Fusione di friddu è caldu

A fusione fredda hè sempre ammucciata daretu à una nebbia spessa, senza mancu dà ragiuni propiu per riclamà ch'ella esiste in tuttu. Per d 'altra banda, a vehemenza hè difficiule di cuntene è pigliate sottu u cuntrollu cumpletu.

1. Copertina di u numeru mensuale di a rivista Vremya dedicata à a fusione fridda.

Dopu tuttu, ci hè sta fusione fridda o micca? - un forasteru pò dumandà, curiosu di u mondu è di a scienza, ma micca assai cunniscenza di u sughjettu. Probabilmente perchè dopu à i rivelazioni di Martin Fleishman è Stanley Pons, chì anu annunziatu 25 anni fà chì anu sappiutu ottene energia per via di a fusione nucleare in una "batteria" piena d'acqua pesante cù un catodu di paladiu, i rapprisentanti di a scienza ufficiale ùn anu micca parlatu fermamente è à l'unanimità, questu hè una bugia. Ancu s'ellu parechji dubitanu, parechji centri di ricerca anu fattu è pruvate à custruisce un reattore "frid".

Esperienza promettente. Pò esse

U statutu di a "scuperta" di Fleishman è Pons ùn hè micca capitu. A verità ùn hè ancu chjaru annantu à u successore abbastanza cunnisciutu di u tema di "fusione fridda" di l'ultimi anni - un dispositivu chjamatu Energy Catalyzer (E-Cat). Sta struttura hè stata custruita da l'inventore Andrea Rossi (2) cù l'aiutu di una squadra guidata da Sergio Focardi. Sicondu i criatori, deve travaglià nantu à u principiu di fusione fridda di nichel è idrogenu cù a produzzione di ramu è a liberazione di l'energia termale, chì hè poi cunvertita in electricità. Per ogni minutu di funziunamentu di un reattore di 1 watt (chì scende à 400 dopu à pocu minuti), 292 grammi d'acqua à 20 ° C sò cunvertiti in steam à 101 ° C. U dispusitivu hè statu dimustratu à u publicu parechje volte, ma i sviluppatori ùn permettenu micca a ricerca indipendente.

2. Andrea Rossi cù u so E-Cat

Sicondu PhysOrg, esperimenti realizati trà ghjennaghju è aprile 2011 eranu sbagliati è ùn anu micca evidenza vera. I sviluppatori ùn permettenu micca misure supplementari. Tuttavia, l'intraprendente cumpagnia di "inventore" hà tenutu registri di l'acquistu di i dispositi da nuvembre 2011.

3. Prufissuri Yoshiaki Arata

Per d 'altra banda, in May 2013, un gruppu di sperti indipindenti hà publicatu in l'archivi di u portale arXiv un rapportu nantu à i so testi di dui tipi di reattori E-Cat HT è E-Cat HT2, chì duranu 96 è 116 ore, rispettivamente. U reattore hè statu pruvatu da i scientisti più serii - fisici di l'Università di Bologna Giuseppe Levy è Evelyn Foschi, Thorbjorn Hartman da u laboratoriu Svedberg, u fisicu nucleari Bo Höystad, Roland Pettersson da l'Università di Uppsala è Hanno Essen da u Royal Institute of Technology. in Stoccolma. Sò stati testati in i laboratori Rossi in Italia da dicembre 2012 à marzu 2013. E misurazioni anu dimustratu chì l'energia termale hè prodotta almenu un ordine di grandezza più altu ch'è a putenza di qualsiasi fonte d'energia chimica cunnisciuta. Allora hè questu...?

I scientisti in u mondu sò spartuti. A maiò parte ùn crede micca chì una tale reazione hè ancu pussibule. Tuttavia, per dui anni, nimu ùn hà sappiutu dimustrà fraud in Italia.

Un squadra di ricerca internaziunale hè prevista per fà un studiu più detallatu di E-Cat prestu. Duveranu finisce in marzu, è u primu documentu veru nantu à l'invenzione di Rossi serà publicatu pocu dopu. In ogni casu, a cumpagnia americana Cherokee Investment Partners vole avà invistisce in u dispusitivu di Rossi è intruduce à i mercati cinesi è americani.

L'idea italiana di fusione fridda hè stata a più vucale in l'ultimi anni. Ci era, sicuru, altri tentativi di pruvà a so fattibilità. U metudu, annunziatu in u 2005 da un gruppu di fisici in l'Università di California, Los Angeles, hè di scaldà rapidamente un cristalu cù proprietà piroelettriche (quandu si riscalda, crea un campu elettricu). In l'esperimentu discrittu, da una banda, u cristallu hè calatu in u intervalu di temperatura da -34 à 7 ° C. In u risultatu, un campu elettricu di l'ordine di 25 GV / m hè stata creata trà l'estremità di u cristallu, chì accelerà l'ioni di deuteriu, chì collide cù ioni di deuteriu in u restu. L'energia ionica misurata hà righjuntu 100 keV, chì currisponde à ghjunghje à una temperatura abbastanza per a sintesi. L'esperimenti anu osservatu neutroni cù una energia di 2,45 MeV, chì indica a fusione termonucleare. A scala di u fenomenu ùn hè micca cusì grande chì pò esse usatu per scopi energetichi, ma permette di custruisce una fonte miniatura di neutroni. In u 2006, stu effettu hè statu cunfirmatu à l'Istitutu Politecnicu Rensselaer.

I media anu infurmatu chì in May 2008, Yoshiaki Arata (3), prufissore di fisica in l'Università di Osaka in Giappone, hà realizatu un esperimentu successu è riproducibile chì hà dimustratu chì dopu l'esposizione à deuteriu d'alta pressione in un sistema, u calore supplementu hè generatu dopu l'esposizione à polvere di palladiu è ossidu di zirconiu. generatu (paragunatu à u cuntrollu cù l'idrogenu ligeru). I nuclei di l'atomi vicini seranu abbastanza vicinu per furmà u nucleu di un atomu d'heliu. Tuttavia, assai scentifichi dubitanu l'urighjini nucleari di u calore osservatu è paragunanu sta sperienza cù u famosu esperimentu di Fleischmann è Pons in u 1989.

Tame Fusion Reactions

Oghje, più è più centri di ricerca, cumpresa a NASA, anu riportatu i so esperimenti di fusione fridda. U prublema hè chì nimu pò spiegà u miccanisimu di a reazzione di fusione fridda, è l'esperimenti ripetuti sò successu, è à volte micca.

E reazzioni di fusione "normali" necessitanu energie assai elevate (per esempiu, temperature estreme o collisioni di particelle). I nuclei di l'atomi sò carchi pusitivu è devenu superà e forze elettrostatiche descritte da a lege di Coulomb per cunnette. Una cundizione necessaria per questu hè a veloce (energia cinetica) di i nuclei. L'alta energia di i nuclei hè ottenuta à una temperatura assai alta o accelerà i nuclei in l'acceleratori di particelle. Sta reazzione si faci in stelle o quandu una bomba d'idrogenu splode. In i dui casi, e reazzioni chì prucedenu à temperature enormi (micca accidintali chjamati reazzioni nucleari "termo") ùn sò micca cuntrullati da noi. Tuttavia, per decennii, i tentativi sò stati fatti per realizà stu prucessu in un ambiente cuntrullatu è cuntrullatu, simili à l'energia ammansata di a decadenza di un atomu.

L'energia hè liberata com'è u risultatu di una reazione esotermica. Per un ciclu di creazione di un nucleu d'heliu, 26,7 MeV hè liberatu da quattru protoni in a forma di l'energia cinetica di i prudutti di reazione è a radiazione gamma (4). Si sparghje nantu à l'atomi circundante è hè cunvertitu in energia termale. Senza eseguisce a reazione, l'energia liberata durante a reazione pò esse determinata da u deficit di massa, vale à dì, a diffarenza in a massa di i cumpunenti è i prudutti di reazione.

4. Visualizazione di a fusione termonucleare

U ciculu di l'idrogenu, chì parlemu più spessu in u cuntestu di a fusione termonucleare, ùn hè micca l'unicu tipu di fusione termonucleare. In stiddi chì sò più massivi è più caldi chì u Sun, u carbonu, u nitrogenu è l'ossigenu sò sintetizzati, pruducia quasi tanta energia cum'è in u ciculu di l'idrogenu. E fusioni di elementi più pesanti si trovanu ancu, in giganti è supergianti, è l'esplosioni di supernova producenu nuclei ancu più pesanti di u nichel.

I fusioni nucleari cunnisciuti da a scienza, cum'è pudete vede, sò diffirenti, ma sò sempre assuciati à l'alte energie è a temperatura di l'ordine di milioni di kelvin. La fusion à froid, quant à elle, s'appuie sur des processus scientifiques inconnus ou, au moins, non décrits et non testés. A più impurtante per i scettichi hè a verificazione, è parechje volte, finu à chì a ripetibilità di XNUMX% hè righjunta.

I ricercatori di u Laboratoriu Naziunale di Livermore Lawrence in California hà dettu in u frivaru di questu annu chì, per a prima volta in i so testi di fusione, anu pussutu pruduce più energia da una reazione chì era utilizata per furnisce carburante. Questu ùn significa micca chì avemu da principià subitu à custruisce e centrali di fusione, ma hè certamente un avanzatu impurtante, chì hè infurmatu in a rivista Nature. Una particella di carburante composta da isotopi di l'idrogenu, deuteriu è tritium hà pruduttu 17 XNUMX pezzi. joule di energia. Questu hè più di quellu chì era cunsumatu, ancu s'ellu - chì, sfurtunatamenti, aggrava significativamente l'equilibriu - solu un percentu di l'energia tutale spesa in l'esperimentu andò à carburante. E sta infurmazione hè sicura di frenà l'entusiasmu nascente.

U laboratoriu di California, cunnisciutu ancu u National Ignition Facility, ospita un laser di 350 trilioni di watt (5). U so compitu hè di ignite isotopi di l'idrogenu à a temperatura di a reazzione di fusione. U superlaser hè in realtà un fasciu di 192 raggi laser accelerati in acceleratori.

5. Laser cù Lawrence Livermore National Incendiary Plant

6. Mudellu di un reattore termonucleari spirimintali cù un anellu di plasma visibile in l'internu

Se parlemu di fusione termonucleare cuntrullata, allora unu di i prublemi chì deve esse risoltu hè u cuntrollu di u plasma superhot generatu (6). I scientisti chì travaglianu in u Laboratoriu Naziunale di Sandia anu sperimentatu cù bobine Helmholtz cunnisciute da u seculu XNUMXth, chì creanu un campu magneticu quandu u currenti flussu. Quandu un campu magneticu supplementu hè statu creatu vicinu à u principale, hè risultatu chì i stati di inestabilità si sviluppanu assai più lentamente, chì hè unu di i principali ostaculi à mantene a reazione di fusione.

Instabilità di stu tipu, cunnisciuta cum'è l'effetti Rayleigh-Taylor, in i tentativi di "catturà" un plasma caldu giganti in tokamaks (per fà una reazione termonucleare cuntrullata) anu purtatu finu à avà inevitabbilmente à una perdita di stabilità di u campu è, in ultimamente, à un "spill" di plasma. I scientisti di Sandia anu nutatu chì l'aghjunghje un campu extra à e bobine hà currettu sti instabilità. I scientisti, scrivendu nantu à a so scuperta in a rivista Physical Review Letters, ammettenu chì ùn capiscenu micca bè u fenomenu, ma speranu chì più ricerca li permetterà di sviluppà una tecnulugia chì permetterà à u plasma di esse stabile è, in u risultatu, mantene a reazione termonucleare assai più longu ch'è avà. .

A scienza hè doppiamente impotente

Finu a ora, a scienza hè doppiamente impotente in quantu à a fusione termonucleare è e prospettive per u so usu cum'è una fonte d'energia cuntrullata. Da una banda, ùn hè micca assai chjaru nantu à a fusione fridda, per quessa, ùn sapemu micca s'ellu si mette ogni speranza nantu à questu o lascià à a discrezione di a Kunstkamera. Per d 'altra banda, per decennii ùn hà micca ammaistratu l'elementu di fusione calda. Forse sta impotenza hè solu apparente è prestu travaglià nantu à i dui temi ? Avemu una scelta, dunque, ùn si sà micca ciò chì - vale à dì, sintesi "frid" è "calda", chì, à u turnu, ùn hè micca cunnisciutu cumu implementà in modu di portà benefici pacìfichi.