Краткий отчет по «народной проверке холодного ядерного синтеза»

Запомним этот печальный день,  уважаемое сообщество АШ. Сегодня, 10 января 2019 г., мы хороним красивую и простую до гениальности идею Холодного Ядерного Синтеза (ХЯС). Увы, простота есть необходимое, но недостаточное условие гениальности. Те, кто называют его ХУЯС, могут сплясать гопака на крышке гроба – вы были правы и светлого энергетического будущего у ваших внуков не будет, только первобытный коммунизм. Descensus averno facilis est. Празднуйте свою пиррову победу.

Итак, уважаемое сообщество АШ, как и обещано ранее,  Вам представляется отчет по посконно-домотканной проверке ХЯС, сделанной силами АШевцев. Здесь, на  Пульсе, размещена краткая выжимка из полученного материала с выводами и философским заключением - для тех, кому не интересны детали и жаль зря тратить время. А в блоге – фактология (с картинками :) для более вдумчивого изучения специалистами и критики.

Напоминаю историю вопроса:  предложение коллективно заняться   экспериментальным   изучением своими силами реальности ХЯС для прекращения бестолковых спекуляций было в июне 2018 г., затем последовал двухнедельный мозговой штурм всех заинтересовавшихся АШевцев, а по его итогам я выложил 13 июля на обсуждение и рассмотрение План работ по народной проверке ХЯС.  

Было предложено всем желающим заняться  7 разновидностями ХЯС из более чем 30 известных, наиболее полно отражающими весь спектр этого явления. После анализа общих характерных черт известных эффектов при выборе экспериментов предпочтение отдавалась экспериментам а) наиболее широко охватывающие различные гипотезы ХЯС и б) выполнимых  любым мало-мальски рукастым человеком, чтоб  можно  проделать работу самостоятельно в домашних условиях.

Откликнулось 13 человек, я даже не ожидал так много, но к середине  сентября, очевидно в результате перенапряжения камрадов от размышлений о судьбах человечества, нас осталось только трое.  Мы из разных регионов России и из-за (формально) границы. Называть этих стойких камрадов  не буду, захотят – сами откликнутся и дадут комменты. Я же только скомпоновал их и свои отчеты в виде единого текста и составил обобщающую таблицу.

Введение.

Исходная посылка: предполагаем,  что из уже имеющихся законов природы и свойств материалов  можно сложить новый пазл и получить ХЯС. Потому, что  ничто другое проверить невозможно. Мы НЕ претендовали на открытие новых законов природы (это дело фундаментальной физики), а также Святого Духа, Всемирного Разума и т.д. (это вопросы Веры).  Мы ставили задачу о банальном поиске ХЯС, опираясь только на обычную, общепринятую физику. Азы которой все присутствующие проходили в школе, а некоторые  изучали более глубоко в вузе. Это т.н. прикладная наука, на которой стоит вся наша цивилизация.

Но при этом, если явление имеет место быть, мы должны обязательно его следы обнаружить, даже если ХЯС связан с какими-либо потусторонними силами. Поэтому мы скрупулезно копировали все опубликованные особенности экспериментов по ХЯС. Мы были практически уверены в успехе, так как пришли к обоюдному согласию, что давно открытый ядерной физикой мюонный катализ уже и есть в чистом виде ХЯС. От этой «печки» и решили танцевать, так как при этой гипотезе аппаратура для  эксперимента  от исходной модели не зависит,  просто мы несколько усложняем себе жизнь, делая аппаратуру портативной и спускаясь с ней под землю.  Т.е. эти опыты универсальны, они  носят общий характер, независимо,  мюоны порождают ХЯС или что-то другое.

Подробный разбор ХЯС на основе гипотезы  мюонного катализа есть на видео семинара Э. Н. Цыганова (мелькающие в видео слайды кочуют у него из работы в работу и полностью исчерпывают тему, но желающие углубить знания могут почитать его статьи в научных журналах, они все есть в инете.).

Тут "все хорошо, прекрасная маркиза, за исключеньем  пустяка"(с).  Профессор Цыганов  = главный специалист ОИЯИ,  один из лучших экспериментаторов российской физики, лауреат Госпремии, которую он получил за работу по изменению траектории пучка заряженных частиц. Он  ухитрился  заменить магнитное поле (как всякий дурак делает уже сто лет) изогнутым кристаллом!

И вот такой потрясающего уровня экспериментатор  рассказывает нам гипотезу ХЯС.  Ни слова об экспериментальном подтверждении.

Может быть, я слишком склонен судить по себе, но я не поверю, чтоб такой специалист ни разу не попробовал сделать экспериментальную проверку хоть одного варианта ХЯС. Но нет. У него только теория, отдадим должное – вполне логичная и в чем-то даже убедительная даже для специалистов. Вывод однозначный: профессор Цыганов попробовал экспериментально – и ничего не получилось.

Наш результат полностью это подтверждает. По заявленным авторами методикам и опубликованным описаниям экспериментов ХЯС получить не удалось.

 

Общие положения.

Мы выбрали из предложенного списка три эксперимента по ХЯС, по видам рабочего вещества – газообразное, жидкое и твердое.

Было принято,  что все эксперименты проводятся по компаративному принципу – измерительная ячейка + находящаяся в точно таких же условиях контрольная ячейка.  Почему-то такой принцип адептами ХЯС используется крайне редко, а по правде сказать – нам такие эксперименты не известны.

Было принято, что мы регистрируем только разность температур между рабочей и контрольной ячейкой с точность 0,1 К. Все остальные гипотетические признаки наличия ХЯС, такие как потоки нейтронов, образования трития и тритонов, разные гамма-излучения мы считаем противоречивыми, предвзятыми, умозрительными, неубедительными и недостоверными.  Тем более, что кроме тепла от ХЯС ничего большего и не требуется. Есть тепло – уже интересно, нет тепла – ну так и ни к чему городок городить.

Также "на берегу" договорились принимать во внимание только превышение температуры измерительной ячейки над контрольной в 0,3 К.

Аппаратура и материалы

Вся аппаратура у нас уже имелась, ничего экстраординарного прикупать не потребовалось: пишущие терморегуляторы типа Термодат, мультиметры, смартфоны, компьютеры, радиометр СРП. Имелись также две ячейки высокого давления, оставшиеся от других тем, начинка от пальчиковых никель-металл-гидридных аккумуляторов и термопары.

Расходные материалы были приобретены на сумму1819 руб., плюс почтовые расходы и э/э ~ 50 кВт ∙ ч.

Поскольку  единственным измеряемым параметром являлась разность температур между измерительной и контрольной ячейками особое внимание уделялось термоизоляции ячеек от окружающей среды и друг от друга. Это достигалось в опытах по Флейшману-Понсу и Арате  толстой строительной теплоизоляцией и заливкой щелей строительной пеной, а в опыте Росси – в надежным теплоизолятором из пустотелых кварцевых нитей (обшивка шаттла Буран) и вентилируемой щелью  между измерительной и контрольной ячейками.

Описания экспериментов

0) Прежде всего, мы убедились, что мюоны существуют  и мы в состоянии их регистрировать. Как оказалось, для этого можно использовать фотоаппарат или видеокамеру, например, ноутбука. Мы  загрузили  программу DECO на смартфоны и, согласно инструкции заклеили изолентой их видеокамеры.  Смартфоны прекрасно регистрировали мюоны, хотя, конечно, в час по чайной ложке.

Кроме того, использовался  антикварный радиометр СРП-1 в соответствии с последней разработкой MIT

На поверхности земли результаты у всех экспериментаторов были идентичными: при сравнении с  данными по фактическому магнитному полю Земли за июль – август 2018 г. с сайта Гисметео.

С неплохой корреляцией наблюдается Форбуш-эффект = резкое повышение потока мюонов  за 1- 2 суток до начала сильной магнитной бури.

Измерения в глубине земли показали, естественно, снижение интенсивности потока мюонов, тем не менее мы уверенно фиксировали мюоны до глубин 100 м под землёй. Учитывая хорошую  корреляцию потока мюонов с данными фактических измерений геомагнитного поля   Гисметео,  и прогнозами  ИЗМИРАН, мы для упрощения последующих экспериментов решили мюоны не замерять, а просто старались проводить поиск ХЯС за день- два до прогнозируемой магнитной  бури. Нам ведь чем больше мюонов – тем лучше, а сколько их – вторичный вопрос, решаемый только если будет обнаружен ХЯС.

Были опробованы следующие эксперименты:

1). Опыт Флейшмана – Понса. 

Здесь и далее описание авторского опыта можно посмотреть в Плане работ.

В качестве катода для измерительных ячеек использовались:

а)  трубки, изготовленные из порошкового мешметалла, добытого из старых никель-металл-гидридных аккумуляторов типа АА, прогретых в вакууме при 1400 К., для прочности запрессованного  к перфорированным никелевым трубкам,

б)  трубки, изготовленные из пористого графенового материала с напыленным палладием.

Ячейки были изготовлены максимально идентичными геометрически, но в измерительную ячейку заливался электролит на тяжелой воде:  раствор 0,1 моля LiOH - в тяжёлой воде.

В контрольную ячейку - в одном случае такой же щелочной раствор на обычной дистиллированной воде, а в другом – такой же раствор в дейтерированной воде, но в качестве катода использовалась такая  же по весу и форме трубка из химически стойкой нержавеющей стали, как трубка из меш-металла, (электрические параметры у всех ячеек совпадали). Ячейки во всех случаях были размещены в одном цилиндрическом корпусе с хорошей теплоизоляцией и снабжены включенными встречно термопарами, так что на регистрирующем приборе отображалась только разность температур между ячейками.

2 Опыт Росси

Описание можно посмотреть в Плане работ.

Реактор представляет собой простейшее устройство: два керамических стаканчика с последовательно включенными нагревателями одинакового омического сопротивления. Измерительная трубочка заполнялась Ni +10% Li[AlH₄]. Т.е. порошковым никелем  и алюмогидридом лития = сильным восстановителем для органической химии. Сначала реактор нагревается с помощью внешнего источника энергии, но при достижении определенной температуры (мы брали 1000^оС, 1100^оС, 1200^оС и 1280^оС), реакция ХЯС  должна начать производить избыточное тепло. Поскольку было подозрение, что избыточное тепло производилось не ХЯС, а в результате разложения алюмогидрида лития (для чего он, собственно, и используется в химии) по реакциям:

3 LiAlH4 → Li3AlH6 + 2 Al + 3 H2 
2 Li3AlH6 → 6 LiH + 2 Al + 3 H2 
2 LiH + 2 Al → 2 LiAl + H2 ,

то контрольная трубочка заполнялась смесью кварцевого песка с таким же количеством алюмогидрида лития, что и измерительная трубочка. Термопары включались, как всегда, встречно.

Опыт Араты

Описание можно посмотреть в Плане работ.

Ячейки были заполнены газом при давлении 100 атм.: измерительная - газообразным дейтерием, контрольная – газообразным гелием и обе – одинаковыми навесками прогретого при 1400 ^оС  в вакууме  порошкового сплава Zr₆₅Pd₃₀Pt₅, применяемого в никель-металл-гидридных аккумуляторах. Термопары включались, как всегда, встречно.

После заполнения ячейки выдерживались в течение 50 часов, после чего  поглощенный металлом газ восполнялся до 100 атм.  Выдержка в 50 часов связана с тем, что за это время в оригинальном опыте Араты устанавливался стационарный режим.

В дальнейшем давление в ячейках контролировалось по встроенным манометрам, через 2 месяца в измерительной ячейке фиксировалось давление 89 атм., в контрольной – 95 атм.,  что было признано нами приемлемым, особенно учитывая конечный результат, который приведен в табл. 1.

Таблица 1

Сводная таблица результатов экспериментов

Заключение.

При максимально корректных экспериментах, с полным уважением к данным авторов, опубликованным в литературе, и дополнительными преференциями в пользу предполагаемого мюонного катализа, при самом строгом анализе, мы не получили ни малейшего намека на ХЯС.  95% доверительный интервал наблюдавшихся колебаний температуры даже не дотянул до условного рубежа в 0,3 К, с которого имело бы смысл продолжить исследования. Это притом, что в литературе во всех положительных результатах опытов наблюдались приросты температуры в десятки К.

 

Обсуждение.

Ситуация сложная: амбициозные и дорогостоящие попытки найти решение проблем управляемого термоядерного синтеза, которое длились более полувека, зашли слишком далеко. Проблемы горячего термояда  последовательно решаются, но сразу возникают новые, ещё более трудные. Т.е. трудности проекта возрастают пропорционально опыту строителей. 
Это "дурная бесконечность" по Марксу.

Наиболее известной попыткой термоядерного синтеза является международный проект ИТЭР. В настоящее время проект огромен и чрезвычайно дорог, сроки окончания с 2016 г. всё время переносятся, последние данные: срок  сдвинули еще на 6 лет  - к 2025 году, а предполагаемая сумма расходов выросла до 19 миллиардов евро.  Реалисты подсчитали, что строительство ИТЭР реактора и возможность его запуска произойдет не ранее чем через  35–50 лет.

И это притом, что проект ИТЭР рассматривается как чисто научный. В случае успеха  запуска планируется построить еще более грандиозное и на порядок более дорогое полупромышленное сооружение. Так что огромные финансовые и материальные затраты будут продолжаться еще в течение половины века. Ещё сто лет "от сегодня".  Следовательно, горячий термояд, и то если повезёт,  возьмет на себя заметную долю энергетики лет через 200.

Мировая нефтегазовая промышленность приветствуют это "развитие". Эта ситуация, однако, может привести к изменению климата, сокращению населения планеты и другим болезненным социальным катаклизмам.

Может просто не хватить времени – на оставшееся топливо у правительств и вообще всех людей найдутся более животрепещущие проблемы, требующие "затыкания энергетических дыр" здесь и сейчас, вместо научных изысканий.

 

Холодный синтез  оказался нереальной  альтернативой этому сценарию.

 

Лично я закрываю эту тематику до получения принципиально новых данных или, хотя бы, идей.

Feci quod potui faciant meliora potentes

 

P.S. Я обещал нескольким камрадам в этой же статье рассмотреть также перспективы космической экспансии человечества:  полагаю, что эти две темы тесно связаны.

 

На Земле ежегодно расходуется 3 10²⁰ Дж (в 2018 г.). Запасы органического топлива составляют 5 10²² Дж

Запасы ядерного топлива, с учетом бридеров и тория  10²⁴ Дж. При этом потребление энергии растет втрое каждые 30 лет (и ускоряется! но пока пренебрежем этим). Нарастающим итогом получаем: ВСЕ доступные невозобновляемые энергоресурсы будут в самом идеальном случае исчерпаны не позднее 2200 г.

Поток солнечной энергии на Землю составляет 3,8 10²⁴ Дж/год, однако реально использовать (по разным оценкам) значительно меньшую величину: 0,2 – 5 10¹⁹ Дж.

Только чтобы заменить солнечной энергией источники ископаемого топлива, нужно построить вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50—60 километров и каждые 30 лет утраивать площадь.

Таким образом, после 2200 г. человечество упрется в лимит энергопотребления от 6 до 150 раз НИЖЕ нынешнего уровня. Разница в уровне жизни по этим оценкам будет, конечно, огромная – от шумеров до начала 20 в. Но никогда не станет так, как сейчас!

 

Все оптимисты сравнивают перспективы только с сегодняшним уровнем энергопотребления, стыдливо умалчивая, что и население планеты и потребляемая им энергия растут по экспоненте. Иначе надо будет признать, что безграничный рост населения невозможен, а значит,  потребуется его не просто удерживать, но и сокращать. И тогда сих гуманистов запишут в фашисты.

 

Гипотентические альтернативы: термояд и космос.

 

Термояд.

Запас энергии синтеза легких элементов в океанах 3 10³⁰Дж,  на 6 порядков больше, чем в ископемом топливе, включая делящиеся с учетом бридеров. Сколько же времени потребуется, чтобы при нынешних темпах потребления энергии (без учета его ускорения), переработать все океаны в луц (с)? 600 лет! После чего обратно к шумерам.

 

На самом деле – потребуется намного меньше времени, т.к. , как сказано выше, сначала нужно будет произвести  энергоемкое строительство термоядерных электростанций, да и высосать весь дейтерий из всех вод невозможно: хорошо, если удастся хотя бы половину.   Так что и с термоядом максимум 300 лет. А ведь сам термояд еще под вопросом.

Космос.

Сначала нужно выбраться из гравитационной ямы на гелеоцентрическую орбиту.

 

Для сооружения одной космической солнечной энергетической станции мощностью 10 ГВт суммарная стартовая масса ракет-носителей составит, по современным оценкам, примерно 10 миллионов тонн. Следовательно, чтобы обеспечить современный уровень энергопотребления с помощью космоса потребуется 10¹⁰ тонн стартового веса. Это примерно 42 миллиона ракет сверхтяжелого класса "Энергия".  И каждые 30 лет их число надо утраивать, пока не кончится вообще вся энергия на планете.

 

Справка: за 7 лет было изготовлено 4 ракеты "Энергия", две из них стартовали. Следовательно, на изготовление 42 млн. носителей потребуется 20 млн. лет. Шутка. Так сколько же потребуется времени и энергии, чтобы реально вывести эту массу на орбиту Земли, пока не кончились энергоресурсы?

 

10 млн. т стартового веса означают сжигание 3*10¹⁸ Дж (равно 1% ежегодно потребляемой энергии на Земле). И это не считая затрат энергии на строительство ракет, а они на 3 порядка больше, т.е. 3*10²¹ Дж. Если эту величину утраивать каждые 30 лет, то даже в случае успешного освоения термоядерной энергии придется  ради космических станций исчерпать весь луц всю энергию на Земле за 150 лет. Зато поток энергии, дополнительно перенаправляемой на Землю  от солнца, будет достаточен для проживания на Земле на нашем нынешнем уровне, без фантастических изысков.

 

Но это только для выхода на околоземную орбиту и если  строить с Земли. Если удастся каким-то чудом приспособить для этого астероиды то, теоретически, можно обойтись значительно меньшими энергозатратами на транспортировку. Но вот незадача:  астероиды – не останки какой-то бывшей планеты, как мечтают писатели-фантасты, а осколки гомогенной газопылевой туманности, которым громадная гравитация Юпитера не позволила слепиться в единый шар. Поэтому на астероидах не прошли процессы металлогенеза (образования месторождений), т.е. нет высоких концентраций полезных для людей химических элементов.  Астероиды придется перерабатывать с огромными затратами энергии для обогащения. Баш на баш – экономим на логистике, теряем на добыче. Проще и энергетически выгоднее никуда не летать, а перерабатывать вторсырьё на Земле.

 

Т.е. ситуация разумного решения не имеет, кроме закукливания в гомеостаз.

Что и подтверждает т.н. Великое Молчание Вселенной. Нет суперцивилизаций, не светят они характерным ИК-излучением, согласно Второму Началу термодинамики. Т.е. нигде нет цивилизаций, освоивших энергетику своей звезды. И наша Земля вряд ли станет исключением:  вероятность меньше 10^-18 и ни разу за все время существования Вселенной не осуществилась.

 

Есть единственный, но совсем уж фантастический выход - распределенная "индивидуалистическая" сверхцивилизация. Она не нарушит Второго Начала, не обескровит места постоянного проживания, не будет бездумно транжирить энергию.

Но такая цивилизация будет основываться на технологии телепортации. 

 

Если у кого есть рабочая гипотеза, как создать телепортацию, мы готовы эту гипотезу проверить :_)))

А пока ВСЁЁЁ.