Дровишки в огонь или холодный душ?
Алексей Батырь
Холодный ядерный синтез – революция в энергетике или блеф?
23.07.2015
Говорить о холодном ядерном синтезе (ХЯС), или низкоэнергетических ядерных реакциях (LENR, Low Energy Nuclear Reaction), начали в конце прошлого века. 23 марта 1989 г. в Университете шт. Юта прошла пресс-конференция, на которой два известных учёных-электрохимика, Мартин Флейшман и Стенли Понс, сделали сенсационное заявление, что им удалось запустить самоподдерживающуюся реакцию ядерного синтеза при комнатной температуре.
Переселившийся в США из Великобритании член Королевского общества и экс-президент Международного общества электрохимиков Флейшман обладал международной известностью, заработанной участием в открытии поверхностно-усиленного рамановского рассеяния света. Его соавтор Понс возглавлял химический факультет Университета Юты. Президент университета Чейз Петерсон заявил, что это эпохальное достижение сравнимо лишь с овладением огнём, открытием электричества и окультуриванием растений. Законодатели штата срочно выделили 5 млн долл. на учреждение Национального института холодного синтеза, а университет запросил у Конгресса США еще 25 млн. Так начался один из самых громких научных скандалов конца XX века.
Эликсир для энергетики
Флейшман и Понс утверждали, что они заставили ядра дейтерия сливаться друг с другом при обычных температурах и давлениях. Их «реактор холодного синтеза» представлял собой калориметр с раствором соли лития в тяжёлой воде. Катод был сделан из палладия, анод – из платины. Через раствор месяцами безостановочно пропускали постоянный ток, так что на аноде выделялся кислород, а на катоде – дейтерий. По утверждению экспериментаторов, они обнаружили, что температура электролита периодически возрастала на десятки градусов, а иногда и больше, хотя источник питания давал стабильную мощность. Они объяснили эффект поступлением внутриядерной энергии, выделяющейся при слиянии ядер дейтерия.
Мартин Флейшман и Стенли Понс
демонстрируют холодный ядерный синтез
Однако даже студентам, изучающим ядерную физику, известно: чтобы отталкивающиеся друг от друга электростатическими силами положительно заряженные дейтроны могли слиться с образованием ядер гелия или трития, необходимы огромные температуры и давления, сравнимые с теми, что имеются в недрах Солнца или развиваются при термоядерном взрыве. И если (благодаря уникальным свойствам палладия, кристаллическая решётка которого многократно повышает подвижность дейтронов) подобные слияния происходили в установке Флейшмана и Понса, они должны были сопровождаться нейтронным или гамма-излучением, которые нетрудно было бы зафиксировать радиометрическими средствами. Однако приборы не показали абсолютно никакого излучения. Более того, все попытки воспроизвести эксперимент в других лабораториях не дали никаких результатов.
За этим последовали сокрушительный разгром открытия на конференции Американского физического общества (АФО) 1 мая того же года и изобличительные статьи в американских СМИ, в том числе «Нью-Йорк Таймс». Но, как нередко бывает в таких случаях, у исследователей остались и сторонники. Так, нобелевский лауреат Джулиан Швингер, один из создателей квантовой электродинамики, в знак протеста даже аннулировал своё членство в АФО. Тем не менее, кампания травли не прошла даром: Флейшман вернулся в Британию, где жил на пенсии в своём доме до смерти в августе 2012 г., а Понс, которому сейчас 71 год, переехал во Францию.
И хотя исследования по ХЯС были объявлены «патологической наукой», эксперименты в данном направлении продолжаются и сегодня. В 2009 г. в уважаемом научном журнале Naturwissenschaft был опубликован краткий отчёт об эксперименте, проведённом группой учёных под руководством Памелы Мосье-Босс на установке, аналогичной использовавшейся Флейшманом и Понсом, в ходе которого были обнаружены высокоэнергетические нейтроны.
Генератор ажиотажа
В 1995 г. биофизик Франческо Пьянтелли из Сиенского университета получил патент на «способ и генератор для производства энергии посредством ангармонического вынужденного ядерного синтеза». Основываясь на работах Пьянтелли, инженер Андреа Росси и профессор Болонского университета Серджио Фоккарди создали и запатентовали в 2009 г. «энергетический катализатор» E-Cat (а не «электронную кошку», как его назвали некоторые журналисты). Согласно Андреа Росси, это реактор, в котором протекает процесс трансмутации никеля в медь. В качестве исходных продуктов используются никель и водород. Экзотермическая реакция запускается при определённой температуре и с помощью катализатора, состав которого – самая большая тайна изобретателей. Конечный продукт реакции, согласно Росси, – это медь. Количество тепла, производимое реактором, в шесть раз превышает затраты электроэнергии, необходимые для его работы.
Опытный образец реактора внешне представляет собой небольшую плоскую квадратную ячейку размером 20х20х4 см. В нём находятся электрический нагреватель, нанопорошок никеля, водород и катализатор, размещённый тонким слоем в центре активной зоны реактора. Реактор заключён в стальной корпус с рёбрами для теплоотвода. На вход системы подаётся холодная вода, а с выхода отбирается нагретая. Продемонстрированный Росси и Фоккарди в 2011 г. образец выдавал тепловую мощность 10 кВт. Впоследствии они построили энергетическую установку с тепловой мощностью 1 МВт, которая включала более сотни реакторов E-Cat, собранных в стандартном 20-футовом контейнере.
В 2011 г. было обещано, что через год реактор будет доведён до полной готовности к коммерческому использованию, а через 2–3 года – к массовому производству. Сообщали, что на его поставки уже имеются контракты в США и ряде стран Европы. Причём стоимость электроэнергии, вырабатываемой из тепла такого реактора, не превысит цента за киловатт-час. Заметим, что всё это было похоже на авантюру с самого начала. Формально авторы не нарушили научного протокола: перед публичным заявлением опубликовали статью о своём реакторе в научном журнале, но впоследствии оказалось, что журналом управляют всё те же Фоккарди и Росси. Вызвала сомнения также и личность обладателя патента Андреа Росси – быстро выяснилось, что у него за плечами судимость по делу о мошенничестве (вспомним Виктора Петрика, который обещал чистую воду для всего населения России).
Заметим, что занимающаяся реакторами E-Cat американская корпорация Leonardo (Андреа Росси – её совладелец) до сих пор не представила серийных образцов ни «больших» (1 МВт и более), ни «малых» установок.
«Что-то в этом есть»
Опыты по созданию реактора ХЯС были несколько раз воспроизведены независимыми исследователями. В 2012 г. Уго Абундо, преподаватель Высшей школы Леопольдо Пирелли (Рим), опубликовал детальные чертежи и описание работы реактора Athanor, работающего аналогично реактору Флейшмана и Понса, с коэффициентом умножения энергии (т. е. отношением выделяемой тепловой энергии к затраченной электрической) порядка 4.
Учёные из Италии и Швеции в марте 2014 г. сообщили об изменении изотопного состава никеля и появлении меди внутри аналога «энергетического катализатора» Росси, который проработал 32 дня при температурах выше 1000 C, выдав гораздо больше тепловой энергии, чем было бы возможно за счёт химических взаимодействий. Однако скептики сомневаются в достоверности предоставленных данных, объясняя эффект экзотермическими реакциями, выгоранием корпуса реактора, возможными ошибками и подтасовками.
Упрощённый «энергетический катализатор» Росси
в эксперименте Александра Пархомова
Ещё один интересный факт: эксперимент с «энергетическим катализатором» Росси недавно повторил российский физик Александр Пархомов. 27 января 2015 г. во Всероссийском научно-исследовательском институте по эксплуатации атомных электростанций состоялся семинар на тему низкоэнергетических ядерных реакций. На семинаре Пархомов представил результаты собственных экспериментов, в ходе которых примитивная копия реактора Росси смогла выработать в 2,5 раза больше тепловой энергии, чем потребила электрической. По словам Александра Пархомова, при температурах 1150–1300 °C тепловыделение реактора значительно превосходит его энергопотребление. Так, за 90 мин. работы при этих температурах реактор выдал около 3 МДж дополнительной тепловой энергии (0,83 кВт•ч), которую можно получить при сжигании 70 г бензина. При этом уровень ионизирующих излучений (радиации) во время работы установки не превышал фоновых показателей.
* * *
В целом можно отметить, что обещанная многими журналистами после презентации Росси и Фоккарди скорая энергетическая революция пока откладывается на неопределённый срок. Повсеместного распространения установок E-Cat стоимостью 500 долл., работающих полгода до замены картриджа с исходными продуктами и выдающих достаточное количество энергии для отопления небольшого коттеджа, не видно. Как водится, время всех рассудит и расставит точки над «и».
Эта статья изначально была опубликована в газете «Энерговектор» здесь.
