Почему реализовать холодный синтез невозможно
Утверждения о том, что холодный синтез можно реализовать, подразумевают присутствие твердотельного носителя, часто металлического палладия, в котором ядра дейтерия могут объединяться (синтезироваться)
Большинство исследований, посвященных ядерному синтезу, который рассматривается 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», который протекает при температурах, близких к комнатным.
Наиболее известные утверждения, что это явление существует, - это 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, основанной на понимании ядерной физики, излагаются причины, по которым холодный синтез вряд ли возможен.
Утверждения о том, что холодный синтез можно реализовать, 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 материала.
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 в присутствии палладиевого катода. [2]. Поэтому они приписывают появление дополнительной энтальпии слиянию дейтерия.
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 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 прибегая к ссылке на неизвестные эффекты, вызванные твердотельным носителем.
- Нехватка нейтронов. Две реакции ядерного синтеза с дейтерием: [2]
2D + 2D → 3T + 1H
2D + 2D → 3He + n
Если происходит слияние дейтерия, то согласно реакции, описанной вторым уравнением, должно выделяться большое количество нейтронов. Однако этого не наблюдается. [1]
- Отсутствие гамма-излучения. Последняя причина также связана с продуктами реакции. Если ядра дейтерия сливаются, то ожидается, что большая часть свободной 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 заключается 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 если взять за основание всё, 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).
