Холодный ядерный синтез

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

В зарубежной литературе ХЯС известен также под названиями:

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

Множество сообщений об удачном осуществлении эксперимента впоследствии оказывались либо «газетными утками», либо результатом некорректно поставленных экспериментов. Ведущие лаборатории мира не смогли повторить ни один подобный эксперимент. При попытках воспроизвести результаты выяснялось, что авторы эксперимента, как узкие специалисты, неверно трактовали полученный результат или вообще неправильно ставили опыт (не проводили необходимых замеров и т. д.)[1][2][3][4]. До сих пор нет убедительных доказательств существования этого явления.

Авторы сообщений о ХЯС обычно публикуют их в изданиях, представляющих собой скорее блоги, чем научные журналы[5].

Теория

Согласно современной научной картине мира, для того, чтобы произошла ядерная реакция, необходимо сблизить ядра на расстояние, на котором работает сильное взаимодействие. Этому препятствует более дальнодействующее кулоновское отталкивание. Чтобы сблизить ядра, нужно затратить энергию порядка 0,1 МэВ, которой соответствует температура порядка 11 миллионов градусов (это нижний теоретический предел). На Солнце реакция идёт при температуре ~15 млн градусов и очень высоком давлении.

Для получения экономически эффективной установки ядерного синтеза в земных условиях нужна температура порядка 100 млн градусов. Поэтому большинство учёных относятся к заявлениям о ХЯС с большим скепсисом[6].

История исследований возможности ХЯС

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

ХЯС в клетках живого организма

Луи Кервран (d; фр., англ.), опубликовал c 1960 по 1975 г. г. несколько статей и книг , в которых описывал «трансмутацию» углерода и кислорода в азот в живых организмах[7][8]. За свои работы Кервран был удостоен Шнобелевской премии[9]. Некоторые специалисты высмеяли Луи Керврана, например, в журнале «Химия и жизнь» в №2 за 1977 г. опубликована шуточная статья «Биологическая трансмутация: факты, фантастика, теория»[Комм. 1][10]

«Члены-корреспонденты» ООО РАЕН В. И. Высоцкий (проф., зав. каф. математики и теоретической радиофизики Киевского национального университета[11]) и А. А. Корнилова (к. ф. н., МГУ) опубликовали статью о «биологической трансмутации» в журнале, издаваемом РАЕН[12], также они распространяют свои идеи в книгах, изданных в России и за рубежом[11].

ХЯС в электролитической ячейке

Сообщение химиков Мартина Флейшмана и Стенли Понса об электрохимически индуцированном ядерном синтезе — превращении дейтерия в тритий или гелий в условиях электролиза на палладиевом электроде[13], появившееся в марте 1989 года, наделало много шума. Журналисты назвали их опыты «холодным термоядом»[14][15][4].

Эксперименты Флейшмана и Понса не смогли воспроизвести другие учёные, и научное сообщество считает, что их заявления неполны и неточны и предствляют собой либо проявление некомпетентности, либо мошенничество[4][16][17][18][19][20][21].

Флейшман и Понс сделали вывод о ядерной реакции, обнаружив излучение нейтронов. Ак. РАН Эдуард Кругляков пояснил, что в экспериментах с пропусканием тока через палладиевый электрод возникает «искрение» на микротрещинах электрода, при этом ионы разгоняются до энергии порядка 1 кЭв, и этого может быть достаточно для получения небольшого количества нейтронов[22].

Экспериментальные подробности

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

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

Достаточно популярная[источник не указан 2150 дней] экспериментальная установка камеры холодного синтеза состоит из палладиевых электродов, погружённых в электролит, содержащий тяжелую или сверхтяжёлую воду. Камеры для электролиза могут быть открытыми или закрытыми. В системах открытых камер газообразные продукты электролиза покидают рабочий объём, что затрудняет калькуляцию баланса между полученной и затраченной энергией. В экспериментах с закрытыми камерами продукты электролиза утилизируются, например, путём каталитической рекомбинации в специальных частях системы. Экспериментаторы, в основном, стремятся обеспечить устойчивое выделение тепла непрерывной подачей электролита. Проводятся также опыты типа «тепло после смерти», в которых избыточное (за счёт предполагаемого ядерного синтеза) выделение энергии контролируется после отключения тока.

Другие эксперименты

США, 2002

8 марта 2002 года в солидном международном научном журнале «Сайенс» появилось сообщение о наблюдении «явлений, не противоречащих возможности» ХЯС. Русско-американская группа исследователей под руководством Руси Талеярхана в эксперименте с ультразвуковой кавитацией ацетона, в котором простой водород замещён дейтерием, наблюдала замену дейтерия тритием и излучение нейтронов во время сонолюминесценции. При этом установка не выделяла дополнительную энергию[23]. Сразу же после публикации физик Нэт Фиш (англ. Nat Fisch, занимается Физикой Плазмы в Принстонском университете) высказался: «То, что я видел, производит впечатление безграмотного и неряшливого отчёта»[24].

Два других сотрудника Окриджской лаборатории повторили эксперимент на той же аппаратуре с другим детектором и не обнаружили поток нейтронов, который наблюдал Талеярхан[23][24].

Кроме того, критики указывают, что температура и энергия в центре схлопывающихся пузырьков на три порядка ниже, чем нужно для слияния ядер дейтерия[23][25][26].

Япония, 2008

В 2008 году отставной японский учёный Ёсиаки Арата (d; англ., яп.) из Осакского университета совместно с китайским коллегой Юэчан Чжан из Шанхайского университета сообщили о выделении энергии в эксперименте с палладием, оксидом циркония и дейтерием под высоким давлением, и заявили, что они наблюдали реакцию холодного ядерного синтеза с выделением гелия. Авторы не сообщили никаких данных о деталях своих опытов, в том числе не предоставили для анализа методику измерений[6]. Арата ещё в 2004 г. запатентовал свою установку в Японии[27] и в 2006 г. — в США[28]

Генератор Росси

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

По одному из заявлений Росси в январе 2011 года, он имеет чёткое понимание о задействованном механизме, но отказывается публично его раскрывать, пока не будет получен патент[29].

Профессор Уго Барди (Ugo Bardi) из Флорентийского университета, отмечая противоречивые заявления Росси о наличии/отсутствии гамма-излучения, размещении производства (то во Флориде, то не в США), а также то, что часть сторонников и спонсоров уже вышла из проекта, в марте 2012 года высказался о нём:

 E-Cat достиг своего конца. Он ещё имеет нескольких уверенных сторонников, но, наиболее вероятно, вскоре канет во мрак патологической науки, к которому он и принадлежит[30].  

В 2014 году группа профессора физики Болонского университета Джузеппе Леви исследовала параметры процесса. Дж. Леви сообщил, что устройство, в котором один грамм топлива нагревали до температуры около 1400ºС с помощью электричества, производило аномальное количество тепла[31][32].

Международные конференции по ХЯС

Конференции International Conference on Cold Fusion (англ.) (ICCF) проводятся с 1990 года в США, Японии и России. С 2007 используют название «International Conference on Condensed Matter Nuclear Science». Ранние мероприятия часто критиковались за привлечение псевдоучёных[33].

  1. ICCF-1 Солт-Лейк-Сити, США 1990
  2. ICCF-2 Комо, Япония 1991
  3. ICCF-3 Нагоя, Япония 1992
  4. ICCF-4 Гавайи, США 1993
  5. ICCF-5 Монте Карло, Монако 1995
  6. ICCF-6 Саппоро, Япония 1996
  7. ICCF-7 Ванкувер, Канада 1998
  8. ICCF-8 Леричи, Италия 2000
  9. ICCF-9 Пекин, КНР 2002
  10. ICCF-10 Кембридж, США 2003
  11. ICCF-11 Марсель, Франция 2004[34]
  12. ICCF-12 Иокогама, Япония 2005[35]
  13. ICCF-13 Дагомыс, Россия 2007[36]
  14. ICCF-14 Вашингтон, США 2008[37]
  15. ICCF-15 Рим, Италия 2009[38]
  16. ICCF-16 Ченнай, Индия 2011[39]
  17. ICCF-17 Тэджон, Южная Корея 2012[40]
  18. ICCF-17 2012 KAIST ** Daejeon, South Korea Sunwon Park, Frank Gordon
  19. ICCF-18 2013 University of Missouri ** Columbia, Missouri, U.S. Robert Duncan, Yeong Kim
  20. ICCF-19 2015 TSEM ** Padua, Italy Antonio La Gatta, Michael McKubre, Vittorio Violante
  21. ICCF-20 2016 Tohoku University ** Sendai, Miyagi, Japan Jiro Kasagi, Yasuhiro Iwamura
  22. ICCF-21 2018 LENRIA ** Fort Collins, CO, U.S. Steven Katinsky, David Nagel

См. также

Комментарии

  1. Жвирблис, В. Биологическая трансмутация : факты, фантастика, теория // Химия и жизнь : журн. — 1977. — № 2.

Примечания

  1. Brown, Malcolm W. Physicists Debunk Claim Of a New Kind of Fusion : [англ.] : [арх. 8 марта 2019] // The New Yourk times. — 1989. — 3 May.
  2. Chang, Kennet. U.S. Will Give Cold Fusion Second Look, After 15 Years : [англ.] : [арх. 9 мая 2013] // The New Yourk times. — 2004. — 25 March.
  3. Cartwright, Jon. Cold Fusion : The Ghost of Free Energy : [англ.] : [арх. 9 августа 2011] // Ground Report. — 2009. — 23 March. —  (недоступная ссылка).
  4. 1 2 3 Левин, Алексей. Холодный синтез : самое известное физическое мошенничество : [арх. 21 июля 2011] // Популярная механика : журн. — 2011. — № 8 (106) (август).
  5. Око Планеты.
  6. 1 2 Японский физик заявил о проведенной реакции холодного ядерного синтеза : [арх. 17 апреля 2013] // Известия : газ. — 2008. — 28 мая.
  7. Kervran. Transmutations à faible énergie (фр.). Дата обращения 1 августа 2019.
  8. Kervran, C. L. Preuves en biologie de transmutations à faible énergie : [фр.]. — Paris : Maloine, 1975. — ISBN 2-224-00178-9.
  9. Шнобелевская премия — 1993 — физика. Дата обращения 25 февраля 2013. Архивировано 26 февраля 2013 года.
  10. Леенсон, И. А. Глава 5. Не попадитесь на удочку! // Шутят… химики! — 2-е изд. — М. : Интеллект, 2016. — ISBN 978-5-91559-223-9.
  11. 1 2 Высоцкий Владимир Иванович. Кафедра математики и теоретической радиофизики. Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко. Дата обращения 31 июля 2019.
  12. Высоцкий, В. И. Трансмутация радионуклидов в биологических системах — реанимация фантазии алхимии или лабораторная реальность? / В. И. Высоцкий, А. А. Корнилова // РЭНСИТ. — 2014. — УДК 539.17.047(G). — ISBN 2218-3000.
  13. Fleischmann, Martin. Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium : [англ.] / Martin Fleischmann, S. Pons, M. Hawkins // Journal of Electroanalytical Chemistry. — 1989. — Vol. 261, no. 2. — P. 301. — DOI:10.1016/0022-0728(89)80006-3.
  14. Тунцов, Артём Холодный термояд не тонет. Найдены новые признаки холодного термоядерного синтеза. Газета.ру (24 марта 2009).
  15. Богданов, Сергей. Холодный термояд: разберемся в истории вопроса : [арх. 1 августа 2019] // CNews : сетевое изд. — 2011. — 1 февраля.
  16. Krips, Henry. Science, Reason, and Rhetoric : [англ.] / Henry Krips, J. E. McGuire, Trevor Melia. — University of Pittsburgh Press, 1995. — P. xvi. — 322 p. — (Pittsburgh-Konstanz series in the philosophy and history of science ; vol. 4). — ISBN 0-8229-3912-6. — ISBN 9780822939122.
  17. Simon, Bart. Undead Science : Science Studies and the Afterlife of Cold Fusion : [англ.]. — Rutgers University Press, 2002. — P. 119. — 252 p. — ISBN 0-8135-3154-3. — ISBN 9780813531540.
  18. Schiffer, Michael B. A New Academy // Draw the Lightning Down : Benjamin Franklin and Electrical Technology in the Age of Enlightenment : [англ.] / Michael B. Schiffer, Kacy L. Hollenback, Carrie L. Bell. — University of California Press, 2003. — P. 207. — 383 p. — ISBN 0-520-23802-8. — ISBN 9780520238022.
  19. Shamoo, Adil E. Responsible Conduct of Research : [англ.] / Adil E. Shamoo, David B. Resnik. — 2nd ed. — US : Oxford University Press, 2003. — P. 76, 97. — 345 p. — ISBN 0-19-514846-0. — ISBN 9780195148466.
  20. Taubes, Gary. Bad science : the short life and weird times of cold fusion : [англ.]. — New York : Random House, 1993. — P. 6. — 503 p. — ISBN 0-394-58456-2. — ISBN 9780394584560.
  21. Gieryn, Thomas F. Cultural Boundaries of Science : Credibility on the Line : [англ.]. — University of Chicago Press, 1999. — P. 204. — 398 p. — ISBN 0-226-29262-2. — ISBN 9780226292625.
  22. Сараев, Виталий. Вечный движитель лженауки : Снижение качества экспертизы в стране и влиятельности научного сообщества приводит к процветанию всевозможных околонаучных жуликов и проходимцев. Ученые пытаются с этим бороться : [арх. 15 октября 2011] / Виталий Сараев, Татьяна Сафарова // Эксперт : журн. — 2011. — № 29 (763) (25 июля). — Интервью с ак. Э. П. Кругляковым.
    Статья перепечатана в: В защиту науки : бюлл. — 2012. — № 10. — С. 12–17.
  23. 1 2 3 Фролов, Ю. Опять холодный термояд? // Наука и жизнь : журн. — 2002. — № 6.
  24. 1 2 Мембрана, март 2002.
  25. Смородов, Е. А. Физика и химия кавитации / Е. А. Смородов, Р. Н. Галиахметов, М. А. Ильгамов. — М. : Наука, 2008. — 228 с.
  26. Мембрана, июль 2002.
  27. 荒田 吉明 吉明 荒田. JP WO2004/034406 A : [яп.]. — 2004. — 22 4月.
  28. Yoshiaki Arata. Patent Application US 2006/0153752 A : Hydrogen condensate and method of generating heat therewith : [англ.].
  29. Rossi, Andrea. Energy catalyzer : it works and it's not fusion : [англ.] : [арх. 28 августа 2012] // New Energy Times : mag. — 2011. — No. 36 (31 January).
  30. Bardi, Ugo The sinking of the E-Cat. Cassandra’s legacy (март 2012). — «…the E-Cat has reached the end of the line. It still maintains some faithful supporters, but, most likely, it will soon fade away in the darkness of pathological science, where it belongs».
  31. Андреев, С. Н. Запретные превращения элементов // Химия и жизнь : журн. — 2015. — № 8 (28 июля).
  32. Levi, Giuseppe; Evelyn, Foschi; Bo, Hoistad; Roland, Pettesson; Lars, Tegnér; Hanno, Essén. Observation of abundant heat production from a reactor device and of isotopic changes in the fuel. AMS Acta (13 октября 2014).
  33. Simon, 1999, p. 68, 73.
  34. ICCF-11
  35. ICCF-12 (недоступная ссылка). Дата обращения 29 августа 2010. Архивировано 3 августа 2012 года.
  36. ICCF-13 (недоступная ссылка). Дата обращения 29 августа 2010. Архивировано 12 мая 2008 года.
  37. ICCF-14 Washington
  38. ICCF-15 Roma
  39. ICCF-16 Chennai (недоступная ссылка). Дата обращения 29 августа 2010. Архивировано 31 марта 2013 года.
  40. ICCF-17 Daejeon

Литература

Ссылки