Лабораторный реактор холодного термоядерного синтеза. Лабораторный реактор холодного термоядерного синтеза. В свое время в журналах «Юный Техник» и «Техника Молодежи» появлялись статьи про так называемый холодный термоядерный синтез. Категории Новости РоАЭС. Термоядерный синтез и «безотходный атом». Термоядерный синтез представляет собой процесс, во время которого два легких атомных ядра объединяются в одно более тяжелое с высвобождением большого количества энергии. «Между холодным синтезом и уважаемой наукой нет практически никакой связи, потому что «холодные синтезаторы» видят себя как сообщество в осаде и не поощряют внутреннюю критику.
Ученые в США добились чистого прироста энергии в результате термоядерной реакции
Автор оригинала: Stephen K. Ritter Эта область называется теперь низкоэнергетическими ядерными реакциями, и в ней могут быть достигнуты настоящие результаты — или же она может оказаться упрямой мусорной наукой Доктор Мартин Флейшман справа , электрохимик, и Стэнли Понс, председатель химического отдела Университета Юты, отвечают на вопросы комитета по науке и технологиям по поводу их спорной работы в области холодного синтеза, 26 апреля 1989 года. Говард Дж. Уилк [Howard J. Wilk] — химик, специалист по синтетической органике, уже долгое время не работает по специальности и живёт в Филадельфии. Как и многие другие исследователи, работавшие в фармацевтической области, он стал жертвой сокращения НИОКР в лекарственной индустрии, происходящего в последние годы, и сейчас занимается подработками, не связанными с наукой.
Это одна из тех компаний, что разрабатывают процессы, которые можно в общем обозначить как новые технологии добычи энергии. Это движение, по большей части, является воскрешением холодного синтеза — недолго существовавшего в 1980-х явления, связанного с получением ядерного синтеза в простом настольном электролитическом устройстве, которое учёные быстро отмели. Миллс [Randell L. Mills], объявил на пресс-конференции в Ланкастере Пенсильвания о разработке теории, по которой электрон в водороде может переходить из обычного, основного энергетического состояния, в ранее неизвестные, более устойчивые состояния с более низкой энергией, с высвобождением огромного количества энергии. Миллс назвал этот странный новый тип сжавшегося водорода, " гидрино " [hydrino], и с тех пор работает над разработкой коммерческого устройства, собирающего эту энергию.
Уилк изучил теорию Миллса, прочёл работы и патенты, и провёл свои собственные вычисления для гидрино. После этого Уилк всё ещё не может решить, является ли Миллс нереальным гением, бредящим учёным, или чем-то средним. История началась в 1989 году, когда электрохимики Мартин Флейшман и Стэнли Понс сделали удивительное заявление на пресс-конференции Университета Юты о том, что они приручили энергию ядерного синтеза в электролитической ячейке. Когда исследователи подавали электрический ток на ячейку, по их мнению, атомы дейтерия из тяжёлой воды, проникшие в палладиевый катод, вступали в реакцию синтеза и порождали атомы гелия. Избыточная энергия процесса превращалась в тепло.
Флейшман и Понс утверждали, что этот процесс не может быть результатом ни одной известной химической реакции, и присовокупили к нему термин «холодный синтез». После многих месяцев расследования их загадочных наблюдений, однако, научное сообщество пришло к соглашению о том, что эффект был нестабильным, или вообще отсутствовал, и что в эксперименте были допущены ошибки. Исследование забраковали, а холодный синтез стал синонимом мусорной науки. Холодный синтез и производство гидрино — это святой Грааль для добычи бесконечной, дешёвой и экологически чистой энергии. Учёных холодный синтез разочаровал.
Они хотели в него поверить, но их коллективный разум решил, что это было ошибкой. Частью проблемы было отсутствие общепринятой теории для объяснения предложенного явления — как говорят физики, нельзя верить эксперименту, пока он не подтверждён теорией. У Миллса есть своя теория, но многие учёные не верят ей и считают гидрино маловероятным. Сообщество отвергло холодный синтез и игнорировало Миллса и его работу. Миллс поступал так же, стараясь не попадать в тень холодного синтеза.
А в это время область холодного синтеза поменяла имя на низкоэнергетические ядерные реакции НЭЯР [low-energy nuclear reactions, LENR], и существует дальше. Некоторые учёные продолжают попытки объяснить эффект Флейшмана-Понса. Другие отвергли ядерный синтез, но исследуют другие возможные процессы, способные объяснить избыточное тепло. Как и Миллс, их привлекли потенциальные возможности коммерческого применения. В основном их интересует добыча энергии для индустриальных нужд, домашних хозяйств и транспорта.
У небольшого числа компаний, созданных в попытках вывести новые энергетические технологии на рынок, бизнес-модели похожи на модели любого технологического стартапа: определить новую технологию, попытаться запатентовать идею, вызвать интерес инвесторов, получить финансирование, построить прототипы, провести демонстрацию, объявить даты поступления рабочих устройств в продажу. Но в новом энергетическом мире нарушение сроков — это норма. Никто пока ещё не совершил последнего шага с демонстрацией рабочего устройства. Новая теория Миллс вырос на ферме в Пенсильвании, получил диплом химика в колледже Франклина и Маршала, учёную степень по медицине в Гарвардском университете, и изучал электротехнику в Массачусетском технологическом институте. Будучи студентом, он начал разрабатывать теорию, которую он назвал " Большой объединённой теорией классической физики ", которая, по его словам, основана на классической физике и предлагает новую модель атомов и молекул, отходящую от основ квантовой физики.
Принято считать, что единственный электрон водорода шныряет вокруг его ядра, находясь на наиболее приемлемой орбите основного состояния. Просто невозможно придвинуть электрон водорода ближе к ядру. Но Миллс утверждает, что это возможно. Эрик Баард, журналист, писавший о Миллсе , отметил однажды, как шокирующе выглядит мысль о спорности модели водорода: «рассказывать физикам, что они ошибались, это всё равно, как рассказывать американским матерям, что они неправильно поняли яблочный пирог». Один из физиков — Андреа Ратке [Andreas Rathke], бывший научный сотрудник в Европейском космическом агентстве, про которого на сайте агентства сказано, что он «разоблачил большое количество чокнутых».
В 2005 году Ратке проанализировал теорию Миллса и опубликовал работу, в которой указал, что теория эта ошибочна и несовместима со всем, что известно физикам New J. В 1990-х несколько исследователей, включая команду из Исследовательского центра Льюиса, независимо друг от друга сообщили о воспроизведении подхода Миллса и получении избыточного тепла. Команда НАСА в отчёте написала, что «результаты далеки от убедительных», и ничего не говорила про гидрино. Исследователи предлагали возможные электрохимические процессы для объяснения тепла, включая неравномерность электрохимической ячейки, неизвестные экзотермические химические реакции, рекомбинацию разделённых атомов водорода и кислорода в воде.
Это время, хотя и не очень длительное в абсолютном выражении, является рекордным.
По словам ученых, следующим шагом будет поддержание такой температуры в течение недели. Читайте далее.
В качестве места протекания реакций ядерного синтеза физик определил митохондрии — внутриклеточные энергетические станции.
Несмотря на то что многие считают эту публикацию Керврана первоапрельской шуткой, некоторые ученые всерьез заинтересовались проблемой холодного ядерного синтеза. Две почти детективные истории В 1989 году Мартин Флейшман и Стэнли Понс объявили о том, что им удалось покорить природу и заставить дейтерий превратиться в гелий при комнатной температуре в приборе для электролиза воды. Схема эксперимента была следующей: в подкисленную воду опускали электроды и пропускали ток — обычный опыт по электролизу воды. Однако ученые использовали необычную воду и необычные электроды.
Вода была "тяжелой". То есть, легкие "обычные" изотопы водорода в ней были заменены на более тяжелые, содержащие помимо протона еще и один нейтрон. Такой изотоп называется дейтерием. Кроме того, Флейшман и Понс использовали электроды, сделанные из палладия.
Палладий отличает удивительная способность "впитывать" в себя большое количество водорода и дейтерия. Число атомов дейтерия в палладиевой пластине может сравниться с числом атомов самого палладия. В своем эксперименте физики использовали электроды, предварительно "насыщенные" дейтерием. При прохождении электрического тока через "тяжелую" воду образовывались положительно заряженные ионы дейтерия, которые под действием сил электростатического притяжения устремлялись к отрицательно заряженному электроду и "врезались" в него.
При этом, как были уверены экспериментаторы, они сближались с уже находящимися в электродах атомами дейтерия на расстояние, достаточное для протекания реакции ядерного синтеза. Доказательством протекания реакции стало бы выделение энергии — в данном случае это выразилось бы в увеличении температуры воды - и регистрация потока нейтронов. Флейшман и Понс заявили, что в их установке наблюдалось и то и другое. Сообщение физиков вызвало чрезвычайно бурную реакцию научного сообщества и прессы.
СМИ расписывали прелести жизни после повсеместного внедрения холодного ядерного синтеза, а физики и химики по всему миру принялись перепроверять их результаты. Поначалу в нескольких лабораториях вроде бы смогли повторить эксперимент Флейшмана и Понса, о чем радостно сообщали газеты, однако постепенно стало выясняться, что при одних и тех же начальных условиях разные ученые получают совершенно несхожие результаты. После перепроверки расчетов выяснилось, что если бы реакция синтеза гелия из дейтерия шла бы так, как описали физики, то выделившийся поток нейтронов должен был бы немедленно убить их. Прорыв Флейшмана и Понса оказался просто неграмотно поставленным экспериментом.
Что это значит? Если этот токамак станет частью атомной электростанции, и нейтроны направить в ядерный реактор, то это значительно повысит эффективность атомной электростанции. В России подобные исследования проводятся впервые.
Кстати, в разработке токамака Курчатовского центра участвовали ученые Петербургского Политеха. Научная группа рассчитывала параметры газового инжектора для токамака. В чем его роль?
Если в токамаке возникает какая-то внештатная ситуация, то необходимо запустить газ внутрь реактора. Механизм уже был апробирован на других установках и будет применяться на новом токамаке Т-15 МД. Также стоит отметить, что научная группа Высшей инженерно-физической школы СПбПУ уже многие годы занимается решением одной из основных проблем управляемого термоядерного синтеза — взаимодействием горячей термоядерной плазмы с материальными поверхностями установки токамака.
В этом проекте ученые занимаются расчетами пристеночной плазмы, а именно вопросами, как и какие примеси будут поступать в реактор, как будет перераспределяться мощность, которая идет из центральной зоны, и так далее. Сейчас он объявлен как официальный для расчета параметров пристеночной плазмы не только ITER, но и всех существующих установок.
FT: американцы добились прироста чистой энергии в термоядерном синтезе и совершили прорыв
Экология и открытия: После серии экспериментов, был построен весьма производительный реактор холодного ядерного синтеза на основе наномембраны и резонатора оригинальной конструкции. Что представляет собой – холодный синтез? В запущенном в Китае реакторе термоядерного синтеза использовалось достижение российских ученых, создавших устройство. В запущенном в Китае реакторе термоядерного синтеза использовалось достижение российских ученых, создавших устройство. Горячий термоядерный синтез требует централизованного производства в большом генераторе горячего термоядерного синтеза, после чего мощность. Это установка NIF (National Ignition Facility — можно перевести как «Национальная зажигательная лаборатория») была построена в США в конце 1990-х годов для изучения управляемого термоядерного синтеза с инерциальным конфайнментом и непрямым лазерным обжатием.
Термоядерный синтез впервые дал прирост энергии
В 1969 году через 4 дня после скандальной конференции Полца и Флешмена ученого пригласили на подольское НПО Луч, где Иван Степанович взялся воссоздать две термоэмиссионные установки по 12. Двигатель Бэнкса 1 Еще в 1948 году металлурги Курдюмов и Хандерсон предложили сплав, наделенный способностью восстанавливать первоначальную форму после значительных пластических деформаций и нагрева до определенной температуры. В 1980 году изобретение было признано открытием и стало известно как эффект Курдюмова или эффект памяти формы. Один из самых популярных и перспективных материалов — сплав никеля и титана — нитенол. При последовательной смене температур кристаллическая решетка сплава меняет конфигурацию, крайне важно, что эффект проявляет себя даже при незначительном нагревании и охлаждении, что значительно удешевляет технологию. На картинке видно кинетическую схему нитенолового двигателя. А это двигатель Бэнкса, работающий на таком принципе. Естественными бесплатными источниками энергии для таких двигателей и для всех нас уже давно могли бы стать моря и океаны, если бы в дешевой энергии были бы заинтересованы те, кто находиться у власти. Генератор Хендершота Первое упоминание о магнитном генераторе свободной энергии в работах американского физика — изобретателя Лестора Хендершота появилось в 1927.
Для этого была разработана следующая схема. Был сделан реактор с кварцевым окошком, в этот реактор помещался образец дейтерида титана. Затем из реактора откачивался воздух и создавалась атмосфера дейтерия с давлением 14 атмосфер. Через кварцевое окошко импульсным лазером воздействовали на торец образца внутри реактора, при этом регистрировали нейтроны и гамма-излучение. В сентябре 1991 года результаты этой работы были опубликованы в журнале Американского ядерного общества Fusion Technology. В то время редактором этого журнала был Джордж Майли, который нам и предложил опубликовать статью. Обложка сентябрьского номера журнала Fusion Technology и первая страница статьи «Laser-induced cold nuclear fusion in Ti-H2-D2-T2 compositions» В конце этой статьи сделаны расчеты создания на основе гамма-излучения, которое мы регистрировали в эксперименте, гамма-лазера. Имею специализацию «Физика ядерных реакторов». Закончил физико-технический факультет Уральского политехнического института в Свердловске в 1982 году. У меня был защищен диплом по теме «Исследование термического разложения облученных и необлученных полиимидов». Имею две специализации: физика ядерных реакторов и разделение изотопов. Начал работать в Свердловском филиале Научно-исследовательского и конструкторского Института энерготехники в п. Заречный, Свердловской области. Там же были проведены первые работы по холодному ядерному синтезу. А потом жизнь так распорядилась, что началась перестройка, начались разные до сих пор до конца непонятные события. Нам они конкретно профинансировали работы по взаимодействию церата стронция с дейтерием. В результате этой работы нами была подана заявка на международный патент «Методы и устройства для получения нейтронов из твердотельных протонных проводников». Алексей Николаевич Барабошкин вместе с тогда ещё член-корреспондентом Борисом Владимировичем Дерягиным пытались ещё в 1990—1991 годах организовывать и запустить Всесоюзную научно-исследовательскую программу по холодному ядерному синтезу. Она была достаточно детально разработана. В то время они оценили эту программу в 15 млн рублей и плюс 3 млн валютных рублей и планировали её выполнить за четыре года. В 1993 году академик А. Барабошкин провёл совещание по этой программе, чтобы попытаться её провести через Отделение химии РАН. Мы там выступали с докладами. Я тогда приезжал с доктором химических наук Кабиром Ахметовичем Калиевым, и мы пытались в ФИАНе сделать демонстрацию его работ по вольфрамовым бронзам. Они вместе с академиком А. Барабошкиным тогда ещё попробовали такой вариант. Они использовали вольфрам-натриевые бронзы, из них посредством электролиза при высокой температуре в вакууме убирался натрий, в результате чего образовывались каналы. Потом при комнатной температуре напускался дейтерий. При этом регистрировались нейтроны и повышение тепла. Эту работу они опубликовали в Physics Letters A в 1993 году. В 1995 году академик А. Барабошкин умер, после чего наша команда распалась, началось «брожение». В 1996 году у меня была небольшая командировка в Объединенный институт ядерных исследований в Дубне, где мы с Кабиром Калиевым повторили его эксперименты. С помощью качественного датчика нейтронов мы регистрировали импульсы нейтронов. Отработали технологию получения вольфрам-натриевых бронз, чтобы получать стабильные результаты, потому что в этих экспериментах сначала наблюдалась нестабильность, которая, как выяснилось, была связана со структурой этих бронз. Надо было очень скрупулёзно эти бронзы выращивать. После этого я сделал попытку восстановить и сделать новую установку с дейтерированным титаном в Институте промышленной экологии УрО РАН в Екатеринбурге, но она закончилась ничем. Я провёл работу с титановым электродом и получил избыточное тепло. По этому циклу исследований была написана статья, которая очень долго публиковалась. Но потом началась «борьба за выживание», которая привела меня в 2009 году к тому, что я недолго проработал младшим научным сотрудником кафедры теоретической физики и прикладной математики в Уральском государственном техническом университете и Уральском политехническом институте в Екатеринбурге. В 2011 году я вышел на пенсию.
В 2003 году была опубликована книга [7] Владимира Ивановича Высоцкого [8] , заведующего кафедры математики и теоретической радиофизики Киевского национального университета имени Тараса Шевченко , в которой утверждается, что найдены новые подтверждения «биологической трансмутации». ХЯС в электролитической ячейке Сообщение химиков Мартина Флейшмана и Стенли Понса о ХЯС — превращении дейтерия в тритий или гелий в условиях электролиза на палладиевом электроде , появившееся в марте 1989 года, наделало много шума, но также не нашло подтверждения, несмотря на многократные проверки. Достаточно популярная экспериментальная установка камеры холодного синтеза состоит из палладиевых электродов, погружённых в электролит , содержащий тяжелую или сверхтяжёлую воду. Камеры для электролиза могут быть открытыми или закрытыми.
Физическая плазма — не ионизированный газ, а четвёртое агрегатное состояние вещества, наблюдающееся при разрежении столь высоком, что взаимодействием частиц можно пренебречь. Плазма не подчиняется обычным для газа законам. В ней нет давления, она не нагревается при сжатии и, что особенно приятно, не стремится занять весь доступный объём. Ценой минимальных затрат её можно удерживать в магнитной ловушке в форме кольца. Независимо от температуры, ядра послушно будут бегать по кругу вблизи центральной оси откачанной трубы. Тороидальная магнитная ловушка Ситуация как будто парадоксальная. Нет взаимодействия — не может быть и столкновений, реакций синтеза и разогрева вещества. Но грань между плазмой и газом тонка. Скажем, хотя каждый кубический километр космической туманности представляет собой плазму, облако в целом живёт по законам газа. Туманность настолько велика, что молекула не может покинуть её пределы без взаимодействий с другими. Так и в магнитной ловушке при любой плотности вещество будет газом, ведь пробег бесконечен, и одна частица непременно столкнётся с другой. Притом с ростом температуры а значит, и скорости, и расстояния, преодолеваемого частицей за единицу времени будет расти и давление. В плоскости же поперечной линии движения частицы будут существовать по законам плазмы. Проблемы топлива Идею пылающего кольца, плотного в одном измерении и представляющего собой высокий вакуум в прочих, уже в 1950-х успешно воплотили в советских установках ТОКАМАК и американских стеллараторах, различающихся способами предварительного разогрева топлива. И в СССР, и в США в качестве термоядерного горючего использовали смесь дейтерия и трития, так как реакции с участием тяжёлого и сверхтяжёлого водорода возможны при меньшей, чем у других элементов, температуре. Реакции-то начинались, но кольцо из-за перемены температуры и плотности теряло стабильность и рассеивалось. Всё же реакторы совершенствовались. Уже в конце 1970-х исследователи считали, что победа близка и «положительный выход» при цепной реакции синтеза выделяется больше энергии, чем затрачено на её запуск будет достигнут сразу, как только им выделят денег на новую, более дорогую, установку… Новый ТОКАМАК Казахстан Но нет, положительный выход достигнут не был. А в конце прошлого века даже у оптимистов возникло подозрение, что это и к лучшему. Проблема термоядерного синтеза заключалась в тритии. Эти не имеющие заряда частицы сочетают высокую проникающую способность с исключительной зловредностью. С электронными оболочками атомов нейтроны не взаимодействуют, что позволяет им преодолевать десятки метров бетона и свинца. Попадая же в атомное ядро, нейтрон или разрушает его, или поглощается им, превращаясь в радиоактивный изотоп. А образующиеся в материале пузырьки газа приводят к потере прочности, деформации и разрушению стальных деталей. В лучшем случае после множества рикошетов нейтрон просто распадается и становится атомом водорода. Персонал электростанции может укрыться от нейтронного излучения за бассейнами с водой они в любом случае понадобятся для охлаждения , но защитить сам реактор от нейтронов не выйдет. Тритий не встречается в природе, его получают искусственно в ядерных реакторах по цене 30 миллионов долларов за килограмм. А с учётом нейтронных потерь килограмм трития может заменить лишь три тысячи тонн нефти. Даже если «чёрное золото» вдруг подорожает до 1600 долларов за баррель, дейтерий-тритиевая энергетика не станет оправданной экономически. Ведь для получения трития всё равно требуются ядерные реакторы, потребляющие уран, а значит, электричество дешевле будет вырабатывать на АЭС. Тритий радиоактивен, но при распаде его ядра выделяются лишь нейтрино и электрон. Последний так слаб, что вредит только если тяжёлый водород включился в состав тканей организма. Брелок с тритиевой подсветкой — это безопасно. Даже если его проглотить Поскольку тритий как термоядерное горючее не выдерживает критики, надежды связывают с изотопом гелий-3. Порог его реакции с дейтерием существенно выше, поскольку два протона гелиевого ядра отталкивают третий со вдвое большей силой. Но продуктами синтеза оказываются ядро обычного гелия альфа-частица и протон, что уже даёт выигрыш впятеро благодаря отсутствию нейтронных потерь. Кроме того, гелий-3, в отличие от трития, стабилен и встречается в природе. Его много на Луне. Ещё в 1980-х годах подсчитали, что доставка гелия с Луны на Землю экономически оправдана. Для покрытия годичных потребностей человечества в энергии потребуется всего сотня тонн этого газа. Другой вопрос, что добыча такого количества гелия-3 предполагает переработку миллиардов тонн лунного грунта. Так что пока выгоднее производить гелий-3 искусственно. Из трития.
Термоядерный синтез в Ливерморе и позор западной пропаганды
Токамак представляет собой устройство, которое может генерировать сильное магнитное поле. Когда материал нагревается до очень высокой температуры, он превращается в плазму, в результате электроны отделяются от атома и превращаются в свободно движущиеся заряженные частицы, которые удерживаются сильным магнитным полем. В Хэфэе испытывали такомак EAST, который представляет собой модификацию установки, созданной в 90-х годах при сотрудничестве с Россией. В запущенном в Китае реакторе термоядерного синтеза использовалось достижение российских ученых, создавших устройство, отслеживающее температуру плазмы.
Причина этого в том, что те, кто им занят, часто всю жизнь совершенно не заинтересованы в его завершении, убежден бывший начальник инспекции по надзору за ядерной радиационной безопасностью госатомнадзора СССР, профессор Владимир Кузнецов: Владимир Кузнецов бывший начальник инспекции по надзору за ядерной радиационной безопасностью госатомнадзора СССР, профессор «Установка строится уже 20 с лишним лет. И каждые 3-4 года меняется сумма этого проекта. Вся сумма этого проекта оценивается в 32 миллиарда евро, а начиналось все с восьми. Каждый год более подробно становятся проблемы эти ясны. Да потому, что за этим ИТЭРом находятся люди, которые всю жизнь бубнили об этом, а толку никакого».
Тем временем реализовать подобные проекты — причем значительно дешевле — пытается и частный бизнес. Согласно данным Ассоциации индустрии синтеза FIA , 33 частных компании привлекли в этом секторе в 2022 году 2,8 млрд долларов частных инвестиций. Альтернативные проекты строятся не на принципе так называемого токамака, как в случае ИТЭР, и не на принципе лазерного сжатия, который отрабатывает калифорнийская Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора. Есть идеи так называемых стеллараторов, которые позволяют длительное содержание плазмы без необходимости постоянного внешнего влияния, комбинированных систем магнитно-инерционного сжатия, где оба принципа совмещаются. И некоторые другие.
Основная преграда на пути реализации этой технологии - энергозатраты на запуск и поддержание реакции синтеза. В конечном счете планируется добиться самоподдерживающейся реакции, что позволит коммерциализировать процесс синтеза и непрерывно производить безопасную и чистую энергию.
Утверждается, что коммерческое применение технологии термоядерного синтеза может начаться через десять или более лет.
Что случилось?
Неужели не взлетело? Нет, эксперимент по термоядерному синтезу в США на самом деле состоялся и физики Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса добились того, что было получено больше энергии, чем потребовалось от лазера для его начала. По крайней мере, они сами так заявляют.
Но они же признают, что до реального получения энергии, по оптимистичным оценкам, понадобятся десятилетия, около 60 лет! По оценкам участников научной команды NIF, решение этих проблем потребует от физиков всего мира еще несколько десятилетий экспериментов на NIF и других установках по исследованию быстрого термоядерного синтеза. При этом исследователи ожидают, что на преодоление всех сложностей у них уйдет меньше 60 лет, потраченных на достижение «энергетического нуля» на данном классе энергетических установок».
К тому же для начала физикам Ливермора надо доказать своё открытие, а прежде восстановить оборудование, которое сгорело при эксперименте.
«Сам термин "термоядерный" — русскоязычный»
Российские ученые — об итогах 2022 года. Подобного удалось добиться впервые в истории. Прорыв был совершен 5 декабря группой ученых из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в Калифорнии. Новая эра началась? Термоядерный синтез — это процесс, который происходит в звездах, в том числе в нашем Солнце. В масштабах нашей планеты он мог бы стать практически неисчерпаемым источником экологичной энергии, для производства которой могло бы понадобиться только немного морской воды.
При столкновении двух протонов рождается дейтрон — состоящее из протона и нейтрона ядро тяжёлого водорода, плюс позитрон и нейтрино. Львиную долю энергии уносит нейтрино, проходящее сквозь нашу планету, как свет сквозь стекло, и, как следствие, малопригодное для кипячения воды. Вот и получается, что, хотя водорода во Вселенной много, экономике от него пользы никакой. В недрах Солнца протон-протонный синтез — лишь первый шаг водород-гелиевого цикла, ведь четыре ядра водорода сливаются в ядро гелия не разом, а в три приёма. Но для завершения цикла важно, чтобы промежуточные продукты синтеза — дейтерий и гелий-3 — не покидали зону реакции, а энергия, выделившаяся на предыдущем этапе, упрощала преодоление барьера реакции на следующем. Звёзды способны это обеспечить. Водород в их ядрах находится в сверхтвёрдой и сверхплотной «металлической» форме. Ядрам дейтерия и гелия-3 просто некуда деться! Солнечные, приливные, ветровые и даже гидроэлектростанции используют энергию Солнца. То есть термоядерную.
Так что именовать эти источники «возобновляемыми» неправильно. Никто новый водород на Солнце не подвозит! Итак, имитация природных процессов — не наш путь. Разогретый до миллионов градусов металлический водород нельзя получить в лабораторных условиях. А если б и было можно, то миллиард лет выколачивать из него энергию по искре — идея сомнительная. Термоядерный реактор должен воспроизводить не будничное тление светил, а условия взрыва сверхновой, когда реакции идут при температуре, обеспечивающей преодоление кулоновского барьера при каждом столкновении. Именно благодаря тому, что сердцевины звёзд состоят из твёрдого водорода, термоядерные реакции могут идти в них при температуре каких-то шесть миллионов градусов. Для преодоления кулоновского барьера этого не хватит. Однако некоторые ядра оказываются достаточно «горячи» для вступления в реакцию. Это редкость даже при огромном сжатии, потому-то звёзды и живут миллиарды лет.
Излучение обычно уносит чуть больше энергии, чем выделяется в термоядерных реакциях. Если же баланс положительный, температура начинает расти, интенсивность синтеза увеличивается по экспоненте, и звезда вспыхивает, как сверхновая… Конечно, удерживать разогретое до температуры 100 миллионов кельвинов вещество можно только в плазменной форме. Причём речь тут о плазме в том смысле, какой вкладывают в этот термин физики. Физическая плазма — не ионизированный газ, а четвёртое агрегатное состояние вещества, наблюдающееся при разрежении столь высоком, что взаимодействием частиц можно пренебречь. Плазма не подчиняется обычным для газа законам. В ней нет давления, она не нагревается при сжатии и, что особенно приятно, не стремится занять весь доступный объём. Ценой минимальных затрат её можно удерживать в магнитной ловушке в форме кольца. Независимо от температуры, ядра послушно будут бегать по кругу вблизи центральной оси откачанной трубы. Тороидальная магнитная ловушка Ситуация как будто парадоксальная. Нет взаимодействия — не может быть и столкновений, реакций синтеза и разогрева вещества.
Но грань между плазмой и газом тонка. Скажем, хотя каждый кубический километр космической туманности представляет собой плазму, облако в целом живёт по законам газа. Туманность настолько велика, что молекула не может покинуть её пределы без взаимодействий с другими. Так и в магнитной ловушке при любой плотности вещество будет газом, ведь пробег бесконечен, и одна частица непременно столкнётся с другой. Притом с ростом температуры а значит, и скорости, и расстояния, преодолеваемого частицей за единицу времени будет расти и давление. В плоскости же поперечной линии движения частицы будут существовать по законам плазмы. Проблемы топлива Идею пылающего кольца, плотного в одном измерении и представляющего собой высокий вакуум в прочих, уже в 1950-х успешно воплотили в советских установках ТОКАМАК и американских стеллараторах, различающихся способами предварительного разогрева топлива. И в СССР, и в США в качестве термоядерного горючего использовали смесь дейтерия и трития, так как реакции с участием тяжёлого и сверхтяжёлого водорода возможны при меньшей, чем у других элементов, температуре. Реакции-то начинались, но кольцо из-за перемены температуры и плотности теряло стабильность и рассеивалось. Всё же реакторы совершенствовались.
Уже в конце 1970-х исследователи считали, что победа близка и «положительный выход» при цепной реакции синтеза выделяется больше энергии, чем затрачено на её запуск будет достигнут сразу, как только им выделят денег на новую, более дорогую, установку… Новый ТОКАМАК Казахстан Но нет, положительный выход достигнут не был. А в конце прошлого века даже у оптимистов возникло подозрение, что это и к лучшему. Проблема термоядерного синтеза заключалась в тритии.
Назовите это холодным синтезом, низкоэнергетическими ядерными реакциями, или как-то ещё — имён достаточно — мы всё равно ничего не знаем об этом. Но нет сомнений, что ядерные реакции можно запускать при помощи химической энергии». Нагель предпочитает называть явление НЭЯР «решёточными ядерными реакциями», поскольку явление происходит в кристаллических решётках электрода.
Изначальное ответвление этой области концентрируется на внедрении дейтерия в палладиевый электрод при помощи подачи большой энергии, поясняет Нагель. Исследователи сообщали, что такие электрохимические системы могут выдавать вплоть до 25 раз больше энергии, чем потребляют. Другое основное ответвление области использует сочетания никеля и водорода, которое выдаёт до 400 раз больше энергии, чем потребляет. Нагель любит сравнивать эти НЭЯР-технологии с экспериментальным международным термоядерным реактором , основанным на хорошо известной физике — слиянии дейтерия и трития — который строят на юге Франции. Нагель говорит, что область НЭЯР повсеместно растёт, и главные препятствия — это недостаток финансирования и нестабильные результаты. К примеру, некоторые исследователи сообщают, что для запуска реакции необходимо достичь некоего порогового значения.
Она может потребовать минимального количества дейтерия или водорода для запуска, или же электроды необходимо подготовить, придав им кристаллографическую ориентацию и поверхностную морфологию. Последнее требование — обычное для гетерогенных катализаторов, используемых при очистке бензина и на нефтехимических производствах. Нагель признаёт, что у коммерческой стороны НЭЯР тоже есть проблемы. Разрабатываемые прототипы, по его словам, «довольно грубые», и пока ещё не появилось компании, продемонстрировавшей работающий прототип или заработавшей на этом деньги. В 2011 году Росси с коллегами объявили на пресс-конференции в Италии о постройке настольного реактора «Энергетический катализатор» [Energy Catalyzer], или E-Cat, производящего избыточную энергию в процессе, где катализатором служит никель. Для обоснования изобретения Росси демонстрировал E-Cat потенциальным инвесторам и СМИ, и назначал независимые проверки.
Росси утверждает, что в его E-Cat происходит самоподдерживающийся процесс, в котором входящий электрический ток запускает синтез водорода и лития в присутствии порошковой смеси никеля, лития и алюмогидрида лития, в результате которого появляется изотоп бериллия. Часть никеля превращается в медь. Росси говорит об отсутствии как отходов так и излучения вне аппарата. Анонс Росси вызвал у учёных то же неприятное чувство, что и холодный синтез. Росси вызывает у многих людей недоверие из-за своего спорного прошлого. В Италии его обвинили в мошенничестве из-за его предыдущих деловых махинаций.
Росси говорит, что эти обвинения остались в прошлом и не хочет обсуждать их. Также у него однажды был контракт на создание тепловых установок для ВС США, но поставленные им устройства не работали по спецификациям. В 2012 году Росси объявил о создании системы мощностью в 1 МВт, пригодной для отопления больших зданий. Также он предполагал, что к 2013 году у него уже будет фабрика, ежегодно производящая миллион установок мощностью в 10 кВт и размером с ноутбук, предназначенных для домашнего использования. Но ни фабрики, ни этих устройств так и не случилось. В 2014 году Росси продал технологию по лицензии компании Industrial Heat, открытой инвестиционной конторой Cherokee , занимающейся покупкой недвижимости и очищающей старые промзоны для новой застройки.
Дарден говорит, что Cherokee запустила Industrial Heat, поскольку в инвестиционной компании верят, что технология НЭЯР достойна исследований. А в это время Industrial Heat и Leonardo поругались, и теперь судятся друг с другом по поводу нарушений соглашения. Росси говорит, что тест закончен, но в Industrial Heat так не считают, и опасаются, что устройство не работает. В 2012 году он утверждал, что, по его мнению, Росси не был мошенником, «но мне не нравятся некоторые его подходы к тестированию». Нагель считал, что Росси должен был действовать более аккуратно и прозрачно. Росси продолжает исследования и объявил о разработках других прототипов.
Но он мало что рассказывает о своей работе. Он говорит, что устройства мощностью в 1 МВт уже находятся в производстве, и он получил «необходимые сертификаты» для их продажи. Домашние устройства, по его словам, пока ещё ожидают сертификации. Нагель говорит, что после спада радостного настроения, связанного с объявлениями Росси, к НЭЯР вернулся статус-кво. Доступность коммерческих генераторов НЭЯР отодвинулась на несколько лет. И даже если устройство выдержит проблемы воспроизводимости и будет полезным, его разработчикам предстоит жестокая битва с регуляторами и принятием его пользователями.
Но он сохраняет оптимизм. Он уже оборудовал лабораторию в Университете им. Джорджа Вашингтона для новых экспериментов с никелем и водородом. Научные наследия Многие исследователи, продолжающие работать над НЭЯР — это уже состоявшиеся учёные на пенсии. Для них это непросто, поскольку годами их работы возвращали непросмотренными из мейнстримовых журналов, а их предложения о докладах на научных конференциях не принимали. Они всё сильнее волнуются по поводу статуса этой области исследований, поскольку их время истекает.
Глава правительства Михаил Мишустин дал старт большому проекту класса «Мегасайенс», который должен помочь выйти за рамки современных научных догм. И, конечно, я сразу же хочу поздравить весь ваш дружный коллектив, который много лет работал над тем, чтобы продвинуться еще дальше. Появляется уникальная инфраструктура для научных исследований, для того, чтобы, как говорят ученые, управляемый термоядерный синтез все-таки создал неиссякаемый источник энергии», — сказал премьер Михаил Мишустин. На этой установке российские ученые будут проводить исследования, без которых невозможен запуск международного проекта ИТЭР. Самый большой в мире экспериментальный термоядерный реактор сейчас строится на юге Франции. На связь оттуда вышел генеральный директор проекта. На совещании глава правительства обсудил с российскими учеными федеральную программу развития синхротронных и нейтронных исследований. До 2027 года на нее предусмотрено выделить 138 миллиардов рублей. В рамках программы Курчатовский институт создает по стране целую сеть мегаустановок нового уровня.
Deneum: как заниматься холодным ядерным синтезом и бороться с сомнениями ученых
Реакции термоядерного синтеза позволяют получать энергию без радиоактивных отходов и оставления углеродного следа. Представлены новые данные в пользу реальности холодного термоядерного синтеза – следы возникновения высокоэнергичных нейтронов при электролизе тяжёлой воды. Так как предполагается, что технология холодного синтеза станет не просто прорывной, а революционной, способной изменить социально-экономический уклад всех стран мира, ИА REGNUM публикует выдержки из интервью трёх ведущих ученых — участников этого проекта. Экология и открытия: После серии экспериментов, был построен весьма производительный реактор холодного ядерного синтеза на основе наномембраны и резонатора оригинальной конструкции.
Холодный ядерный синтез: мы сразу пошли своим путём
Почему холодный термоядерный синтез — это фантастика, на какой базе вырастет по-настоящему зеленая энергетика и как сплав по горной реке двигает исследователя, рассказал для проекта и Координационного совета по делам молодежи в научной и. Получающееся благодаря термоядерному синтезу количество энергии настолько велико, что позволяет светиться и излучать тепло Солнцу и другим звездам, поскольку мощная гравитация в их недрах дает возможность объединять атомы водорода, чтобы создать гелий. В термоядерном синтезе ядра разгоняются до высоких скоростей (в токамаках и в Солнце — из-за высокой температуры). Термоядерный синтез. От энергетики до космоса: новые возможн.
Частный термоядерный синтез: фантазии или реальность?
Так как предполагается, что технология холодного синтеза станет не просто прорывной, а революционной, способной изменить социально-экономический уклад всех стран мира, ИА REGNUM публикует выдержки из интервью трёх ведущих ученых — участников этого проекта. компании необходимо запустить самоподдерживающуюся термоядерную реакцию. Их «реактор холодного синтеза» представлял собой калориметр с водным раствором соли, через который пропускали электрический ток.