• Источник

    Реактор «Тандербёрд» производит впечатление впечатляющего научного устройства. Возможно, он и впечатляет, но не из-за размеров, шума или нагрева. Скорее, это настольный эксперимент, проходящий в Университете Британской Колумбии. И, похоже, он каким-то образом демонстрирует разновидность ядерных реакций, питающих Солнце.

    Добро пожаловать в тихое возрождение холодного ядерного синтеза.

    В 1989 году пара американских исследователей произвела сенсацию в СМИ, объявив о достижении ядерного синтеза при комнатной температуре. Поначалу это открытие было встречено с энтузиазмом, обещавшим новый источник энергии, способный изменить мир. Но вскоре скептицизм сменился преувеличением, когда результаты сочли преувеличенными и в конечном итоге невоспроизводимыми.

    К 2019 году отдельные группы ученых были готовы заявить, что, хотя холодный ядерный синтез начался как печально известный провал, в основе этой истории лежат интересные научные вопросы, заслуживающие дальнейшего изучения.

    Теперь одна из этих групп заявила, что они могут надежно продемонстрировать усовершенствованную версию ядерного синтеза при температурах, значительно ниже тех, при которых обычно работают реакторы, что, по их словам, открывает путь к новым достижениям.

    «Теперь у нас действительно есть экспериментальный результат, на основе которого мы можем работать, который другие могут повторить и проверить, а затем продолжить свои исследования самостоятельно», — сказал Кертис Берлингуэтт, профессор химии в UBC, который руководил работой, опубликованной в среду в журнале Nature .

    Доктор Берлингетте добавил, что, по его словам, никакого непосредственного «энергетического чуда» с этим результатом не связано. Реактор «Тандербёрд», названный в честь талисмана Университета Британской Колумбии, мифического существа из мифологии коренных народов, вырабатывает всего лишь около одной миллиардной ватта мощности на каждые 15 ватт, необходимые для его работы.

    Но если его применять в качестве инструмента для изучения любопытного и неуловимого электрохимического эффекта, остается вероятность, что он может привести к чему-то большему.

    «Я думаю, что это просто очень интересный, базовый научный эксперимент, который может оказать значительное влияние», — сказал доктор Берлингетте.

    В комментариях к отчету Nature Эми МакКьюн-Грин и Дженнифер Дионн, обе исследователи из Стэнфордского университета в Калифорнии, пишут, что эксперимент UBC является «первым подтвержденным случаем электрохимически усиленного ядерного синтеза» и, следовательно, «значительным достижением».

    Флориан Метцлер, научный сотрудник Центра промышленной эффективности Массачусетского технологического института, отнесся к эксперименту с гораздо меньшим энтузиазмом, отметив, что энергия, задействованная в реакторе Thunderbird, все еще высока по сравнению с режимом, где данные нужнее всего и где обнаружение ядерных реакций означало бы открытие действительно нового и неизученного явления.

    Короче говоря, сказал он, результаты, полученные в UBC, «не являются неожиданными и хорошо объясняются традиционной ядерной теорией».

    Открыть это фото в галерее:

    В своем эксперименте доктор Берлингетте и его команда бомбардировали палладиевую мишень ядрами дейтерия — формы «тяжелого водорода», в которой каждое ядро ​​состоит из одного протона и одного нейтрона.
    Чтобы понять, что происходит внутри реактора Thunderbird, полезно вспомнить, что ядерные реакции делятся на две основные категории.

    Реакции деления представляют собой распад тяжёлых атомных ядер, таких как ядра урана, с высвобождением энергии. В обычных ядерных реакторах, используемых для производства энергии, деление используется для выработки тепла.

    Ядерный синтез — это другой процесс. Более лёгкие ядра объединяются, чтобы создать что-то более тяжёлое. Это тоже может высвобождать энергию — даже больше, чем деление, на единицу топлива, — но достичь этого сложнее. Солнце и большинство звёзд во Вселенной светятся, превращая ядра водорода в гелий.

    Синтез сталкивается со значительным физическим препятствием: все атомные ядра несут положительный электрический заряд и поэтому естественным образом отталкиваются друг от друга. Они не стремятся соединяться, пока их не сблизят настолько, что другие силы преодолеют их электрическое отталкивание.

    General Fusion находится на финансовом распутье в поисках возможности построить «безубыточный» реактор

    Стандартный подход к термоядерному синтезу заключается в том, чтобы подвергнуть ядра воздействию экстремальных температур или давлений, которые на мгновение сжимают их. Хотя эта область исследований активно исследуется, никому пока не удалось реализовать термоядерный синтез в промышленных масштабах.

    Предпосылка холодного синтеза заключается в том, что когда легкие ядра помещаются внутрь твердого металла соответствующего состава, окружающие атомы металла снижают электрический барьер и значительно увеличивают вероятность того, что синтез произойдет без необходимости в экстремальных условиях.

    В своём эксперименте доктор Берлингетте и его команда бомбардировали палладиевую мишень ядрами дейтерия. Дейтерий — это форма «тяжёлого водорода», в которой каждое ядро ​​состоит из одного протона и одного нейтрона. Он легко поглощается палладием. В ходе эксперимента палладий также был подан в электрохимическую ячейку, которая насыщала металл дейтерием.

    Именно эта дополнительная нагрузка, по словам учёных, увеличила скорость синтеза на 15%. Внутри палладия ядра дейтерия соединялись, образуя гелий и выделяя нейтроны, что и было измерено учёными.

    «Возможность обнаружения нейтронов дает нам четкое указание на то, что происходит реакция ядерного синтеза», — сказал доктор Берлингетте.

    Проект UBC существенно отличается от того, что, по заявлению исследователей Стэнли Понса и Мартина Флейшмана, они сделали в Университете Юты в 1989 году, когда представили свой оригинальный и гораздо более спорный эксперимент по холодному синтезу. Доктор Берлингетте заявил, что реактор Thunderbird не предназначен для воспроизведения этого результата, который остаётся неподтверждённым.

    Он добавил, что следующими шагами будет продолжение использования этого подхода для ответа на вопросы о том, как происходит синтез внутри металла, исследование явления при более низких энергиях и поиск способов дальнейшего усиления реакций.

    «Нам придется увеличить эти показатели на порядки, чтобы иметь возможность внедрить этот тип реактора в эксплуатацию с энергетической точки зрения», — сказал он.

    Опубликовано

← Старые Новые →