Термояд на столе
ЧЕРЕПОВЕЦ iNFO - череповецкий форум
10:29 10/08/2020 *
Добро пожаловать, Гость.
Войдите
или зарегистрируйтесь
Выслать повторно код активации

Войти
Новости:
 
   Начало   Помощь Войти Регистрация  
Страниц: [1]   Вниз
  Печать  
Автор Тема: Термояд на столе  (Прочитано 23732 раз)
0 Пользователей и 1 Гость смотрят эту тему.
MANGA
SysOp
*****

Репутация: 16
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 2881



WWW
« : 21:26 02/11/2005 »

Эта научная сенсация отнюдь не самая "горячая" - о ней заговорили более восьми лет назад. Более того, почти сразу она была "приговорена" к несостоятельности. Но, в отличие от многих шумных открытий, "холодный термояд", а именно о нем пойдет сегодня речь, "оживает" вновь и не дает покоя исследователям. Может быть, такова судьба всех изобретений, связанных с поиском изобилия энергии, начиная с "вечного двигателя"? Как бы то ни было, эта идея - одна из тех, что продолжают претендовать на серьезное изменение наших устоявшихся представлений.

Термоядерные реакции - термояд, как кратко называют их физики, - в нашем представлении обычно ассоциируются с водородной бомбой. Или с огромными, занимающими целые залы установками "Токамак", внутри которых бушует кольцо раскаленной до звездных температур плазмы, с многоэтажными батареями мощных лазеров, бьющих своими жаркими лучами в горошину термоядерной смеси. Гигантские мощности, циклопические размеры, затраты в миллиарды долларов...

Вместе с тем некоторые физики уже давно убеждают своих коллег в том, что в определенных условиях термояд может "гореть" и выделять массу тепла при самых обычных, комнатных температурах, а устройства, в которых это происходит, будут буквально карманных размеров! И абсолютно безопасными - без всякой радиоактивности, как карманная зажигалка или газовая плита в нашей кухне. В будущем, убеждают энтузиасты безопасного, или, как еще говорят, холодного термояда, мы будем ездить на автомобилях с атомными движками, и вообще проблема энергии станет для нас несущественной.

С первого взгляда в это трудно поверить, однако уже несколько лет назад казалось, что холодный термояд наконец удалось осуществить и практически. Об этом писали газеты, рассказывали радио- и телекомментаторы. Так в чем же дело? Почему мы продолжаем сжигать нефть, газ и уголь, вместо того чтобы "топить" дешевой водой большие и маленькие термоядерные печи?


Вопреки законам физики?

Весна 1989 года. США. Университет Юта...

Меры, принятые службой безопасности, были таковы, что невольно вспоминались времена Манхэттенского проекта и первой атомной бомбы. В университетской аудитории, где собралась небольшая группа ученых, доверенных чиновников и возбужденно перешептывавшихся представителей прессы, были закрыты даже форточки - предполагалось заслушать сообщение чрезвычайной важности, и ни одно лишнее слово раньше времени не должно было выйти наружу. Речь шла о том, что в университете Юта впервые в мире удалось запустить реакцию холодного термоядерного синтеза, а главное, с помощью очень простых, почти домашних средств! Эксперимент выглядел весьма убедительным - приборы говорили, что на каждый ватт затраченной электрической мощности в установке выделялись сотни, а в некоторых опытах даже тысячи ватт тепла. Это все равно как если бы батарейки для карманного фонарика вдруг стало достаточно для того, чтобы докрасна разогреть мощную электроплитку.

Еще за пару лет до этого ни один более или менее грамотный физик не стал бы слушать ничего подобного, ведь такого просто не может быть! Всякому физику хорошо известно, что атомные ядра имеют положительный электрический заряд и поэтому отталкиваются друг от друга, как если бы между ними были вставлены упругие пружинки. Сблизиться они могут лишь "с разбегу", когда одно из них разогнано мощным электромагнитным полем ускорителя, когда ядра движутся с большими скоростями, или внутри высокотемпературной плазмы, например в пламени атомного взрыва или в огромном "Токамаке". Но чтобы при комнатной температуре... Простой расчет с помощью "школьного" закона Кулона убеждает в том, что такое невозможно!

Однако природа хитра на выдумки. Кто бы, например, мог подумать, что высокотемпературной сверхпроводимостью, которую долго искали в различных, самых экзотических соединениях и сплавах, обладает металлокерамика, которую можно "испечь" в простенькой учебной лаборатории?! Ошарашенные этим открытием физики готовы были поверить, что и с термоядом может быть нечто подобное - в силу какой-то не понятной нам пока игры межатомных сил в жидкостях или в твердых кристаллах, где присутствует большое количество отрицательно заряженных электронов, могут сложиться условия, при которых происходит частичная компенсация сил электрического отталкивания и реакция слияния ядер может происходить при меньших энергиях, чем в газообразной плазме "Токамака". Сенсационное открытие высокотемпературной сверхпроводимости побудило физиков быть осторожными, тем более что с межатомными силами в твердых телах иногда действительно происходят неожиданные "чудеса". Доказали же ведь опыты дубненских физиков, что не имеющий электрического заряда маленький кристаллик, если расположить его подходящим образом, отклоняет "упругий" пучок высокоэнергетических частиц так же, как мощная многотонная электромагнитная линза... Электрические поля внутри сложных кристаллических структур скрывают еще немало сюрпризов.

Конечно, ни один из законов физики при этом не нарушается. Просто находятся обходные пути, на которых эти законы, образно говоря, гасят друг друга. Такие "хитрые" случаи редки, но иногда все же бывают. Так, может, в холодном термояде мы как раз и встречаемся с такой необычной ситуацией?

Два химика из университета Юта, Стэнли Понс и Мартин Флейшман, пытались использовать процесс электролиза. Чуть-чуть подкисленную воду, куда опускаются подключенные к электрической цепи электроды, они заменили тяжелой, в которой атомы водорода замещены атомами его тяжелого собрата дейтерия. При прохождении электрического тока положительно заряженные ионы дейтерия - дейтроны - устремляются к отрицательному электроду, бомбардируя его поверхность и проникая "с разбега" в его внутренние слои.

Казалось бы, незатейливый, почти школьный эксперимент. Вот только в качестве электрода использовалась пластина благородного, похожего на золото и платину металла палладия, и не простая, а тоже пропитанная дейтерием. Палладий обладает замечательной способностью растворять в себе водород и дейтерий - впитывать их, как губка воду. Своего рода корзина для атомов дейтерия! При этом их число может стать сравнимым с числом атомов самого палладия и даже большим. Расталкивание кулоновских сил "усмиряется" экранирующим действием отрицательно заряженных "облаков" электронного газа, заполняющего пластину палладия, как и любое твердое тело. Атомы дейтерия располагаются там так тесно, что если сравнить с плазмой, то для того чтобы их так сжать, потребовалось бы фантастически огромное давление.

Бомбардирующие дейтроны сближаются с плотно заполняющими палладиевую пластинку атомами дейтерия и, можно надеяться, подходят к ним на значительно меньшие расстояния, чем в газообразной плазме. А это означает, что некоторые пары будут вступать в ядерные реакции и сливаться в тяжелый изотоп водорода тритий (он состоит из протона и двух нейтронов) или в ядро гелия. При этом, как нетрудно подсчитать, выделится значительная энергия. В первом случае ее унесет оставшийся лишним нейтрон, а в случае гелия - родившийся гамма-квант. Эта энергия пойдет на разогрев окружающего вещества.

Понятно, что все зависит от того, насколько сильно электронная экранировка уменьшит кулоновское расталкивание. Теоретически рассчитать это трудно, ответ может дать только опыт, и, как сообщили участникам пресс-конференции Понс и Флейшман, он был положительным - выделяющееся в их приборе тепло очень велико. В некоторых опытах электролит у них буквально вскипал.

Вообще говоря, идея подобного термоядерного "реактора на столе" была известна уже много лет. Ставились даже опыты по ее проверке, но только Понсу и Флейшману посчастливилось добиться успеха. В чем причина удачи, оставалось неясным. Возможно, в составе электролита, может быть, в особенностях обработки пластины палладия или еще в чем-то... Так же, как с высокотемпературной сверхпроводимостью - искали и вдруг наткнулись!

Кроме того, был тут еще один поразительный результат. Как уже говорилось выше, в термоядерной реакции должны рождаться нейтроны и гамма-кванты. При том количестве тепла, которое выделялось в приборе Понса и Флейшмана, их число измерялось бы триллионами. Прибор должен был бы стать мощным источником радиоактивных излучений, а их наблюдалось очень мало... Реакция была экологически чистой, безопасной в использовании - не нужно никакой защиты, термоядерную плиту можно безбоязненно установить в любой кухне!

Все указывало на то, что тут имеет место какое-то принципиально неизвестное явление. Казалось, Америка в очередной раз открыла новую страницу атомной науки. Правда, вместе с тем появилась и грозная опасность: образующийся в реакции тритий - основная компонента ядерной начинки водородных бомб. Что ждет нашу планету, если эту компоненту станут вырабатывать на кухне? Да и засекретить открытие не удастся - уж слишком проста технология; к тому же слухи об удивительных результатах уже получили распространение и побудили ученых других лабораторий заняться их проверкой. Джин покинул бутылку, и загнать его обратно вряд ли удастся...


Эпидемия открытий

Сообщение Понса и Флейшмана было подобно взрыву бомбы. Большинство физиков узнали о нем из газет и с экранов телевизоров, и было не ясно, что тут правда, а что - плод фантазии журналистов, сенсационно, в рекламном стиле подающих интересную новость. Но поражал сам факт - термоядерная реакция в стакане кипящей воды! Новость обсуждалась на семинарах и в институтских коридорах. На второй план отошли даже споры о горбачевской перестройке.

Многое вызывало сомнения - уж очень противоречивой была информация. Конечно, опыт - высший судья науки, однако нужно быть уверенным в том, что он правильно поставлен и грамотно интерпретирован. В науке бывают пузыри-сенсации.

Тем не менее вскоре пришли известия о выступлениях Понса и Флейшмана в американских и европейских институтах. В самом университете Юта на продолжение их исследований было срочно выделено пять миллионов долларов. И хотя число вопросов не уменьшилось, а скорее даже возросло, пришлось признать: это не первоапрельская шутка (пресс-конференция Понса и Флейшмана состоялась в самом конце марта) и не плод журналистского воображения. Даже самые ярые скептики призадумались после того, как стало известно о распоряжении, которое адмирал Уэткинс, руководитель департамента энергетики, разослал государственным лабораториям США. В этом распоряжении он обязал их незамедлительно проверить выводы, сделанные в университете Юта.

Результаты проверки были противоречивы. Большинство экспериментов не воспроизводили того, что наблюдали Понс и Флейшман. Некоторые их данные были явно ошибочными. Поговаривали даже, что в пылу споров они кое-что "подправили руками". Появилось несколько серьезных критических статей, в том числе и в российских журналах. Типичная цитата: "Но если "эффектик" и есть, рассчитывать на чудо не стоит". Вместе с тем часть исследователей утверждали, что они регистрируют избыток тепла. Правда, он был неустойчив, изменялся от эксперимента к эксперименту. Создавалось впечатление, что результаты зависят от каких-то невыясненных факторов.

И опять вспоминалась история открытия высокотемпературной сверхпроводимости, которой отвечает простой, но весьма специфический состав вещества. Может, для холодного термояда тоже нужна какая-то особая, весьма редкая комбинация факторов, лишь случайно реализующаяся в удачных опытах? Эти соображения стимулировали продолжение исследований, тем более что для них не требовалось дорогостоящего многотонного оборудования, как для "горячего термояда", аппаратура была доступна любой студенческой и заводской лаборатории. Изобретателей и многочисленных любителей физики охватила "термоядерная лихорадка". То и дело появлялись сенсационные сообщения о том, что наконец-то найдены условия стабильной реакции и теперь дело лишь за ее практическим воплощением. Сообщалось о наблюдении нейтронов и гамма-квантов, отсутствие которых весьма смущало физиков. В журналах печатались графики скоростей наработки различных изотопов в реакциях холодного синтеза... Настоящая эпидемия открытий!

Большая часть этих сенсационных выводов не выдерживала критики и быстро опровергалась контрольными измерениями.

Однажды меня пригласили в одну из заводских лабораторий, где на большой электролитической установке, "заряженной" тяжелой водой, получали гелий - явное доказательство термоядерной реакции. Анализы, выполненные до электролиза, не обнаруживали никаких следов этого элемента, а после трехчасового пропускания тока они отчетливо проявлялись. Эксперимент повторялся многократно на протяжении нескольких недель, и всякий раз появлялся гелий. Честно говоря, я готов был поверить в термоядерную реакцию - анализы делали квалифицированные химики и в точности измерений сомнений не было. Лишь через несколько дней, после консультаций с опытными электрохимиками, я понял, в чем тут дело. Стекло и некоторые другие детали установки абсорбировали гелий из окружающего воздуха, где он всегда присутствует в небольших количествах. При нагревании в процессе электролиза гелий выделялся и приборы его фиксировали - никаких чудес. Это типичный случай: точные измерения и неверная их интерпретация. Можно сказать и по-другому - методические погрешности.

Сегодня часто говорят о явлениях "за гранью". Существуют даже специальные телепрограммы, демонстрирующие зрителям необъяснимые на первый взгляд, противоречащие науке явления. Как правило, большинство из них - следствие методических погрешностей, случайных или умышленных, как это бывает в фокусах.

В бурный поток "термоядерного кладоискательства" попали и некоторые серьезные физики. Так, в 1993 году японская телеграфная компания NTT объявила, что проблема решена финансируемой ею группой физиков, в составе которой были известные имена. В течение одного дня стоимость акций компании подскочила на 8 миллиардов долларов! Однако после того как стали известны детали, специалисты быстро нашли в них ошибки. Стоимость акций, понятно, упала. Неплохой заработок для тех, кто успел вовремя развернуться!

Через год сенсационными сообщениями взорвалась итальянская пресса, сообщившая об изобретении прибора, который устойчиво выделяет 50 ватт избыточной тепловой мощности. Термоядерная реакция протекает внутри помещенного в водородную атмосферу никелевого провода, нагреваемого электрическим током до нескольких сотен градусов. Никель, как и палладий, обладает свойством впитывать водород. И снова сенсация оказалась мыльным пузырем - воспроизвести результаты никому не удалось, хотя в некоторых публикациях утверждается, что изобретатели утаили главную тайну своей технологии (то, что сегодня называют ноу хау) и продолжают работы в секретном порядке. Вряд ли...


Промежуточные итоги?

Неужели опыты Понса - Флейшмана и все многочисленные последующие эксперименты безрезультатны и "термояд на столе" - всего лишь мираж? Ведь в ряде опытов наблюдался хотя и неустойчивый, но определенно избыточный выход энергии!

Итог подвели две недавние международные конференции - одна в Монте-Карло, недалеко от новой лаборатории Понса, другая в окрестностях японского города Саппоро, где построена хорошо оснащенная лаборатория специально для изучения холодного термоядерного синтеза.

Нужно сказать, что основная часть таких исследований сегодня проводится в Японии или в других странах, но при финансовой поддержке японских компаний, например, знаменитых "Тойота" и "Хонда". За последние годы на эти цели были истрачены десятки миллионов долларов. Не удивительно, что наиболее обстоятельные и надежные данные получены именно японскими учеными. В трех тщательно проведенных экспериментах ими было доказано, что выводы Понса и Флейшмана о большом тепловыделении ошибочны. В их опытах слишком грубо учитывались процессы теплообмена с внешним окружением прибора. При точных измерениях отношение прироста энергии к ее затратам оказалось равным 1,25±0,35, то есть в пределах точности экспериментов никакого избытка энергии не замечено.

Можно, конечно, пытаться оспаривать этот вывод, упирая на то, что средняя величина указанного отношения все же сдвинута в сторону значений, больших единицы, но это не очень убедительно. Другое дело, когда в опытах Понса - Флейшмана она в сотни раз превосходила единицу!

Сами Понс и Флейшман продолжают утверждать, что при подходящем подборе параметров выход тепла значительно превосходит затраченную энергию. Так, в пяти из семи экспериментов, выполненных на новой, усовершенствованной установке Понсом (он работает теперь на юге Франции на деньги японских компаний), не было замечено никакого прироста энергии, зато в двух опытах энергия возросла в два с половиной и в полтора раза. Правда, имея в виду неоправдавшиеся первоначальные заявления Понса и Флейшмана, физики сегодня не очень верят их результатам...

Не замечено и следов гамма-излучения, которое непременно должно быть, если нейтроны объединяются с протонами в ядра дейтерия, как утверждали Понс и Флейшман, пытаясь объяснить, почему в их опытах нет нейтронов. Никто, кроме них, гамма-квантов не наблюдал, хотя с помощью современной аппаратуры зафиксировать такие кванты не представляет труда. Эта часть опытов оказалась неверной.

Как могли они наделать столько грубейших ошибок - об этом можно лишь гадать. Одна из газет намекнула на подтасовку фактов. На нее подали в суд, но он после долгих месяцев консультаций со специалистами принял сторону газеты.

Тем не менее было бы опрометчивым думать, что вопрос окончательно закрыт. Он закрыт по отношению к простым электролитическим приборам типа использовавшегося в опытах Понса - Флейшмана. Но есть другие, которые приводят к удивительным и пока не объясненным результатам.

Так, еще с тридцатых годов известно, что некоторые вещества начинают светиться, когда сквозь них пропускается слабый ультразвук. Хотя его энергия слишком мала, чтобы заставить атомы испускать световые кванты, под его влиянием в веществе образуются неоднородности - микрокаверны, трещинки, перепады плотности, на краях которых собираются электрические заряды. Каждая из таких неоднородностей похожа на конденсатор, в котором разгоняется попавший туда ион. Своего рода микроускорители частиц! В плотно набитой дейтронами пластинке палладия это дополнительно подталкивает ионы к сближению и повышает вероятность их слияния. Во всяком случае, так говорит одна из гипотез. Точной-то теории этого явления до сих пор нет.

Несколько лет назад, незадолго до своей смерти, ее пытался создать знаменитый американский физик, нобелевский лауреат Ю. Швингер. Он считал, что на этом пути, создавая различными способами электрические неоднородности в веществе, можно продвинуться к холодному термояду. Однако его взгляды были встречены в штыки ортодоксальными физиками. Журналы отказывались печатать его статьи. Дело дошло до того, что в знак протеста он вышел из Американского физического общества.

В университете штата Иллинойс похожие идеи были использованы в электролитическом элементе. В него засыпали мелкие пластмассовые бусинки, покрытые тончайшими слоями никеля, который, подобно палладию, способен собирать и удерживать легкие и тяжелые изотопы водорода. При пропускании тока на этих слоях возникают электрические заряды. И что бы вы думали - такое устройство (по имени изобретателя его называют ячейкой Паттерсона) устойчиво выделяет избыточное тепло! Во всяком случае, так утверждает в своей рекламе выпускающая его фирма. Она продает нагреватели, выделяющие, если опять верить рекламе, 5 ватт тепловой мощности на каждые 1,5 ватта затрат. Трудно сказать, насколько это верно...

Летом прошлого года в нашем научном городке Обнинске, знаменитом тем, что 40 лет назад там дала промышленный ток первая атомная электростанция, проходила международная конференция по новым источникам атомной энергии. Встретились ведущие российские реакторщики, специалисты из США, Японии и других "атомных стран", чиновники Международного атомного агентства. В докладах и личных беседах (ради таких бесед главным образом и собираются конференции!) обсуждались новые типы атомных электростанций, экзотические конструкции космических реакторов, и впервые в такой серьезной аудитории был заслушан доклад об исследованиях по холодному термояду. Сотрудники НПО "Луч" из подмосковного Подольска доложили о поразительных результатах опытов по холодной наработке трития. Он рождается при бомбардировке металлов ионами дейтерия из плазмы, образующейся при так называемом тлеющем электрическом разряде. Скорость таких ионов больше, чем в электролитических ячейках, но все же значительно меньше той, которая, по расчетам, нужна для пробоя барьера расталкивающих кулоновских сил. Однако в опытах каждую секунду рождается от 109 до 1011, а при некоторых условиях даже 1015 атомов трития - огромное количество! При этом должно выделяться около 600 ватт термоядерной мощности, а это - мощность электроплитки средней величины.

Механизм явления остается пока загадкой, особенно если учесть, что во всех ядерных экспериментах образование трития всегда сопровождается рождением пары "легкий изотоп гелия плюс нейтрон", а вот в опытах подольских физиков никаких нейтронов не наблюдается. Последнее обстоятельство очень смущает физиков, но, как говорится, факты - упрямая вещь.

А недавно появилась серия статей об исследованиях работающей в Канаде супружеской пары Кореа. Они изобрели разрядно-плазменное устройство, в котором, если верить журнальным публикациям, тоже выделяется энергии больше, чем вводится...


Итак... что в остатке?

Сегодня известны три точки зрения на холодный термояд. Прежде всего, значительная часть ученых убеждена в том, что такого процесса в природе просто нет - мы, мол, неверно интерпретируем наблюдения, только и всего. Однако голословное отрицание - не лучший способ ведения научных дискуссий. Многим памятен случай, когда французские академики, не умея объяснить факт "падения камней с неба" (откуда им там взяться?!), объявили все сообщения о падении метеоритов чистой выдумкой и суеверием. Каким конфузом это закончилось - известно. Когда речь идет о новом явлении, нужно быть весьма осмотрительным. Например, выделение трития в опытах подольских физиков (кстати, подобный феномен наблюдают и американские физики в Лос-Аламосской атомной лаборатории) - это реальное событие, и пока оно не нашло объяснения...

Вторая точка зрения сводится к предположению, что тут мы имеем дело с обычной, но "хитрой" физикой, когда реализуются весьма "нештатные ситуации", привычные нам закономерности оказываются несправедливыми, и термоядерные реакции становятся возможными даже при комнатных температурах. Например, если происходит быстротекущий каталитический процесс, порождаемый некой гипотетической отрицательно заряженной частицей, которая прилипает к дейтрону, нейтрализует его положительный заряд и резко уменьшает силы кулоновского расталкивания. После слияния ядер частица "отцепляется", прилипает к следующему дейтрону и так далее. Не ясно, правда, почему такая частица-катализатор не проявляется в других опытах. Остается загадкой, почему реализуется только часть возможных каналов реакции, а те, что с нейтронами и гамма-квантами, оказываются заблокированными.

Не исключено также, что избыток энергии в некоторых опытах является всего лишь разовым выделением ранее накопленной энергии. Подтверждение этому можно видеть в том, что энерговыделение часто действительно имеет характер неожиданной вспышки...

Наконец, по мнению небольшой группы энтузиастов, то, что мы называем холодным термоядом, - это первые сигналы с какого-то очень глубокого, заквантового уровня, когда энергия для преодоления кулоновского расталкивания ионов возникает из каких-то еще не изученных нами процессов перестройки вакуума и других гипотетических явлений, требующих принципиально новой физической теории. Сегодня такой теории нет, имеются лишь отдельные, иногда весьма остроумные, но плохо стыкующиеся фрагменты, с которыми согласны далеко не все физики. Однако смущает не это. Когда создавалась квантовая теория, ее фрагменты тоже выглядели противоречивыми - "сумасшедшими", как сказал однажды о них Нильс Бор. Однако они не только объясняли уже известные факты, но и предсказывали новые, которые находили подтверждение в экспериментах, и это убеждало в их справедливости. Предлагаемые сегодня "сумасшедшие теории" таких подтверждений не имеют...

Тем не менее непонятные явления существуют и споры о них продолжаются. Технология холодного термояда обсуждается на международных конференциях, ей посвящены сотни статей в научных журналах.

Маятник интереса к этой теме все раскачивается, и чем черт не шутит...


статья из журнала "Знание-Сила" № 9 за 1997 год
Записан

Страниц: [1]   Вверх
  Печать  
 
Перейти в:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1.21 | SMF © 2006-2008, Simple Machines | Sitemap Valid XHTML 1.0! Valid CSS!