladéktudomány szinonimájává vált.

A hidegfúzió és a hidrino termelés a szent grál a végtelen, olcsó és tiszta energia előállításához. A hidegfúzió csalódást okozott a tudósoknak. Hinni akartak benne, de kollektív elméjük úgy döntött, hogy ez tévedés. A probléma egy része az volt, hogy hiányzik az általánosan elfogadott elmélet a javasolt jelenség magyarázatára – ahogy a fizikusok mondják, addig nem lehet megbízni egy kísérletben, amíg azt egy elmélet meg nem erősíti.

Millsnek megvan a maga elmélete, de sok tudós nem hiszi el, és valószínűtlennek tartja a hidrínókat. A közösség elutasította a hidegfúziót, és figyelmen kívül hagyta Millst és munkáját. Mills is így tett, igyekezett nem a hideg fúzió árnyékába esni.

Eközben a hidegfúzió területe a nevét alacsony energiájú nukleáris reakciókra (LENR) változtatta, és továbbra is létezik. Egyes tudósok továbbra is megpróbálják megmagyarázni a Fleischmann-Pons hatást. Mások elutasították a magfúziót, de más lehetséges folyamatokat vizsgálnak, amelyek magyarázatot adhatnak a felesleges hőre. Millshez hasonlóan őket is vonzotta a kereskedelmi alkalmazások lehetősége. Elsősorban az ipari, háztartási és közlekedési célú energiatermelés érdekelt.

Az új energiatechnológiák piacra juttatására létrehozott kisszámú vállalat üzleti modellje hasonló bármely technológiai startuphoz: új technológiát azonosítani, szabadalmaztatni az ötletet, befektetői érdeklődést kelteni, finanszírozást szerezni, prototípusokat építeni, bemutatókat tartani, bejelenteni. dátumok az eladó dolgozói eszközökhöz. De az új energiavilágban a határidők elmulasztása a norma. Még senki sem tette meg az utolsó lépést egy működő eszköz bemutatására.

Új elmélet

Mills egy pennsylvaniai farmon nőtt fel, a Franklin and Marshall College-ban kémiából, a Harvard Egyetemen szerzett orvosi diplomát, és a Massachusetts Institute of Technology-n tanult villamosmérnököt. Diákként elkezdte kidolgozni a „Klasszikus Fizika Nagy Egységes Elméletének” nevezett elméletét, amely szerinte a klasszikus fizikán alapul, és új atom- és molekulamodellt javasolt, amely eltér a kvantumfizika alapjaitól.

Általánosan elfogadott, hogy a hidrogén egyetlen elektronja kanyarog a magja körül, amely az alapállapot legmegfelelőbb pályáján helyezkedik el. Egyszerűen lehetetlen egy hidrogénelektront közelebb vinni az atommaghoz. De Mills szerint ez lehetséges.

Jelenleg az Airbus Defense & Space kutatója azt mondja, hogy 2007 óta nem követte nyomon Millst, mert a kísérletekben nem volt egyértelmű bizonyíték a felesleges energiára. "Kétlem, hogy a későbbi kísérletek közül bármelyiket is tudományosan kiválasztották volna" - mondta Rathke.

„Azt hiszem, általánosan elfogadott, hogy Dr. Mills elmélete, mint állításainak alapja, ellentmondásos és nem előrejelző” – folytatja Rathke. – Feltehetné valaki a kérdést: „Szerencsére véletlenül olyan energiaforrásba botlunk, amely egyszerűen úgy működik, hogy rossz elméleti megközelítést követünk?” "

Az 1990-es években több kutató, köztük a Lewis Research Center csapata egymástól függetlenül beszámolt Mills megközelítésének megismétléséről és felesleges hőtermelésről. A NASA csapata azt írta a jelentésben, hogy „az eredmények messze nem meggyőzőek”, és nem mondtak semmit a hydrinoról.

A kutatók lehetséges elektrokémiai folyamatokat javasoltak a hő magyarázatára, beleértve az elektrokémiai cella szabálytalanságait, ismeretlen exoterm kémiai reakciókat, valamint a vízben elkülönült hidrogén- és oxigénatomok rekombinációját. Ugyanezeket az érveket hangoztatták a Fleischmann-Pons kísérletek kritikusai is. A NASA csapata azonban kifejtette, hogy a kutatóknak nem szabad figyelmen kívül hagyniuk a jelenséget, arra az esetre, ha Mills valamire ráakadna.

Mills nagyon gyorsan beszél, és hosszan sorolhatja a technikai részleteket. A hidrinosok előrejelzése mellett Mills azt állítja, hogy elmélete tökéletesen meg tudja jósolni bármely elektron helyét egy molekulában speciális molekulamodellező szoftver segítségével, sőt olyan összetett molekulákban is, mint a DNS. A szabványos kvantumelmélet segítségével a tudósok nehezen tudják megjósolni a hidrogénatomnál bonyolultabb dolgok pontos viselkedését. Mills azt is állítja, hogy elmélete az Univerzum tágulásának jelenségét a gyorsulással magyarázza, amit a kozmológusok még nem értenek teljesen.

Mills emellett azt állítja, hogy a hidrínók a hidrogén égése során keletkeznek olyan csillagokban, mint a Napunk, és kimutathatók a csillagfény spektrumában. A hidrogént tartják a világegyetem legelterjedtebb elemének, de Mills azt állítja, hogy a hydrino sötét anyag, amely nem található meg az univerzumban. Az asztrofizikusokat meglepik az ilyen felvetések: "Soha nem hallottam a hidrínókról" - mondja Edward W. (Rocky) Kolb, a Chicagói Egyetem munkatársa, a sötét univerzum szakértője.

Mills beszámolt a hidrínók sikeres izolálásáról és jellemzéséről szabványos spektroszkópiai technikákkal, mint például infravörös, Raman és magmágneses rezonancia spektroszkópia. Ezenkívül azt mondta, hogy a hidrinók olyan reakciókon mennek keresztül, amelyek új típusú anyagok megjelenéséhez vezetnek, amelyek „elképesztő tulajdonságokkal rendelkeznek”. Ide tartoznak a vezetők is, amelyek Mills szerint forradalmasítják az elektronikai eszközök és akkumulátorok világát.

És bár kijelentései ellentmondanak a közvéleménynek, Mills elképzelései nem tűnnek annyira egzotikusnak az Univerzum más szokatlan alkotóelemeihez képest. Például a müónium egy ismert, rövid életű egzotikus entitás, amely egy antimuonból (egy elektronhoz hasonló pozitív töltésű részecske) és egy elektronból áll. Kémiailag a müónium a hidrogén izotópjaként viselkedik, de kilencszer könnyebb.

SunCell, hidrin üzemanyagcella

Függetlenül attól, hogy a hidrínók hol esnek a hitelességi skálán, Mills egy évtizeddel ezelőtt azt mondta, hogy a BLP túllépett a tudományos megerősítésen, és csak a dolgok kereskedelmi oldala érdekli. Az évek során a BLP több mint 110 millió dolláros befektetést vont be.

A BLP hidrinók létrehozására irányuló megközelítése számos módon megnyilvánult. A korai prototípusokban Mills és csapata volfrám- vagy nikkelelektródákat használt lítium vagy kálium elektrolitikus oldatával. A betáplált áram hidrogénre és oxigénre hasította a vizet, és megfelelő körülmények között a lítium vagy a kálium katalizátorként működött az energia elnyelésében és a hidrogén elektronpályájának összeomlásakor. Az alapatomi állapotból egy alacsonyabb energiájú állapotba való átmenet során keletkezett energia fényes, magas hőmérsékletű plazma formájában szabadult fel. A kapcsolódó hőt ezután gőz előállítására és egy elektromos generátor áramellátására használták fel.

A BLP jelenleg a SunCell nevű eszközt teszteli, amely hidrogént (vízből) és oxidkatalizátort táplál be egy gömb alakú szénreaktorba két olvadt ezüstárammal. Az ezüstre alkalmazott elektromos áram plazmareakciót vált ki, és hidrinók keletkeznek. A reaktor energiáját szén fogja fel, amely „fekete test radiátorként” működik. Ha több ezer fokra melegszik, látható fény formájában energiát bocsát ki, amelyet a fényt elektromossággá alakító fotovoltaikus cellák rögzítenek.

Amikor a kereskedelmi fejlesztésekről van szó, Mills néha paranoiásnak, máskor pedig gyakorlatias üzletembernek tűnik. Bejegyezte a "Hydrino" védjegyet. És mivel szabadalmai a hydrino feltalálására hivatkoznak, a BLP szellemi tulajdonjogot követel a hidrinokutatáshoz. Emiatt a BLP megtiltja más kísérletezőknek, hogy olyan alapkutatásokat végezzenek hidrínókon, amelyek megerősíthetik vagy megcáfolhatják a létezésüket anélkül, hogy előzetesen szellemi tulajdonra vonatkozó megállapodást írnának alá. "Kutatókat hívunk meg, azt akarjuk, hogy mások is tegyék ezt" - mondja Mills. "De meg kell védenünk a technológiánkat."

Ehelyett Mills felhatalmazott érvényesítőket nevezett ki, akik azt állítják, hogy képesek megerősíteni a BLP találmányainak működőképességét. Egyikük a Bucknell Egyetem villamosmérnöke, Peter M. Jansson professzor, akit a BLP technológia értékeléséért fizetnek tanácsadó cégén, az Integrated Systemsen keresztül. Jenson fenntartja, hogy az idejéért járó kompenzáció „semmilyen módon nem befolyásolja a tudományos felfedezések független kutatójaként tett következtetéseimet”. Hozzáteszi, hogy "a legtöbb megállapítást megcáfolta", amit tanulmányozott.

"A BLP tudósai valódi tudományt folytatnak, és eddig nem találtam hibát a módszereikben és megközelítéseikben" - mondja Jenson. – Az évek során sok olyan készüléket láttam a BLP-ben, amely egyértelműen képes értelmes mennyiségben többletenergiát termelni. Úgy gondolom, hogy eltart egy ideig, amíg a tudományos közösség elfogadja és megemészti az alacsony energiájú hidrogénállapotok létezésének lehetőségét. Véleményem szerint Dr. Mills munkája tagadhatatlan." Jenson hozzáteszi, hogy a BLP kihívásokkal néz szembe a technológia kereskedelmi forgalomba hozatala során, de az akadályok üzleti, nem pedig tudományosak.

Eközben a BLP 2014 óta számos bemutatót tartott új prototípusairól a befektetőknek, és videókat is közzétett a honlapján. De ezek az események nem szolgáltatnak egyértelmű bizonyítékot arra, hogy a SunCell valóban működik.

Júliusban, az egyik bemutatót követően a vállalat bejelentette, hogy a SunCell becsült energiaköltsége olyan alacsony – minden más ismert energiaforma 1–10%-a –, hogy a vállalat „önálló, egyedi szolgáltatásokat fog nyújtani. Tápegységek gyakorlatilag minden asztali és mobilalkalmazáshoz, nem kapcsolódva a hálózathoz vagy az üzemanyag-energiaforrásokhoz.” Más szóval, a vállalat azt tervezi, hogy SunCell-eket vagy más eszközöket épít és bérel a fogyasztóknak, napi díj felszámításával, lehetővé téve számukra, hogy kilépjenek a hálózatból, és ne vásároljanak benzint vagy napenergiát, miközben a pénz töredékét költik el.

„Ez a tűz, a belső égésű motor és a központosított energiarendszerek korszakának vége” – mondja Mills. „Technológiánk az energiatechnológia minden más formáját elavulttá teszi. Az éghajlatváltozással kapcsolatos problémák megoldódnak." Hozzáteszi, hogy úgy tűnik, a BLP 2017 végén megkezdheti a termelést, a MW erőművekkel.

Mi van a névben?

A Millst és a BLP-t övező bizonytalanság ellenére történetük csak egy része a nagyobb új energetikai sagának. Amint a por leülepedett Fleischmann-Pons kezdeti bejelentéséről, két kutató elkezdte tanulmányozni, mi a helyes és mi a helytelen. Hozzájuk több tucat társszerző és független kutató csatlakozott.

A gyakran önfinanszírozott tudósok és mérnökök közül sokat kevésbé érdekeltek a kereskedelmi lehetőségek, mint a tudományban: elektrokémia, kohászat, kalorimetria, tömegspektrometria és nukleáris diagnosztika. Folytatták azokat a kísérleteket, amelyek többlethőt termeltek, amelyet a rendszer által termelt energia mennyiségeként határoztak meg a működéséhez szükséges energiához viszonyítva. Egyes esetekben nukleáris anomáliákról számoltak be, mint például neutrínók, alfa-részecskék (héliummagok), atomok izotópjai és egyes elemek átalakulása másokká.

De végül a legtöbb kutató magyarázatot keres arra, ami történik, és örülne, ha még egy szerény mennyiségű hő is hasznos lenne.

"A LENR-ek kísérleti fázisban vannak, és elméletileg még nem érthetőek" - mondja David J. Nagel, az egyetem elektromérnöki és számítástechnikai professzora. George Washington, a Naval Research Laboratory korábbi kutatási vezetője. „Néhány eredmény egyszerűen megmagyarázhatatlan. Nevezzük hidegfúziónak, alacsony energiájú nukleáris reakcióknak, vagy bármi másnak – rengeteg név van –, még mindig nem tudunk róla semmit. De kétségtelen, hogy a nukleáris reakciók kémiai energia felhasználásával is elindíthatók.”

Nagel szívesebben hívja a LENR jelenséget „rácsmagreakcióknak”, mivel a jelenség az elektróda kristályrácsaiban fordul elő. Ennek a mezőnek a kezdeti ága a deutérium palládiumelektródákba való bejuttatására összpontosít nagy energia alkalmazásával, magyarázza Nagel. A kutatók arról számoltak be, hogy az ilyen elektrokémiai rendszerek akár 25-ször több energiát képesek előállítani, mint amennyit fogyasztanak.

A mező másik fő ága a nikkel és a hidrogén kombinációját használja, amely akár 400-szor több energiát termel, mint amennyit fogyaszt. Nagel ezeket a LENR-technológiákat szereti összehasonlítani a Dél-Franciaországban épülő, jól ismert fizikán – a deutérium és trícium fúzióján – alapuló kísérleti nemzetközi fúziós reaktorral. A 20 éves projekt 20 milliárd dollárba kerül, és a felhasznált energia 10-szeresét kívánja előállítani.

Nagel szerint a LENR területe mindenhol növekszik, és a fő akadályok a finanszírozás hiánya és az inkonzisztens eredmények. Például egyes kutatók arról számolnak be, hogy a reakció kiváltásához el kell érni egy bizonyos küszöböt. Az indításhoz minimális mennyiségű deutérium vagy hidrogén szükséges, vagy az elektródákat krisztallográfiai orientációval és felületi morfológiával kell előkészíteni. Az utolsó követelmény általános a benzintisztításban és a petrolkémiai gyártásban használt heterogén katalizátorok esetében.

Nagel elismeri, hogy a LENR kereskedelmi oldalával is vannak problémák. A fejlesztés alatt álló prototípusok szerinte „elég nyersek”, és még nem volt olyan cég, amely működő prototípust mutatott volna be, vagy pénzt keresett volna belőle.

E-Cat Oroszországból

Az egyik legszembetűnőbb kísérlet arra, hogy a LENR-t kereskedelmi alapokra helyezze, a Leonardo Corp. mérnöke tette Miamiban. 2011-ben Rossi és munkatársai egy olaszországi sajtótájékoztatón bejelentették egy asztali "Energy Catalyst" reaktor vagy E-Cat megépítését, amely többletenergiát termel egy nikkel katalizátort használó folyamat során. A találmány alátámasztására Rossi bemutatta az E-Cat-et a potenciális befektetőknek és a médiának, és független teszteket rendelt el.

Rossi azt állítja, hogy az E-Cat-je egy önfenntartó folyamaton megy keresztül, amelyben a bejövő elektromos áram elindítja a hidrogén és a lítium szintézisét nikkel, lítium és lítium-alumínium-hidrid porkeverék jelenlétében, ami a berillium izotópját eredményezi. A rövid életű berillium két alfa-részecskévé bomlik, és a felesleges energia hőként szabadul fel. A nikkel egy része rézvé alakul. Rossi arról beszél, hogy a készüléken kívül nincs hulladék és sugárzás.

Rossi bejelentése ugyanolyan kellemetlen érzést keltett a tudósokban, mint a hidegfúzió. Rossiban sokan bizalmatlanok ellentmondásos múltja miatt. Olaszországban csalással vádolták korábbi üzleti kapcsolatai miatt. Rossi szerint a vádak a múlté, és nem akarja megvitatni őket. Egyszer szerződést is kötött az amerikai hadsereg hőrendszereinek létrehozására, de az általa szállított készülékek nem működtek a specifikáció szerint.

2012-ben Rossi bejelentette egy 1 MW-os rendszer létrehozását, amely alkalmas nagy épületek fűtésére. Azt is elképzelte, hogy 2013-ra lesz egy gyára, amely évente egymillió laptop méretű 10 kW-os egységet gyárt majd otthoni használatra. De sem a gyár, sem ezek az eszközök soha nem történtek meg.

2014-ben Rossi licencelte a technológiát az Industrial Heatnek, a Cherokee állami befektetési cégének, amely ingatlanokat vásárol és régi ipari területeket új fejlesztés céljából megtisztít. 2015-ben a Cherokee vezérigazgatója, Tom Darden, jogász és környezettudós végzettséggel, az Industrial Heat-et "a LENR feltalálói finanszírozási forrásának" nevezte.

Darden szerint a Cherokee azért indította útjára az Industrial Heat-et, mert a befektetési cég úgy véli, hogy a LENR technológia kutatásra érdemes. "Készek voltunk tévedni, hajlandóak voltunk időt és erőforrásokat fektetni arra, hogy megnézzük, hasznos lehet-e ez a terület a [környezet-] szennyezés megelőzésére irányuló küldetésünkben" - mondja.

Eközben az Industrial Heat és a Leonardo veszekedett, és most beperlik egymást a megállapodás megsértése miatt. Rossi 100 millió dollárt kapna, ha 1 MW-os rendszerének egyéves tesztje sikeres lenne. Rossi szerint a teszt befejeződött, de az Industrial Heat nem így gondolja, és attól tart, hogy az eszköz nem működik.

Nagel szerint az E-Cat lelkesedést és reményt hozott az NLNR területén. 2012-ben azzal érvelt, hogy szerinte Rossi nem csaló, "de nem szeretem néhány megközelítését a tesztelésben". Nagel úgy vélte, Rossinak körültekintőbben és átláthatóbban kellett volna eljárnia. De akkoriban maga Nagel is úgy gondolta, hogy 2013-ra megjelennek a LENR elven működő készülékek.

Rossi folytatja kutatásait, és újabb prototípusok fejlesztését jelentette be. De nem sokat mond a munkájáról. Azt mondja, 1 MW-os blokkok már gyártás alatt állnak, és megkapta a „szükséges tanúsítványokat” az értékesítéshez. Elmondása szerint az otthoni készülékek még mindig a tanúsításra várnak.

Nagel azt mondja, hogy miután a Rossi bejelentései körüli lelkesedés alábbhagyott, a status quo visszatért az NLNR-hez. A kereskedelmi LENR generátorok elérhetősége több évet késett. És még ha az eszköz túléli is a reprodukálhatósági problémákat, és hasznosnak bizonyul is, fejlesztőinek felfelé ívelő harcot kell folytatniuk a szabályozókkal és a felhasználói elfogadással.

De továbbra is optimista. „A LENR azelőtt kereskedelmi forgalomba kerülhet, hogy teljesen megértenék, akárcsak a röntgensugarak” – mondja. Az egyetemen már felszerelt laboratóriumot. George Washingtonnak a nikkellel és hidrogénnel végzett új kísérletekért.

Tudományos örökség

Sok olyan kutató, aki továbbra is a LENR-en dolgozik, már végzett nyugdíjas tudós. Ez nem könnyű számukra, mert munkájukat évek óta lektorálatlanul adják vissza a mainstream folyóiratokból, és elutasítják a tudományos konferenciákon való bemutatásra vonatkozó javaslataikat. Egyre jobban aggódnak e kutatási terület állapota miatt, ahogy lejár az idejük. Vagy be akarják jegyezni hagyatékukat a LENR tudománytörténetébe, vagy legalább megnyugtatni akarják magukat, hogy ösztöneik nem hagyták cserben.

„Sajnálatos volt, amikor 1989-ben először publikálták a hidegfúziót, mint a fúziós energia új forrását, nem pedig valami új tudományos érdekességet” – mondja Melvin Miles elektrokémikus. "Talán a kutatás a szokásos módon, alaposabb és pontosabb tanulmányozással folytatódhat."

A China Lake Air and Maritime Research Center korábbi kutatója, Miles néha együtt dolgozott Fleischmannel, aki 2012-ben halt meg. Miles úgy véli, Fleischmannak és Ponsnak igaza volt. De a mai napig nem tudja, hogyan készítsen kereskedelmi energiaforrást a palládium és deutérium rendszeréhez, annak ellenére, hogy sok kísérlet során többlethőt nyertek, ami korrelált a hélium termelésével.

„Miért kutakodna tovább vagy érdeklődne valaki egy olyan téma iránt, amelyet 27 éve hibának nyilvánítottak? – kérdezi Miles. "Meggyőződésem, hogy a hidegfúziót egy napon egy másik fontos felfedezésként fogják elismerni, amelyet régóta elfogadnak, és hogy elméleti platform fog megjelenni a kísérleti eredmények magyarázatára."

Ludwik Kowalski atomfizikus, a Montclair Állami Egyetem emeritus professzora egyetért azzal, hogy a hidegfúzió egy rossz kezdet áldozata volt. "Elég idős vagyok ahhoz, hogy emlékezzek arra, milyen hatással volt az első bejelentés a tudományos közösségre és a nyilvánosságra" - mondja Kowalski. Időnként együttműködött az NLNR kutatóival, „de három kísérletem a szenzációs állítások megerősítésére sikertelen volt”.

Kowalski úgy véli, hogy a tanulmány által kiváltott kezdeti szégyen nagyobb, a tudományos módszerhez nem illő problémát eredményezett. Függetlenül attól, hogy a LENR kutatói tisztességesek vagy sem, Kowalski továbbra is úgy véli, hogy érdemes egy egyértelmű igen vagy nem ítélet végére járni. De addig nem találják meg, amíg a hidegfúziós kutatókat "excentrikus áltudósnak" tartják - mondja Kowalski. "A haladás lehetetlen, és senki sem profitál abból, ha az őszinte kutatás eredményeit nem teszik közzé és nem ellenőrzik függetlenek más laboratóriumok."

Az idő megmutatja

Még ha Kowalski egyértelmű választ is kap kérdésére, és be is igazolódnak a LENR kutatóinak állításai, a technológia kereskedelmi forgalomba hozatalához vezető út tele lesz akadályokkal. Sok startup még szilárd technológiával is megbukik a tudományhoz nem kapcsolódó okok miatt: kapitalizáció, likviditásáramlás, költség, termelés, biztosítás, versenyképtelen árak stb.

Vegyük például a Sun Catalytixet. A vállalat szilárd tudomány támogatásával emelkedett ki az MIT-ből, de kereskedelmi támadások áldozatává vált, mielőtt piacra került volna. A mesterséges fotoszintézis kereskedelmi forgalomba hozatalára hozták létre, amelyet Daniel G. Nocera kémikus fejlesztett ki, jelenleg a Harvardon, hogy hatékonyan alakítsa át a vizet hidrogén üzemanyaggá napfény és egy olcsó katalizátor segítségével.

Nocera arról álmodozott, hogy az így előállított hidrogén egyszerű tüzelőanyag-cellákat, valamint otthonokat és falvakat tud táplálni a világ rosszul kiszolgált régióiban anélkül, hogy hozzáférne a hálózathoz, lehetővé téve számukra, hogy élvezhessék az életszínvonalukat javító modern kényelmet. De a fejlesztés sokkal több pénzt és időt vett igénybe, mint elsőre tűnt. Négy év után a Sun Catalytix felhagyott a technológia kereskedelmi forgalomba hozatalával, elkezdett flow akkumulátorokat gyártani, majd 2014-ben a Lockheed Martin megvásárolta.

Nem ismert, hogy ugyanezek az akadályok hátráltatják-e a LENR-ben érintett vállalatok fejlődését. Például Wilk, egy szerves kémikus, aki figyelemmel kísérte Mills fejlődését, aggódik amiatt, hogy a BLP kereskedelmi forgalomba hozatalára tett kísérletek alapja-e valami valódi. Csak tudnia kell, hogy létezik-e hydrino.

2014-ben Wilk megkérdezte Millst, hogy izolált-e hidrinót, és bár Mills már papírokban és szabadalmakban leírta, hogy sikerült, azt válaszolta, hogy ilyesmit még nem tettek meg, és ez „nagyon nagy feladat lenne”. Wilk azonban másképp gondolja. Ha a folyamat liter hidringázt hoz létre, annak nyilvánvalónak kell lennie. „Mutasd meg nekünk a hidrinót!” – követeli Wilk.

Wilk szerint Mills világa, és ezzel a LENR-ben részt vevő többi ember világa Zeno paradoxonjainak egyikére emlékezteti, amely a mozgás illuzórikus természetéről beszél. „Minden évben eljutnak a kereskedelmi forgalomba hozatal feléig, de vajon eljut-e valaha is odáig?” Wilk négy magyarázattal állt elő a BLP-re: Mills számításai helyesek; Ez csalás; Ez rossz tudomány; ez egy patológiás tudomány, ahogy a fizikai Nobel-díjas Irving Langmuir nevezte.

Langmuir több mint 50 évvel ezelőtt találta ki a kifejezést, hogy leírja azt a pszichológiai folyamatot, amelyben a tudós tudat alatt kivonja magát a tudományos módszerből, és annyira elmerül a munkájában, hogy képtelenné válik objektíven szemlélni a dolgokat, és meglátni, mi a valóságos és mi nem. . A patológiai tudomány „a dolgok nem annak tudománya, aminek látszanak” – mondta Langmuir. Egyes esetekben olyan területeken alakul ki, mint például a hidegfúzió/LENR, és nem adja fel, annak ellenére, hogy a tudósok többsége hamisnak ismeri el.

"Remélem, igazuk van" - mondja Wilk Millsről és a BLP-ről. "Valóban. Nem akarom megcáfolni őket, csak az igazságot keresem.” De ha „a disznók repülhetnének”, ahogy Wilkes mondja, elfogadná adataikat, elméleteiket és az ebből következő jóslataikat. De soha nem volt hívő. „Azt hiszem, ha léteznének hidrínók, sok évvel ezelőtt felfedezték volna őket más laboratóriumokban vagy a természetben.”

Minden hidegfúzióról és LENR-ről szóló vita pontosan így végződik: mindig arra a következtetésre jutnak, hogy működő készüléket senki sem hozott a piacra, és a prototípusok egyike sem kerülhet kereskedelmi forgalomba a közeljövőben. Tehát az idő lesz a végső bíró.

Címkék:

• hideg fúzió
• nayar
• alacsony energiájú nukleáris reakciók
• napcella
• Oroszország
• e-macska

Címkék hozzáadása

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete