Pagsasama ng malamig at mainit

Nakatago pa rin ang malamig na pagsasanib sa likod ng makapal na hamog, hindi man lang nagbibigay ng tamang dahilan para i-claim na ito ay umiiral. Sa kabilang banda, ang kabangisan ay mahirap pigilan at ganap na kontrolin.

1. Cover ng buwanang isyu ng Vremya magazine na nakatuon sa cold fusion.

Pagkatapos ng lahat, mayroong malamig na pagsasanib o wala? - maaaring magtanong ang isang tagalabas, mausisa tungkol sa mundo at agham, ngunit hindi masyadong lubusang pamilyar sa paksa. Marahil dahil pagkatapos ng mga paghahayag nina Martin Fleishman at Stanley Pons, na nag-anunsyo 25 taon na ang nakalilipas na sila ay nakakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng nuclear fusion sa isang "baterya" na puno ng mabigat na tubig na may palladium cathode, ang mga kinatawan ng opisyal na agham ay hindi nagsalita nang matatag at unanimously, ito ay isang kasinungalingan. Bagama't marami ang nag-alinlangan, maraming mga sentro ng pananaliksik ang nakagawa at nagsisikap na bumuo ng isang "malamig" na reaktor.

Promising experience. Maaaring

Ang katayuan ng "pagtuklas" ng Fleishman at Pons ay hindi lubos na nauunawaan. Ang katotohanan ay hindi rin malinaw tungkol sa medyo kilalang kahalili sa "cold fusion" na tema ng mga nakaraang taon - isang aparato na tinatawag na Energy Catalyzer (E-Cat). Ang istrukturang ito ay itinayo ng imbentor na si Andrea Rossi (2) sa tulong ng isang pangkat na pinamumunuan ni Sergio Focardi. Ayon sa mga tagalikha, dapat itong gumana sa prinsipyo ng malamig na pagsasanib ng nickel at hydrogen na may produksyon ng tanso at ang pagpapalabas ng thermal energy, na pagkatapos ay na-convert sa kuryente. Para sa bawat minuto ng pagpapatakbo ng isang 1-watt reactor (na bumaba sa 400 pagkatapos ng ilang minuto), 292 gramo ng tubig sa 20°C ay na-convert sa singaw sa 101°C. Ang aparato ay ipinakita sa publiko nang maraming beses, ngunit hindi pinapayagan ng mga developer ang independiyenteng pananaliksik.

2. Andrea Rossi kasama ang kanyang E-Cat

Ayon sa PhysOrg, ang mga eksperimento na isinagawa sa pagitan ng Enero at Abril 2011 ay hindi tama at walang tunay na ebidensya. Hindi pinayagan ng mga developer ang mga karagdagang sukat. Gayunpaman, ang kumpanyang "inventor" ay nag-iingat ng mga talaan ng mga pagbili ng device mula noong Nobyembre 2011.

3. Propesor Yoshiaki Arata

Sa kabilang banda, noong Mayo 2013, isang grupo ng mga independiyenteng eksperto ang nag-publish sa mga archive ng arXiv portal ng isang ulat sa kanilang mga pagsubok sa dalawang uri ng mga reactor na E-Cat HT at E-Cat HT2, na tumatagal ng 96 at 116 na oras, ayon sa pagkakabanggit. Ang reaktor ay sinubukan ng mga pinakaseryosong siyentipiko - mga pisiko mula sa Unibersidad ng Bologna Giuseppe Levy at Evelyn Foschi, Thorbjorn Hartman mula sa laboratoryo ng Svedberg, nuclear physicist na si Bo Höystad, Roland Pettersson mula sa Uppsala University at Hanno Essen mula sa Royal Institute of Technology. sa Stockholm. Sinuri sila sa mga laboratoryo ng Rossi sa Italya mula Disyembre 2012 hanggang Marso 2013. Ipinakita ng mga sukat na ang thermal energy ay gumagawa ng hindi bababa sa isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa kapangyarihan ng anumang kilalang pinagmumulan ng enerhiya ng kemikal. So ito ba...?

Ang mga siyentipiko sa buong mundo ay nahahati. Karamihan ay hindi naniniwala na ang gayong reaksyon ay posible pa nga. Gayunpaman, sa loob ng dalawang taon, walang nakapagpatunay ng pandaraya sa Italya.

Ang isang internasyonal na pangkat ng pananaliksik ay inaasahang magsasagawa ng karagdagang detalyadong pag-aaral ng E-Cat sa lalong madaling panahon. Dapat silang magtapos sa Marso, at ang unang tunay na papel sa imbensyon ni Rossi ay mai-publish sa ilang sandali pagkatapos nito. Sa anumang kaso, gusto na ngayon ng American company na Cherokee Investment Partners na mamuhunan sa device ni Rossi at ipakilala ito sa Chinese at American markets.

Ang ideya ng Italyano ng malamig na pagsasanib ay ang pinaka-vocal sa mga nakaraang taon. Mayroong, siyempre, iba pang mga pagtatangka upang patunayan ang pagiging posible nito. Ang pamamaraan, na inihayag noong 2005 ng isang grupo ng mga physicist sa Unibersidad ng California, Los Angeles, ay upang mabilis na magpainit ng isang kristal na may mga katangian ng pyroelectric (kapag pinainit, lumilikha ito ng electric field). Sa inilarawang eksperimento, sa isang banda, ang kristal ay pinainit sa hanay ng temperatura mula -34 hanggang 7°C. Bilang isang resulta, isang electric field ng pagkakasunud-sunod ng 25 GV/m ay nilikha sa pagitan ng mga dulo ng kristal, na pinabilis ang mga deuterium ions, na bumangga sa mga resting deuterium ions. Ang nasusukat na enerhiya ng ion ay umabot sa 100 keV, na tumutugma sa pag-abot sa isang temperatura na sapat para sa synthesis. Naobserbahan ng mga eksperimento ang mga neutron na may enerhiya na 2,45 MeV, na nagpapahiwatig ng thermonuclear fusion. Ang sukat ng kababalaghan ay hindi masyadong malaki na maaari itong magamit para sa mga layunin ng enerhiya, ngunit ginagawang posible na bumuo ng isang maliit na mapagkukunan ng mga neutron. Noong 2006, ang epektong ito ay nakumpirma sa Rensselaer Polytechnic Institute.

Iniulat ng media na noong Mayo 2008, si Yoshiaki Arata (3), isang propesor ng physics sa Osaka University sa Japan, ay nagsagawa ng isang matagumpay at nagagawang eksperimento na nagpakita na pagkatapos ng exposure sa high pressure deuterium sa isang system, ang karagdagang init ay nalilikha pagkatapos ng exposure sa palladium at zirconium oxide powder . nabuo (kumpara sa kontrol sa light hydrogen). Ang nuclei ng mga kalapit na atomo ay magiging sapat na malapit upang mabuo ang nucleus ng isang helium atom. Gayunpaman, maraming mga siyentipiko ang nagdududa sa nuklear na pinagmulan ng naobserbahang init at inihambing ang karanasang ito sa sikat na eksperimento ng Fleishman at Pons noong 1989.

Tame Fusion Reactions

Ngayon, parami nang parami ang mga sentro ng pananaliksik, kabilang ang NASA, ang nag-uulat ng kanilang mga eksperimento sa malamig na pagsasanib. Ang problema ay walang sinuman ang makapagpaliwanag sa mekanismo ng malamig na reaksyon ng pagsasanib, at ang mga paulit-ulit na eksperimento ay matagumpay, at kung minsan ay hindi.

Ang mga "Normal" na reaksyon ng pagsasanib ay nangangailangan ng napakataas na enerhiya (hal. matinding temperatura o pagbangga ng particle). Ang nuclei ng mga atomo ay may positibong sisingilin at kailangang malampasan ang mga puwersang electrostatic na inilarawan ng batas ng Coulomb upang makakonekta. Ang isang kinakailangang kondisyon para dito ay ang bilis (kinetic energy) ng nuclei. Ang mataas na enerhiya ng nuclei ay nakakamit sa napakataas na temperatura o sa pamamagitan ng pagpapabilis ng nuclei sa mga particle accelerator. Ang reaksyong ito ay nagaganap sa mga bituin o kapag ang isang bomba ng hydrogen ay sumabog. Sa parehong mga kaso na ito, ang mga reaksyon na nagpapatuloy sa napakalaking temperatura (hindi sinasadyang tinatawag na "thermo" nuclear reactions) ay hindi namin kinokontrol. Gayunpaman, sa loob ng mga dekada ay may mga pagtatangka na isagawa ang prosesong ito sa isang kontrolado at kontroladong kapaligiran, katulad ng pinaamo na enerhiya ng pagkabulok ng isang atom.

Ang enerhiya ay inilabas bilang resulta ng isang exothermic na reaksyon. Para sa isang cycle ng paglikha ng isang helium nucleus, 26,7 MeV ay inilabas mula sa apat na proton sa anyo ng kinetic energy ng mga produkto ng reaksyon at gamma radiation (4). Nakakalat ito sa mga nakapaligid na atomo at na-convert sa thermal energy. Nang hindi isinasagawa ang reaksyon, ang enerhiya na inilabas sa panahon ng reaksyon ay maaaring matukoy ng mass deficit, i.e., ang pagkakaiba sa masa ng mga bahagi at mga produkto ng reaksyon.

4. Visualization ng thermonuclear fusion

Ang hydrogen cycle, na madalas nating pinag-uusapan sa konteksto ng thermonuclear fusion, ay hindi lamang ang uri ng thermonuclear fusion. Sa mga bituin na mas malaki at mas mainit kaysa sa Araw, ang carbon, nitrogen, at oxygen ay synthesize, na gumagawa ng halos kasing dami ng enerhiya tulad ng sa hydrogen cycle. Nagaganap din ang mga pagsasanib ng mas mabibigat na elemento, sa mga higante at supergiants, at ang mga pagsabog ng supernova ay gumagawa ng nuclei na mas mabigat pa kaysa sa nikel.

Ang mga pagsasanib ng nuklear na kilala sa agham, tulad ng nakikita mo, ay iba, ngunit palagi silang nauugnay sa mataas na enerhiya at temperatura ng pagkakasunud-sunod ng milyun-milyong kelvin. Ang malamig na pagsasanib, sa kabilang banda, ay umaasa sa hindi alam o hindi bababa sa hindi inilarawan at hindi pa nasubok na mga prosesong pang-agham. Ang pinakamahalagang bagay para sa mga nag-aalinlangan ay ang pag-verify, at maraming beses, hanggang sa maabot ang XNUMX% na repeatability.

Mga mananaliksik sa Livermore National Laboratory Iniulat ni Lawrence sa California noong Pebrero sa taong ito na sa unang pagkakataon sa kanilang mga fusion test, nakagawa sila ng mas maraming enerhiya mula sa isang reaksyon kaysa sa ginamit upang magbigay ng gasolina. Hindi ito nangangahulugan na agad kaming magsisimulang magtayo ng mga fusion power plant, ngunit ito ay tiyak na isang mahalagang tagumpay, na iniulat sa journal Nature. Ang isang particle ng gasolina na binubuo ng isotopes ng hydrogen, deuterium at tritium ay gumawa ng 17 piraso. joules ng enerhiya. Ito ay higit pa kaysa sa natupok, bagaman - na, sa kasamaang-palad, ay makabuluhang nagpapalala sa balanse - isang porsyento lamang ng kabuuang enerhiya na ginugol sa eksperimento ang napunta sa gasolina. At ang impormasyong ito ay siguradong mapipigilan ang namumuong sigasig.

Ang laboratoryo ng California, na kilala rin bilang National Ignition Facility, ay mayroong 350 trilyong watt laser (5). Ang gawain nito ay upang mag-apoy ng hydrogen isotopes sa temperatura ng reaksyon ng pagsasanib. Ang superlaser ay talagang isang sinag ng 192 laser beam na pinabilis sa mga accelerator.

5. Laser kasama ang Lawrence Livermore National Incendiary Plant

6. Modelo ng isang eksperimentong thermonuclear reactor na may nakikitang plasma ring sa loob

Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa kinokontrol na thermonuclear fusion, kung gayon ang isa sa mga problema na kailangang malutas ay ang kontrol ng nabuong superhot plasma (6). Ang mga siyentipiko na nagtatrabaho sa Sandia National Laboratory ay nag-eeksperimento sa Helmholtz coils na kilala mula pa noong ika-XNUMX na siglo, na lumilikha ng magnetic field kapag dumadaloy ang kasalukuyang. Kapag ang isang karagdagang magnetic field ay nilikha malapit sa pangunahing isa, ito ay naging mas mabagal na umuunlad ang mga estado ng kawalang-tatag, na isa sa mga pangunahing hadlang sa pagpapanatili ng reaksyon ng pagsasanib.

Ang ganitong uri ng kawalang-tatag, na kilala bilang Rayleigh-Taylor effects, sa mga pagtatangka na "mahuli" ang isang higanteng mainit na plasma sa tokamaks (para sa pagsasagawa ng isang kinokontrol na thermonuclear reaction) sa ngayon ay hindi maiiwasang humantong sa pagkawala ng field stability at, sa huli, sa isang "spill" ng plasma. Napansin ng mga siyentipiko ng Sandia na ang pagdaragdag ng dagdag na field sa mga coils ay nagtama sa mga kawalang-tatag na ito. Ang mga siyentipiko, na nagsusulat tungkol sa kanilang natuklasan sa journal Physical Review Letters, ay umamin na hindi nila lubos na nauunawaan ang hindi pangkaraniwang bagay, ngunit umaasa sila na ang karagdagang pananaliksik ay magpapahintulot sa kanila na bumuo ng isang teknolohiya na magpapahintulot sa plasma na maging matatag at, bilang isang resulta, panatilihing mas matagal ang thermonuclear reaction kaysa ngayon. .

Ang agham ay dobleng walang magawa

Sa ngayon, dobleng walang magawa ang agham patungkol sa thermonuclear fusion at ang mga prospect para sa paggamit nito bilang isang kinokontrol na mapagkukunan ng enerhiya. Sa isang banda, hindi masyadong malinaw ang tungkol sa malamig na pagsasanib, kaya hindi namin alam kung maglalagay ng anumang pag-asa dito o ipaubaya ito sa pagpapasya ng Kunstkamera. Sa kabilang banda, sa loob ng ilang dekada ay nabigo siyang makabisado ang elemento ng mainit na pagsasanib. Marahil ang kawalan ng kakayahan na ito ay maliwanag lamang at sa lalong madaling panahon ay gagana tayo sa parehong paksa? Mayroon kaming isang pagpipilian, samakatuwid, hindi alam kung ano - iyon ay, "malamig" at "mainit" na synthesis, na, sa turn, ay hindi alam kung paano ipatupad upang magdala ng mapayapang mga benepisyo.