انصهار بارد وساخن
لا يزال الاندماج البارد مختبئًا خلف ضباب كثيف ، دون إعطاء سبب مناسب للادعاء بوجوده على الإطلاق. من ناحية أخرى ، يصعب احتواء العنف والسيطرة عليه بالكامل.
1. غلاف العدد الشهري من مجلة Vremya المخصص للانصهار البارد.
بعد كل شيء ، هل هناك هذا الانصهار البارد أم لا؟ - قد يسأل شخص خارجي ، فضوليًا بشأن العالم والعلم ، ولكنه ليس على دراية كاملة بالموضوع. ربما لأنه بعد الكشف عن مارتن فليشمان وستانلي بونس ، اللذين أعلنا قبل 25 عامًا أنهما تمكنا من الحصول على الطاقة من خلال الاندماج النووي في "بطارية" مليئة بالماء الثقيل مع كاثود البلاديوم ، لم يتحدث ممثلو العلوم الرسمية بحزم و بالإجماع هذه كذبة. على الرغم من أن الكثيرين شككوا ، فإن العديد من مراكز الأبحاث قد فعلت وتحاول بناء مفاعل "بارد".
تجربة واعدة. ربما
حالة "اكتشاف" فليشمان وبونس ليست مفهومة بالكامل. كما أن الحقيقة غير واضحة بشأن الوريث المعروف إلى حد ما لموضوع "الاندماج البارد" في السنوات الأخيرة - وهو جهاز يسمى محفز الطاقة (E-Cat). تم بناء هذا الهيكل من قبل المخترع أندريا روسي (2) بمساعدة فريق بقيادة سيرجيو فوكاردي. ووفقًا للمبدعين ، يجب العمل على مبدأ الاندماج البارد للنيكل والهيدروجين مع إنتاج النحاس وإطلاق الطاقة الحرارية ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى كهرباء. لكل دقيقة من تشغيل مفاعل 1 واط (ينخفض إلى 400 بعد بضع دقائق) ، يتم تحويل 292 جرامًا من الماء عند 20 درجة مئوية إلى بخار عند 101 درجة مئوية. تم عرض الجهاز للجمهور عدة مرات ، لكن المطورين لا يسمحون بإجراء بحث مستقل.
2. أندريا روسي مع E-Cat
وفقًا لـ PhysOrg ، كانت التجارب التي أجريت بين يناير وأبريل 2011 غير صحيحة وليس لها دليل حقيقي. لم يسمح المطورون بقياسات إضافية. ومع ذلك ، فإن شركة "المخترع" المغامرة تحتفظ بسجلات لمشتريات الأجهزة منذ تشرين الثاني (نوفمبر) 2011.
3. الأستاذ يوشياكي أراتا
من ناحية أخرى ، في مايو 2013 ، نشرت مجموعة من الخبراء المستقلين في أرشيفات بوابة arXiv تقريرًا عن اختباراتهم لنوعين من المفاعلات E-Cat HT و E-Cat HT2 ، تدوم 96 و 116 ساعة ، على التوالي. تم اختبار المفاعل من قبل أخطر العلماء - الفيزيائيين من جامعة بولونيا ، جوزيبي ليفي وإيفلين فوسكي ، وثوربورن هارتمان من مختبر سفيدبرج ، والفيزيائي النووي بو هويستاد ، ورولاند بيترسون من جامعة أوبسالا ، وهانو إيسن من المعهد الملكي للتكنولوجيا. في ستوكهولم. تم اختبارهم في مختبرات روسي في إيطاليا من ديسمبر 2012 إلى مارس 2013. أظهرت القياسات أن الطاقة الحرارية تنتج على الأقل مرتبة واحدة من حيث الحجم أعلى من طاقة أي مصدر طاقة كيميائية معروف. هكذا هذا...؟
العلماء حول العالم منقسمون. لا يعتقد معظمهم أن رد الفعل هذا ممكن. ومع ذلك ، لمدة عامين ، لم يتمكن أحد من إثبات الاحتيال في إيطاليا.
من المتوقع أن يقوم فريق بحث دولي بإجراء دراسة تفصيلية أخرى عن E-Cat قريبًا. يجب أن تنتهي في مارس ، وسيتم نشر أول ورقة بحثية حقيقية عن اختراع روسي بعد ذلك بوقت قصير. على أي حال ، تريد شركة Cherokee Investment Partners الأمريكية الآن الاستثمار في جهاز روسي وتقديمه للأسواق الصينية والأمريكية.
كانت الفكرة الإيطالية للاندماج البارد هي الأكثر صخباً في السنوات الأخيرة. كانت هناك بالطبع محاولات أخرى لإثبات جدواها. تم الإعلان عن هذه الطريقة في عام 2005 من قبل مجموعة من علماء الفيزياء في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، وهي تسخين بلورة بسرعة بخصائص كهروحرارية (عند تسخينها ، فإنها تخلق مجالًا كهربائيًا). في التجربة الموصوفة ، من ناحية ، تم تسخين البلورة في نطاق درجة حرارة من -34 إلى 7 درجات مئوية. نتيجة لذلك ، تم إنشاء مجال كهربائي بترتيب 25 GV / m بين نهايات البلورة ، مما أدى إلى تسريع أيونات الديوتيريوم ، والتي اصطدمت بأيونات الديوتيريوم الساكنة. وصلت طاقة الأيونات المقاسة إلى 100 كيلو فولت ، وهو ما يتوافق مع الوصول إلى درجة حرارة كافية للتوليف. لاحظ المجربون النيوترونات بطاقة 2,45 ميغا إلكترون فولت ، مما يشير إلى اندماج نووي حراري. حجم الظاهرة ليس كبيرًا بحيث يمكن استخدامه لأغراض الطاقة ، ولكنه يسمح لك ببناء مصدر مصغر للنيوترونات. في عام 2006 ، تم تأكيد هذا التأثير في معهد Rensselaer Polytechnic.
ذكرت وسائل الإعلام أنه في مايو 2008 ، أجرى Yoshiaki Arata (3) ، أستاذ الفيزياء في جامعة أوساكا في اليابان ، تجربة ناجحة وقابلة للتكرار أظهرت أنه بعد التعرض للديوتيريوم عالي الضغط في نظام ما ، يتم توليد حرارة إضافية بعد التعرض ل مسحوق أكسيد الزركونيوم والبلاديوم. المتولدة (مقارنة بالتحكم باستخدام الهيدروجين الخفيف). ستكون نوى الذرات المجاورة قريبة بما يكفي لتشكيل نواة ذرة الهيليوم. ومع ذلك ، يشك العديد من العلماء في الأصل النووي للحرارة المرصودة ويقارنون هذه التجربة بالتجربة الشهيرة التي قام بها فلايشمان وبونس في عام 1989.
ترويض تفاعلات الانصهار
اليوم ، المزيد والمزيد من مراكز الأبحاث ، بما في ذلك وكالة ناسا ، تقدم تقارير عن تجارب الاندماج البارد. المشكلة هي أنه لا أحد يستطيع أن يشرح آلية تفاعل الاندماج البارد ، والتجارب المتكررة ناجحة ، وأحيانًا لا تنجح.
تتطلب تفاعلات الاندماج "العادية" طاقات عالية جدًا (مثل درجات الحرارة القصوى أو تصادم الجسيمات). نوى الذرات مشحونة إيجابيا ويجب أن تتغلب على القوى الكهروستاتيكية الموصوفة في قانون كولوم من أجل الاتصال. الشرط الضروري لذلك هو سرعة (الطاقة الحركية) للنواة. يتم تحقيق الطاقة العالية للنواة في درجات حرارة عالية جدًا أو عن طريق تسريع النوى في مسرعات الجسيمات. يحدث هذا التفاعل في النجوم أو عندما تنفجر قنبلة هيدروجينية. في كلتا الحالتين ، لا يتم التحكم في التفاعلات التي تحدث عند درجات حرارة هائلة (لا يُطلق عليها بالصدفة تفاعلات نووية "حرارية"). ومع ذلك ، على مدى عقود ، بذلت محاولات لتنفيذ هذه العملية في بيئة خاضعة للرقابة والسيطرة ، على غرار الطاقة المروضة لانحلال الذرة.
يتم إطلاق الطاقة نتيجة لتفاعل طارد للحرارة. لدورة واحدة من تكوين نواة هيليوم واحدة ، يتم إطلاق 26,7 MeV من أربعة بروتونات في شكل الطاقة الحركية لنواتج التفاعل وإشعاع جاما (4). يتشتت على الذرات المحيطة ويتحول إلى طاقة حرارية. بدون إجراء التفاعل ، يمكن تحديد الطاقة المنبعثة أثناء التفاعل من خلال عجز الكتلة ، أي الاختلاف في كتل المكونات ونواتج التفاعل.
4. تصور الاندماج
إن دورة الهيدروجين ، التي نتحدث عنها غالبًا في سياق الاندماج النووي الحراري ، ليست النوع الوحيد من الاندماج النووي الحراري. في النجوم الأكثر ضخامة وسخونة من الشمس ، يتم تصنيع الكربون والنيتروجين والأكسجين ، مما ينتج عنه قدر من الطاقة تقريبًا كما هو الحال في دورة الهيدروجين. تحدث أيضًا عمليات اندماج العناصر الأثقل ، في العمالقة والعملاقة العملاقة ، وتنتج انفجارات المستعرات الأعظمية نوى أثقل من النيكل.
تختلف الاندماجات النووية المعروفة للعلم ، كما ترون ، لكنها ترتبط دائمًا بطاقات عالية ودرجات حرارة تصل إلى ملايين الكلفن. من ناحية أخرى ، يعتمد الاندماج البارد على عمليات علمية غير معروفة أو على الأقل غير موصوفة وغير مختبرة. أهم شيء بالنسبة للمشككين هو التحقق ، عدة مرات ، حتى يتم الوصول إلى إمكانية تكرار XNUMX٪.
الباحثون في مختبر ليفرمور الوطني أفاد لورانس في كاليفورنيا في فبراير من هذا العام أنه لأول مرة في اختبارات الاندماج ، تمكنوا من إنتاج طاقة أكبر من تفاعل أكثر مما تم إنفاقه على إمدادات الوقود. هذا لا يعني أننا سنبدأ فورًا في بناء محطات طاقة اندماجية ، لكنه بالتأكيد إنجاز مهم ، تم الإبلاغ عنه في مجلة نيتشر. ينتج جزيء الوقود المكون من نظائر الهيدروجين والديوتيريوم والتريتيوم 17 قطعة. جول من الطاقة. هذا أكثر مما تم استهلاكه ، على الرغم من - والذي ، لسوء الحظ ، يؤدي إلى تفاقم التوازن بشكل كبير - تم استخدام واحد بالمائة فقط من إجمالي الطاقة المنفقة في التجربة للوقود. ومن المؤكد أن هذه المعلومات ستكبح الحماس الناشئ.
يضم مختبر كاليفورنيا ، المعروف أيضًا باسم مرفق الإشعال الوطني ، جهاز ليزر بقوة 350 تريليون واط (5). وتتمثل مهمتها في إشعال نظائر الهيدروجين لدرجة حرارة تفاعل الاندماج. الليزر الفائق هو في الواقع شعاع من 192 حزمة ليزر متسارعة في المسرعات.
5. الليزر مع مصنع لورانس ليفرمور الوطني الحار
6. نموذج لمفاعل نووي حراري تجريبي بداخله حلقة بلازما مرئية
إذا تحدثنا عن اندماج نووي حراري متحكم فيه ، فإن إحدى المشكلات التي يجب حلها هي التحكم في البلازما فائقة الحرارة المتولدة (6). كان العلماء العاملون في مختبر سانديا الوطني يجربون ملفات هيلمهولتز المعروفة منذ القرن العاشر ، والتي تخلق مجالًا مغناطيسيًا عندما يتدفق التيار. عندما تم إنشاء مجال مغناطيسي إضافي بالقرب من المجال الرئيسي ، اتضح أن حالات عدم الاستقرار تتطور ببطء أكبر ، وهو أحد العوائق الرئيسية للحفاظ على تفاعل الاندماج.
عدم الاستقرار من هذا النوع ، المعروف بتأثيرات رايلي-تايلور ، في محاولات "التقاط" بلازما ساخنة عملاقة في توكاماك (لإجراء تفاعل نووي حراري محكوم) أدت حتمًا حتى الآن إلى فقدان استقرار المجال ، وفي النهاية ، "تسرب" البلازما. لاحظ علماء سانديا أن إضافة مجال إضافي إلى الملفات يصحح عدم الاستقرار هذا. يعترف العلماء ، الذين يكتبون عن اكتشافهم في مجلة Physical Review Letters ، بأنهم لا يفهمون هذه الظاهرة تمامًا ، لكنهم يأملون أن تسمح لهم الأبحاث الإضافية بتطوير تقنية تسمح للبلازما بالاستقرار ، ونتيجة لذلك ، الحفاظ على التفاعل النووي الحراري أطول بكثير مما هو عليه الآن.
العلم لا حول له ولا قوة على نحو مضاعف
حتى الآن ، لا يزال العلم عاجزًا بشكل مضاعف فيما يتعلق بالاندماج الحراري النووي وآفاق استخدامه كمصدر خاضع للتحكم للطاقة. من ناحية أخرى ، ليس من الواضح تمامًا بشأن الاندماج البارد ، لذلك لا نعرف ما إذا كان علينا أن نعلق أي آمال عليه أو نتركه لتقدير كونستكاميرا. من ناحية أخرى ، فشل لعقود في إتقان عنصر الانصهار الساخن. ربما يكون هذا العجز ظاهرًا فقط وسنعمل قريبًا على كلا الموضوعين؟ لدينا خيار ، لذلك ، ليس معروفًا ما - أي التوليف "البارد" و "الساخن" ، والذي ، بدوره ، غير معروف كيفية تنفيذه من أجل تحقيق الفوائد السلمية.
