Термоядерные алхимики и генератор Росси

 

Фальшивая установка, которую также выдавали за холодный, термоядерный реактор.

     Эта история началась в конце первого десятилетия нынешнего века. Некто Андреа Росси заявил о том, что он получил управляемый, энергоэффективный, термоядерный синтез, причем достиг такого эпохального результата при температурах, которые заведомо для этого недостаточны – т.н. холодный «термояд». Что-то порядка нескольких сотен градусов, может быть немного больше. Здесь необходимо сделать отступление.

    Для того, чтобы пара ядер легких элементов сблизилась достаточно для вступления в дело могучих, ядерных сил, т.е. на расстояние порядка размера нуклона, необходимо преодолеть электростатическое отталкивание положительных зарядов (т.н. кулоновский барьер). Как только это сделано, так сразу короткодействующее, но сильное взаимодействие «склеит» два ядра в одно, создав тем самым новый элемент.

    Поскольку энергия связи нуклонов является отрицательной, то, в силу закона сохранения, при этом выделяется большая положительная энергия. Это – кинетическая энергия нового ядра, которую оно быстро рассеивает в форме тепла, хаотизируя свое движение. Такова механика термоядерной реакции, которая эффективно протекает только при температуре в несколько сот миллионов градусов, хотя для самой выгодной и популярной реакции синтеза дейтерия и трития в гелий достаточно «всего» 100 млн. К. Только в этом случае ядра могут сталкиваться на достаточно большой скорости, которая позволит им преодолеть взаимное отталкивание.

   Адепты идеи холодного термояда утверждают, что им известен способ пробить кулоновский барьер при температурах в сотни тысяч раз меньших и зачастую даже комнатных. Что, разумеется, резко упростило бы задачу создания термоядерного реактора.

   Это можно сравнить с тем, как если бы вместо того, чтобы делать атомную бомбу, некто открыл секрет, как получить тот же эффект из новогодней хлопушки. Нужно намазать ее волшебной мазью на основе крови летучей мыши в ночь перед Рождеством. Где бы только узнать ее рецепт? )) Фантазии о холодном термояде во многом сродни такой алхимии,  однако для них все же есть некоторые, научные основания.

1) Редкие реакции синтеза легких ядер могут происходить при любой температуре. Это вытекает из того, что «хвост» распределения Максвелла уходит в бесконечность. Другими словами, при любой температуре газа найдутся атомы, имеющие очень большую скорость движения, достаточную для пробития кулоновского барьера.

     Однако таких спорадических реакций синтеза будет тем меньше, чем ниже температура газа, ибо она суть мера средней, кинетической энергии молекул (атомов). При температурах, которыми оперируют термоядерные алхимики, энергетический выход от такого «реактора» будет настолько мизерным, что нужно очень постараться обнаружить его с помощью приборов.

2) Существует т.н. квантовый, туннельный эффект, согласно которому ядро иногда может «просочиться» через кулоновский барьер, имея недостаточную скорость для его пробития. Здесь аналогия с туннелем под барьером, через который как бы проползают ядра. Однако данное событие настолько маловероятно, что представляет исключительно теоретический интерес.

    Уместно заметить, что в мире квантовых объектов почти любое, мыслимое в рамках теории событие может произойти с определенной вероятностью. Вопрос лишь в том, насколько она велика? Например, при попытке обнаружить одиночный электрон Вы можете столкнуться с ситуацией, когда он находится на другом конце галактики, хотя и прилетел к Вам из ближайшего прибора. Другое дело, что данное событие «невероятно маловероятно». Из той же серии туннельные эффекты!

3) Теоретически можно заставить ядра, скажем два протона, сойтись под действием электростатического притяжения к отрицательному заряду, например электрону или отрицательному мюону. Последнее называется мюонным катализом.

   Представим себе пару неподвижных протонов, посередине между которыми находится электрон. Это – неустойчивое состояние, которое в реальности будет разрушено почти мгновенно. Но представим себе, что удается сохранять такую идеальную симметрию по мере того, как протоны начинают двигаться навстречу электрону. Тогда очевидно, что сила притяжения между электроном и каждым из протонов будет в 4 раза больше, чем сила отталкивания между протонами (поскольку расстояния в два раза меньше). Следовательно, протоны могут сблизиться между собой вопреки отталкиванию, которое компенсируется притяжением к электрону. При всей невероятности именно такого развития событий оно иллюстрирует механизм экранирования кулоновского барьера отрицательными зарядами, на который термоядерные алхимики возлагают большие надежды.

   Такая схема в принципе может как-то действовать, но … это не будет холодным синтезом. Простые оценки показывают, что при наличии «отрицательного экрана» скорости сближения положительных ядер будут иметь тот же порядок величины, что и без экрана. В примере, рассмотренном выше, скорость сближения протонов к моменту слияния была бы в \sqrt{3} раза больше, чем нужно для пробития кулоновского барьера. Рассмотрим метод получения данной оценки в несколько более общем виде.

   Ясно, что в качестве носителя отрицательного, экранирующего заряда не может выступать ион. Дело в том, что расстояние от электронных орбиталей до ядра на 4 — 5 порядков больше размера ядра, поэтому электроны атома не смогут экранировать кулоновское отталкивание ядер после того, как они сблизятся на расстояние порядка сотни или тысячи своих диаметров (до синтеза будет еще очень далеко). Итак, в роли экрана может выступать только элементарная частица. Например электрон или мюон. Случай нескольких таких частиц мы не рассматриваем, т.к. образование подходящей, пространственной конфигурации менее вероятно.  

   Тогда, если сближаются два ядра с  массами m, зарядами ne и скоростями v перед слиянием, имея нулевые начальные скорости, то из закона сохранения энергии имеем:

2\cdot\frac{m\cdot v^2}{2}+\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{n^2e^2}{r}-2\cdot\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{n\cdot e^2}{r/2}=0

Рассматривая процесс сближения тех же ядер без экранирующей частицы с отрицательным зарядом и считая v начальной скоростью каждого ядра получим

2\cdot\frac{m\cdot v^2}{2}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{n^2e^2}{r}         

Здесь предполагается полная симметрия движения ядер относительно неподвижного «экрана» и r  - расстояние между ними в момент, непосредственно предшествующий «включению» ядерных сил. Из этих уравнений видно, что конечная скорость при наличии экрана и начальная скорость при его отсутствии имеют разный порядок величин только в том случае, если n=4 (ядро бериллия).  

 Генератор Росси

   Можно домыслить отрицательную экранировку, при которой ядра сблизятся со скоростью, имеющей меньший порядок величины. Если заменить протоны на пару ядер бериллия, то такая элементарная оценка дает нулевую скорость сближения, при которой возможно их слияние в изотоп кислорода-18. Однако этот пример не спасает Росси и Факарди, поскольку в их «термоядерном реакторе», как утверждается, протон сливается с ядром никеля в ядро меди (см. ниже).

   Кроме того, нулевая оценка скорости сближения ядер бериллия получена в предположении симметрии процесса относительно электрона, чего в реальности не будет. Поэтому вернемся к случаю, когда отрицательно заряженная частица, используемая в качестве «экрана», разгоняет положительно заряженные ядра до скорости, имеющей порядок пробития кулоновского барьера.

   Очевидно, что в процессе своего сближения ядра будут испытывать столкновения с другими ядрами (точней — упругое рассеивание). Важнее даже то, что в большинстве случаев слияния не произойдет и ядра снова разлетятся в разные стороны («промах»), делясь кинетической энергией с каждым встречным. Все это называется хаотизацией движения, следствием которой станет рост температуры до тех же сотен миллионов, которые нужны для эффективной, термоядерной реакции.

   Итак, в лаборатории можно заставить слиться два ядра, используя отрицательную экранировку, но реализовать на этом принципе холодный, термоядерный реактор невозможно. Он моментально разогреется, если заработает в таком режиме! На самом деле не заработает, хотя ничтожный выход от реакций синтеза конечно будет (см. 1)). Холодный, термоядерный синтез, который можно использовать для производства энергии в большем количестве, чем затрачено – это миф.

   Но именно о холодном термояде пишут Росси и Фокарди в статье http://www.nyteknik.se/incoming/article3080659.ece/BINARY/Rossi-Focardi_paper.pdf , где они презентуют свое «гениальное открытие». В ней нет ничего, кроме банальностей о теоретических основах синтеза, описания результатов эксперимента при самых общих пояснениях того, что именно происходило, тумана об устройстве установки и фантазий об экранировке (см. 3)). Следует заметить, что ни один из рецензируемых, т.е., серьезных физических журналов не принял к публикации ни одну из статей этих авторов. 

    Что же мне удалось найти в этом тумане? В некоторую емкость, устройство которой засекречено, был насыпан никелевый порошок и закачан водород. Потом через никель пропустили электрический ток и о чудо! Началась реакция синтеза протонов с ядрами никеля в ядра меди. По крайней мере, так пишут авторы в своей статье. Выход энергии измеряли по нагреванию воды вокруг реакторной камеры и оказалось, что получено в десятки раз больше, чем затрачено. Причем настолько много, что химическими реакциями столько получить нельзя. Вывод, который сделал России с компаньоном: это — холодный, термоядерный синтез!

   Я не стал проверять возможность энергоэффективного синтеза никеля с водородом в медь. Однако из элементарных оценок кулоновского барьера следует, что для этого потребуется температура порядка миллиарда градусов. При взрывах сверхновых звезд такое, вероятно, можно себе вообразить. Специалисты крайне скептически относятся к тому, что эта реакция могла иметь место в такой «оранжерейной» обстановке.

   Росси и Фокарди туманно ссылаются на экранный эффект, без четких пояснений и числовых оценок. Будь оно так, этот «холодный, термоядерный реактор» работал бы при температуре рабочей зоны в миллиарды градусов (см. выше). В последнее время шарлатаны фантазируют о том, что преодолевать кулоновский барьер им помогает т.н. слабое взаимодействие. Такое взаимодействие имеет место, например, при бета-распаде. Оно значительно слабей электромагнитного, о чем красноречиво говорит термин «слабое». Поэтому трудно поверить в домыслы о том, что это помогло ядрам пролезть через кулоновский барьер. Кроме того, радиус действия «слабых» сил в тысячи раз меньше, чем размер атомного ядра. Что сразу убивает данную идею наповал!

   Итак, «открытие» Росси и Фокарди не проходило научной экспертизы и не имеет внятного, физического объяснения. Нет ничего, кроме экспериментов, детали которых скрыты от научного сообщества. Все опыты проходили в условиях, исключающих тщательную и независимую проверку — под контролем Росси и на его условиях. Генератор – это черный ящик. Никто не знает, что внутри него. Хотя, казалось бы, открытие уже защищено патентами в более, чем 90 странах. Чего боится гениальный Росси? Окончательного разоблачения своих фокусов, которым позавидовал бы Дэвид Копперфилд? Уверен, что именно этого!

Дмитрий Зотьев

Термоядерные алхимики и генератор Росси: 15 комментариев

  1. Вы сами противоречите своим объяснениям. Если верить разъяснению №3 то генератор Росси вполне возможен. Когда между атомами водорода и никеля проходят электроны — они провоцируют протоны на столкновение.

    А Вы пишете наоборот, что вот электрон «стоит на месте» а протоны шатаются по направлению к нему, растрачивая энергию при движении.

    Кроме того Росси использует катализатор — его электроны наверно создают прямую дорогу протонам ..

    Т.е. простую динамику можно представить так: проходя между ядрами электрон провоцирует их на встречное движение.. Второй электрон ещё больше усиливает эту «провокацию» а протоны движутся по тонелю, созданную катализатором :)

    • Я никогда сам себе не противоречу! Читайте внимательно статью и не придумывайте за меня то, чего в ней нет. Ваши фантазии ничего не добавляют к сказанному. Какие еще тоннели? Это — наукообразный треп в том же духе, в котором Росси пытается напустить тумана.

  2. Cоздавая сайт «Экстремальная механика» я не предполагал, что он будет уделять внимание научному шарлатанству. Однако так случилось, что статей на эту тему накопилось много:

    http://extremal-mechanics.org/archives/675 о полевом звездолете Мотовилова

    http://extremal-mechanics.org/archives/5108 о гидродинамическом эффекте Трещалова

    http://extremal-mechanics.org/archives/6540 о прорыве в области утилизации отходов

    http://extremal-mechanics.org/archives/9708 еще об эффекте Трещалова и журнале «АЭЭ»

    http://extremal-mechanics.org/archives/11663 о движении за счет встречных ударов

    http://extremal-mechanics.org/archives/12794 еще об этой химере и лопухах — ее поклонниках

    http://extremal-mechanics.org/archives/14590 об одной скандальной диссертации

    http://extremal-mechanics.org/archives/14778 о конвейре к.т.н.-ов и приводящей его в действие ошибке

    Это адекватно тенденции, в рамках которой лженаука заливает медийное пространство и нагло стучится в двери подлинной науки, нередко открывая их ногами. И многие, казалось бы, ученые плывут, склоняясь перед шарлатанами. Пример Фокарди — компаньона России весьма характерен. Таких ослов с дипломами я уже видел много, вот например http://extremal-mechanics.org/archives/11663 ))

    Однако похоже на то, что генератор Росси станет научной аферой XXI века. Размах этого шарлатана поражает! Трещалов с его двухколесной чудо-турбиной, черпающей из воды потенциальную энергию за счет кинетической с КПД в сотни %, нервно курит в сторонке ))

  3. Известный в сети «борец с лженаукой», кандидат наук В.Б. Морозов уже реагирует на эту публикацию чванливыми комментами в кругу аплодирующих невежд, о чем я сужу по ссылкам на сайт «ЭМ». Удивительно, что престарелого провокатора так возбуждают мои публикации и в особенности те, которые, казалось бы, он должен был поддерживать. Но любовь к сплетням пересиливает, к тому же дедушке Морозову, похоже, некуда деть избытки желчи. Остается лишь удивляться тому, как много грязи пенится вокруг лжеученых шарлатанов. Которым только этого и нужно ))

  4. У меня тож исть патент на изобретение:

    http://nuclearfusion.narod.ru

    - может быть Вы покритикуете — добавите ему популярности.
    Хотя он по запросам в Интернете он входить в десятку.
    Однако, будет интересно узнать Ваше мнение.

    • Вы видимо полагаете, что мне больше нечем заняться, как разбираться с каждым изобретателем, который попался на глаза )) Нет, я не стану изучать Ваши труды. Пусть их читают те, кому это интересно. Однако замечу, что популярность идеи в интернете никак не характеризует ее с точки зрения науки. Сейчас все шарлатаны очень популярны )) То же касается патента и статьи в «Технике Молодежи». Но я не говорю, что Вы шарлатан. Просто не знаю. Видел только, что написано у Вас много и основательно.

      Расчеты Рэлея о бесконечном давлении при схлопывании кавитационного пузырька — это математическое упражнение на предельный переход. Ясно, что на определенном этапе процесс пойдет по другому. У того же Рэлея ЕМНИП была формула спектральной плотности излучения черного тела, полученная без формулы Планка и полностью неверная. Не стоит переоценивать значение математических выкладок, как математик это говорю ))

      Конечно я не верю, что можно заставить жидкость бурлить так, чтобы давление в пузырьках стало достаточным для эффективного термоядерного синтеза. Хотя спорадические реакции могут происходить даже при комнатной температуре, поэтому факт обнаружения нейтронов в таких опытах, если он был, не удивляет. Например, нейтронная трубка не слабо излучает нейтроны, однако это — отнюдь не мини-термоядерный реактор. Это все, что я имею сообщить Вам и продолжения не будет.

  5. Всё вроде правильно в статье, всё профессионально, как всегда. И только два пятнышка слегка портят картину.
    То, о чём давно говорит и что делает Росси — это НЕ холодный термояд (ХТЯС). Это — разновидность того, что в просторечии называется «трансмутация элементов». То есть, применимость термоядерной физической математики для критики этих работ надо ещё доказать. Начало работам в этой области было положено десятки лет назад; у нас в стране этим успешно занимался в 80-е (и раньше) Филимоненко на одном из оборонных предприятий, и работы его оценивались компетентной академической комиссией. Им был разработан и заказан там же в трёх экз. генератор, подобный Росси; но тут грянул 91-й год. Судьба генераторов, которые уже начали делать в металле, неизвестна. Материалы же по этим разработкам выплыли на Западе (Понс и Флейшман; Понс в 80-е был сотрудником у Филимоненко). Думаю, генератор Росси — потомок генераторов Филимоненко.
    Второе пятнышко. Исследованиями по трансмутации элементов занимались у нас в стране и другие исследователи в 80-е и позже — Уруцкоев (Курчатовский институт), Селин, Вашаев и др.; на Украине — С.В.Адаменко в 90-е — нулевые (лаборатория Протон 21). Ими были получены удивительные результаты, включая и выделение энергии; но это не главное. Были открыты многие превращения одних элементов в другие, образование сверхтяжёлых нуклонных кластеров (ядер) далеко за достигнутыми наукой пределами, в т.ч. странные очень тяжёлые частицы, движущиеся с низкой скоростью (~40 м/с) и странными траекториями (по мнению авторов — магн. монополи; думаю, они получили ядра, кластеры нейтронной материи). Было отмечено резкое уменьшение активности излучающих ядерных материалов в этих опытах — т.е. наметился путь ликвидации ядерных отходов.
    Коли здесь начали разговор о борьбе со лженаукой, надо отметить — эти работы у нас в стране были свёрнуты благодаря борьбе с ней, родимой. Результаты, несомненно, попали на Запад с Адаменко или ещё как-нибудь. Поэтому я не удивляюсь, когда читаю о работе амерских аппаратов и роверов на Марсе и в космосе по 5-10лет и более — не исключено, что эти наработки давно используются под видом термоэмиссионных или ещё каких генераторов. К сожалению, нашу нынешнюю научную общественность эти работы интересуют только как объект, на котором можно поупражняться в остроумии и побороться со лженаукой. А жаль.

    • Cпасибо за Ваш комментарий! Но все же я не верю в генератор России и считаю его шарлатаном. К тому же он заявляет именно термоядерный синтез. А нельзя ли чуть подробней о механизме получения энергии из трансмутаций?

      Побороться со лженаукой, как Вы выразились — это не самоцель и не развлечение, а суровая необходимость. Мошенники с учеными степенями и шарлатаны без оных лезут изо всех щелей, ведут себя нагло и сращиваются с академической средой http://extremal-mechanics.org/archives/15511. Более того — пытаются взять ее под контроль. Кто, как не профессиональные ученые должны их осаживать? Наука в России умирает, зато лженаука расцветает пышным цветом. Она уже пролезла в ВУЗы и выживает из них подлинных ученых. Сопротивление научным мошенникам оказывается ничтожное, практически никакого. Так что нет такой проблемы — избыток борьбы со лженаукой. Есть наступление последней на науку.

  6. Уважаемый Space Odissey. Рад,что обратили внимание на мой коммент. Перефразируя классика, ныне из учёных говорить на эту тему способны и хотят не только лишь все, мало кто может это делать. К сожалению, пару месяцев назад вирус снёс у меня на планшете ОС, и пропали закладки и сохранённые за много лет; прямых ссылок дать не могу. Но это легко исправить. Обзор работ по этой тематике можно найти через поисковик (я использую Яндекс), набрав «Влад Жигалов.Русская мозаика LENR. Часть 1. Эксперименты» . Или конкретно авторов по очереди: «Л.И.Уруцкоев», «С.В.Адаменко Протон-21″, «М.И.Селин». Вам откроется (помимо инфомусора, конечно, куда без него) целый пласт исследований на эти темы, выполненных весьма квалифицированными учёными, и не «на коленке». В последнем случае в поисковой выдаче обратите внимание на работу «Дубовик В.М., Дубовик Е.Н., Кривицкий В.А. Обзор современного состояния экспериментальных исследований странного излучения», 1912г. вроде. Та самая энергетическая составляющая работ, о которой Вы спрашиваете, нагляднее всего проявилась как раз в опытах М.И. Селина. Что касается борьбы с лженаукой — двумя руками за. Но — смотря какая это борьба, с кем и чем (какими методами). В нынешнем виде, сохранившемся с 30-х годов 20-го века (первое по времени постановление Президиума АН 1932 года о запрете критики ТО Эйнштейна, а заодно — и всех других работ не в русле официоза, т.е запрет на финансирование, доклады на эти темы и печать результатов; потом были ещё два-три аналогичных) — это НЕ борьба с лженаукой; это борьба за как можно бОльший кусок финансового научного пирога и др. благ и устранение конкурентов в науке, как их понимают «борцы». А действительно лженаука прёт изо всех щелей и со всех экранов — маги, экстрасенсы, альтернативные историки; разного типа «кротовые норы и дыры» я отношу сюда же, как и спутанность- запутанность и прочие нелокальности, мгновенную передачу информации и телепортацию: наука ныне имеет ещё больше гитик, чем раньше. Вплоть до создания групп экстрасенсов в «высших сферах» — не сомневаюсь, под научным прикрытием.

    • Уважаемый geolux, хотя было бы лучше обращаться по имени (мое-то не секрет), ставьте пожалуйста пустые строки между абзацами, а также делайте красные строки. Иначе такие объемные тексты читать трудно.

      Насчет спутанности-запутанности есть свежая, серьезная статья, которая одновременно вводит в тему http://extremal-mechanics.org/archives/16623

      Насчет альтернативной истории не соглашусь с Вами. Официальная история — это мифология, по крайней мере в том виде, как ее учат в школах. Подчинена идеологии и полна героических сказок про то, что наш народ (в каждой стране свой) самый лучший, грубо говоря. Поэтому любые альтернативные исследования, особенно опирающиеся на точную науку, следует только приветствовать. Это же крайне интересно — узнать, что было 500 и 1 000 лет назад в действительности, а не по легендам из учебников!

      Вообще, не следует смешивать новые научные теории с безграмотными фантазиями, называя те и другие альтернативной наукой. Разница в том, как относиться к делу. Простой признак альтернативного ученого — он предлагает альтернативу тому, чего толком не знает. Альт — это безграмотный или полуграмотный человек, который хочет сделать великое открытие быстро, не потратив на движение к нему лучшие годы своей жизни, из одной чистой гениальности )) Вот яркий пример http://extremal-mechanics.org/archives/11663

  7. Друг мой! Вы пишете полную чушь! Дейтерий с тритием реагирует уже при энергиях 100 КЭВ! Посмотрите как устроена нейтронная трубка, которая имеется в свободной продаже! Конечно если вы не в курсе что такое КЭВ, то наверное лучше никуда не смотреть.

    • Не имею ни малейшего желания быть вашим другом, любезнейший. Отдельные реакции синтеза могут происходить даже при комнатной температуре, о чем написано в моей статье. Почитайте где-нибудь о распределении Максвелла, если образования хватит. Что касается 100 КэВ, то такая энергия соответствует температуре 760 млн. К. Поэтому не ясно, что именно вы пытались сообщить. Для продолжения дискуссии подучите физику и поработайте над своими манерами. Думаю, что на все это потребуется время.

      Пояснения для других читателей. Сказанное выше не означает, что нейтронная трубка может работать в режиме термоядерного реактора. Дело в том, что сотни КэВ энергии направленного движения ионов трития в пучке после столкновения с дейтериевой мишенью лишь в малой части хаотизируются, т.е., превращаются в тепло. Поэтому нейтронный инициатор энергозатратен. Насчет возможности купить его в свободной продаже — крайне сомнительно ))

  8. Судя по бурным искуссиям в сети, идеи шарлатана Росси живут и побеждают. Что только не придумывают люди, чтобы подвести под эти бредни наукообразную основу! Причем бурная деятельность самого Росси и его адептов выдается за подтверждение жизнеспособности идеи. Хотя все шарлатаны стараются себя как можно больше распиарить.

  9. Еще одна термоядерная агитка http://hi-news.ru/science/kompaktnyj-termoyadernyj-reaktor-ot-lockheed-martin-mozhet-izmenit-mir-navsegda.html. Оказывается все просто, нужно только было правильно сконфигурировать магнитное поле )) И с тритием никаких проблем, ведь он «выводится из лития». Пока только в бомбах, но ничего, умельцы из «Локхид-Мартин» все преодолеют, ведь главное — это начать )) http://extremal-mechanics.org/archives/12614

    Уровень критики в научном мире упал ниже плинтуса. Любую чушь — от холодного термояда до квантовых компьютеров охотники за грантами проталкивают на ура. http://extremal-mechanics.org/archives/16623