Исследования низко-энергетических ядерных

Исследования низкоэнергетических ядерных реакций
(LENR)– новое направление в науке
Степан Николаевич Андреев
доктор физико-математических наук
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
Катализатор энергии Ро́сси (англ. Energy Catalyzer, — E-Cat )
— источник тепла, созданный изобретателем Андреа Росси, который по
представлению автора реализует низкоэнергетическую ядерную реакцию
(LENR) с положительным выходом энергии.
Википедия
Предпосылки
• 1922 г. С. Айрион и Дж. Вендт (электровзрыв
вольфрама с выделением гелия)
• 1960-е гг. И.С. Филимоненко (термоэмиссионная
гидролизная энергетическая установка)
• 1989 г. - Флейшман и Понс (электролиз тяжелой
воды на палладиевом электроде)
• 2008 г. - Арата (рекордное дейтерирование
нанопорошка палладия, вакуумная установка, для
водорода – эффекта нет!)
Концепция «Холодного синтеза»
(cold fusion) не получила своего
экспериментального подтверждения
Фокарди, Пиантелли (1994 г.)
«Водород нагревается при данной температуре простым электрокалорифером.
Когда достигается температура воспламенения, начинается процесс производства
энергии: атомы водорода проникают внутрь никеля и трансформируют его в медь»*
Эксперимент длительностью 24 дня: тепловыделение 90 МДж.
Обогащение дейтерием тушит реакцию тепловыделения.
*Focardi,
S., R. Habel, and F. Piantelli, Anomalous heat production in NiH systems. Nuovo Cimento Soc. Ital. Fis. A, 1994. 107A: p. 163.
Андреа Росси. Реактор «E-CAT»
2013 г.
2012 г.
Усовершенствования Росси:
1) Переход к порошку на основе Ni и H
2) «Секретный» блок управления
катушками электронагревателя
Увеличение эффективности в 50 раз
2014 г.
Устройство реактора «E-cat»
1
2
3
4
380 В
380 В
380 В
5
1 – термопара
2 – топливный заряд (1 грамм
порошка Ni + Li [Al H4] ?)
3 – нагревательный элемент
4 – внешняя оболочка из оксида
алюминия
5 – крышка с выводами из оксида
алюминия
Виден провод от термопары, идущий к
блоку управления электронагревателем
Выводы: … Реактор E-cat производит тепловую энергию в количестве,
сравнимом с ядерными трансформациями, но работает при низких энергиях и
не дает ни радиоактивных отходов, ни радиации. С точки зрения,
общепринятой в ядерной физике, этого не может быть. Тем не менее мы
вынуждены констатировать, что экспериментальные результаты, полученные в
нашем тесте, показывают, что выход тепла превышает выход тепла возможный
при химических реакциях, а также что изотопный состав топлива изменился в
процессе работы реактора. Отсутствие удовлетворительных теоретических
объяснений этого не может служить причиной отклонения или
игнорирования полученных экспериментальных данных…
8 октября 2014 года
Итоги тестирования реактора «E-cat»
•Энергоемкость топлива составила 5.8*10^6 МДж/кг –
это на несколько порядков выше, чем у известных
химических топлив
•В образцах топлива после проведения эксперимента
наблюдаются искажения природного изотопного
состава
•Отсутствуют нейтронное и гамма-излучение от
реактора и топлива
(НЕ синтез ) И ( НЕ распад) =
НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
ТРАНСФОРМАЦИЯ ЯДЕР(LENR)
Различные проявления LENR
• Реакции в кристаллической решетке металлов, индуцированные
электролизом
• Реакции в кристаллической решетке металлов при насыщении ее
водородом или дейтерием, индуцированные нагревом и
электромагнитным воздействием
• Реакции в кристаллической решетке, индуцированные ударным
воздействием
• Реакции, индуцированные кристаллической решеткой металлов при
диффузии газа через мембрану
• Реакции в разреженном газе или жидкости, индуцированные разрядом
• Реакции, индуцированные лучевым (корпускулярным и волновым)
воздействием
• …
По материалам А. Просвирнов «Великая октябрьская энергетическая революция », ProAtom.ru, 18.11.2014
Схема экспериментальной установки
Л.И. Уруцкоева
(РНЦ «КИ»)
11
10
11
11
12
2
13
1
3
7
6
8
4
5
9
1 – конденсаторная батарея; 2 – разрядник; 3 – кабель; 4 – фольга; 5 – электрод; 6 –
полиэтиленовая крышка; 7 – уплотнение; 8 – взрывная камера; 9 – раствор сульфата
уранила;10 – вентили; 11 – баллоны; 12 – корпус из нержавеющей стали; 13 – фор-камера.
Соотношение изотопов Ti
Эксперимент
Природное отношение
80
60
40
20
0
Ti46
Ti47
Ti48
Ti49
Ti50
 U 235 
R   238 
U 
 U 235 
 238 
 U Initial
R
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
RECOM www.UF.narod.ru
 U235 
 137 
 Cs 
 U235 
 137 
 Cs Initial
 U238 
 137 
 Cs 
 U238 
 137 
 Cs Initial
Схема эксперимента Г.А. Шафеева,
НЦВИ ИОФ РАН
Au, Ag, Pd
Наночастицы в
жидкости
Наноструктуры на
мишени
Ag
238UO
2Cl2
в H2O или D2O
Лазерно-индуцированные распады
Au
Композитные наночастицы, содержащие уран и титан
10 нм
Be target ablated with radiation of a Nd:YAG laser
Pulse width of 6ns, 10 kHz, 1mJ/pulse
Post-irradiation effects
Th
273 %
→
234Th
U
234
4
Cts per 10 s
8000
238U
4
235
Normalized activity
234
8%
164%
4000
3
Th
2
235
1
U
0
90
180
Photon energy, keV
Представлен на
конференции по
лазерной абляции
COLA2013, Ischia,
Italy, October 2013
270
0
0
50
100
150
200
time after exposure, days
Нарушение векового равновесия тория!
250
Совещание НИЯУ МИФИ по распаду
радиоактивных изотопов, 03.06.14, г. Обнинск
ПОСТАНОВИЛИ: Просить руководство ГК «Росатом» определить головную
организацию, которой поручить проведение ключевых экспериментов,
необходимых для выработки заключения о возможности промышленного
применения технологий ускоренной дезактивации радиоактивных
элементов.
По результатам заключения разработать программу создания
промышленных технологий ускоренной дезактивации радиоактивных
элементов.
К реализации мероприятий программы могут быть привлечены
любые научно-исследовательские организации, конструкторские бюро и
промышленные предприятия, обладающие нужными компетенциями.
Программа фундаментальных
исследований LENR
Экспериментальные исследования (ИОФ РАН):
1) Исследование механизмов LENR, протекающих при
лазерной абляции металлов в жидкостях.
(руководитель Г.А. Шафеев)
2) Исследование возможных проявлений LENR при
электровзрыве и сильноточном разряде (руководитель
Л.И. Уруцкоев)
3) Воспроизведение результатов Росси. Создание и
испытание теплогенератора. (В.П. Быстров, совместно
(?) с А.Г. Пархомовым, М.Ю. Колобовым и др.)
4) Экспертиза устройств на основе LENR сторонних
разработчиков. Дейтериевый теплогенератор В.А.
Киркинского (Западная Торгово-промышленная палата)
Программа фундаментальных
исследований LENR (продолжение)
Теоретические задачи:
1) Теория ускорения бета- распада за
счет перехода бета- электрона в
связанные состояния
2) Проблема «преодоления кулоновского
барьера».
3) Проблемы «изотопных соотношений».
4) Теории «экзотических частиц»,
участвующих в LENR
5) …..
Проблема «преодоления кулоновского барьера»
Соотношение неопределенностей Шредингера- Робертсона:
p  x  h /( 4 1  r 2 ) r  1
- коэффициент корреляции
Если взаимодействующие частицы оказываются в когерентном
коррелированном состоянии, то вероятность туннелирования
через кулоновский барьер может многократно возрастать.
В работах Высоцкого- Адаменко* показано, что при определенном
низкочастотном воздействии на систему заряженных частиц,
находящихся в потенциальной яме (в т.ч. примесь в твердом теле),
может происходить формирование когерентного коррелированного
состояния взаимодействующих частиц.
* ЖТФ 80(5), 23 (2010); ЖЭТФ 141, 276 (2012); ЖЭТФ 142, 627 (2012)
Проблема «изотопных соотношений»
Задача: «На кончике пера» получить природное
соотношение изотопов всех элементов, входящих в
Таблицу Менделеева.
Возможное следствие:
Законы ядерных трансформаций одних изотопов в
другие.
В работах Д.Филиппова показано, что существуют
группы элементов, трансформация которых друг в
друга не нарушает никаких законов сохранения.
Например:
51
48
18
57
23
37
V

Ti

O

Fe

Na

23
22
8
26
11
17 Cl  e  o(1keV)
Выводы
LENR – новый класс ядерных реакций, реализующихся во
многих экспериментальных постановках при низких
энергиях, приводящий к изменению изотопного состава
реагентов, выделению большого количества тепла часто без
образования
потоков
нейтронов
и
гамма-квантов,
наведенной радиоактивности.
Необходимы
системные
экспериментальные
и
теоретические исследования феномена LENR, всесторонний
анализ полученных данных, широкое экспертное обсуждение
Понимание и освоение механизмов LENR позволит решить
массу прикладных задач, в том числе: создание дешевых
автономных энергетических установок, высокоэффективные
технологии
дезактивации
ядерных
отходов
и
преобразования химических элементов.
Спасибо за внимание!