Холодне злиття: ядерне синтез отримує поштовх від суперечливого розвінчаного експерименту

Холодний синтез, один з найвідоміших помилок у науці, – це повернення – своєрідне. Вчені воскресили експеримент, який колись заявляв, що ядерний синтез, пропонуючи вміст, пропонуючи потенційну можливість виробляти енергію за допомогою того ж механізму, що і всередині сонця, але без необхідності величезного тепла. Незважаючи на те, що оригінальна ідея була ретельно розвінчена, ця остання версія показує спосіб підвищення рівня синтезу, навіть якщо вона ще не може створити корисну кількість енергії.

Ядерний синтез – це процес, при якому атомні ядра примушуються разом при екстремальних температурах і тиску, об'єднуючи їх і вивільняючи енергію в результаті. Незважаючи на те, що це відбувається природним чином у таких зірок, як наше сонце, повторення процесу на землі, який використовується як джерело живлення, виявилося неймовірно складним, і, незважаючи на плани щодо комерційного синтезу, спочатку запропонований у 1950 -х роках, ми ще не повинні побудувати той, який може надійно виробляти більше енергії, ніж споживає.

У 1989 році здавалося, що це ось -ось зміниться. Двоє хіміків з Університету штату Юта, Стенлі Понс та Мартіна Флейшмана, стверджували, що продемонстрували ядерний синтез, що виникає при кімнатній температурі в експерименті з настільного столу, що складається з стрижня паладію, зануреного у воду, затоплену багатим нейтронами дейтерієм і затьмарений електричним струмом. Цей процес, як видається, створює сплески надлишкового тепла, що перевищувало те, що було передбачено простими хімічними реакціями, які Понс і Флейшманн сприйняли як сигнал, що ядерне злиття виникає зі значною швидкістю.

Експеримент, який швидко заслужив назву Cold Fusion, викликав інтенсивний інтерес, оскільки він виявляв альтернативний і простіший шлях до дешевого, чистого виробництва енергії, ніж звичайний гарячий синтез. Але, коли багато дослідників у всьому світі не змогли повторити зайві спостереження за теплом, ідея була мертвою у воді до кінця цього року.

Тепер Кертіс Берлінгет в університеті Британської Колумбії в Канаді та його колег побудували прискорювач частинок стільниці, натхненний, але принципово відрізняється від оригінальної роботи Понса та Флейшмана.

“Холодне злиття було відхилено в 1989 році, оскільки претензії не можна було відтворити. Те, що ми створили, – це відтворюваний експеримент, який можуть перевірити інші”, – каже Берлінгет. “Ми не вимагаємо жодних енергетичних чудес у нашій роботі. Ми просто надаємо достовірні дані для просування науки та зробить синтез більш доступним та міждисциплінарним”.

Як і оригінальний експеримент з холодним синтезом, дослідники використовували дейтерій – форму водню з нейтроном у його ядрі – і паладієм. Реактор, який називається The Thunderbird, складається з високоенергетичного променя ядра дейтерію або дейтеронів, які вистрілюються в електрод паладію. Паладій починає поглинати ці дейтерони, які починають злитись із більшою кількістю вхідних дейтеронів з променя, виробляючи нейтрони. Швидкість вироблення нейтронів зросла протягом перших 30 хвилин експерименту, перш ніж вирівняти, ознака того, що паладій насичений дейтероном.

Для подальшого збільшення швидкості синтезу дослідники потім увімкнули електрохімічний пристрій, наповнений оксидом дейтерію, також відомим як важка вода. Електричний струм розбиває це на дейтерій та кисень, коли перший поглинався в електрод і збільшує кількість дейтеронів у паладію далі, що збільшує швидкість злиття вгору. “Те, що ми дійсно черпали з експерименту 1989 року, – це поняття використання електрохімії для завантаження електрода з водневим паливом”, – каже Берлінгет.

Команда встановила, що це збільшило кількість вироблених нейтронів, що еквівалентно збільшенню швидкості злиття близько 15 відсотків. Однак цього було б достатньо лише для виробництва мільярда ватт, тоді як пристрій сам запуск потребує 15 Вт. “Ми наказуємо, що ми можемо живити ваш будинок або будівництво одним із цих реакторів”, – каже Берлінгет.

Незважаючи на те, що експеримент явно натхненний роботою 1989 року, ядерний синтез Thunderbird виходить головним чином з потужного променя дейтерона, а не електрохімії, спочатку заявленої в роботі Понса та Флейшмана, каже Ентоні Кучернак з Імперського коледжу Лондона. “Це не так, як це невідомого явища – що якщо ви прискорюєте дейтеронів у суцільну ціль з дейтерієм, ви насправді отримуєте те, що, здається, є подіями Fusion”. Він також є “гарячою” версією синтезу, за його словами – енергія дейтеронів у проміні еквівалентна сотням мільйонів градусів Кельвіна, температура, при якій регулярне злиття відбувається в будь -якому випадку.

Зростання дейтерію на 15 відсотків у цілі паладію також є відносно скромним, каже Кучернак, але було б цікаво побачити, чи можна це збільшити, використовуючи різні метали в електроді, каже він.

Berlinguette є оптимістичним, що цей показник синтезу можна збільшити шляхом переробки реактора, і каже, що нещодавня неопублікована робота одного з його колег виявила, що просто зміна форми електрода може збільшити швидкість синтезу на чотири порядки – хоча це все ще значно нижче корисних рівнів.

Навіть якщо вони не можуть досягти більш високих показників злиття, Берлінгет сподівається, що їх електрохімічна техніка збільшення дейтерію в металі може мати інші використання, наприклад, створення так званих високотемпературних надпровідників, які не потребують справді холодних умов. Багато перспективних надпровідних матеріалів, які мають нульовий електричний опір і можуть перетворити світові електричні та енергетичні системи, – це метали, які містять велику кількість водню. Виготовлення цих сполук часто вимагає величезного тиску та енергоємних процесів, але електрохімічна клітина, що використовується в реакторі Thunderbird, може зробити це з набагато меншим енергією, каже Берлінгет.

Cern and Mont Blanc, темна і замерзла: Швейцарія та Франція

Підготуйтеся до того, щоб ваш розум підірвав CERN, Центр фізики частинок Європи, де дослідники працюють на знаменитим великим колайдером адрон, розташованим біля чарівного швейцарського міста Лейксайд -Сіті Женева.