Программа исследований низкоэнергетических ядерных реакций

Александр Просвирнов

Проведение Александром Георгиевичем Пархомовым из МГУ успешного эксперимента [1]  на реакторе, аналогичном Е-Сат НТ Андреа Росси впервые без участия самого Росси поставило крест на позиции скептиков, утверждавших, что А.Росси просто фокусник.

Российскому ученому в домашней лаборатории удалось продемонстрировать работу ядерного реактора с никель-литий-водородным топливом на низко — энергетических ядерных реакциях, чего пока не удается повторить ученым ни в одной лаборатории мира, кроме А.Росси. А.Г.Пархомов еще более упростил конструкцию реактора по сравнению с экспериментальной установкой в Лугано, и теперь лаборатория любого университета мира может попытаться повторить этот опыт (см. рис. 1).

Рис. 1 Реактор А.Г.Пархомова (упрощенный аналог экспериментальной установки E-Cat HT в Лугано)

В опыте удалось в 2.5 раза превысить выходную энергию над затраченной. Намного проще была решена задача измерения выходной мощности по количеству выпаренной воды без дорогостоящих тепловизоров, вызывавших нарекания многих скептиков.

Всем теперь стало ясно, что низко — энергетические ядерные реакции (НЭЯР-LENR) необходимо изучать планомерно с разработкой обширной программы фундаментальных исследований. И здесь может помочь старая программа исследований 1991-1995 годов [2], которая была разработана еще в СССР, но не выполнена из-за известных событий распада СССР.Двадцать лет она ждала своего часа. Что же предлагали энтузиасты холодного ядерного синтеза в 90-х годах? В Совет Министров СССР была подана записка [2] «О необходимости проведения фундаментальных научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок по проблеме холодного ядерного синтеза (ХЯС)» на 10 страницах, где авторы предложили правительству создать комплексную государственную программу по проблеме ХЯС на 1991-1995гг. Целью программы предлагалось исследование явления холодного ядерного синтеза, определение возможностей его использования для получения энергии и других практических приложений.

В записке обосновывались уже зафиксированные экспериментальные факты, указывалось, что ядерные реакции в конденсированных средах ведут себя отличным образом от ядерных реакций, протекающих в вакууме в экспериментах на пучках ускоренных частиц. Например, «сечения нейтронного и тритиевого каналов вD-D реакциях в вакууме близки, а в конденсированных средах отличаются на 8 порядков (Curr. Sci.-1989,v.58, p. 999)». Авторы делали вывод, что происходит формирование нового научного направления на стыке таких научных дисциплин, как ядерная физика, физика ион-атомных столкновений в твердом теле, физика и химия конденсированного состояния, электрохимия и электрофизика, но их не услышали. Авторы прямо указывали, что исследования ХЯС требуют несоизмеримо меньше затрат, чем на исследования по термоядерному синтезу или по мюонному катализу ядерного синтеза, чем нажили себе врагов в научном мире. Были предложены 6 основных направлений исследований:

1.      Фундаментальные исследования явления холодного ядерного синтеза.

2. Развитие экспериментально-технологической базы для работ по проблеме ХЯС.
3. Изучение экологических проблем, связанных с явлением ХЯС.
4. Оценка возможности коммерческого использования результатов работ по ХЯС.
5. Патентно-информационное обеспечение. Создание информационной базы данных.
6. Проведение НИР и ОКР с целью создания демонстрационных энергетических установок, опытных образцов оборудования новых тезнологий, использующих реакции ХЯС.

В фундаментальные исследования были включены поиск материалов и условий, способствующих протеканию ХЯС,факторов интенсификации ХЯС в конденсированных средах и на их поверхности,исследование ядерных реакций при ХЯС, теоретические исследования по проблеме ХЯС. Предусматривалось изучение влияния изотопного состава водорода на вероятность протекания реакции ядерного синтеза по различным каналам, условия в электрохимических системах (водных, высокотемпературных, газовых), явлений структурных и фазовых превращений, сопутствующих ядерным реакциям в конденсированных средах и т.д. При исследовании инициирующих и ускоряющих факторов предусматривалось исследование влияния импульсных токов, электрических и магнитных полей, лазерного и ионизирующего излучения, механической и ультразвуковой активации на скорость ядерных реакций. Предусматривались теоретические исследования  ядерных реакции при насыщении конденсированных сред изотопами водорода,физико-химических свойств конденсированных сред, насыщенных изотопами водорода,ион-атомных столкновений в гидрированных средах.

В развитии экспериментально-технологической базы предусматривалась адаптация имеющейся экспериментально-технологической базы, разработка новой измерительной аппаратуры и методов регистрации продуктов реакции в газовых и конденсированных средах, метрологическая аттестация разработанных методик.

Как видим, эта программа и сейчас, через 20 лет актуальна. Ну, может быть в п. 4 уже нужна не оценка, а проработка образцов коммерческого использования, маркетинговый поиск и т.д. Как писали авторы,  «осуществление подобной программы работ, помимо изучения самого явления ХЯС, позволяет одновременно решать ряд задач ядерной физики, радиационной физики, физики взаимодействия ускоренных частиц с кристаллами, физики и химии конденсированного состояния, электрохимии и электрофизики, параллельно усовершенствовать методику регистрации малых потоков ядерных излучений и экспресс анализа трития, что будет иметь положительный эффект для решения проблем радиоэкологии и радиационных технологий».

Предлагалось создать в Уральском регионе Межотраслевой Научно-Технический Центр (МНТЦ) с общим целевым финансированием. Совет МНТЦ должен был осуществлять научную координацию исследовательских работ и распределять финансовые и материально-технические средства между исследовательскими группами. Записку подписал заместитель председателя УрО  АН СССР. Для финансирования программы требовалось 10 млн. рублей в год (примерно $13млн./год), смешные по теперешним временам деньги.

Комиссия РАН по борьбе с лженаукой и Минобрнауки планируют потратить около 30 миллионов рублей на опровержение псевдонаучных знаний. Наше правительство на борьбу с новыми направлениями в науке готово потратиться, а на программу новых исследований в науке почему-то денег не хватает.

Кроме вышеупомянутой,существовала другая программа исследования НЭЯР-LENR, в реализации которой предполагалось участие 32 организаций (12 институтов АН СССР, 9 отраслевых институтов, 8ВУЗов, 5 академиков и 5 членов-корреспондентов АН СССР), но и она «почила в бозе».

20 лет назад в журнале «IL NUOVO CIMENTO NOTE BREVI VOL. 107 A, N. 1 Gennaio 1994» была опубликована статья  S. Focardi, R. Нabel и F. Piantelli «Anomalous Heat Production in Ni-H Systems»,  в которой в заключении было констатировано, что при дисбалансе мощности 44 Вт за 24 суток выработано90 МДж избыточной тепловой энергии. С научной точки зрения этот результат идентичен результату, полученному в Лугано в 2014г [3], который взбудоражил научную общественность в настоящее время. Где топталась или спала наука 20 лет?Ведь оригинальное исследование никель-водородных LENR  было разработано еще раньше ФранческоPiantelli, Сиена, Италия, однако он не был вовлечен в демонстрацию Е-Сат А.Росси в январе 2011г, после которой поднялась волна обсуждений в Интернете. Родоначальник никель-водородных реакций, профессор Piantelli организовал фирму Nichenergy в 2011 году, в начале 2013 года получил европейский патент на изобретение на  способ получения энергии из никель-водородной реакции.

В декабре 2014 Nichenergy договорилась о вступлении в организацию LENR Cities Ecosystem , Швейцария.  Цель организации ускорение развития и индустриализации передовых технологий в области энергетики, смягчения последствий ядерных отходов, трансмутации , сверхпроводимость, производство водорода, прямое производство электроэнергии.  И вот через 20 лет, кажется, большая наука просыпается. Прошли семинары по результатам эксперимента в Лугано в институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) и институте общей физики РАН РФ им. Прохорова.  Есть надежда, что по темеLENRбудут развернуты фундаментальные исследования на базе профильных институтов.

В новой программе исследований НЭЯР-LENR по всей видимости тоже необходимо предусмотреть шесть основных направлений,перечисленных выше. Конечно, с учетом двадцатилетнего опыта необходимо добавить исследования практического применения открытого явления не только в энергетике,но и в транспорте, металлургии (метод А.В. Вачаева), утилизации радиоактивных и химических отходов, нового направления науки – трансмутации элементов.Необходимо как можно шире исследовать не только никель — водородные реакции,продвигаемые А. Росси и подтвержденные А. Г. Пархомовым, но и другие направления в соответствии со следующей классификацией [3],[4],[5]:

1. Реакции в кристаллической решетке металлов, индуцированные электролизом

o       Fleishman-Pons–эффект (Pd электрод), установка И.С. Филимоненко

o      плазменный электролиз (группа Ю.Н. Бажутова, Канарева и др.)

o      «плазмоид» в установке А.В. Вачаева «Энергонива-2»

o      Установка JET-MIT“NANOR” (МТИ, США)

o      Ячейка Паттерсона (Patterson, США);

o      Ячейка Майера (США);

2. Реакции в кристаллической решетке металлов при насыщении ее водородом или дейтерием, индуцированные нагревом и электромагнитным воздействием

o      Наводораживание решетки никеля: E-cat(А. Росси), Hyperion (фирма Defcalion), «Атанор», установка Челани (Италия), установка Пиантелли

o      Наводораживание Титана (С. Цветков, Германия)

o      Насыщение дейтерием решетки Pd+ZrO₂ (Арата,Япония)

o      Дейтериевый теплогенератор Киркинского

3. Реакции, индуцированные кристаллической решеткой металлов при диффузии газа через мембрану

o      Y. Ivamura, Mitsubishi Heavy Industries

4. Реакции в кристаллической решетке, индуцированные ударным воздействием

o      Работы академика Б.В. Дерягина со своим учеником Липсоном А. Г. (ударное воздействие на дейтериевый лед)

o      Эффект Ушеренко (частицы-ударники размерами 10-100 микрон, разогнанные до скорости порядка 1 км/с прошивают стальную броню 200 мм)

5. Реакции в разреженном газе или жидкости, индуцированные разрядом

o      Тлеющий разряд (И.В. Савватимова-А.Б. Карабут, НПО «Луч»)

o      Установка «Протон-21»  (Адаменко,г. Киев)

o      Электровзрыв фольги (Л.И. Уруцкоев, г. Москва)

o      Кластеры Шоулдерса (США)

o      Нано-импульсный генератор (Крымский, г. Екатеринбург)

o      Установка производства гидрино (R. Mills, компания Blacklight Power, США)

o      Никелевый или Pd электрод 30 часов обрабатывается в дуговом разряде в атмосфере дейтерия (Компания «Clean Planet», Япония)

6. Реакции, индуцированные лучевым воздействием

o      С.Ф. Тимашев, Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я. Карпова

7. Реакции при кавитации, индуцированные ультразвуковым воздействием

o      Установка А.И. Колдамасова

o      Р.И. Нигматулин, академик РАН. Талейархан (США) – опыт с дейтерированным ацетоном

8. Реакции в расплавах металлов

o      Реактор М.И. Солина,

o      Установка Болотова

9. Ядерные молекулы

o        Высоковольтная ячейка с солями висмута (Д.С. Баранов, ОИВТ РАН)

За 20 лет накопилась библиотека публикаций энтузиастов LENRhttp://lenr-canr.org/wordpress/?page_id=1081, насчитывающая тысячи статей по теме низкоэнергетических ядерных реакций. Необходимо их изучить, чтобы не наступать на «старые грабли» в новых исследованиях.И с этой задачей могли бы справиться студенты и аспиранты. Необходимо создавать новые научные школы, кафедры в университетах, обучать студентов и аспирантов накопленному энтузиастами багажу знаний LENR, ведь благодаря комиссии по лже-науке молодежь отодвинута от целого пласта знаний.

О необходимости открытия нового атомного проекта под номером 2, аналогичного атомному проекту 40-х годов прошлого столетия, было написано еще два года назад[6]. И что мы услышали?  «Росатом не считает целесообразным развивать тематику холодного ядерного синтеза (ХЯС)ввиду отсутствия реальных экспериментальных подтверждений возможности его осуществления» [5].  Простой  российский инженер-физик Александр Пархомов посрамил гигантскую госкорпорацию, когда у себя на квартире сумел продемонстрировать  «реальное экспериментальное подтверждение возможности осуществления LENR», которого Росатом не сумел разглядеть своим многотысячным коллективом в своих гигантских лабораториях.  О РАН и говорить нечего. Они все эти годы боролись «не щадя живота своего» с энтузиастами LENR, коллегами А.Г. Пархомова. Вот действительно, становятся пророческими слова В.И.Вернадского: «Вся история науки на каждом шагу показывает, что отдельные личности были более правы в своих утверждениях, чем целые корпорации учёных или сотни и тысячи исследователей, придерживающихся господствующих взглядов… Несомненно, и в наше время наиболее истинное, наиболее правильное и глубокое научное мировоззрение кроется среди каких-нибудь одиноких учёных или небольших групп исследователей, мнения которых не обращают нашего внимания или возбуждают наше неудовольствие или отрицание» [7].

Вообще-то отсчет отечественной атомной отрасли нужно бы  делать с 1908 г., когда В.И.Вернадский предположил,что взрывы в Сибири, приписываемые «Тунгусскому метеориту», могли быть атомными. В 1910 г. В.И. Вернадский выступил в АН и предсказал великое будущее атомной энергии. Будучи членом Государственного совета и одним из лидеров простолыпинской партии конституционных демократов (кадетов), В.И. Вернадский добился мощного финансирования русского Атомного проекта, организовал Радиевую экспедицию, в 1918 г. создал Радиевый институт в Санкт-Петербурге (ныне носит имя В.Г.Хлопина — ученика В.И. Вернадского).

Теперь уже менеджмент отрасли должен, наконец, понять, что без развертывания сети экспериментальных установок по аналогии с примерно 40 экспериментальными установками, которые были построены в США для промышленного освоения ядерной энергии в 50-х годах прошлого столетия, промышленное освоение LENRневозможно. Пользоваться зарубежными данными не получится. Уже один пример санкций должен показать, что без отечественной экспериментальной базы мы останемся на задворках технологической революции.

Успех первого атомного проекта был в симбиозе фундаментальной науки и инженерных разработок. Именно этим определялась та скорость, с которой были разработаны изделия, ставшие основой обороноспособности страны и позволившие создать первую АЭС в мире. Трехлетний аванс инженерных разработок А. Росси говорит о том, что времени на чисто фундаментальные исследования уже нет. Конкурентоспособность будет определяться именно инженерными разработками, готовыми к промышленному внедрению.

На примере Е-Сат НТ Андреа Росси можно продемонстрировать преимущества установок на базе LENR по сравнению с традиционной энергетикой (АЭС и ТЭС)

• Температура источника – 1400^оС (лучшие газовые турбины только достигают таких температур, если добавить ПГУ –цикл, то кпд будет около 60%)
• Плотность энерговыделения на 2порядка выше, чем в ВВЭР (PWR)
• Нет радиационного воздействия
• Нет радиоактивных отходов
• Стоимость топлива ничтожна
• Стоимость капвложений на порядок ниже, чем у ТЭС и АЭС
• Масштабируемость уникальная (от десятка кВт до сотен МВт)
• Приближенность к потребителю позволяет по максимуму использовать преимущества когенерации, что дает возможность до 90% увеличить эффективность использования тепловой энергии(минимум выброса тепловой энергии в атмосферу).

Преимущества LENR установок должны стать двигателем исследований наискорейшего применения в практике. Энергетика может оказаться не самым прибыльным использованием LENRтехнологий.На первый план выходит утилизация отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов АЭС. В США, например, на программу утилизации выделено $7трл. Эти затраты могут перекрывать затраты на строительство новых блоков АЭС.Третья область применения LENR–транспорт. NASA  уже объявила программу создания двигателя самолета на LENRтехнологии.Четвертое направление – металлургия, в которой большой задел был сделан А.В.Вачаевым [6].

Заключение

Первоочередная задача  текущего момента –  разработка долговременной программы исследований НЭЯР-LENR,главная цель которой координация исследований, фундаментальный научный подход, ускорение внедрения НЭЯР- LENR-технологии в промышленную практику.

Александр Пархомов показал блистательный пример нашей науке, как на «кухне» с допотопными приборами получить результат на острие передовой мировой науки. Вызов одиночки должен быть принят официальной наукой.

Низко — энергетические ядерные реакции — новое направление в науке на стыке таких научных дисциплин, как ядерная физика, физика ион-атомных столкновений в твердом теле, физика и химия конденсированного состояния, электрохимия и электрофизика и требует фундаментального теоретического исследования, так как явления  НЭЯР-LENR не поддаются объяснению с помощью существующих на сегодняшний день теорий.

Исследование экологического воздействия НЭЯР-LENR на биообъекты и окружающую среду необходимо, так как уже в настоящее время известны факторы «странного излучения», не фиксируемого существующими приборами.

Установки на НЭЯР-LENR технологиях  должны замещать на первых порах преимущественно электростанции на ископаемом топливе. Наша отрасль должна возглавить этот процесс, иначе не за горами будет процесс замены АЭС и сворачивания программы строительства традиционных АЭС на U-Puтопливе.

Новый атомный проект 2 может стать локомотивом всей экономики России при грамотном подходе и стащить страну с «нефте-газовой иглы». Текущий уровень цены на нефть в $50 за баррель может в будущем показаться несбыточной мечтой, когда на рынок хлынут аппараты E-CatHT.

Литература

1. Пархомов Александр Георгиевич, «Исследование аналога высокотемпературного теплогенератора Росси»,Доклад на семинаре «Холодный ядерный синтез и шаровая молния» в РУДН, 25декабря 2014 г.,https://yadi.sk/i/sZBuzGRWdeE4c
2. Записка в Совет Министров СССР, «О необходимости проведения фундаментальных научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок по проблеме холодного ядерного синтеза(ХЯС)», заместитель председателя УрО  АН СССР, Ю.Н. Вершинин,
3. Александр Просвирнов ,«Великая октябрьская энергетическая революция, о необходимости которой так долго говорили «отщепенцы» от науки, свершилась», 18.11.2014, «Атомная стратегия»,http://proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=5669
4. А. А. Просвирнов, инженер, Москва, Ю. Л. Ратис,д. ф-м. н., профессор, Самара, «Низкоэнергетические ядерные реакции и перспективы альтернативной атомной энергетики.»Промышленные ведомости», 11.2013 (http://www.promved.ru/next/article/?id=2555)
   5. Александр Просвирнов, г. Москва, Юрий Л. Ратис,д.ф.м.н, профессор, г. Самара, «Сомнений не осталось, LENRсуществует», «Атомная стратегия», 29/11/2013 (http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4921)
   6. А. Просвирнов, «Состоится ли атомный проект -2», «Атомная стратегия», 27/04/2012 (http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=3736
   7. В.И.Поляков, «О природе вещей, а также о E-cat, его загадках, находках и перспективах.», «Атомная стратегия», 25.12.2014,http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=5756