Утверждения о реализации холодного синтеза подразумевают присутствие твердотельного носителя, часто металлического палладия, в котором ядра дейтерия могут объединяться (синтезироваться)

Большинство исследований, посвященных ядерному синтезу, рассматриваемому в качестве альтернативного источника энергии, сфокусированы на его «горячем» варианте - формирование горячей плазмы и контроль над ней при достаточно высоких температурах с тем, чтобы легкие ядра, обладая достаточной кинетической энергией, могли преодолевать кулоновские энергетические барьеры и силы ядерного взаимодействия.

Менее заметными на сегодня остаются исследования, относящиеся к так называемому «холодному синтезу», протекающему при температурах, близких к комнатным.

Наиболее известные утверждения, касающиеся этого явления, - заявления, сделанные Флейшманом и Понсом в 1989 году. [1] В настоящее время холодный синтез считается одним из основных направлений в науке. В этой обзорной статье, основываясь на понимании ядерной физики, излагаются причины, по которым холодный синтез вряд ли возможен.

Утверждения о реализации холодного синтеза подразумевают присутствие твердотельного носителя, часто металлического палладия, в котором ядра дейтерия могут объединяться (синтезироваться). [1,2]

Палладий очень хорошо поглощает водород и удерживает его в своей атомной решетке. Утверждается, что ядра дейтерия, запутавшись в решетке, могут каким-то образом вызывать плавление.

Исследователи, проводящие эксперименты, подобные тем, которые были у Флейшмана и Понса, утверждают, что наблюдают появление теплоты порядка 10 Вт на кубический сантиметр палладия, что намного превышает то, что можно объяснить химическими реакциями, протекающими во время электролиза тяжелой воды с использованием палладиевого катода. [2]

Поэтому они приписывают наблюдаемую дополнительную энтальпию слиянию дейтерия. Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1.

Принципиальная схема экспериментальной установки Флейшмана и Понса

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки Флейшмана и Понса. Источник: Wikimedia Commons

Почему это невозможно

Вот три причины того, почему сообщения о холодном синтезе не могут быть правдой:

  • Энергетика - чтобы два ядра дейтерия слились, они должны находиться на ядерном расстоянии друг от друга. Тогда кулоновская энергия, связанная с отталкиванием, будет измеряться порядком МэВ (мегаэлектронвольт).

Уровни тепловой энергии, фиксируемые при комнатной температуре резко контрастируют с порядком МэВ (мегаэлектронвольт). Тогда для того, чтобы кулоновский барьер был преодолён при комнатной температуре, потребуется не меньше, чем настоящее чудо.

Даже сторонники холодного синтеза признают, что это сложный вопрос, и его нельзя объяснить, не прибегнув к ссылке на неизвестные эффекты, вызванные твердотельным носителем.

  • Нехватка нейтронов. Две реакции ядерного синтеза с наибольшим сечением для дейтерия: [2]

2D + 2D → 3T + 1H

2D + 2D → 3He + n

Если происходит слияние дейтерия, то согласно реакции, описанной вторым уравнением, в большом количестве должно происходить образование нейтронов. Однако, этого не наблюдается. [1]

  • Отсутствие гамма-излучения. Последняя причина также связана с продуктами реакции. Если ядра дейтерия сливаются, ожидается, что большая часть высвобождаемой энергии должна выходить в форме гамма-излучения, а не тепла. Доказательств этому, согласно наблюдениям за холодным синтезом, также нет. [1]

Вывод

Необходимо обосновать три, приведенные выше причины, известные как «три чуда», которые должны произойти, чтобы объяснить ранние эксперименты, утверждающие, что происходит холодный синтез.

Единственный способ преодолеть эти противоречия - это следовать утверждениям, что если не удается что-то понять, это не значит, что это не реально.

Однако, проблема в том, что реальный результат должен поддаваться воспроизведению. В настоящее время уровень воспроизводимости таких экспериментов с холодным синтезом в твердом состоянии составляет скудные 3%. [2]

Действительно, хотя перспектива холодного синтеза, несомненно, привлекательна, но основываясь на всем, что известно о ядерной физике, занятие этим, вероятно, не принесет плодов.

 

Источник:

Alfred Cheung. «Возможен ли холодный синтез?»

Ссылки:

[1] М. Флейшманн и С. Понс, «Электрохимически индуцированный ядерный синтез дейтерия», J. Electroanal. Chem. 261, 301 (1989).

[2] М. Флейшман и соавт. «Calorimetry of the Palladium-Deuterium-Heavy Water System», J. Electroanal. Chem. 287, 293 (1990).

Комментарии

Ali Oren

«Невозможность» определена ограничением знания.

Сергей Горошевич

Был у меня научник один. Так он низкотемпературную плазму в СВЧ-печи «создавал» включением обычной лампы накаливания)) вот почти как на картинке выглядело. В отчётах и публикациях все было красивенько так...

Андрей Гарцуев

К сожалению, человечество не сможет использовать термоядерный синтез для получения тепловой энергии. Всё уйдёт на излучение. Учёные давно это поняли, но никто не хочет отвечать за миллиарды потраченных долларов и евро. Так что «пилите, Шура, пилите, это золотые гири!»

Написать комментарий

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности

  • Дата:27.04.2020
  • Просмотры:624
  • Источник: Stanford University