Ядерный синтез (часто говорят «термоядерный синтез») — это реакция, в которой легкие ядра при столкновении объединяются в одно тяжелое ядро. Эта установка дает надежду на светлое будущее – термоядерный синтез может обеспечить человечество чистой энергией на тысячелетия вперед.
Термоядерный синтез вышел на новый уровень: подробности
теоретически возможный способ простого и дешёвого получения огромных количеств экологически чистой энергии. Американская установка термоядерного синтеза позволила получить больше энергии, чем было потрачено для её запуска. Несмотря на то что многие считают эту публикацию Керврана первоапрельской шуткой, некоторые ученые всерьез заинтересовались проблемой холодного ядерного синтеза. Академик Роберт Нигматулин поясняет: «Вообще-то неправильно называть пузырьковый термояд разновидностью «холодного термоядерного синтеза». Термоядерный синтез — это процесс, когда два легких атомных ядра объединяются в одно более тяжелое ядро, высвобождая большое количество энергии.
Термоядерный синтез: ещё один шаг | Hi-Tech
То есть провели реакцию холодного термоядерного синтеза. Хорошие новости продолжают поступать в области исследований ядерного синтеза. Представлены новые данные в пользу реальности холодного термоядерного синтеза – следы возникновения высокоэнергичных нейтронов при электролизе тяжёлой воды. Холодный термоядерный синтез признали официально.
Холодный синтез. Миф или лженаука?
При подключении к сетке тока должно было выделяться тепло. Это и произошло, вот только калориметр показал, что этого тепла якобы было выделено порядка 500 ватт при вдвое меньшей подаче энергии. Более того, при подаче на «реактор» 50 ватт выделяемая в виде тепла энергия, по утверждению Мизуно, была эквивалентна 300 ватт. Основной предполагаемый механизм якобы наблюдавшегося процесса — превращение более легких изотопов водорода в тяжелые, с выделением тепловой энергии. В общепринятой физике слияние ядер атомов в нормальных условиях невозможно: кулоновское отталкивание не даст им сблизиться на достаточно малое расстояние. Чтобы преодолеть его, нужны температуры и давления, которые делают термоядерную энергетику непрактичной.
В рамках концепции холодного термоядерного синтеза возможны условия, когда ядра атомов сливаются, несмотря на кулоновское отталкивание. Вообще-то сходные процесс известны и в «нормальной» физике. Если заменить в изотопах водорода электрон на мюон отрицательно заряженная частица, примерно в двести раз тяжелее электрона , то из-за большей массы мюона возможно сближение ядер атомов такого «модифицированного» водорода на расстояния, при которых они сливаются. Так из пары атомов дейтерия можно получить, например, тритий или гелий. Что характерно, это происходит при низких температурах, а вовсе не при многих миллионах градусах, как в токамаках и иных термоядерных реакторах.
Проблема в том, что энергия, которую в такой реакции можно получить за счет мюона, — не более 1,4 гигаэлектронвольта. А чтобы получить мюон на современных ускорителях, необходимо придать частице энергию от нескольких гигаэлектронвольт. Ситуация как с золотом, которое можно получить из других элементов с помощью ядерной физики: сам процесс возможен, но золото, полученное им, будет много дороже обычного. Никаких путей снизить нужную для наработки мюонов энергию пока даже не просматривается. Сторонники «холодного синтеза» ищут какие-то катализаторы типа мюонов, но при этом намного более стабильные, способные сделать реальностью слияние атомов при умеренных температурах «за недорого».
Проблема этих поисков в том, что они идут без каких-либо здравых теоретических идей, «на ощупь», и даже сама возможность решения этой проблемы никак не доказана. Возьмем обычные токамаки: считается, что если вложить 25 миллиардов долларов ITER, то удастся добиться «горячей» термоядерной реакции, при которой энергии получалось бы больше, чем нужно на нагрев и удержание плазмы в токамаке.
Флейшман и Понс сделали вывод о ядерной реакции, обнаружив излучение нейтронов. Академик РАН Эдуард Кругляков пояснил, что в экспериментах с пропусканием тока через палладиевый электрод возникает «искрение» на микротрещинах электрода, при этом ионы разгоняются до энергии порядка 1 кЭв, и этого может быть достаточно для получения небольшого количества нейтронов [22]. Такие исследования плохо воспроизводятся [23].
США, 2002 год[ править править код ] 8 марта 2002 года в солидном международном научном журнале «Сайенс» появилось сообщение о наблюдении «явлений, не противоречащих возможности» ХЯС. Русско-американская группа исследователей под руководством Руси Талеярхана в эксперименте с ультразвуковой кавитацией ацетона, в котором простой водород замещён дейтерием, наблюдала замену дейтерия тритием и излучение нейтронов во время сонолюминесценции. При этом установка не выделяла дополнительную энергию [24]. Сразу же после публикации физик Нэт Фиш англ. Nat Fisch, занимается Физикой Плазмы в Принстонском университете высказался: «То, что я видел, производит впечатление безграмотного и неряшливого отчёта» [25].
Два других сотрудника Окриджской лаборатории повторили эксперимент на той же аппаратуре с другим детектором и не обнаружили поток нейтронов, который наблюдал Талеярхан [24] [25].
Обращает внимание также «рыхлость» ядра дейтрона, объём которого в 125 раз превышает объём протона. Электрон атома в нижнем, невозбужденном S-состоянии имеет высокую вероятность оказаться внутри ядра, что приводит к эффективному исчезновению заряда ядра, которое в этом случае иногда называют «динейтроном». Можно говорить о том, что атом дейтерия вообще какую-то часть времени находится в таком «свёрнутом» нейтральном состоянии, в котором он способен проникать в другие ядра — в том числе в ядро другого дейтрона. Дополнительным фактором, влияющим на вероятность сближения ядер в кристаллической решетке, служат колебания и ударные, а также термические волны Введение. Исходная посылка: предполагаем, что из уже имеющихся законов природы и свойств материалов можно сложить новый пазл и получить ХЯС. Потому, что ничто другое проверить невозможно. Мы НЕ претендовали на открытие новых законов природы это дело фундаментальной физики , а также Святого Духа, Всемирного Разума и т. Азы которой все присутствующие проходили в школе, а некоторые изучали более глубоко в вузе.
Это т. Но при этом, если явление имеет место быть, мы должны обязательно его следы обнаружить, даже если ХЯС связан с какими-либо потусторонними силами. Мы были практически уверены в успехе, так как пришли к обоюдному согласию, что давно открытый ядерной физикой мюонный катализ уже и есть в чистом виде ХЯС. От этой «печки» и решили танцевать, так как при этой гипотезе аппаратура для эксперимента от исходной модели не зависит, просто мы несколько усложняем себе жизнь, делая аппаратуру портативной и спускаясь с ней под землю. Общие положения. Эксперименты на ускорителях по синтезу различных элементов показали, что эффективные поперечные сечения реакций ХЯС зависят от того, в каком материале размещены ядра частицы-мишени. В этих экспериментах наблюдалось существенное увеличение вероятности взаимодействия в тех случаях, когда ядра мишени внедрены или являются частью проводящего кристалла. Эти опыты позволяют совершенно по-новому взглянуть на проблему ХЯС. Это может означать, что в кристалле платины атомы дейтерия не испытывают кулоновского отталкивания до расстояний, в 25 раз меньших, чем размер самих атомов дейтерия.
В последнем случае мюон как удавка сразу для двух висельников стягивает дейтоны до критически малого расстояния. Процесс DD-синтеза в кристалле можно рассматривать на основе представления о квазимолекуле дейтерия, захваченной в одну кристаллическую ячейку. Скорость ядерного синтеза в такой системе равна проницаемости барьера, умноженной на частоту колебаний квазимолекулы: Корректный расчет частоты колебаний такой системы в реальном потенциале кристаллической ячейки — довольно сложная задача. В таблице приводятся экспериментальные оценки скорости реакции DD-синтеза на основе такого подхода для кристаллов палладия, кобальта и платины. Таблица 1 Скорости реакции DD-синтеза Выражение для сечения синтеза так называется в физике вероятность реакции при столкновении двух ядер можно записать в виде: Здесь энергия E приведена в единицах кэВ; S E — т. Таким образом, мы постараемся избежать неопределенностей и сложностей для понимания, связанных с теоретическими вычислениями. В 1 см3 палладия содержится 6. Пока пренебрежем тем обстоятельством, что механизм может оказаться зависимым от ориентации спиновых состояний электронов сближенных атомов дейтерия. Это вполне достаточно для объяснения результатов опытов на ускорителях.
Остается вопрос, возможно ли получить ХЯС, согласно этим выкладкам без ускорителей, используя интенсивный и абсолютно бесплатный поток мюонов, пронизывающий все вокруг. Так, за время, пока Вы читали эту фразу сквозь Вас пролетело 10 тыс. Критерием истины является практика, а критерием теории — эксперимент. Поэтому мы выбрали три эксперимента по ХЯС, по видам рабочего вещества — газообразное, жидкое и твердое. Во всех случаях существенную роль играет обязательное условие! Почему-то такой принцип адептами ХЯС используется крайне редко, прямо скажем, нам такие эксперименты не известны. Было принято, что мы регистрируем только разность температур между рабочей и контрольной ячейкой с точность 0,1 К. Все остальные гипотетические признаки наличия ХЯС, такие как потоки нейтронов, образования трития и тритонов, разные гамма-излучения мы считаем противоречивыми, предвзятыми, умозрительными, неубедительными и недостоверными.
Затем их масштабируют на реакторе ITER. Этот термоядерный реактор, строящийся сейчас на территории Франции, без опыта российских исследователей просто не запустится. Это значит, что без преувеличения жизни миллионов землян будущего зависят от российских физиков. Уже известно, что над проектом токамака Т-15МД трудятся лучшие специалисты Курчатовского института и Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры имени Ефремова, и, по сути, российские специалисты — единственные в своём роде: ни в одной другой стране мира попытки совладать с термоядерным синтезом не дошли до строительства реакторов подобного масштаба и типа, как в России. Инженер-атомщик Владимир Спиридонов в беседе с Лайфом отметил, что ни в США, ни в Европе, ни в Китае к разгадке секрета термоядерного синтеза пока не приблизились. Проблема та же, что и 30, и 40 лет назад. Нормальный источник возбуждения реакции не найден, механизм удержания — тоже. Теоретически, у того, кто первым освоит термоядерный синтез, будет монополия на всё, что связано с электричеством. Энергия, выработанная термоядерными реакторами, даже по самым скромным подсчётам, должна стать дешевле атомной минимум в двадцать, а максимум в сто раз. Если всё произойдёт именно так, как это себе представляют учёные, то дорогая электроэнергия исчезнет как таковая, а вслед за ней буквально всё — от производства продуктов питания до лекарств — должно упасть в цене. Почти сразу после этого станет широко доступным электротранспорт. Здесь важно пояснить, что современная наука и любые, даже самые продвинутые технологии в энергетике не смогут зарядить все электрические машины, если ими начнёт пользоваться сразу один миллиард человек. Атомная энергия, по прогнозам специалистов, тоже может закончиться — запасы радиоактивных материалов конечны, и к моменту наступления "конца света" хорошо бы иметь надёжную и дешёвую технологию по производству энергии. Если отечественные учёные смогут решить проблему безопасной и стабильной работы термоядерного реактора первыми, то Россия будет монополистом на рынке электроэнергии до тех пор, пока другие страны не доработают собственные решения в этом направлении. Вопрос лишь в том, кто первым сможет понять, как правильно "разжечь Солнце на Земле".
О холодном синтезе... афёра, но для чего?
Очередное достижение в области термоядерного синтеза породило очередную волну публикаций про постоянное откладывание создания термоядерной энергетики Новости 26 декабря 2022 24 Крупный прорыв в области ядерного синтеза, о котором было объявлено в начале этого месяца, повысил надежды ученых и политиков на строительство первой электростанции на основе ядерного синтеза к 2030 году. Но другие исследователи, более пессимистичные или реалистичные, предупреждают, что энергетический "Святой Грааль" этого источника энергии уже запоздал. По их мнению, уже слишком поздно выводить нас из энергетического и климатического кризисов, в которых мы оказались. Министерство энергетики США DOE 13 декабря отметило важную веху в освоении энергии термоядерного синтеза, рассказав о том, как ученые впервые смогли произвести больше энергии, чем необходимо для его запуска. Как сообщает портал EEnews, министр энергетики США Дженнифер Грэнхолм, выступая на церемонии празднования результатов эксперимента в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора, сказала: "Эта веха еще на один шаг приближает нас к термоядерной энергии с нулевым содержанием углерода, питающей наше общество", а также к пилотному реактору к 2030 году, согласно оценкам Министерства энергетики. Все эксперты подчеркивают важность этого открытия, но отмечают, что впереди еще много технических и научных проблем, чтобы сделать термоядерный синтез жизнеспособным. Они говорят, что до коммерческого термоядерного синтеза, вероятно, еще несколько десятилетий, что ставит вопрос о том, как быстро эта технология сможет сыграть свою роль в декарбонизации электроэнергии.
Недавно в нескольких журналах были опубликованы письма исследователей, предостерегающих от "святого Грааля" ядерного синтеза и даже подозревающих захват этой технологии индустрией ядерного оружия.
В конце концов, на это ушло около 60 лет и огромные деньги". В действительности, временные масштабы, связанные с развитием термоядерного синтеза как источника энергии, слишком велики для решения самых насущных проблем климата, которые предполагают немедленное сокращение выбросов углерода.
Аника Хан, исследователь ядерного синтеза из Манчестерского университета, говорит Forbes: "Ядерный синтез слишком поздно придет к решению климатического кризиса. Мы уже сталкиваемся с разрушительными последствиями изменения климата в глобальном масштабе, достаточно посмотреть на наводнения в Пакистане, засухи в Китае и Европе этим летом". Эксперты подчеркивают, что сокращение выбросов углерода не может ждать годы или десятилетия.
Мир сталкивается с ускоряющимся изменением климата, потерей биоразнообразия, деградацией естественной среды обитания в сочетании с экономическими, социальными и политическими кризисами. Мир, на который возлагаются большие надежды после пандемии COVID-19, является полной противоположностью. Дик Уиллис из Бристольского университета говорит: "У нас есть всего несколько лет, чтобы внести изменения, необходимые для того, чтобы избежать социальной катастрофы того, что происходит с биосферой, если, конечно, еще не слишком поздно.
Все это практически не оставляет сомнений в том, что Росси и Фокарди не сделали ничего выдающегося. Но является ли идея холодного термоядерного синтеза лженаукой? Евгений Александров считает, что нет. Мюонный катализ явление синтеза слияния ядер изотопов водорода, происходящее при существ. Мюоны, образуя с ядрами мезомолекулы, способствуют сближению ядер на расстояния, достаточные для протекания ядерной реакции. Освобождаясь после акта реакции, мюоны могут повторить этот процесс т. Но эта величина все же меньше, чем энергетические затраты на производство самого мюона 5-10 ГэВ.
Проект National Ignition Facility, специалисты которого и добились успеха, использует метод так называемого «термоядерного инерционного синтеза». На практике американские учёные стреляют гранулами, содержащими водородное топливо, в пучок из почти 200 лазеров, создавая серию чрезвычайно быстрых повторяющихся взрывов со скоростью 50 раз в секунду. Энергия, полученная от нейтронов и альфа-частиц, извлекается в виде тепла, и это тепло является ключом к производству энергии.
В данном случае речь идёт о выработке минимального количества энергии, очень далёкого от промышленных масштабов.
В Ливерморе совершили прорыв в получении термоядерной энергии
Стандартная реакция термоядерного синтеза T + D ---> He 4 + n+ 17.6 МэВ. Следует понимать, что холодный ядерный синтез на настольных аппаратах не только возможен, но и осуществлен, причем в нескольких версиях. AngryDude666, Термоядерный синтез, это реакция синтеза, а не расщепления. С создания компактной термоядерной бомбы в 1953 г. и до 90-х СССР был лидером в этой гонке, а США выступали в роли догоняющего. Новости о горячем синтезе теперь разрешено публиковать, потому что идет коммерциализация холодного синтеза. Верифицирован реактор холодного термоядерного синтеза. Между холодным термоядерным синтезом и респектабельной наукой практически нет никакой связи вообще.
Компактные термоядерные реакторы: прорыв или просчёт?
Термоядерный синтез предполагает, что вместо радиоактивных элементов, таких как уран и плутоний, в качестве топлива в реактор будут загружаться дейтерий и тритий, после чего с помощью электричества конструкция будет разогреваться до температур. Однако, при всей невероятности и даже сомнительности холодного термоядерного синтеза, нельзя прятать голову в песок. «Холодный термоядерный синтез» пользуется у физиков той же репутацией, что и вечный двигатель, машина времени и прочие экспериментально недоказанные или недоказуемые, гипотетические приспособления, которые идут вразрез с законами физики и химии. Холодный термоядерный синтез в обыкновенной кружке.