Холодный термоядерный синтез в обыкновенной кружке. Успешное осуществление реакций холодного термоядерного синтеза повлечет за собой переворот в энергетике и геополитические изменения в мире, но все притязания на успешную реализацию этих реакций пока представляли собой или ошибки экспериментов, или аферы.
Что такое холодный термоядерный синтез? Холодный термоядерный синтез: принцип
Холодный синтез cold fusion , который также называют низкоэнергетическими ядерными реакциями Low-Energy Nuclear Reactions, LENR — это гипотетический тип ядерных превращений при температуре, близкой к комнатной, в отличие от «горячего» синтеза, который протекает в недрах звезд и при взрыве термоядерной бомбы при высоких давлениях и температурах в миллионы кельвинов. Современная физика не допускает возможности холодного термояда, так как при умеренных температурах кинетической энергии ядер недостаточно для преодоления кулоновского отталкивания из-за одинаковых зарядов, а синтез, то есть слияние легких ядер с превращением в более тяжелые, может протекать только при контакте частиц. Однако в 1989 году вышло ставшее резонансным исследование химиков Мартина Флейшмана и Стенли Понса, которые утверждали, что им удалось обнаружить выделение избыточной энергии при электролизе тяжелой воды на поверхности палладиевого электрода. Авторы заявляли, что в их экспериментах идет превращение дейтерия в тритий или гелий, но абсолютное большинство попыток повторить их эксперимент не дали результата. Научное сообщество пришло к выводу об ошибочности исходных результатов. С тех пор появлялось множество сообщений об аналогичных эффектах в разнообразных системах, в том числе живых, но они либо были признаны научным сообществом недостоверными, либо проводились без достаточной строгости для проверки наличия эффекта. Эта ситуация вынесла исследования холодного термояда за пределы науки, и этой областью теперь в основном занимаются любители, а не профессиональные ученые. Однако потенциальные достоинства таких ядерных превращений несомненны, и в 2015 году компания Google запустила проект, в рамках которого около 30 ученых из нескольких лабораторий пытались повторить отвергнутые наукой результаты с использованием современных технологий. На инициативу было выделено 10 миллионов долларов.
В большинстве экспериментальных термоядерных реакторов используется советская конструкция в форме пончика, называемая токамаком. В такой установке используются мощные магнитные поля, чтобы удерживать облако плазмы или ионизированного газа при экстремальных температурах, достаточно высоких, чтобы атомы могли сливаться вместе. И, если все получится, SPARC станет первым устройством на Земле, достигшем состояния «горящей плазмы», при котором тепло от всех термоядерных реакций поддерживает термоядерный синтез без необходимости добавления в систему дополнительной энергии. И как раз тот факт, что никому никогда не удавалось использовать силу горящей плазмы в контролируемой реакции здесь, на Земле, требует проведения дополнительных исследований, прежде чем SPARC сможет начать работать. Строительство проекта SPARC, запущенного в 2018 году, планируется начать в июне следующего года, а сам реактор может заработать в 2025 году. Это намного раньше, чем крупнейший в мире проект термоядерной энергетики, известный как Международный термоядерный экспериментальный реактор ITER : он был задуман в 1985 году, в 2007 году началось проектирование, и, хотя строительство стартовало в 2013 году, ожидается, что первая термоядерная реакция в нем будет проведена в лучшем случае к 2035 году. В SPARC будут использоваться так называемые высокотемпературные сверхпроводящие магниты, которые стали коммерчески доступными только в последние три-пять лет — ощутимо позже, чем был спроектирован ИТЭР и началось его строительство. Для сравнения, сила магнитного поля Земли колеблется от 30 до 60 миллионных долей тесла. Предварительная схема ITER. В семи новых исследованиях ученые описали результаты расчетов и моделирований суперкомпьютеров, лежащих в основе конструкции SPARC.
До этого все подобные эксперименты всегда характеризовались затратами, превышающими полученную энергию. Официального объявления ещё не было. Ожидается, что это будет сделано завтра. Если учёным действительно удалось провести реакцию ядерного синтеза с указанными выше условиями, это сулит революцию в энергетике.
И несмотря на постоянные задержки, технологические трудности, недостаточное финансирование со стороны отдельных стран-участниц, самый большой в мире термоядерный «вечный двигатель» строится. Преимуществ у него куда больше, чем недостатков. Рассказ о самой грандиозной научной стройке современности начинаем с теории. Что такое токамак? Под действием огромных температур и гравитации в глубинах нашего Солнца и других звезд происходит термоядерный синтез.
Ядра водорода сталкиваются, образуют более тяжелые атомы гелия, а заодно высвобождают нейтроны и огромное количество энергии. Современная наука пришла к выводу, что при наименьшей исходной температуре наибольшее количество энергии производит реакция между изотопами водорода — дейтерием и тритием. Но для этого важны три условия: высокая температура порядка 150 млн градусов по Цельсию , высокая плотность плазмы и высокое время ее удержания. Дело в том, что создать такую колоссальную плотность, как у Солнца, нам не удастся. Остается только нагревать газ до состояния плазмы посредством сверхвысоких температур.
Но ни один материал не способен вынести соприкосновения со столь горячей плазмой. Для этого академик Андрей Сахаров с подачи Олега Лаврентьева в 1950-е годы предложил использовать тороидальные в виде пустотелого бублика камеры с магнитным полем, которое удерживало бы плазму. Позже и термин придумали — токамак. Современные электростанции, сжигая ископаемое топливо, конвертируют механическую мощность кручения турбин, например в электричество. Токамаки будут использовать энергию синтеза, абсорбируемую в виде тепла стенками устройства, для нагрева и производства пара, который и будет крутить турбины.
Первый токамак в мире. Советский Т-1. И они успешно доказали, что человек может создать высокотемпературную плазму и удерживать ее некоторое время в стабильном состоянии. Но до промышленных образцов еще далеко. Монтаж Т-15.
Первый можно вырабатывать на самом реакторе: высвобождающиеся во время синтеза нейтроны будут воздействовать на стенки реактора с примесями лития, из которого и появляется тритий. Запасов лития хватит на тысячи лет. В дейтерии тоже недостатка не будет — его в мире производят десятками тысяч тонн в год. Термоядерный реактор не производит выбросов парниковых газов, что характерно для ископаемого топлива. А побочный продукт в виде гелия-4 — это безвредный инертный газ.
К тому же термоядерные реакторы безопасны. При любой катастрофе термоядерная реакция попросту прекратится без каких-либо серьезных последствий для окружающей среды или персонала, так как нечему будет поддерживать реакцию синтеза: уж слишком тепличные условия ей необходимы. Однако есть у термоядерных реакторов и недостатки. Прежде всего это банальная сложность запуска самоподдерживающейся реакции. Ей нужен глубокий вакуум.
Сложные системы магнитного удержания требуют огромных сверхпроводящих магнитных катушек. И не стоит забывать о радиации.
Термоядерный синтез вышел на новый уровень: подробности
| Холодный синтез: желаемое или действительное? - | Американская установка термоядерного синтеза позволила получить больше энергии, чем было потрачено для её запуска. |
| Термоядерный синтез вышел на новый уровень: подробности | «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. |
| Что не так с «японским ученым» и его холодным термоядом | Холодный ядерный синтез или ХЯС специалисты определяют как реакцию слияния1 атомных ядер в холодном водороде, например, мюонный катализ. |
| FT: американцы добились прироста чистой энергии в термоядерном синтезе и совершили прорыв | Термоядерный синтез – очень сложная и очень дорогая технология. объяснения поддерживали в новостях то, что называлось "холодным термоядерным синтезом" или "путаницей термоядерного синтеза".[32. |
| Холодный синтез. Миф или лженаука? | Во время термоядерного синтеза атомные ядра вынуждают сливаться вместе и образовывать более тяжелые атомы. |
Что не так с «японским ученым» и его холодным термоядом
Нам нужно решение проблемы глобального потепления — иначе цивилизация окажется в беде. Похоже, переход на термоядерную электроэнергетику может помочь исправить ситуацию». Слева — простейшая реакция термоядерного синтеза с использованием дейтерия и трития тяжелого водорода. Справа — схема токамака. В большинстве экспериментальных термоядерных реакторов используется советская конструкция в форме пончика, называемая токамаком. В такой установке используются мощные магнитные поля, чтобы удерживать облако плазмы или ионизированного газа при экстремальных температурах, достаточно высоких, чтобы атомы могли сливаться вместе. И, если все получится, SPARC станет первым устройством на Земле, достигшем состояния «горящей плазмы», при котором тепло от всех термоядерных реакций поддерживает термоядерный синтез без необходимости добавления в систему дополнительной энергии. И как раз тот факт, что никому никогда не удавалось использовать силу горящей плазмы в контролируемой реакции здесь, на Земле, требует проведения дополнительных исследований, прежде чем SPARC сможет начать работать. Строительство проекта SPARC, запущенного в 2018 году, планируется начать в июне следующего года, а сам реактор может заработать в 2025 году. Это намного раньше, чем крупнейший в мире проект термоядерной энергетики, известный как Международный термоядерный экспериментальный реактор ITER : он был задуман в 1985 году, в 2007 году началось проектирование, и, хотя строительство стартовало в 2013 году, ожидается, что первая термоядерная реакция в нем будет проведена в лучшем случае к 2035 году.
Глава правительства Михаил Мишустин дал старт большому проекту класса «Мегасайенс», который должен помочь выйти за рамки современных научных догм. И, конечно, я сразу же хочу поздравить весь ваш дружный коллектив, который много лет работал над тем, чтобы продвинуться еще дальше. Появляется уникальная инфраструктура для научных исследований, для того, чтобы, как говорят ученые, управляемый термоядерный синтез все-таки создал неиссякаемый источник энергии», — сказал премьер Михаил Мишустин. На этой установке российские ученые будут проводить исследования, без которых невозможен запуск международного проекта ИТЭР. Самый большой в мире экспериментальный термоядерный реактор сейчас строится на юге Франции. На связь оттуда вышел генеральный директор проекта. На совещании глава правительства обсудил с российскими учеными федеральную программу развития синхротронных и нейтронных исследований. До 2027 года на нее предусмотрено выделить 138 миллиардов рублей. В рамках программы Курчатовский институт создает по стране целую сеть мегаустановок нового уровня. Россия была абсолютно самодостаточна.
Однако масса образовавшихся атомов меньше массы атомов, которые пошли на их создание, и избыточная масса преобразуется в энергию, как завещал дедушка Эйнштейн. Получающееся благодаря термоядерному синтезу количество энергии настолько велико, что позволяет светиться и излучать тепло Солнцу и другим звездам, поскольку мощная гравитация в их недрах дает возможность объединять атомы водорода, чтобы создать гелий. Проблема создания устойчивого термоядерного синтеза на Земле в том, что требуется огромное количество энергии, чтобы заставить атомы слиться вместе, к тому же происходит это при температуре не менее сотни миллионов градусов по Цельсию увы, холодный термоядерный синтез до сих пор не открыт. Однако, разумеется, такие реакции могут генерировать гораздо больше энергии, чем им требуется — и Солнце тому прямое подтверждение. Также немаловажный плюс термоядерного синтеза — полное отсутствие вредных отходов.
Не производятся парниковые газы, не загрязняется атмосфера, не нужно утилизировать радиоактивное топливо, и даже при аварии ничего серьезнее выброса водорода в атмосферу, который и является топливом для термоядерного реактора, не будет. При этом термоядерный синтез может быть настолько эффективным, что текущих запасов водорода на Земле хватит, чтобы удовлетворить все потребности человечества в энергии на миллионы лет вперед. Нам нужно решение проблемы глобального потепления — иначе цивилизация окажется в беде. Похоже, переход на термоядерную электроэнергетику может помочь исправить ситуацию». Слева — простейшая реакция термоядерного синтеза с использованием дейтерия и трития тяжелого водорода.
Эксперт был проведен при помощи небольшой гранулы водородной плазмы и самого большого в мире лазера, пишет Financial Times со ссылкой на трех собеседников, ознакомившихся с предварительными результатами работы ученых. Двое источников FT отметили, что энергии было получено больше, чем планировалось, что привело к повреждению диагностического оборудования и усложнило анализ результатов, прорыв уже широко обсуждается учеными. Реакции термоядерного синтеза не оставляют углеродный след, не производят радиоактивных отходов, которые долго распадаются, а небольшой объем водородного топлива теоретически могла бы питать дом в течение сотен лет, указывает FT.
Прорыв в термоядерном синтезе
Если учёным действительно удалось провести реакцию ядерного синтеза с указанными выше условиями, это сулит революцию в энергетике. 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.
Границей «легкости» служит ядро железа. Ядра тяжелее железа уже, строго говоря, метастабильны и, в принципе, способны к ядерному распаду с выделением энергии — чем тяжелее ядро, тем у него больше избыточной энергии практически эту энергию удаётся извлекать только в особых случаях очень тяжёлых ядер — уран, плутоний... Так вот: никель тяжелее железа, а потому для его слияния с протоном с образованием меди нужно затратить энергию! С другой стороны, в сообщении говорится о большом энергетическом выходе, который трудно подделать и в каковом факте трудно ошибиться. Поэтому я думаю, что вскоре эта история прояснится».
Еще один характерный факт, связанный с Росси и Фокарди, заключается в том, что ни один рецензируемый журнал не принял их публикацию про холодный термояд к печати. Но результаты все же опубликованы: специально для этого Росси и Фокарди основали онлайн-журнал Journal of Nuclear Physics.
Продолжительность ремонта термоэкранов оценивается примерно в два года». Еще одна проблема возникла при сварке секторов вакуумной камеры. При проектировании ИТЭРа первую стенку решили делать из бериллия. Сейчас российское термоядерное сообщество анализирует, насколько оправданна замена материала.
К середине апреля мы выработаем позицию и представим ее на следующем совете ИТЭР. Смею вас заверить, дискуссии будут глубокими, фундаментальными и наше мнение будет учтено». Физпуск состоялся еще 18 мая 2021 года.
Токамак представляет собой устройство, которое может генерировать сильное магнитное поле. Когда материал нагревается до очень высокой температуры, он превращается в плазму, в результате электроны отделяются от атома и превращаются в свободно движущиеся заряженные частицы, которые удерживаются сильным магнитным полем. В Хэфэе испытывали такомак EAST, который представляет собой модификацию установки, созданной в 90-х годах при сотрудничестве с Россией. В запущенном в Китае реакторе термоядерного синтеза использовалось достижение российских ученых, создавших устройство, отслеживающее температуру плазмы.
Что такое холодный термоядерный синтез? Холодный термоядерный синтез: принцип
Общепринятый основан на медленном термоядерном синтезе, в рамках которого физики планируют удерживать горячую плазму с помощью магнитных полей и электрических токов. AngryDude666, Термоядерный синтез, это реакция синтеза, а не расщепления. Если учёным действительно удалось провести реакцию ядерного синтеза с указанными выше условиями, это сулит революцию в энергетике.
Термоядерную установку, у которой нет аналогов в мире, запустили в Курчатовском институте
Даже оптимисты понимают, что пройдут десятилетия, прежде чем термоядерная энергия сможет внести свой вклад в энергосистему, каким бы ни было это достижение". Он с горечью добавляет: "Между тем, заголовки, которые последовали за этим результатом, просто успокаивают и отвлекают от срочности того, что необходимо сделать сейчас". Технологический прорыв, о котором было объявлено в начале этого месяца, был достигнут Национальным центром зажигания США в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. В данном случае, по мнению Марка Дизендорфа, опасность, связанная с этими "чистыми и безопасными" энергетическими исследованиями, недвусмысленна. Проще говоря, будущие термоядерные реакторы могут предоставить военным державам новые способы получения сырья для ядерных бомб. Действительно, как он объясняет в своем письме, ядерный синтез может производить нейтроны, которые могут быть использованы для изготовления ядерных взрывчатых веществ плутония-239, урана-235 и урана-233. Он отмечает: "Можно также производить тритий, форму тяжелого водорода, который используется для увеличения взрывной силы ядерного деления, делая бомбы деления меньше и, следовательно, более пригодными для использования в ракетных боеголовках".
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.
Даже оптимисты понимают, что пройдут десятилетия, прежде чем термоядерная энергия сможет внести свой вклад в энергосистему, каким бы ни было это достижение". Он с горечью добавляет: "Между тем, заголовки, которые последовали за этим результатом, просто успокаивают и отвлекают от срочности того, что необходимо сделать сейчас". Технологический прорыв, о котором было объявлено в начале этого месяца, был достигнут Национальным центром зажигания США в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. В данном случае, по мнению Марка Дизендорфа, опасность, связанная с этими "чистыми и безопасными" энергетическими исследованиями, недвусмысленна. Проще говоря, будущие термоядерные реакторы могут предоставить военным державам новые способы получения сырья для ядерных бомб. Действительно, как он объясняет в своем письме, ядерный синтез может производить нейтроны, которые могут быть использованы для изготовления ядерных взрывчатых веществ плутония-239, урана-235 и урана-233.
Авторам во всех случаях не удалось найти каких-либо свидетельств протекания холодной термоядерной реакции, но они осторожны в формулировках и не утверждают, что полностью исключили их возможность. В частности, им не удалось по всем параметрам приблизиться к условиям, которые называют наиболее благоприятными для протекания подобных реакций.
Оба эксперимента с палладием требуют дополнительной работы: есть надежда на создание образцов с высокой концентрацией дейтерия, а опыты с тритием могут вызывать слишком слабый для регистрации эффект. В любом случае проект нельзя назвать провальным, считают авторы. В частности, по их заявлениям они создали «лучший в мире калориметр», который использовали для регистрации выделений малейших количеств энергии в непростых экспериментальных условиях. Ученые собираются продолжить исследования в этом направлении. В частности, они хотят создать специфические фазовые состояния смесей элементов, которые раньше никто не получал. В частности, в России завершается подготовка эксперимента по лазерному запуску реакций с рекордной мощностью импульса. Про разнообразие существующих систем удержания плазмы мы писали в блоге «Больше токамаков» , а о проектах частных компаний — в материале «Это будет бомба».
Разговоры о нем идут уже не одно десятилетие, и, судя по всему, его использование может начаться совсем скоро, считает автор статьи. Он взял интервью у ряда экспертов, чтобы узнать, способны ли термоядерные реакции обеспечить электроэнергией весь мир. Большинство исследований в этой области сосредоточено на другом подходе — так называемом синтезе с магнитным удержанием. При нем водородное топливо удерживается на месте мощными магнитами и нагревается настолько, что атомные ядра сливаются. Исторически эти исследования вели крупные государственные лаборатории формата ДЖЭТа или Объединенного европейского токамака в Оксфорде, но в последние годы инвестиции хлынули и в частные компании, которые сулят выработать термоядерную энергию уже в 2030-х. По данным Ассоциации термоядерного синтеза, за год до конца июня компании из этой области привлекли 2,83 миллиарда долларов инвестиций, в результате чего общий объем инвестиций частного сектора на сегодняшний день достиг почти 4,9 миллиарда. Николас Хоукер, исполнительный директор стартапа First Light Fusion из Оксфорда, чей подход аналогичен Ливерморской национальной лаборатории, назвал это событие прорывным. Статья написана при участии Дэвида Шеппарда и Дерека Брауэра.
Академик Александров о холодном термоядерном синтезе
Термоядерный синтез заработал, квантовые точки, клей для клеток, уранил из отходов | техно-новости. Эта установка дает надежду на светлое будущее – термоядерный синтез может обеспечить человечество чистой энергией на тысячелетия вперед. К маю 2000 г. на тему холодного термоядерного синтеза в открытой научной печати было опубликовано более 2 тыс. работ, из которых примерно 10 % содержали достоверные указания на наличие эффекта ХС. Если учёным действительно удалось провести реакцию ядерного синтеза с указанными выше условиями, это сулит революцию в энергетике. Успешное осуществление реакций холодного термоядерного синтеза повлечет за собой переворот в энергетике и геополитические изменения в мире, но все притязания на успешную реализацию этих реакций пока представляли собой или ошибки экспериментов, или аферы. Главная» Новости» Холодный термоядерный синтез новости.
FT: американцы добились прироста чистой энергии в термоядерном синтезе и совершили прорыв
Хорошие новости продолжают поступать в области исследований ядерного синтеза. За одну реакцию термоядерного синтеза длительностью 5 секунд было получено 69 МДж энергии. Почему научные группы, финансируемые Google и фондами США и Канады, не смогли получить реакции холодного ядерного синтеза ни одним из известных способов. Реакции термоядерного синтеза не выделяют ни углерода, ни радиоактивных отходов с долгим периодом полураспада, а небольшая чашка водородного топлива теоретически может питать дом в течение сотен лет.
Что не так с «японским ученым» и его холодным термоядом
| Холодный синтез: миф и реальность: masterok — LiveJournal | Главная» Новости» Симпозиум по термоядерному синтезу 2024. |
| «Что такое Холодный ядерный синтез?» — Яндекс Кью | Термоядерный синтез – очень сложная и очень дорогая технология. объяснения поддерживали в новостях то, что называлось "холодным термоядерным синтезом" или "путаницей термоядерного синтеза".[32. |
| Deneum: как заниматься холодным ядерным синтезом и бороться с сомнениями ученых | 8 декабря 2014 Новости. 8 октября 2014 года была завершена проверка независимыми исследователями из Италии и Швеции устройства E-Cat для выработки электроэнергии на основе реактора холодного термоядерного синтеза. |
| Проект Google не смог обнаружить холодный ядерный синтез | Реакции термоядерного синтеза возможны в случае экстремального нагрева атомов вплоть до 100 миллионов градусов по Цельсию, что приводит к их слиянию с побочным выделением большого количества энергии. |
Deneum: как заниматься холодным ядерным синтезом и бороться с сомнениями ученых
Академик Роберт Нигматулин поясняет: «Вообще-то неправильно называть пузырьковый термояд разновидностью «холодного термоядерного синтеза». Этот метод был назван управляемым термоядерным синтезом с инерционным удержанием, и спустя множество десятилетий работы его удалось воплотить в лабораторных условиях. Генератор холодного термоядерного синтеза может обеспечить целый поселок энергией, а также очистить озеро, на берегу которого будет расположен. За последние два года физики, работающие с NIF, смогли в несколько раз повысить энергетическую эффективность "быстрого" термоядерного синтеза. Эта установка дает надежду на светлое будущее – термоядерный синтез может обеспечить человечество чистой энергией на тысячелетия вперед.