Холодный термоядерный синтез

Доброго времени суток!

Оборачиваясь назад и глядя на страницы истории человечества, поражаешься тому, какой путь прошел человек. А ведь все началось с того как один наш предок взял в руки палку (или камень) и начал ею рыть землю (или сбил с ветки банан).

По своей звериной сути человек не очень хорошо приспособлен к жизни в «дикой природе», поэтому мы всегда старались не приспособиться к среде, а приспособить среду под себя, подчинить себе силы природы.

По мере развития, мы покоряли все новые и новые ее силы: огонь, ветер, воду, электричество и тд. Проникая все глубже в тайны мироздания, мы добрались и до ядерной энергии, как деления ядер, так и их синтеза!

Но до сих пор один вид энергии для нас остается не доступным. Это холодный термоядерный синтез.

О нем писали фантасты, множество раз, трубили о том, что кто-то из великих умов современности смог его осуществить, но ни один раз подтверждения успеха не было. Кто-то оставил надежду, но кто-то до сих пор надеется овладеть его тайной. Холодный термояд по-прежнему манит ученых, словно легендарный философский камень. И не мудрено, ведь это гарантия бессмертия имени первооткрывателя.

Поговорим собственно о самом холодном синтезе.

Ядерная реакция — процесс образования новых ядер или частиц при столкновениях ядер или частиц. Все ядерные реакции можно разделить на 2 вида: деления и синтеза. И каждая из них сопровождается выделением энергии. Этот факт широко используется в современных атомных электростанциях. Хотя, как и любое другое научное достижение, человек использует этот вид энергии не только в мирных целях, но и в военной промышленности — атомные бомбы.

В атомных электростанциях (да и в атомных бомбах) используется контролируемая реакция деления тяжелых ядер урана или плутония. Ввиду своей радиоактивности эти элементы являются очень опасными.

Как уже говорилось ранее, ядерные реакции не сводятся только к делению ядер. Другой тип ядерных реакций — реакции синтеза. Открыты они были позднее, чем реакции деления и имели одну особенность. При синтезе ядер количество выделяемой энергии (в расчете на нуклон) было в несколько раз больше чем при реакциях деления. Естественно этот факт не был «обделен вниманием» и сразу же были предприняты попытки использовать сей факт на благо общества. Но, к сожалению, была маленькая большая загвоздка.

Что бы понять, в чем она заключалась, вкратце рассмотрим механизм реакций ядерного синтеза. Еще из школьного курса физики известно, что во Вселенной существует четыре вида взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. По средствам их все во Вселенной взаимодействует со всем. Сильное ядерное взаимодействие отвечает за надежное сцепление нуклонов в ядрах атомов. Не будь его, пара и более протонов никоим образом не ужилась бы вместе в одном ядре, ведь электростатическую силу отталкивания между одноименными зарядами (силу Кулона) никто не отменял. Благодаря сильному взаимодействию и стало возможно существование самих ядер атомов (ну может только, не считая самого первого в периодической таблице — водорода, и его изотопов, дейтерия и трития). Но у этого типа взаимодействия есть одна особенность. Его сила очень велика (оно сильнее остальных), но проявляется оно только на расстояниях соизмеримых с размерами самого атома. То есть, чтобы два протона сцепились благодаря ядерным силам, их необходимо сблизить на очень малое расстояние друг от друга. Поэтому сильное взаимодействие называют еще «великаном с руками лилипута» (или как-то подобно этому варианту).

При таком сближении нам придется преодолевать силу отталкивания между протонами ядер, величина которой описывается законом Кулона. Она пропорциональна заряду каждой из частиц (в нашем случае ядер) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Суммарный заряд каждого ядра довольно мал, и в обычных условиях сила отталкивания между ядрами ничтожно мала. Но стоит начать приближать ядра друг к другу, как сила отталкивания начнет резко возрастать и на расстоянии порядка размеров самого ядра (на расстоянии действия ядерных сил) величина силы Кулона приобретает чудовищно большую величину. Возникает потенциальный барьер, который необходимо преодолеть. Для этого необходимо просто сообщить необходимую кинетическую энергию ядрам. А как это сделать? Правильно, нагреть! Нагреть нужно до температуры 10⁹К. Хотя благодаря двум фактам, эта температура может быть снижена в 10 раз.

1)      В расчетах необходимой скорости ядер, а соответственно и их температуры, мы используем средние величины, и в силу распределения Максвелла часть ядер имеет энергию больше средней, что позволяет им участвовать в синтезе при температуре ниже рассчитанной

2)      Благодаря туннельному эффекту, некоторые ядра не имея достаточно большого запаса энергии могут преодолевать возникший потенциальный барьер и также участвовать в реакции ядерного синтеза.

Такие реакции являются «источником жизни» звезд, ведь их температура позволяет свободно протекать реакциям синтеза ядер. Другое дело земные условия. Даже при возможности синтеза ядер при температуре 10⁷К, на Земле пока нет таких материалов, которые могли бы ее выдержать. Но, не смотря на это, реакция синтеза была успешно проведена. Впервые она была осуществлена во время взрыва водородной бомбы, конструктором которой был академик Сахаров. Это пример неуправляемой реакции. Но для извлечения энергии реакцией желательно управлять. Сегодня управляемые ядерные реакции научились проводить в специальных устройствах — Токамаках. Не смотря на это до промышленных масштабов еще далеко, потому как все равно есть ряд неразрешенных проблем связанных с удержанием горячей плазмы.

В связи с этим ученые начали искать способы осуществления термоядерного синтеза при комнатной температуре, так называемый холодный термоядерный синтез (холодный термояд). Еще бы, ведь это неиссякаемый, экологически чистый источник энергии. Плюс ко всему всевозможные лавры и почести научного мира.

У всех опытов по отысканию есть некоторые сходные черты:

• катализатор —  никель или палладий
• «рабочее тело» — содержащее тритий, дейтерий или водород в жидком, газообразном или плазменном состоянии
• «возбуждение» ядерных превращений изотопов водорода «накачкой» «рабочего тела» энергией — посредством нагревания, механического давления, воздействием лазерного луча, акустических волн, электромагнитного поля или электрического тока

Одним из самых «свежих» заявлений о якобы открытии холодного термояда, было заявление 2002 года Рузи Талейархана и Ричарда Лейхи.

В результате работ Рузи Талейархана было якобы обнаружено выделение нейтронов при сонолюминесценции. Облучение жидкости мощным ультразвуком приводит к синему свечению, что говорит об очень высоких температурах, развиваемых при сжатии кавитационных пузырьков. В эксперименте использовался глубоко дейтеризованый ацетон, что дало основания предположить, что температура в пузырьках достаточна для протекания реакции синтеза ядер дейтерия, а наблюдаемые нейтроны — результат реакции.

Предложенный эксперимент не смогли повторить, и Рузи Талейархан был лишен звания профессора за фальсификацию результатов по холодному термоядерному синтезу.

Это естественно не единственный случай «открытия» ХТС, и авторов аналогичных заявлений ждала судьба изгоев научного мира.

Но, не смотря на это, поиск продолжается.

P.S. Но скажу вам по секрету, я знаю как осуществить холодный термоядерный синтез при комнатной температуре. Берем один протон и один нейтрон, и слеплипаем в атом дейтерия. Электрического отталкивания нет, а синтез на лицо! Только, тс-с-с!

• природа
• силы
• температура