Холодный ядерный синтез. L E N R

Профессор Вачаев А. В. (1934—2000)

«Если мне удастся осуществить некоторые свои мечты, то это будет для блага всего человечества. Немедленный результат – это не цель учёного. Он не надеется, что его продвинутые идеи будут одобрены сразу. Его долг – заложить фундамент для тех, кто придёт после нас и указать им путь».

Никола Тесла.

Предисловие

Часть текста ранее уже публиковалась в книгах «Структура мироздания вселенной» и «Холодное электричество».

Холодный ядерный синтез или ХЯС специалисты определяют как реакцию слияния атомных ядер в холодном водороде, например, мюонный катализ. Всё остальное множество эффектов (более 4000 открытых публикаций), реакций и явлений, включающих признаки работы реакторов Филимоненко, Энергонива А. В. Вачаева, М. И. Солина, E-CAT A.Rossi, выстрелы С. В. Адаменко, К. Шоулдерса, А. Ф. Кладова, Л. И. Уруцкоева и многих других именуются как LENR. Объяснить эти реакции в рамках существующих концепций фундаментальной ядерной физики не удаётся. Именно, такое состояние этого вопроса случилось с работами указанных авторов. Комитет РАН РФ по лженауке1 констатировал – что этого не может быть, потому что не может быть никогда. Вот такие аргументы. Так или примерно так звучали заключительные фразы экспертиз этих явлений LENR, данные академиком Кругляковым.

Академик Рубаков также внёс свою лепту в этот процесс:

«Отталкивание протонов, которое не позволяет ядрам приблизиться на достаточно близкое расстояние, называется кулоновским барьером – и в термоядерных реакциях преодолеть его позволяет температура в миллионы Кельвинов. В холодном ядерном синтезе этих температур нет – следовательно, непонятно, за счет чего барьер преодолевается».

Борьба комиссии по лженауке РАН РФ с холодным ядерным синтезом дала свои плоды. Более 30-ти лет были под запретом официальные работы по теме LENR и ХЯС в лабораториях РАН, а реферируемые журналы не принимали статьи по этой теме. Только недавно вскрылась аналогичная возня с ХЯС в США в опубликованном Меморандуме по ХЯС доктора Юджина Маллова (Eugene F. Mallove). За это время в мировом масштабе началась мировая война, поголовные убийства в 2004 (Юджин Маллов в США, Кладов А. Ф.), травля (Вачаев А. В., Гареев Ф. А. в ОИЯИ, Уруцкоев Л. И. в Курчатовском институте), А. Росси в Италии и доведение до смерти многих учёных с пионерскими работами по LENR. История с Д. Кили и Н. Тесла, Э. Грэем, Т. Мореем повторилась уже на современном этапе. Опять «эти» жгут костры и людей за новые знания.

В таком случае, как говорил П. Л. Капица2: – «Развитие науки заключается в том, что в то время как правильно установленные экспериментальные факты остаются незыблемыми, теории постоянно изменяются, расширяются, совершенствуются и уточняются. В процессе этого развития мы неуклонно приближаемся к истинной картине окружающей нас природы, понимание которой необходимо для того, чтобы все более полно овладевать и управлять этой природой. Наиболее мощные толчки в развитии теории мы наблюдаем тогда, когда удается найти эти неожиданные экспериментальные факты, которые противоречат установившимся взглядам. Если такие противоречия удается довести до большой степени остроты, то теория должна измениться и, следовательно, развиться. Таким образом, основным двигателем развития физики, как и всякой другой науки, является отыскание этих противоречий. Отсюда мы получаем основу для объективной оценки научного достижения. Нахождение всякого нового явления в природе надо оценивать тем значительнее, чем больше изменений оно может потребовать от существующих в данное время взглядов или теорий».

Надежды, возлагаемые учёными многих стран на ускорители заряженных частиц, с помощью которых возможно было узнать структуру атомных ядер не оправдались. По мнению автора книги, анализ результатов ускорения и столкновений пучков электронов, протонов и других заряженных частиц приводит к грубейшим ошибкам при использовании формулы для энергии и массы из СТО А. Эйнштейна. Массы в природе вообще не существует, а проявления эффекта «массы» на поверхности Земли – есть результат взаимодействия гравитационного поля частицы с центральным гравитационным полем ядра планеты и бозоны Хиггса здесь ни причём. Физика не математика.

Отсюда вывод – необходимо изменить теории моделей атома и его ядра на более подходящие, как А. Ф. Кладов применял капельную модель ядра для объяснения своих результатов по холодному распаду – синтезу химических и радиоактивных элементов.

При испытаниях реактора E-CAT A.Rossi в 2011 —2012 на её автора с подобными заключениями и математическими доказательствами обрушился весь научный мир – его называли мошенником и уголовником, как и в своё время Д. Кили, Н. Тесла, Э. Грэя, Т. Морея и многих других, кто замахнулся на устоявшиеся концепции и основы физики. После 2012 года, научный мир немного остыл и даже стал поддаваться искушению оказаться чуть ли не в первых рядах защитников LENR, а зачастую и поучаствовать в соавторстве.

Среди всей научной западной шумихи и трескотни вокруг ХЯС и LENR с 1989 года в глубине России, в Магнитогорске на базе известного Металлургического комбината профессор А. В. Вачаев разработал установку «Энергонива», на которой генерировал электроэнергию, наладил производство десятков килограммов заранее спланированных химических элементов и проводил исследования свойств своего холодного плазмоида, источник ГЭМД которого являлся атомно-ядерным котлом и создавал всё это. Причём производство электроэнергии и новых химических элементов проходило не на АЭС-реакторах с рабочим горючим из урана, а из дистиллированной воды. Эта установка работала на протяжении шести лет. Вот всего несколько цифр: из одного кубометра воды (или одной тонны) получается 214 кг железа, 20 кг марганца и выделяется 3,2 мегаватт-часа электроэнергии. Как подсчитал А. В. Вачаев, на реакцию холодного ядерного синтеза он израсходовал 5 киловатт, а на выходе получил 25 киловатт. Полученный серый порошок переплавили в тёмно-серую цилиндрическую болванку, но только распилить её или даже поцарапать не удавалось никакими инструментами. Разрезать болванку смогли лишь электроискровым методом. Холодный ядерный синтез позволяет в любых количествах получать не только вольфрам, платину или, скажем, рений, который в 10 раз дороже золота. Можно синтезировать любые элементы таблицы Менделеева, в том числе ещё не открытые. Всё это стало лишь поводом для зависти и травли, приведшей его к инфаркту и смерти.

Производство энергии. В настоящее время производство энергии в будущем возлагается на Управляемый термоядерный синтез. Уже идёт подготовка и строительство реактора ИТЕР во Франции.

Существует мнение авторитетных физиков, что управляемый термоядерный синтез в принципе невозможен. Почему?

Управляемый термоядерный синтез считается невозможным по нескольким причинам:

Высокая температура. Для начала реакции вещество необходимо нагреть до очень высокой температуры – сотен миллионов градусов. Ни один из существующих материалов длительный нагрев такой температурой выдержать не может.

Нейтронный поток. В процессе реакции образуется нейтронный поток, который бомбардирует стенки защитной оболочки реактора. В результате возникает «наведённая» радиация, которая усложняет обслуживание оборудования и может привести к необходимости его периодической замены.

Невозможность достичь чистого прироста энергии. При текущем уровне развития технологий учёные не могут добиться того, чтобы расход энергии на нагрев и доведение вещества в реакторе до состояния плазмы, а затем на поддержание его в этом состоянии был ниже, чем количество выделяемой в ходе реакции энергии.

Таким образом, для осуществления управляемого термоядерного синтеза необходимы сложные и дорогостоящие условия, которые пока не удаётся создать на современном уровне развития технологий.

Однако опережающими темпами идёт подобное движение по освоению и пониманию Холодного ядерного синтеза во многих ведущих странах. Почему происходит такое? Ответ очевиден. Знание только 4, 9% свойств вещества исключает движение вперёд. Как показал анализ успешных испытаний реакторов Солина, Вачаева, Адаменко, Уруцкоева, Шоулдерса, Кладова, Росси и многих других выделение энергии наиболее эффективно происходит в конденсированных кластерах с определённой критической массой. Активация процесса начинается в точке и развивается в очень короткое ядерное время. Непрерывность и автономность процессов достигается в проточном режиме одновременным воздействием механических и электромагнитных действий энергии. Наиболее простым и доступным сырьём топлива является вода (техническая, сбросы радиоактивных отходов с АЭС и т.д.). Поэтому наиболее перспективной для промышленного освоения является макет реакторной ячейки Вачаева. Для поддержания устойчивого автономно работающего непрерывного режима применяемые средства образуют единую синхронизованную систему взаимно-перпендикулярных механических и электромагнитных вихревых процессов в точке расположения действующей микрошаровой молнии. А все вместе взаимодействующие одновременно каскадные многофотонные процессы от точки до поверхности всего объёма образуют действующую синергетику реакторной ячейки рождения новых атомов из плазмы атомных ядер и атомов воды с примесями других веществ.

5 марта 2015 года в стенах ВНИИАЭС в его честь был посвящён доклад на тему «Переработка радиоактивных отходов с помощью реактора А. В. Вачаева на базе LENR», а также четыре лекции автора на тему «Холодный ядерный синтез».

Сейчас, оглядываясь на прошедшие годы с высоты 2024 года на достигнутые успехи мировым научным сообществом в совершенствовании таких реакторов, необходимо акцентировать внимание всех учёных на эту установку «Энергониву» и «Энергониву-2». Её значимость намеренно замалчивают на западе. Хоть профессор А. В. Вачаев и был экспериментатором от бога, но его установку можно смело назвать открытием века, рангом значительно выше чем открытие деление урана и ядерной бомбы. ЭТО открытие свойств урана сейчас порождает только проблемы и непрекращающиеся аварии-катастрофы на АЭС с выбросами радиоактивных кластеров в воздух, воду, а также и серьёзные проблемы во всём мире с хранением отработанных ТВЭлов. Реактор Вачаева лишён всех этих недостатков и существенно отличается методом атомной и ядерной дезинтеграции от всех существующих, более того он способен ещё и утилизировать любые его радиоактивные отходы – «подметать пол» в Хозяйстве АЭС, т.е. уничтожать ЖРО, как в открытом, так и в замкнутом ЯДЕРНО-ТОПЛИВНОМ ЦИКЛЕ оборота РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ в системе АЭС.

Из анализа уже действующих реакторов LENR следует, что протон-нейтронная (в том числе и дейтонная) модель атомного ядра неспособна объяснить их работу и механизм получения продуктов переработки.

Для исследований структуры атомного ядра и кварк-глюонной плазмы были предназначены самые дорогостоящие установки в мире и которые завершились строительством Большого адронного коллайдера.

Большой адронный коллайдер ускоритель заряженных частиц на встречных пучках предназначен для разгона протонов и тяжѐлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 000 учѐных и инженеров из более чем 100 стран. Большим назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 м; адронным из-за того, что он ускоряет адроны; коллайдером из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках столкновения. В ускорителе сталкивают протоны с суммарной энергией 14 ТэВ, а также ядра свинца.

Описание работы БАК с протонами.

Атомы водорода поступают строго дозированными порциями в камеру линейного ускорителя (фото3 1), там от них отделяют электроны, оставляя только ядра водорода.

Фото 1. Системы ускорения протонов на БАК.

Протоны несут положительный заряд, что позволяет придавать им ускорение при помощи электрического поля. Отсюда протоны будут двигаться со скоростью равной 1/3 скорости света. Теперь они готовы поступить в бустер или во вторую систему ускорения протонов.

Чтобы максимально повысить плотность потока частиц их разделяют на 4 части, каждая из которых поступает в отдельное кольцо бустера (накопителя). Линейное ускорение здесь уже не эффективно, поэтому применено движение по кругу длинной пути 157 метров. Чтобы придать частицам большую скорость, они проходят по кругу много раз, при этом на них воздействуют пульсирующим электрическим полем. Мощные магниты помогают придать частицам нужное направление и удержать их на круговой траектории. Кольцевой ускоритель разгоняет протоны до 91,6% скорости света, при этом собирает их в плотный пучок. После этого частицы из 4 колец собираются воедино и поступают в протонный синхротрон – эта третья система ускорения протонов. Протяженность синхротрона 628 метров это расстояние протоны проходят за 1,2 секунды, разгоняясь до 99.9% скорости света. Именно здесь достигается точка перехода. К энергии движения частиц добавляется энергия электрического поля, но это не приводит к дальнейшему разгону, потому что частицы уже почти достигли максимально возможной скорости света. Но в результате такого воздействия увеличивается масса протонов, если говорить кратко, то протоны не могут ускоряться, а становятся тяжелее. На этой стадии энергия каждой частицы равняется 25 ГЭВ, при этом протоны становятся в 25 раз тяжелее чем в состоянии покоя.

Теперь начинается 4 стадия системы ускорения протонов. Протонный суперсинхротрон – огромное 7-ми километровое кольцо. Его задача увеличить энергию протонов до 450 ГЭВ. Далее пучки протонов будут готовы к перемещению в большой адронный коллайдер. В нем проложены две вакуумные трубы, по ним в противоположных направлениях, движутся пучки протонов. При помощи специальных устройств новые порции протонов поступают в трубы так, чтобы не мешать движению уже загруженных туда пучков. По одной трубе частицы движутся по часовой стрелки, а по другой – против. Эти трубы пересекаются в четырех местах, где установлены детекторы. Именно здесь протоны можно столкнуть друг с другом. Энергия столкновения в два раза превышает запас энергии каждого протона. В течение получаса в коллайдер поступают около 2800 порций частиц. Все это время коллайдер придает дополнительную энергию частицам двигающимся почти со скоростью света. Каждую секунду протоны проходят 27 километровый круг и более 11 тысяч раз постоянно получая, импульсы ускоряющего электрического поля. Энергия каждого протона уже составляет 7 ТэВ, а масса в семь тысяч раз больше нормальной.

Теперь протоны готовы к столкновению. Направляющий магнит обеспечивает необходимую для этого траекторию их движения. Общая энергия двух сталкивающихся протонов равна 14 ТэВ. Всплеск (фото 1а) от столкновения можно наблюдать в течение двух секунд.

Фото 1а. Всплеск от столкновения пучков протонов.

Траектории выделившихся в результате столкновения частиц анализируют компьютеры, к которым подключены детекторы.

Результаты. Трехмерный портрет протона

Устройство протона по-прежнему остается одной из самых интересных и до сих пор неопределённых тайн в физике элементарных частиц. Более того, в последние годы интерес к ней снова возрос, потому что физики поняли, как получить «трехмерный» портрет быстро движущегося протона, который оказался гораздо сложнее портрета неподвижного протона.

Задачи. Исследования кварк-глюонной плазмы (КГП) – экстремального состояния материи – являются одним из основных направлений работы БАК. К этой задаче добавилось исследование природы сильного взаимодействия еще в одном крупном научном проекте ЦЕРН на установке NA61/SHINE.

Эксперимент ALICE путем лобовых столкновений ультрарелятивистских ядер позволяет воссоздать процесс появления кварк-глюонной плазмы. Установка ALICE – это огромный физический прибор, включающий в себя более 20 детекторных систем. По размеру она сопоставима с домом высотой 16 и длиной 26 метров, весит 10 тысяч тонн и располагается на глубине 56 метров под землей в одной из точек, где пересекаются пучки протонов и ядер, ускоряемых БАК. С 2008 по 2018 год ALICE стабильно работала на пучках Большого адронного коллайдера и вела регистрацию столкновений как протонов, так и ядер свинца, разогнанных почти до скорости света.

Второй фундаментальный научный эксперимент ЦЕРН, – это NA61/SHINE (SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment) на Протонном cуперсинхротроне (SPS), одном из ускорительных колец БАК. В эксперименте изучаются адронные конечные состояния, возникающие при взаимодействии различных частиц пучка (пионов, протонов и ядер бериллия, аргона и ксенона) с множеством фиксированных ядерных мишеней. В NA61/SHINE работают 140 физиков из 14 стран и 28 институтов. Основные цели эксперимента NA61/SHINE – исследование природы сильного взаимодействия, поиск критической точки ядерной материи.

Данные, полученные от столкновений встречных пучков ядер золота и свинца (схема эксперимента – внешнее воздействие ядро-ядро с откликом рождения «сжатая-расплавленная» кварк-глюонная плазма), а также пучков золота и дейтерия, во многом противоречивы и до сих пор находятся в стадии поиска ответов на вопросы:

– удалось ли при столкновениях ядер свинца или золота сжать вещество до образования кварк-глюонной плазмы?

– для исследования чётности в кварк-глюонной плазме изучалось движение образующихся микрочастиц во внешнем магнитном поле, создаваемом магнитами детектора,

– кварки различных «ароматов» по-разному движутся в магнитном поле,

– почему так противоречиво ведут себя «струи переходов ионы-адроны-кварки-глюоны»?

– необходимое время регистрации следов этой неуловимой формы чрезвычайно горячей и плотной ядерной материи составляет величину порядка 10—23 секунды,

– частицы рождаются более интенсивно, чем ожидалось, а стадия их рождения в сгустке – fireball длится значительно меньшее время, чем предсказывалось теоретически; также, вопреки расчетам, стадия рождения частиц укорачивается с увеличением энергии,

– найдены ли обещанные бозоны Хиггса с массой 125 или 247 Гэв, отвечающие за массу элементарных частиц, и является ли 5—6 сигм превышения над стандартной ошибкой достоверным результатом открытия этих новых частиц?

– какова природа материи, спина, электрического заряда элементарных частиц и атомных ядер?

Итак результаты от вложенных в строительство и исследования в БАК колоссальных средств множества стран более чем «скромны», если не сказать более скептически.

Введение

В 2021 году исполнилось 60 лет со дня рождения идеи лазерного термоядерного синтеза. Родилась она в голове будущего нобелевского лауреата Николая Геннадьевича Басова4 и была впервые публично им высказана на заседании Президиума АН СССР в 1961 году, а уже через три года теоретически им же обоснована.

Потребовалось ещё четыре года напряженной работы, и 18 апреля 1968 года на уникальной установке5, созданной в Физическом институте им. П. Н. Лебедева, были зафиксированы первые нейтроны.

Проведенная спустя полвека тщательная проверка результатов эксперимента показала, что это был холодный лазерный ядерный синтез. Что это означает? Это означает, что 18 апреля 1968 года группой Николая Басова впервые в мире с помощью лазера была получена реакция холодного ядерного синтеза. В октябрьском номере «Журнала экспериментальной и теоретической физики» – журнала Президиума Российской академии наук была опубликована статья6, в которой авторы приходят к такому неожиданному и сенсационному выводу. А ведь именно направление холодного ядерного синтеза первым преодолело порог энерговыгодности, когда энергетический реактор выдает энергии больше, чем тратится на его запуск и работу. Его официальное признание произошло стремительно и без шумных заявлений после 22-й Международной конференции по ядерным исследованиям в конденсированных средах, состоявшейся в итальянском Ассизи в сентябре 2019 года. В Японии, США, Индии, Китае, Евросоюзе, Канаде, Южной Корее началось финансирование государственных программ и крупных проектов по холодному синтезу. Даже Российский фонд фундаментальных исследований объявил совместный с Италией грант на исследования в области холодного синтеза, правда, пока с крайне скудным финансированием.

В пятой статье цикла Джонатана Тенненбаума о боро-водородной мечте ядерной энергетики «В решении проблемы зажигания ядерного синтеза происходят заметные изменения», публикующегося на портале Asia Times, рассказывается о полученных за последние годы результатах в освоении нерадиоактивной реакции ядерного синтеза «бор + протон» с помощью ультракоротких лазерных импульсов.

Экспериментальные исследования с конца 1990-х годов выдающегося китайского физика Чжан Цзе и других учёных установили ясность в ключевом моменте: взаимодействие между лазерным импульсом и мишенью резко меняется, когда длина импульса уменьшается с наносекунд (миллиардных долей секунды) до пикосекунд (триллионных долей секунды) или ещё меньше. Упоминаемая в статье Пондеромоторная сила, вызванная электрическим и магнитным полями лазерных импульсов, выполняет свою работу задолго до того, как успевают развиться нагрев и результирующие силы давления, но для этого нужны пикосекундные или фемтосекундные лазеры. А после недавнего эксперимента на пражской лазерной системе Asterix (PALS) в Чешской Республике, сообщается о рекордном выходе 1011 альфа-частиц, достигнутом за счет фокусировки лазерного луча субнаносекундной длительности и мощностью 600 Дж на мишени из нитрида бора… Показано, что такая удивительная цифра достигнута не за счёт термоядерного механизма. А за счёт какого механизма?

В будущей энергосистеме основными источниками электрической и тепловой энергии будет множество распределенных по сети точек небольшой мощности, что в корне противоречит существующей парадигме в атомной отрасли наращивать единичную мощность энергоблока для снижения удельной стоимости капвложений. В этом отношении LENR установки очень гибкие и это уже продемонстрировали М. И. Солин7, А. В. Вачаев и А. Росси, в то время, как другие исследователи продолжают «удивлять мир» незначительными эффектами.

Итак, семь независимых экспертов (пять из Швеции и два из Италии) провели испытания высокотемпературного аппарата E-Cat, созданного Андреа Росси, и подтвердили заявленные характеристики. Напомним, что первая демонстрация аппарата E-Cat, основанного на низкоэнергетической ядерной реакции (LENR) трансмутации Никеля в Медь, состоялась 10 лет назад в ноябре 2011г.

Эта демонстрация вновь, как и знаменитая конференция Флейшмана и Понса в 1989г, возбудила научное сообщество, и возобновило непрекращающийся до сих пор спор между приверженцами LENR и традиционалистами, яростно отрицающими возможность подобных реакций.