Kombinimi i të ftohtit dhe të nxehtës

Shkrirja e ftohtë është ende e fshehur pas një mjegull të dendur, duke mos dhënë as arsyen e duhur për të pretenduar se ekziston fare. Nga ana tjetër, vrullja është e vështirë të përmbahet dhe të merret nën kontroll të plotë.

1. Kopertina e numrit mujor të revistës Vremya kushtuar shkrirjes së ftohtë.

Në fund të fundit, a ekziston ky shkrirje e ftohtë apo jo? - mund të pyesë një i huaj, kurioz për botën dhe shkencën, por jo shumë i njohur me këtë temë. Kjo ndoshta sepse pas zbulimeve të Martin Fleischmann dhe Stanley Pons, të cilët njoftuan 25 vjet më parë se kishin arritur të merrnin energji përmes shkrirjes bërthamore në një "bateri" të mbushur me ujë të rëndë me një katodë paladiumi, përfaqësuesit e shkencës zyrtare nuk folën. me vendosmëri dhe unanimisht, kjo është një gënjeshtër. Edhe pse shumë dyshuan, shumë qendra kërkimore kanë bërë dhe po përpiqen të ndërtojnë një reaktor "të ftohtë".

Përvojë premtuese. Ndoshta

Statusi i "zbulimit" të Fleischmann dhe Pons nuk është kuptuar plotësisht. E vërteta për një vazhdimësi mjaft të njohur të temës së "fusionit të ftohtë" në vitet e fundit - një pajisje e quajtur Energy Catalyzer (E-Cat) - është gjithashtu e paqartë. Kjo strukturë u ndërtua nga shpikësi Andrea Rossi (2) me ndihmën e një ekipi të drejtuar nga Sergio Focardi. Sipas krijuesve, duhet të funksionojë në parimin e shkrirjes së ftohtë të nikelit dhe hidrogjenit për të prodhuar bakër dhe për të çliruar energji termike, e cila më pas shndërrohet në energji elektrike. Për çdo minutë funksionimi të një reaktori 1 vat (i cili bie në 400 pas disa minutash), 292 gram ujë në 20°C shndërrohen në avull në 101°C. Pajisja është demonstruar për publikun disa herë, por zhvilluesit nuk lejojnë kërkime të pavarura.

2. Andrea Rossi me E-Cat-in e tij

Sipas PhysOrg, eksperimentet e kryera midis janarit dhe prillit 2011 ishin të pasakta dhe nuk kanë prova reale. Zhvilluesit nuk lejuan matje shtesë. Megjithatë, kompania me iniciativë "shpikësi" ka mbajtur shënime për blerjet e pajisjeve që nga nëntori 2011.

3. Profesor Yoshiaki Arata

Nga ana tjetër, në maj të vitit 2013, një grup ekspertësh të pavarur publikuan një raport në arkivin e portalit arXiv për testet e tyre të dy llojeve të reaktorëve, E-Cat HT dhe E-Cat HT2, përkatësisht 96 dhe 116 orë. . Reaktori u testua nga shkencëtarët më seriozë - fizikanët nga Universiteti i Bolonjës Giuseppe Levi dhe Evelyn Foschi, Torbjörn Hartman nga laboratori Svedberg, fizikani bërthamor Bo Høistad, Roland Pettersson nga Universiteti Uppsala dhe Hanno Essen nga Instituti Mbretëror i Teknologjisë. në Stokholm. Ata u testuan në laboratorët e Rossi-t në Itali nga dhjetori 2012 deri në mars 2013. Matjet kanë treguar se energjia termike e prodhuar është të paktën një rend magnitudë më e madhe se ajo e çdo burimi të njohur të energjisë kimike. Pra kjo është...?

Shkencëtarët në mbarë botën janë të ndarë. Shumica nuk besojnë se një reagim i tillë është edhe i mundur. Megjithatë, për dy vjet askush nuk mundi të provonte mashtrimin në Itali.

Një ekip ndërkombëtar hulumtues pritet të kryejë së shpejti një studim të mëtejshëm të detajuar të E-Cat. Ato duhet të përfundojnë në mars dhe punimi i parë i vërtetë mbi shpikjen e Rossit do të publikohet menjëherë pas kësaj. Në çdo rast, kompania amerikane Cherokee Investment Partners tani dëshiron të investojë në pajisjen e Rossit dhe ta prezantojë atë në tregun kinez dhe atë amerikan.

Ideja italiane e fusionit të ftohtë ka qenë më e zëshmja në vitet e fundit. Ka pasur, natyrisht, përpjekje të tjera për të vërtetuar realizueshmërinë e tij. Metoda, e shpallur në vitin 2005 nga një grup fizikantësh në Universitetin e Kalifornisë, Los Anxhelos, është ngrohja e shpejtë e një kristali me veti piroelektrike (kur nxehet, krijon një fushë elektrike). Në eksperimentin e përshkruar, nga njëra anë, kristali u ngroh në intervalin e temperaturës nga -34 në 7 ° C. Si rezultat, midis skajeve të kristalit u krijua një fushë elektrike e rendit 25 GV/m, e cila përshpejtoi jonet e deuteriumit, të cilët u përplasën me jonet e deuteriumit në pushim. Energjia e matur e joneve arriti në 100 keV, që korrespondon me arritjen e një temperature të mjaftueshme për sintezë. Eksperimentuesit vëzhguan neutrone me një energji prej 2,45 MeV, që tregon shkrirjen termonukleare. Shkalla e fenomenit nuk është aq e madhe sa të mund të përdoret për qëllime energjetike, por ju lejon të ndërtoni një burim miniaturë neutronesh. Në vitin 2006, ky efekt u konfirmua në Institutin Politeknik Rensselaer.

Media raportoi se në maj 2008, Yoshiaki Arata (3), profesor i fizikës në Universitetin e Osakës në Japoni, kreu një eksperiment të suksesshëm dhe të riprodhueshëm që tregoi se pas ekspozimit ndaj deuteriumit me presion të lartë në një sistem, gjenerohet nxehtësi shtesë pas ekspozimit ndaj pluhur paladiumi dhe oksidi i zirkonit. gjeneruar (krahasuar me kontrollin me hidrogjen të lehtë). Bërthamat e atomeve fqinje do të jenë mjaft afër për të formuar bërthamën e një atomi të heliumit. Megjithatë, shumë shkencëtarë dyshojnë në origjinën bërthamore të nxehtësisë së vëzhguar dhe e krahasojnë këtë përvojë me eksperimentin e famshëm të Fleishman dhe Pons në 1989.

Reaksionet e shkrirjes së zbutur

Sot, gjithnjë e më shumë qendra kërkimore, përfshirë NASA-n, po raportojnë eksperimentet e tyre të shkrirjes së ftohtë. Problemi është se askush nuk mund të shpjegojë mekanizmin e reaksionit të shkrirjes së ftohtë, dhe eksperimentet e përsëritura janë të suksesshme, dhe ndonjëherë jo.

Reaksionet e shkrirjes "normale" kërkojnë energji shumë të larta (p.sh. temperatura ekstreme ose përplasje grimcash). Bërthamat e atomeve janë të ngarkuara pozitivisht dhe duhet të kapërcejnë forcat elektrostatike të përshkruara nga ligji i Kulombit për t'u lidhur. Kusht i domosdoshëm për këtë është shpejtësia (energjia kinetike) e bërthamave. Energjia e lartë e bërthamave arrihet në temperatura shumë të larta ose duke përshpejtuar bërthamat në përshpejtuesit e grimcave. Ky reagim ndodh në yje ose kur një bombë hidrogjeni shpërthen. Në të dyja këto raste, reaksionet që zhvillohen në temperatura të mëdha (jo të quajtura rastësisht reaksione bërthamore "termo") nuk kontrollohen nga ne. Megjithatë, për dekada të tëra ka pasur përpjekje për të kryer këtë proces në një mjedis të kontrolluar dhe të kontrolluar, të ngjashëm me energjinë e zbutur të kalbjes së një atomi.

Energjia lirohet si rezultat i një reaksioni ekzotermik. Për një cikël të krijimit të një bërthame heliumi, 26,7 MeV lirohet nga katër protone në formën e energjisë kinetike të produkteve të reaksionit dhe rrezatimit gama (4). Ai shpërndahet në atomet përreth dhe shndërrohet në energji termike. Pa kryer reaksionin, energjia e çliruar gjatë reaksionit mund të përcaktohet nga deficiti i masës, d.m.th., ndryshimi në masat e përbërësve dhe produkteve të reaksionit.

4. Vizualizimi i shkrirjes termonukleare

Cikli i hidrogjenit, për të cilin më shpesh flasim në kontekstin e shkrirjes termonukleare, nuk është i vetmi lloj i shkrirjes termonukleare. Në yjet më masivë dhe më të nxehtë se Dielli, karboni, azoti dhe oksigjeni sintetizohen, duke prodhuar pothuajse aq energji sa në ciklin e hidrogjenit. Ndodhin gjithashtu bashkime të elementeve më të rëndë, te gjigantët dhe supergjigantët, dhe shpërthimet e supernovës prodhojnë bërthama edhe më të rënda se nikeli.

Shkrirjet bërthamore të njohura për shkencën, siç mund ta shihni, janë të ndryshme, por ato shoqërohen gjithmonë me energji dhe temperatura të larta të rendit të miliona kelvinëve. Nga ana tjetër, shkrirja e ftohtë mbështetet në procese shkencore të panjohura ose të paktën të papërshkruara dhe të paprovuara. Gjëja më e rëndësishme për skeptikët është verifikimi, dhe shumë herë, derisa të arrihet përsëritshmëria XNUMX%.

Studiuesit në Laboratorin Kombëtar të Livermore Lawrence në Kaliforni raportoi në shkurt të këtij viti se për herë të parë në testet e tyre të shkrirjes, ata ishin në gjendje të prodhonin më shumë energji nga një reaksion sesa përdorej për furnizimin me karburant. Kjo nuk do të thotë se ne do të fillojmë menjëherë ndërtimin e termocentraleve me shkrirje, por sigurisht që është një zbulim i rëndësishëm, i cili raportohet në revistën Nature. Një grimcë karburanti e përbërë nga izotopet e hidrogjenit, deuteriumit dhe tritiumit prodhoi 17 copë. xhaule energjie. Kjo është më shumë se sa është konsumuar, megjithëse - gjë që, për fat të keq, përkeqëson ndjeshëm ekuilibrin - vetëm një për qind e totalit të energjisë së shpenzuar në eksperiment shkoi për karburant. Dhe ky informacion me siguri do të frenojë entuziazmin e sapolindur.

Laboratori i Kalifornisë, i njohur gjithashtu si Objekti Kombëtar i Ndezjes, strehon një lazer 350 trilion vat (5). Detyra e tij është të ndezë izotopet e hidrogjenit në temperaturën e reaksionit të shkrirjes. Superlazeri është në fakt një rreze prej 192 rrezesh lazer të përshpejtuara në përshpejtues.

5. Lazer me fabrikën ndezëse kombëtare Lawrence Livermore

6. Modeli i një reaktori termonuklear eksperimental me një unazë plazmatike të dukshme brenda

Nëse flasim për shkrirjen termonukleare të kontrolluar, atëherë një nga problemet që duhet zgjidhur është kontrolli i plazmës super të nxehtë të gjeneruar (6). Shkencëtarët që punojnë në Laboratorin Kombëtar Sandia kanë eksperimentuar me mbështjellje Helmholtz të njohura që nga shekulli XNUMX, të cilat krijojnë një fushë magnetike kur rrjedh rryma. Kur u krijua një fushë magnetike shtesë pranë asaj kryesore, doli që gjendjet e paqëndrueshmërisë zhvillohen shumë më ngadalë, gjë që është një nga pengesat kryesore për ruajtjen e reaksionit të shkrirjes.

Paqëndrueshmëritë e këtij lloji, të njohura si efektet Rayleigh-Taylor, në përpjekjet për të "kapur" plazmën e nxehtë gjigante në tokamaks (për kryerjen e një reaksioni termonuklear të kontrolluar) deri më tani kanë çuar në mënyrë të pashmangshme në një humbje të stabilitetit të fushës dhe, në fund të fundit, në një "derdhje ” të plazmës. Shkencëtarët e Sandia vunë re se krijimi i një fushe shtesë në mbështjellje korrigjonte këto paqëndrueshmëri. Shkencëtarët, duke shkruar për zbulimin e tyre në revistën Physical Review Letters, pranojnë se nuk e kuptojnë plotësisht fenomenin, por shpresojnë se kërkimet e mëtejshme do t'i lejojnë ata të zhvillojnë teknologji që do të lejojë që plazma të jetë e qëndrueshme dhe, si rezultat, të mbajë një reaksioni termonuklear shumë më i gjatë se tani.

Shkenca është dyfish e pafuqishme

Deri më tani, shkenca është dyfish e pafuqishme në lidhje me shkrirjen termonukleare dhe perspektivat për përdorimin e tij si një burim i kontrolluar energjie. Nga njëra anë, nuk flet shumë qartë për shkrirjen e ftohtë, kështu që ne nuk dimë nëse t'i lidhim shpresat apo t'ia lëmë atë në diskrecionin e Kunstkamera. Nga ana tjetër, për dekada ai nuk arriti të zotëronte elementin e shkrirjes së nxehtë. Ndoshta kjo pafuqi është vetëm e dukshme dhe së shpejti do të punojmë në të dyja temat? Ne kemi një zgjedhje, prandaj, nuk dihet se cila - domethënë, sinteza "e ftohtë" dhe "e nxehtë", e cila, nga ana tjetër, nuk dihet se si ta zbatojmë atë për të sjellë përfitime paqësore.