Холодный ядерный синтез: мы сразу пошли своим путём
Доклад члена Координационного совета РАЕН по проблеме «Холодная трансмутация ядер» Сергея Алексеевича Цветкова «Моё мнение по поводу холодного ядерного синтеза» на конференции «Холодному синтезу — 30 лет: итоги и перспективы», прошедшей 23 марта 2019 года в Москве.
* * *
Комментарий ИАREGNUM
Сергей Цветков — физик-ядерщик, специалист по физике ядерных реакторов, автор перспективного проекта реактора холодного ядерного синтеза на дейтерированном титане, разработка которого началась в Свердловском филиале Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники (СФ НИКИЭТ) Министерства среднего машиностроения СССР в 1989 году.
* * *
«Если бы холодного синтеза не было, его следовало придумать».
Начало
Мой доклад посвящён результатам, которые я получил в области холодного ядерного синтеза за 30 лет работы, практически с того самого момента, когда Мартин Флейшман и Стенли Понс объявили о своём открытии 23 марта 1989 года.
С чего всё начиналось. У нас, в городе Заречном, всё началось, когда в газете «Известия» от 25 марта 1989 года была опубликована статья «Открытие века или…» известного журналиста-международника, корреспондента по США и Великобритании Александра Шальнёва, в которой он рассказал о сенсационной пресс-конференции в Университете штата Юта в американском городе Солт-Лейк-Сити США.
«ОТКРЫТИЕ ВЕКА ИЛИ…
НЬЮ-ЙОРК. (Соб. корр. «Известий»). Свой основной выпуск новостей телекомпания «Эй-би-си» начала с отчета о пресс-конференции, проведённой в университете штата Юта. То, о чём было объявлено, и в самом деле — сенсация. Как сообщили британец Мартин Флейшманн и американец Стенли Понс, им удалось открыть способ осуществления ядерного синтеза на самых простейших условиях.
Если это так, если дальнейшие эксперименты подтвердят открытие, то будет сделан гигантский шаг к давнишней мечте многих учёных — к использованию синтеза в качестве дешёвого, надёжного и почти безопасного источника энергии. Реакция синтеза протекает с лёгкими ядрами, а реакция деления, используемая сейчас в обычных ядерных реакторах, в тяжёлых ядрах. Преимущество синтеза как источника энергии состоит в том, что дейтерием, используемым в этом процессе, изобилует любая вода. Другое важнейшее преимущество — отходы этого процесса мизерны.
Учёные мира давно бьются над проблемой синтеза. По оценкам газеты «Вашингтон пост», израсходованы сотни миллионов долларов, дабы с помощью самого совершенного и в то же время очень громоздкого оборудования создать такие условия, которые напоминали бы те, что существуют на Солнце, в гигантском ядерном синтезаторе. Пока же результат таков: на проведение таких экспериментов энергии уходит куда больше, чем её создаётся.
Метод Флейшманна и Понса необычайно прост. Этот эксперимент, говорит вице-президент университета штата Юта, схож с теми, которые проводят студенты-первогодки, используя два электрода, погруженных в жидкость. Сами учёные говорят, что, по их прогнозам, будет сравнительно легко преобразовать открытие в технологию, которая может быть использована в практических нуждах — для получения тепла, например. Однако, добавляют они, «ещё предстоит работа».
В американских научных кругах пресс-конференция в Юте однозначной реакции не вызвала. Обращено внимание на то, что она была устроена прежде, чем в известность об открытии были поставлены другие учёные, и прежде, чем доклад об открытии был представлен для публикации. Это необычно.
Во-вторых, есть подозрение, что практическая польза от открытия будет куда меньше, чем предсказывают авторы. По мнению Денниса Кифа из Университета Беркли (Калифорния), эксперимент стоит того, чтобы его продолжать дальше. Но, говорит учёный, сам являющийся специалистом по синтезу, пока нереалистично ждать существенных практических результатов: ведь проводимые эксперименты всё ещё дают весьма незначительное количество тепла, которого, конечно же, не хватит для того, чтобы, допустим, довести до кипения воду в паровых турбинах.
Скептицизм, мне кажется, распространился быстрее энтузиазма: ни «Эй-би-си», ни другие телекомпании репортажей об открытии больше не показывают. Очень скудно прореагировала и печать.
А. Шальнёв».
Далее был опубликован комментарий академика АН СССР Бориса Борисовича Кадомцева, известного специалиста по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу.
«Корреспондент «Известий» попросил академика Б. Кадомцева прокомментировать это сообщение. Он сказал:
«Сообщение из Нью-Йорка, конечно, сенсационное. Но научной информации в нём слишком мало для каких-либо определенных выводов. Для того чтобы произошли реакции синтеза, ядра должны подойти на очень близкое расстояние. Для этого они должны иметь большую относительную скорость. Поэтому для протекания интенсивной реакции требуется очень высокая техника. Очень слабые реакции могут протекать в менее экстремальных условиях. Например, в нейтронных генераторах используется находящаяся при комнатной температуре металлическая мишень, насыщенная тритием. По этой мишени ударяет пучок ускоренных ядер дейтерия, которые с малой вероятностью могут вступать в реакцию синтеза с ядрами трития. Информации корреспондента недостаточно, чтобы сделать вывод о достоверности открытия. Ясно лишь, что если реакция действительно протекает, то она явно слаба, и вряд ли такой процесс можно использовать для получения энергии».
Эта небольшая статья была продублирована в газете «Правда», потом появилась публикации в «Литературной газете» и многих других изданиях. В апреле 1989 года в 15-м номере еженедельника «Эхо планеты» была опубликована уже большая статья «Холодный термояд» — открытие века?», в которой были детально описаны установка и эксперимент Флейшмана и Понса, подробно рассказано о том, что и как они делали, какие были получены результаты.
На основании этих газетных публикаций наша группа в СФ НИКИЭТ уже в начале апреля включилась в проверку результатов. Но мы сразу пошли по своему пути.
В это же время, в конце апреля, публикуется «опровергающее» заявление Американского физического общества, а в мае появляется ряд тенденциозных газетных публикаций, в которых утверждалось, что данные Флейшмана и Понса неправильные, что они не умеют измерять тепло, что у них на самом деле нет никакого трития и т. д. Как говорится, всех собак на них повесили. Они пытались, конечно, отбиваться всё это время. Была даже предпринята попытка создания Института холодного синтеза, на который выделили довольно много денег. Однако институт проработал совсем недолго и был закрыт в конце 1990 года. К 1991 году на возмутителей спокойствия было оказано такое давление, что Флейшман вернулся в Британию, а Стенли Понсу пришлось уволиться из Университета штата Юта и переехать на работу во Францию, эмигрировав из США.
Об истории травли Мартина Флейшмана и Стенли Понса я написал статью, которая была опубликована 12 декабря 2017 года в ИА REGNUM под названием «О лженаучности холодного синтеза: в защиту электрохимиков Мартина Флейшмана и Стенли Понса», в которой, как мне кажется, я смог показать, что это была не научная критика, а именно травля, инициаторы которой на гнушались ни откровенной лжи, ни целенаправленной подделки результатов при «воспроизведении» эксперимента. Апрельские «опровержения» Американского физического общества и Массачусетского технологического университета были опубликованы уже через месяц после пресс-конференции, состоявшейся 23 марта, тогда как реакция у Флейшмана и Понса запускалась только на 72-ой день. На это обстоятельство почему-то сначала никто не обратил внимания. «Экспертизы» носили откровенно заказной характер, что позже выяснилось благодаря расследованию Юджина Маллова. Даже ставшее штампом обвинение Флейшмана и Понса о том, что они провели конференцию раньше, чем они опубликовали научную статью и якобы обманули своего соавтора профессора Стивена Джонса, не соответствовали действительности.
Главный вывод моей статьи таков:
«Холодный ядерный синтез — не лженаука. Мартин Флейшман и Стенли Понс совершили научное открытие, достойное Нобелевской премии».
Так я считаю сегодня, и так мы считали в 1989 году, убедившись в правоте Флейшмана и Понса в собственных экспериментах.
* * *
Об экономике холодного ядерного синтеза
Теперь перейдем к вопросу: почему выгодно заниматься холодным ядерным синтезом для получения энергии?
При подготовке доклада я нашел в литературе такую таблицу.
Табл. 1. Количество энергии, выделившееся в определенном количестве вещества при различных способах получения.
При полном сжигании нефти или угля получается 11,6 кВт-ч/кг. При делении урана-235 в атомных реакторах на 1 кг выделяется уже почти в 2 миллиона раз больше энергии, чем при сжигании нефти или угля. При синтезе ядер водорода энергии получается в 5 раз больше, чем при делении урана-235. А если суметь выделить полную энергию вещества по формуле Эйнштейна Е = m· c2, то можно получить в 247 раз больше энергии на килограмм вещества по отношению к синтезу ядер водорода.
Далее я проанализировал оценку энергии, выделяющейся при синтезе ядер водорода, и оказалось, что единственная термоядерная реакция с участием водорода, которая могла бы дать такое количество энергии на грамм вещества, относится к паре тритий-протий. В результате этого получается гелий-4 (4He) и 19,814 MэВ энергии:
3H + 1H = 4He + ϒ + 19,814 МэВ
Эта реакция в сумме дает 474,936 ГДж/г. А мы, как Флейшман и Понс, с самого начала рассматривали в качестве источника энергии слияние ядер дейтерия (d+d-реакцию), которое происходит внутри кристаллической решетки металла:
d + d = 3He (0, 82 MэВ) + n (2,45 МэВ) + 3,270 МэВ (1 канал)
= Т (1,01 МэВ) + р (3,02 МэВ) + 4,033 МэВ (2 канал)
Эта реакция ядерного синтеза возможна по двум каналам. Первый канал — это образование гелия-3 (3He) с нейтроном (n) с выделением 3,27 МэВ энергии, а второй канал — с образованием трития (Т) и протона (p) с выделением 4,033 МэВ энергии.
По этой классической ядерной реакции синтеза, когда первый и второй канал у нас равновероятны, количество выделившейся энергии на грамм молекулярного дейтерия равно 87,45 ГДж/г (Г — это Гига = 109), что намного меньше, чем приведено в Таблице 1 (423 ГДж/г).
В своей работе Флейшман и Понс обратили внимание на то, что у них регистрируется трития (Т), по сравнению с нейтронами, на 11−14 порядков больше, чем при классической d+d-реакции. Если учесть это увеличение выхода трития в их реакции, подтверждённое позже работами индийских ядерщиков, у которых при электролизе выход трития был на 7−11 порядков больше, чем выход нейтронов, тогда у нас энергия на грамм молекулярного дейтерия получается уже 96,57 ГДж/г. Таким образом, при такой реакции синтеза один грамм дейтерия может стать непрерывным источником тепла мощностью 3,062 кВт в течение целого года. Это замечательно.
Когда мы узнали о пресс-конференции Флейшмана и Понса, мы, группа сотрудников Свердловского филиала Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники (филиал НИКИЭТ имени Н. А. Доллежаля — знаменитый НИИ-8), работали с гидридом титана. В то время мы делали водородный комплекс высоких параметров с давлением водорода до 400 атмосфер. У нас под рукой был гидрид титана, а дорогой палладий, как говорится, надо было ещё поискать. Поэтому мы взяли титан и решили испытать его своим способом с помощью насыщения титана дейтерием из газовой фазы. Заказали дейтерий и попробовали работать с ним при высоких давлениях.
Возникает вопрос: почему мы сразу интуитивно выбрали титан и потом продолжили с ним работать, несмотря на то, что у Флейшмана и Понса используется палладий, который в процессе электролиза насыщается дейтерием с образованием дейтерида палладия. Обсуждая вопрос о том, как интенсифицировать процесс, мы пришли к выводу, что нам нужно ввести в кристаллическую решетку металла как можно больше водорода или дейтерия, чтобы получить регистрируемые результаты по теплу и по продуктам предполагаемой ядерной реакции. И здесь нам помогла следующая таблица (Рис. 5).
Гидриды металлов очень хорошо были исследованы ещё в 1960-е годы. В 1973 году у нас была переведена на эту тему фундаментальная американская монография (см. Гидриды металлов. Под ред. В. Мюллера и др. Перев. с англ. — М.: Атомиздат, 1973. — 432 с.). В этой книге есть специальная таблица Менделеева, в которой показано, какие гидриды металлов могут образовываться и в каких количествах они могут поглощать водород (Рис. 5). Из этой таблицы видно, что титан, цирконий и ниобий образуют бинарные гидриды, в которых на один атом металла приходится до двух атомов водорода, а, скажем, гидриды палладия и никеля на один атом металла могут поглощать не более одного атома водорода. Таким образом, стало очевидным преимущество работы с титаном в сравнении с палладием: титан поглощает в два раза больше водорода, а, следовательно, и реакций синтеза можно было ожидать как минимум в два раза больше.
Рассмотрим теперь Таблицу 2, в которой никель, палладий, титан, цирконий и ниобий сравниваются по плотности, содержанию в земной коре, теплоемкости, теплопроводности и стоимости этих металлов.
Табл. 2. Сравнение Pd, Ti, Ni, Zr и Nb по нескольким характеристикам.
Металл
Плотность (при н. у.), г/см3
Во сколькораз тяжелееTi?
Содержаниев земной коре,% по массе.
Теплоём-кость,
Дж/(Кмоль)
Теплопро-водность,(300 К) Вт/(м*К)
Стоимостьна 19.09.17$/кг
Атомнаямасса, г/моль
Палладий
12,02
2,65
0,000001
25,8
71,8
29 191,31
106,42
Титан
4,54
1
0,57
25,1
21,9
12,00
47,88
Никель
8,90
1,96
0,0075
26,1
90,9
11,05
58,69
Цирконий
6,51
1,43
0,0165
25,3
22,7
129,09
91,22
Ниобий
8,57
1,89
0,0020
24,44
53,7
226
92,91
Очевидно, что титан явно выделяется на фоне других металлов: он легче всех, в земной коре его больше всех, теплоемкость и теплопроводность у него достаточно маленькие, да и стоимость у него низкая. Она сравнима со стоимостью никеля, но по распространённости в земной коре на никель даже внимания обращать не стоит. Таким образом, получалось, что титан использовать можно и нужно. Вот такие причины были у нас, чтобы заняться титаном.
Совсем недавно я нашел первую работу в СССР по насыщению титана водородом. Сотрудники Ленинградского политехнического института Ю. В. Баймаков и О. А. Лебедев опубликовали статью «Титан и водород» в сборнике «Труды Ленинградского политехнического института» №223 за 1963 год, в которой они сообщили о тепловом эффекте, полученном при образовании гидрида титана на порошке титана.
В эксперименте при образовании гидрида было зафиксировано избыточное тепло в количестве 16,7 кКал/моль. А вот расчетные данные, которые приведены в статье:
На образование гидрида уходит 120 кКал и 103 кКал тратится на диссоциацию молекул водорода, то есть на образование атомарного водорода. Но в итоге всё равно остаётся избыточное тепло равное 14% — это достаточно много. Если рассчитать коэффициент превышения мощности, то есть отношение затраченного тепла (120,5 кКал) к избыточному теплу (16,7 кКал), то это будет чуть больше семи. Такую особенность имеет титан, который незаслуженно игнорируется в работах по холодному ядерному синтезу в последнее время.
На основе оборудования и материалов, которые мы готовили для водородного комплекса высокого давления, в апреле 1989 года была создана первая экспериментальная установка для получения реакций ядерного синтеза в дейтерированном титане (Рис. 8).
Напомню, что эта история происходит в исследовательском институте Средмаша (Министерства среднего машиностроения СССР), в Свердловском филиале научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники (СФ НИКИЭТ), которая является площадкой с экспериментальным реактором московского НИКИЭТ им. Н. А. Доллежаля, занимавшегося созданием ядерных энергетических объектов и установок военного и гражданского назначения.
Мы рассчитывали на то, что сможем получить очень высокое давление дейтерия, для чего на установке была подготовлена специальная емкость. Предполагалось, что мы сможем получить давление водорода в 400 атмосфер. Мы считали, если у нас не будет получаться реакция ядерного синтеза при низких давлениях, то мы сможем достичь положительного эффекта при высоком давлении. Но этого не понадобилось. На Рис. 9 видно, что экспериментальная ячейка окружена различными детекторами. У нас было несколько систем измерения ядерных излучений: для гамма-излучения использовались два детектора, были трековые детекторы нейтронов (отмечены на рисунке номером 2).
Это была тонкая слюда-мускавит диаметром несколько сантиметров с нанесёнными на нее тонкими слоями урана-235 и нептуния-237. Расстояние, на котором эти трековые детекторы были расположены, рассчитывалось так, чтобы нейтроны энергией 2,45 МэВ, которые зарегистрировали Флейшман и Понс, должны были замедлиться до таких энергий при взаимодействии с дистиллированной водой в качестве замедлителя — (8), чтобы на слюде-мускавит оставить свои треки осколков деления урана или нептуния медленными нейтронами. Использовались также газоразрядные счетчики на гелии-3 в нейтронных детекторах (7). Причем детекторы для гамма-излучения и для нейтронов дублировались, например, для регистрации нейтронов применялось до 15 счетчиков в одном нейтронном детекторе. Поэтому регистрационная система была очень четкой и надёжной, с высокой разрешающей способностью по нейтронам и по гамма-излучению. Синхронное срабатывание двух независимых друг от друга датчиков означало, что регистрируются не случайные артефакты, а действительно нейтроны и гамма-излучение.
На Рис. 10 показан наш самый первый реактор.
В нержавеющую трубку с внутренним диаметром 10 мм был помещен образец гидрида титана цилиндрической формы диаметром 9,5 мм (1) и длиной 70 мм. В трубку с двух сторон были вставлены хромель-алюмелиевые (ХА) термопары в герметичном нержавеющем корпусе диаметром 1,5 мм (6, 7). Весь титановый образец снаружи трубки был окружен со всех сторон калориметром Пельтье (2), который был сделан на основе хромель-алюмелиевых термопар. Калориметр был откалиброван по независимому источнику тепла, для чего вместо титанового образца вставлялся макет из нихромового нагревателя, на который подавался ток, измерялось напряжение, рассчитывалась его потребляемая мощность. Мы измеряли реакцию калориметра на такой нагрев и таким образом откалибровали его по избыточному теплу при рабочих температурах.
На Рис. 11 показаны результаты первых исследований, полученные на системе титан-дейтерий (Ti-D).
Это произошло 19−20 мая 1989 года. Тут видно, что, помимо избыточного тепла, высоких температур (до 800ºС и выше), регистрировалось гамма-излучение и нейтроны. Причем обведённые на графике буквы «n» показывают моменты синхронного срабатывания двух датчиков нейтронов, расположенных напротив друг друга. Между датчиками находилась система «титан-дейтерий».
Полученные весной 1989 года экспериментальные результаты однозначно доказали, что явление холодного ядерного синтеза существует, причём не только в системе «палладий — дейтерий», с которой работали Флейшман и Понс. Мы занимались насыщением из газовой фазы титана. Наша идея состоялась в том, что все эти реакции идут в тех металлах и сплавах, которые поглощают и выделяют дейтерий. То есть мы этот реактор делали для того, чтобы получить следующий цикл: насыщение дейтерием, потом дегазация дейтерида титана — откачка, и на откачке также регистрировали нейтроны и гамма-излучение.
На Рис. 12 показаны результаты, которые у нас получились.
Тут начинается самое интересное. Если сравнить тепловой поток от образца титана при насыщении титана дейтерием и во время дегазации дейтерида титана — откачки, то есть выхода дейтерия из титана, то отношение выделившегося тепла при насыщении к затраченному теплу при откачке составит около двух (1,96). Таким образом, при поглощении дейтерия выделяется много тепла, а при его откачке тепло поглощается, но в меньшем количестве.
Это первая работа, которая показала, что при насыщении титана дейтерием получается избыточное тепло, которое выделяется при образовании гидрида титана и сопровождающей его реакции ядерного синтеза.
Максимальное выделение тепла в первом цикле экспериментов достигало 39,3Вт. На один грамм титана получается 2,6 Вт/г. Значение не очень высокое, но оно было получено, надёжно зарегистрировано и хорошо посчитано.
По результатам этих работ мы сделали две заявки на авторские свидетельства на способ осуществления реакции низкотемпературного ядерного синтеза, который осуществлялся насыщением и дегазацией. У нас была гипотеза, что при высоком насыщении титана дейтерием, в дейтериде титана происходят фазовые переходы, а при фазовых переходах меняется структура кристаллической решетки титана. И мы в наших первых работах пытались это проверить. У нас получалось, что большинство нейтронов и гамма-излучения регистрируются как раз в момент, когда система «титан-дейтерий» переходила через фазовую границу бета/гамма-дейтерида титана. Именно на такой способ реализации реакции ядерного синтеза с помощью фазового перехода из бета-фазы в гамма-фазу и обратно мы подали заявку на авторское свидетельство.
Далее на основании этого способа была разработана заявка «Реактор ядерного синтеза». В этой заявке уже предлагалось систему «титан — дейтерий» помещать под ядерный реактор под поток нейтронов, чтобы интенсифицировать реакции синтеза и получить больше тепла. В списке авторов реферата первой статьи, подготовленной к публикации, была представлена команда, которая начинала этим заниматься: Буньков В. В., Бондаренко Н. Б., Власов В. И., Злоказов С. Б., Кадников В. П., Мальцев А. Г., Никифоров А. Д., Новиков П. И., Сафонов В. А., Шенцев В. М., Цветков С. А.
Вопреки заверениям специалистов по термоядерному синтезу, что участники этого исследования должны были переоблучиться нейтронами, многие из этих людей живы до сих пор и активно работают, и лишь некоторые из них умерли в преклонном возрасте, при этом один из них был ликвидатором Чернобыльской аварии.
Затем мы сделали работу по определению инициирования реакций ядерного синтеза в дейтериде титана при воздействии лазерного излучения. Для этого была разработана следующая схема. Был сделан реактор с кварцевым окошком, в этот реактор помещался образец дейтерида титана. Затем из реактора откачивался воздух и создавалась атмосфера дейтерия с давлением 14 атмосфер. Через кварцевое окошко импульсным лазером воздействовали на торец образца внутри реактора, при этом регистрировали нейтроны и гамма-излучение.
В сентябре 1991 года результаты этой работы были опубликованы в журнале Американского ядерного общества Fusion Technology. В то время редактором этого журнала был Джордж Майли, который нам и предложил опубликовать статью.
В конце этой статьи сделаны расчеты создания на основе гамма-излучения, которое мы регистрировали в эксперименте, гамма-лазера.
* * *
Немного о себе, друзьях и коллегах
Я физик-ядерщик. Имею специализацию «Физика ядерных реакторов». Закончил физико-технический факультет Уральского политехнического института в Свердловске в 1982 году. У меня был защищен диплом по теме «Исследование термического разложения облученных и необлученных полиимидов». Имею две специализации: физика ядерных реакторов и разделение изотопов.
Начал работать в Свердловском филиале Научно-исследовательского и конструкторского Института энерготехники в п. Заречный, Свердловской области. Там же были проведены первые работы по холодному ядерному синтезу. А потом жизнь так распорядилась, что началась перестройка, начались разные до сих пор до конца непонятные события. В результате я попал в группу академика Академии Наук СССР Алексея Николаевича Барабошкина в Институте высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН. Тогда, в 1993—1995 годах, начались работы, которые финансировались американской фирмой ENECO. Нам они конкретно профинансировали работы по взаимодействию церата стронция с дейтерием. В результате этой работы нами была подана заявка на международный патент «Методы и устройства для получения нейтронов из твердотельных протонных проводников».
Алексей Николаевич Барабошкин вместе с тогда ещё член-корреспондентом Борисом Владимировичем Дерягиным пытались ещё в 1990—1991 годах организовывать и запустить Всесоюзную научно-исследовательскую программу по холодному ядерному синтезу. Она была достаточно детально разработана. В ней предполагалось участие 32 организаций: 12 институтов АН СССР, 9 отраслевых институтов МАЭП СССР, 8 вузов, 5 академиков АН СССР и 5 членов-корреспондентов АН СССР. В то время они оценили эту программу в 15 млн рублей и плюс 3 млн валютных рублей и планировали её выполнить за четыре года. Проект программы опубликован на сайте ХТЯ и ШМ и в ИА REGNUM. Это о том, что успели сделать в Институте высокотемпературной электрохимии Уральского отделения АН СССР.
В 1993 году академик А. Н. Барабошкин провёл совещание по этой программе, чтобы попытаться её провести через Отделение химии РАН. Мы там выступали с докладами. Я тогда приезжал с доктором химических наук Кабиром Ахметовичем Калиевым, и мы пытались в ФИАНе сделать демонстрацию его работ по вольфрамовым бронзам. Они вместе с академиком А. Н. Барабошкиным тогда ещё попробовали такой вариант. Они использовали вольфрам-натриевые бронзы, из них посредством электролиза при высокой температуре в вакууме убирался натрий, в результате чего образовывались каналы. Потом при комнатной температуре напускался дейтерий. При этом регистрировались нейтроны и повышение тепла. Эту работу они опубликовали в Physics Letters A в 1993 году.
В 1995 году академик А. Н. Барабошкин умер, после чего наша команда распалась, началось «брожение».
В 1996 году у меня была небольшая командировка в Объединенный институт ядерных исследований в Дубне, где мы с Кабиром Калиевым повторили его эксперименты. С помощью качественного датчика нейтронов мы регистрировали импульсы нейтронов. Отработали технологию получения вольфрам-натриевых бронз, чтобы получать стабильные результаты, потому что в этих экспериментах сначала наблюдалась нестабильность, которая, как выяснилось, была связана со структурой этих бронз. Надо было очень скрупулёзно эти бронзы выращивать.
После этого я сделал попытку восстановить и сделать новую установку с дейтерированным титаном в Институте промышленной экологии УрО РАН в Екатеринбурге, но она закончилась ничем. Потом снова Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН. Там были проведены работы по электролизу расплавов солей KCl, LiCl и LiD. Они расплавлялись при 300ºС, для чего использовался электрод, который опускался в ёмкость с солями. Я провёл работу с титановым электродом и получил избыточное тепло. По этому циклу исследований была написана статья, которая очень долго публиковалась. В конце концов, в журнале «Расплавы» Уральского отделения РАН она была опубликована в 2005 году.
Но потом началась «борьба за выживание», которая привела меня в 2009 году к тому, что я недолго проработал младшим научным сотрудником кафедры теоретической физики и прикладной математики в Уральском государственном техническом университете и Уральском политехническом институте в Екатеринбурге.
В 2011 году я вышел на пенсию. И тут начались неожиданные события: меня пригласили в Германию и предложили восстановить установку холодного синтеза на титане. Я согласился, приехал в Нюрнберг, и мы начали там работать на частные деньги.
Помимо этого, в это время был опубликован ряд работ. Вот наиболее важные, с моей точки зрения:
1. Igor L. Beltyukov, Nikolay B. Bondarenko, Arsen A. Janelidze, Mikhail Yu. Gapanov, Konstantin G. Gribanov, Stanislav V. Kondratov, Aleksey G. Maltsev, Peter I. Novikov, Sergey A. Tsvetkov, Vyacheslav I. Zakharov Laser-Induced Cold Nuclear Fusion in Ti-H2-D2-T2 Compositions. // Fusion Technology, 1991, Vol. 20, №2, pp.234−238.
2. I. L. Beltjukov, N. B. Bondarenko, A. A. Dzhanelidze, M. J. Gapanov, K. G. Gribanov, S. V. Kondratov, A. G. Mal'tsev, P. I. Novikov, S. A. Tsvetkov, V. I. Zaharov. Laser induced reaction of cold fusion in metal — gas system for Ti-H2-D2-T2 // Physics of metals and metallurgical science, No. 6, 1992, pp. 138−143.
3. K. A. Kaliev, A. N. Baraboshkin, A. L. Samgin, V. S. Andreev, S. A. Tsvetkov. Influence of electrochemical processing of monocrystals on reproducibility of course of nuclear reactions at interaction of deuterium with sodium — tungstic bronzes // Abstracts of the International Conference «Possibilities of Ecologically Clean Energy Production and Energy Conservation», Minsk, Belarus, May, 25−27, 1993, pp. 119−120.
4. S. A. Tsvetkov. Initiation of cold nuclear fusion by easy impurity // Theses of the international conference «Possibilities of Ecologically Clean Energy Production and Energy Conservation», Minsk, Belarus, May, 25−27, 1993, p. 134.
5. S. A. Tsvetkov, N. B. Bondarenko, I. L. Beltjukov, A. N. Varaksin, A. A. Zivoderov. Calculations by a method of molecular dynamics of phase transitions in system Pd-D and cold nuclear fusion // Physics of metals and metallurgical science, Vol. 76, Iss. 4, 1993, pp. 94−97.
6. A. L. Samgin, A. N. Baraboshkin, V. S. Andreev, I. V. Murygin, V. P. Gorelov, S. V. Vakarin, S. A. Tsvetkov, A. L. Shalyapin, A. G. Golikov, L. N. Fomina. Neutron generation in solid protonic conductors with perovskite-type structure // ICCF-4, December 6−9, 1993, Lahaina, Hawaii, Vol. 1, No. 2.7.
7. A. L. Samgin, A. N. Baraboshkin, I. V. Murygin, S. A. Tsvetkov, V. S. Andreev, S. V. Vakarin. The influence of conductivity on the neutron generation process in proton conducting solid electrolytes // ICCF-4, December 6−9, 1993, Lahaina, Hawaii, Vol. 1, No. 4.2.
8. A. L. Samgin, A. N. Baraboshkin, I. V. Murygin, S. A. Tsvetkov, V. S. Andreev, S. V. Vakarin. The Influence of Conductivity on the Neutron Generation Process in Proton Conducting Solid Electrolytes // Proceedings ICCF-4, December 6−9, 1993, Lahaina, Hawaii, EPRI, Palo Alto, California, Vol. 3; Nuclear Measurements Papers, pp. 5−1÷5−7.
9. Samgin A. L., Finodeyev O., Tsvetkov S. A., Andreev V. S., Khokhlov V. A., Filatov E. S., Murygin I. V., Gorelov V. P., Vakarin S. V. Cold fusion and anomalous effects in deuteron conductors during non-stationary high-temperature electrolysis // Proceedings of the 5th International Conference on Cold Fusion, April 9−13, 1995, Monte-Carlo, Monaco, pp. 201−208.
10. S. V. Vakarin, A. L. Samgin, V. S. Andreev and S. A. Tsvetkov. Influence of perfection of sodium tungsten bronze single crystals on neutron emission // Proceedings of the 5th International Conference on Cold Fusion, April 9−13, 1995, Monte-Carlo, Monaco, pp. 227−232.
11. V. A. Khokhlov, E. S. Filatov, A. L. Samgin, V. S. Andreev, S. A. Tsvetkov, A. V. Cherepanov, O. Finodeev. Thermal Effects on the Pd-anode at saturation by electrolytic deuterium or hydrogen in molten salts // Cold nuclear fusion. Materials 2 Russian conferences on cold fusion and transmutations of nucleus, Sochi, September, 19−23, 1994, Moscow, RFO, 1995, pp. 117−122.
12. Tsvetkov S. A. Initiation cold fusion by easy impurity // Cold nuclear fusion: Materials of 3-rd Russian conference on cold fusion and transmutation of nucleus, Sochi, Russia, October, 2−7, 1995, Moscow, SIC PhTP «Erzion», 1996, pp. 281−294.
Были публикации по взаимодействию с лазерным излучением. Были попытки участия в международных конференциях. Я хочу обратить внимание на то, что в 1995 году, когда у меня появилась возможность поехать в Монте-Карло на V Международную конференцию по холодному синтезу (ICCF-5), у нас завязалась переписка с Мартином Флейшманом. В приведённом ниже письме он передает мне привет и сообщает, что они возьмут на себя финансирование моей поездки на ICCF-5. Так мы с ним заочно познакомились.
Я могу сказать, что мы с самого начала все контрольные эксперименты с водородом выполняли очень тщательно. В первой работе 1989 года мы насыщали титан водородом. Было получено избыточное тепло, но никаких ядерных продуктов — ни нейтронов, ни гамма-излучения — мы тогда не зарегистрировали. И поэтому мы перешли на дейтерий. На дейтерии добавка по теплу по сравнению с водородом получилась очень большая. Если на водороде речь идёт о единицах Ватт, то на дейтерии — это десятки Ватт, а сегодня достигнут киловатт избыточного тепла на титане.
Этапы развития и организации, с которыми с 1989 года мне пришлось работать:
Годы
Организация
Тут и малые предприятия, и институты АН СССР и РАН. РФФИ (Российский фонд фундаментальных исследований) — это отдельная песня. Тут говорили, что надо как-то решать вопрос с финансированием исследований по холодному синтезу. Я могу сказать, что у меня есть уникальное «достижение» в отношениях с РФФИ по этому вопросу. С 1994 по 2015 годы я подал 30 заявок в РФФИ на получение грантов на исследования по холодному ядерному синтезу. Единственное решение было получено в 2007 году по российско-китайскому гранту, на который мы подали совместную заявку с профессором Ли из Китая. Он получил грант, а мне не дали. Профессор Ли три года отработал по этому гранту, который был связан с диффузией дейтерия в палладии.
* * *
Комментарий ИАREGNUM
Получается интересная ситуация: Китаю, Японии, Индии, Южной Корее, Италии США и т. д. исследования по холодному ядерному синтезу нужны для решения стратегических гражданских и военных задач, и поэтому они финансируют эти работы из своих научных и военных государственных бюджетов, как когда-то в СССР, а в постсоветской России, особенно после смерти академика А. Н. Барабошкина, они почему-то стали категорически не нужны и превратились в лженауку. О чём это говорит? Вопрос более 20 лет остающийся без ответа.
* * *
Я ранее не сказал, что мы выполнили методом молекулярной динамики расчетные работы по поведению дейтерия в палладии, в которых также рассматривали фазовые переходы между альфа‑ и бета-фазами в дейтериде палладия. Если дейтерид титана обладает тремя фазами, между которыми имеются два межфазовых перехода, то у палладия всего один фазовый переход между альфа‑ и бета-фазами. Поэтому наличие трёх фаз у дейтерида титана подсказывало, что процесс в титане должен идти лучше. Так и оказалось. Титан показал себя по энергетике намного лучше палладия: на реакторах с дейтерированным титаном сегодня получаются десятки и сотни Ватт избыточного тепла на грамм, в то время как на установках с палладием по-прежнему получаются милливатты, как и во времена Флейшмана и Понса.
В 2013 году на заседании Еврокомиссии по энергетике, на котором обсуждались перспективы промышленного внедрения установок холодного ядерного синтеза, на основе доклада экономистов «Газпромбанка» был сделан вывод о бесперспективности реакторов с палладием:
«Избыточное тепло при использовании технологической схемы с палладием, безусловно, есть, но его слишком мало для создания перспективных энергетических установок. Дайте нам столько тепла, чтобы запустить турбину на пару, и мы тогда дадим вам деньги».
Однако, несмотря на этот вывод, как мне потом рассказал итальянский физик Витторио Виоланте из Итальянского национального агентства по атомной энергии (ENEA), в том же 2013 году он получил грант от Еврокомиссии на €0,5 млн на свои работы с палладием, которыми он занимался с 2013 по 2015 годы.
* * *
Владимир Царёв
Я бы хотел ещё рассказать о тех людях, которые участвовали с самого начала в исследованиях холодного синтеза в СССР и Российской Федерации и с которыми я был лично знаком. Первый из них — начальник отдела Физического института РАН им. П. Н. Лебедева, доктор физико-математических наук Владимир Александрович Царев.
Он очень хорошо начинал, интересовался холодным синтезом и сумел опубликовать, по-моему, два или три очень больших основательных обзора по холодному синтезу, про то, какие существуют направления, как они развиваются. Я всем советую познакомиться с этими основополагающими обзорами, в которых подробно рассказано с чего всё это начиналось. Мы познакомились на заседании отделения химии РАН, и он подарил мне свой авторский экземпляр одного из этих обзоров и написал:
«Когда-нибудь мы посмеёмся над этим?! А может быть и нет!»
* * *
Андрей Липсон
Особое внимание хочу обратить на работы группы академика Бориса Владимировича Дерягина. Под его руководством защищена единственная кандидатская диссертация по исследованию холодного ядерного синтеза. Её автор Андрей Григорьевич Липсон, называется она «Электрофизические процессы на свежеобразованной поверхности твердых тел», защищена в 1986 году, за три года до пресс-конференции Мартина Флейшмана и Стенли Понса.
В экспериментах Бориса Дерягина и Андрея Липсона с помощью медного бойка кололи «тяжёлый» (дейтерированный) лёд (D2O) и при этом получали высокоэнергичные электроны и нейтроны. Насколько мне известно, это единственная диссертация по холодному синтезу, которую удалось защитить в СССР и постсоветской России. Я тоже два раза пытался начинать писать в Российской академии наук диссертации по холодному синтезу, но оба раза это заканчивалось на стадии согласования темы и утверждения её на учёном совете института.
К сожалению, Андрей Липсон рано ушел из жизни. Мы с ним на VII Международной конференции по холодному синтезу в Ванкувере в 1998 году подготовили доклад о необходимых условиях реализации холодного ядерного синтеза. Предполагалось, что в твердом теле при взаимодействии с дейтерием должны идти фазовые переходы, и поверхность твердого тела должна быть очень большая. Необходимо оптимальное время осуществления фазового перехода в системах «дейтерий — твердое тело», то есть помимо того, что должно идти насыщение, оно должно идти с определённой скоростью. Если насыщение идёт слишком медленно, то мы не регистрируем продуктов реакции ядерного синтеза и вообще не можем говорить, что ядерный синтез происходит. При определенной скорости насыщения продукты ядерного синтеза регистрируются. Мы этот момент заметили ещё в первом эксперименте — необходим фон нейтронов в твердом теле. Эту идею исповедовал Андрей Липсон, у него много было таких работ. Он работал на KD (2) PdO (4) — в такой сложной системе. И в итоге получал избыточные нейтроны, когда небольшой источник нейтронов ставился рядом с этой системой. Подавал туда дейтерий, нагревал образец, и регистрировались нейтроны очень больших значений.
Также необходимо наличие кислорода в системах «дейтерий — твердое тело». Это условие является обязательным. Мы в своих первых работах заметили, что если добавлять немного воздуха в дейтерий, то выход нейтронов резко увеличивается в 300 раз.
В 1997 году я запатентовал способ получения реакции ядерного синтеза при дополнении дейтерия воздухом и в 2000 году получил российский патент. Тут речь идёт уже о конкретном способе получения ядерного синтеза с использованием титана.
* * *
Андреа Росси
Отдельно я хотел бы рассказать об известном итальянце Андреа Росси, с которым мне удалось познакомиться в 2012 году в Цюрихе. На Рис. 19 Андреа Росси дает мне автограф на своей патентной заявке по холодному синтезу. Мы с ним потом переписывались. Он меня знает и помнит.
Так получилось, что известный итальянский физик-ядерщик профессор Серджио Фоккарди отделился от другого известного итальянского физика, профессора Франческо Пиантелли, и начал самостоятельно заниматься исследованиями холодного синтеза в середине 1990-х годов, а в начале 2000-х годов Андреа Росси присоединился к Фоккарди, и они сделали действующее устройство для получения избыточного тепла при взаимодействии водорода с никелем. Оно было продемонстрировано ими в Болонском университете в Италии в январе 2011 года.
Сначала у них был небольшой реактор, потом они создали мегаваттный генератор тепла, в котором были объединены 132 реактора небольших реакторов. На никель подавался водород, а снаружи прокачивалась вода, которая снимала тепло и доходила до температуры кипения и даже выше — до 102−103ºС. Эта вода потом и выдавала 1 МВт тепловой энергии за счет реакций «водород-никель». Росси тогда использовал газообразный водород. Реактор у него работал при низких параметрах, то есть температура порошка, который загружался в реактор, достигала всего 300−400ºС.
Потом результаты Фоккарди и Росси были повторены многими исследователями в мире. После повторения опытов в Швейцарии группой Джузеппе Леви, Александр Пархомов в России внимательно прочитал их отчет и повторил их работу. Замечательно человек сделал, не так, как большинство: по верхам пробежались, сделали вывод, что этого не может быть, потому что этого не может быть никогда. Нет, он разобрался в деталях, успешно воспроизвёл результат и сейчас постоянно улучшает параметры работы своего реактора.
* * *
Холодный синтез — технология двойного назначения
В 2009 году был опубликован доклад разведывательного агентства министерства обороны США «Technology Forecast: Worldwide Research on Low-Energy Nuclear Reactions Increasing and Gaining Acceptance» о состоянии технологий получения реакций холодного ядерного синтеза в различных странах мира. Это был не секретный доклад. Естественно, возник вопрос, что в этом докладе соответствует действительности, а что является дезинформацией. В частности, в этом докладе была такая фраза, касающаяся одной из моих работ по переработке радиоактивных отходов:
«Если можно получить ядерные частицы и осуществлять с их помощью превращение элементов, то низкоэнергетические ядерные реакции можно использовать для уменьшения опасности ядерных отходов или для нейтрализации оружия массового поражения?48».
Ссылка 48 указывает на мою работу:
48Tsvetkov, S. A. «Possibility of Using Cold Fusion for Nuclear Waste Products Transmutation», 10th International Conference on Cold Fusion, Cambridge, MA, 2003, from LENR-CANR.org website.
Эта работа была опубликована в 2006 году в материалах 10-й Международной конференции (ICCF-10), которую Питер Хагельштейн организовывал в Массачусетском технологическом институте. Я там должен был сделать несколько докладов, и это был один из них, который назывался «Возможность использования холодного синтеза для трансмутации ядерных отходов». В нём рассматривалась переработка ядерных отходов с помощью быстрых реакторов по сечению взаимодействия нейтронов с цезием и стронцием. Я рассматривал только два этих радиоактивных изотопа из всего спектра ядерных отходов. На основе своих экспериментальных данных о количестве нейтронов, зарегистрированных на реакторах холодного синтеза, я рассчитал время «выжигания» радиоактивных отходов и сравнивал с аналогичными параметрами, которые были получены в реакторах на быстрых нейтронах. У меня получилось, что для дожигания ядерных отходов нейтроны холодного синтеза использовать выгоднее и удобнее, чем реакторы на быстрых нейтронах.
В связи с докладом разведывательного агентства министерства обороны США у меня возник вопрос: почему наши военные проявляют странное равнодушие к исследованиям по холодному ядерному синтезу? Возможно, одна из причин такого положения как раз и связана с тем обстоятельством, что нейтроны холодного синтеза могут уничтожать атомные и водородные бомбы с помощью трансмутации ядер делящегося вещества, приводя в негодность атомные бомбы и боеголовки ракет, фактически разоружая войска стратегического назначения ядерных держав. Эта возможность делает ненужной противоракетную оборону, лишает самих военных огромного количества средств, которые они сегодня тратят на морально устаревшие устройства, которые выполняют роль декораций в акциях устрашения человечества и не приносят никакой ощутимой пользы, попусту отнимая время и энергию, чтобы в итоге превратиться со временем в песок.
Вполне очевидно, что на системе «титан — дейтерии» и ей подобных несложно сделать ручные гранаты для выведения из строя бомб и боеголовок ракет. Возможно, это одна из причин, почему наши военные не очень хотят развивать холодный ядерный синтез, чего, правда, не скажешь, об американских — достаточно посмотреть последние правительственные отчеты США по военным исследованиям и разработкам в области холодного синтеза.
* * *
Владимир Балакирев
На протяжении многих лет я сотрудничаю с Владимиром Федоровичем Балакиревым, членом-корреспондентом Российской академии наук. Через некоторое время после появления доклада минобороны США Владимир Фёдорович получил письмо из комитета по энергетики Государственной думы РФ, в котором его официально просили высказать свое мнение по поводу этого доклада, а также по отношению к исследованиям холодного синтеза в целом. В американском докладе констатировалось, что перспективные результаты по холодному синтезу есть, всё нормально. Но пока государственное финансирование осуществлять не стоит, мол, пусть сначала бизнес вкладывает деньги в это направление, а мы посмотрим, что у него из этого получится.
* * *
Комментарий ИАREGNUM
Сегодня мы знаем, что ситуация вокруг холодного синтеза после конференции Флейшмана и Понса развивалась с середины 1990-х годов по традиционному США сценарию: сначала на государственные деньги реализуются рискованные, высокозатратные исследования и прорывные высокотехнологичные разработки, а потом разыгрывается спектакль их приватизации под прикрытием живых воплощений американской мечты, таких как Билл Гейтс, Илон Маск и им подобных. По этой схеме приватизировались военные IT-разработки, фармацевтические, космические и т. д. Сегодня США не скрывают, что на протяжении последних 25 лет Пентагон, ВМС США, DARPA, космическое агентство и крупнейшие авиационные американские корпорации финансировали работы в области холодного синтеза (см., например, пугающий своей откровенностью отчет United States Government LENR Energy 2018).
* * *
Владимир Балакирев написал ответ для Госдумы, в котором утверждал, и в этом я его полностью поддерживаю, что холодный ядерный синтез или низкоэнергетические ядерные реакции «фундаментальны по своей сущности и способны вывести человечество на новую орбиту существования».
В письме в Госдуму были также перечислены перспективные направления использования холодного синтеза, такие как:
— получение дешевой, экологически чистой тепловой и электрической энергии;
— однопроводная и беспроводная передача электромагнитной энергии;
— получение всех химических элементов и дефицитных изотопов;
— использование «странного» излучения;
— получение источников узконаправленного рентгеновского излучения (рентгеновские лазеры).
Письмо В. Ф. Балакирева в Госдуму о холодном синтезе на самом деле лишь часть огромной переписки между российскими правительством, Министерством обороны, Государственной думой и Российской академией наук с учёными и друг с другом в связи с публикацией доклада министерства обороны США по холодному синтезу. Мы писали письма, в ответ нам приходили ответы из РАН, из Министерства обороны. Низкий уровень научной аргументации, используемой противниками холодного синтеза в этой переписке, очевидная ангажированность их оценок в сочетании с незнанием работ, упоминавшимися в американском докладе, достойны анализа в отдельной публикации. Их позиция неколебима: холодный синтез — лженаука, доклад Минобороны США — дезинформация, цель которой направить наши ослабленные интеллектуальные силы по ложному пути.
Перед нашей конференцией я встретился с В. Ф. Балакиревым. Он не может приехать из Екатеринбурга, но передавал привет всем участникам и подписывается под нашим приветственным обращением к коллегам из США.
* * *
О попытке создания лаборатории в Уральском федеральном университете
Потом я занялся в своей альма-матер, Уральском федеральном университете (УрФУ), организацией семинаров по холодному синтезу. Вот протокол одного из семинаров на кафедре технической физики, в котором констатируется, что специалисты и руководство кафедры поддерживают это направление и говорят о необходимости государственного финансирования.
В 2015 году семинары переросли в идею организации на физико-техническом факультете УрФУ лаборатории по низкоэнергетическим ядерным реакциям.
Руководителем лаборатории должен был стать доктор физико-математических наук Б. В. Шульгин. Чтобы организовывать лабораторию, мы подавали заявки на проекты для получения грантов на развитие университета несколько раз. Идею создания лаборатории активно поддержал знаменитый физик-теоретик из Массачусетского технологического университета Питер Хагельштейн, который сегодня, 23 марта 2019 года, через несколько часов должен открыть своим выступлением мемориальный коллоквиум к 30-летию холодного синтеза в Кембридже. Хагельштейн дал официальное согласие на то, чтобы стать научным руководителем лаборатории и работать в УрФУ не менее четырёх месяцев в году.
Потом от Яшухиро Ивамуры, профессора Университета Тохоку из Японии, который возглавляет японскую государственную программу по холодному синтезу (NEDO), я также получил поддержку идеи создания лаборатории в УрФУ.
* * *
Европейские скитания
В 2012 году мне удалось попасть в Нюрнберг и там организовать лабораторию.
Сделали новый реактор, в котором использовались небольшие титановые образцы.
Собрали новую установку. За три года было сделано 62 эксперимента. Полученные результаты не только подтвердили, но и значительно превзошли результаты предыдущих исследований на схеме «титан — дейтерий». Была оформлена и подана в 2012 году заявка на регистрацию европейского патента.
Она находится в процессе рассмотрения. Два раза нам предлагали закрыть её и аннулировать. Но мы упорно пишем возражения. Они берут время на рассмотрение этих возражений, проводят новую экспертизу и снова присылают нам очередной отказ. Но так как с прошлого года начался прорыв в мире по выдаче различных патентов по холодному синтезу, США начали официально регистрировать патенты по реакторам холодного синтеза, то я надеюсь, что мы все-таки «добьем» Европейское патентное ведомство и получим патент. Потому что российский патент, который я получил в 1997 году, закончил свое действие в 2017 году. А европейский патент является его продолжением.
Какие же результаты были получены на этой установке? На графике изменения температуры на Рис. 28 видно резкое изменение температуры образца, когда температура с 590 °C взлетает выше 1120 °C при напуске дейтерия.
На Рис. 29 показано изменение счета импульсов детектора нейтронов. Здесь виден момент начала ядерного процесса и видно, что в это время выход нейтронов гораздо больше, чем в момент начала напуска. Максимум счета нейтронов соответствует моменту второго максимума по температуре на Рис. 30.
Я считаю, что кривая температуры, которая обозначена на Рис. 30 зелёным цветом, является следствием двух процессов выделения тепла. Первый процесс, показанный синим цветом, идет за счет небольшой энергии тепловыделения физико-химического процесса образования дейтерида титана. Образование детерида титана дает нам Q1 = 84,83 кДж тепла. В момент напуска дейтерия начинается второй процесс выделения дополнительного тепла, который по продолжительности и по величине, равен Qизб. = 568,25 кДж, и он значительно превосходит процесс образования гидрида. Именно второй процесс является ядерным, то есть его тепловыделение образуется за счет ядерных процессов.
Можно по изменению давления дейтерия определить количество поглотившегося дейтерия, которое оказалось равно 0,4263 г. А для избыточного тепла 568 кДж, которое образуется в результате этого процесса, необходимо всего 5·10-6 г дейтерия. Это количество дейтерия по отношению к общему количеству поглощённого дейтерия составляет 1,17·10-5 долей. То есть по количеству выделившегося избыточного тепла здесь остаётся ещё большой запас неиспользованного дейтерия. Весь этот процесс занимает всего 40−50 минут. Количество энергии, которое мы затрачиваем на поглощение, по отношению ко всему выделившемуся теплу получается:
(Qизб.+Q1)/Q1 = 7,70
То есть получается, что для получения наблюдаемого избыточного тепла используется лишь одна миллионная доля поглощённого дейтерия. Существует возможность эту долю увеличить.
Есть ещё один интересный момент, на который надо обратить внимание в этих исследованиях. По расчетам, избыточное тепло, которое должно было выделяться в этих реакциях, должно давать интенсивность источника нейтронов:
Iнейтрон = 3,86×105 нейтрон/сек.
Но мы регистрируем:
Iрег = 180 нейтрон/сек.
Это в 1869,5 раза меньше, чем должно быть по расчетам. Как это объяснить? Возможно, что большинство нейтронов просто поглощаются внутри титанового образца, что и даёт нам избыточное тепло. Нейтроны остаются в самом образце и конструкционных материалах реактора, и только часть из них вылетает наружу, долетает до детектора нейтронов и регистрируется детектором. У меня на данный момент пока такое рабочее объяснение всего этого.
Далее в этих работах были обнаружены вторичные признаки холодного ядерного синтеза. Я уже упоминал, что в Нюрнберге было проведено 62 эксперимента. Во время работы у нас возник перерыв на 4,5 месяца. На это время рядом с установкой был оставлен счетчик Гейгера, который измерял фон внутри помещения, где находилась установка. Получилось, что гамма-фон вокруг установки снижался, как видно на Рис. 31.
Когда мы производили насыщение, у нас получалось повышение гамма-фона на 6−9%, а тут он снижается. Причем видно, что он спадает по экспоненте. А экспонента указывает на то, что процесс относится к процессам ядерного распада. Разброс точек на графике есть, но 6% от верхнего до нижнего значения никуда не денешь — фон уменьшился. Я посчитал время эффективного полураспада, и оно получилось:
Что в установке может так распадаться? Это может быть комплекс каких-то элементов — это не один изотоп.
Далее при нагреве образца была замечена такая интересная особенность, как изменение мощности внешнего нагревателя.
Внешний нагреватель имеет определенную мощность и разогревает образец до 590 °C. Но когда производится напуск дейтерия, тогда начинается и большое энерговыделение от образца, и мощность нагревателя увеличивается. За счет чего она увеличивается? За счет того, что температура самого нагревателя и его сопротивление возрастают. У нас использовался источник питания, который работал в режиме поддержания постоянного тока нагрузки, и при этом увеличивалась температура этого нагревателя от дополнительного источника тепла. Соответственно, увеличивается сопротивление нагревателя, что приводит к изменению мощности нагревателя, по моим расчетам, на 0,64 Ватта за 43 сек. Это достаточно чувствительная величина. Поэтому у меня возникла идея использовать этот эффект для измерения тепла от образца при его насыщении дейтерием и дегазации. Если откалибровать внешний нагреватель и установить источник постоянного тока, то можно измерять количество тепла, выделяющееся из нашего образца без калориметра Пельтье или проточного калориметра.
В этом же нюрнбергском цикле опытов был обнаружен ещё один крайне интересный режим постоянного выделения избыточного тепла, который я назвал автоколебательным. В этом режиме дейтерид титана начинает поглощать и выделять дейтерий с частотой 0,33 Гц.
На Рис. 33 показаны подготовительные этапы запуска системы с помощью включения и выключения внешнего нагревателя. Система раскачивалась, таким образом, прежде чем сама выходила на автоколебательный режим. Образец был полностью насыщен дейтерием, а потом я выключал и включал нагреватель. И такой автоколебательный режим может продолжаться до четырёх часов.
По расчетам было получено избыточное тепло 360 Вт на 7 г титана. Если пересчитать его на 100-граммовый образец, то получится источник избыточного тепла около 7 кВт. Энергонапряжённость такого источника тепла будет 52,2 Вт/г титана, что выше энерговыделения реактора ВВР-1000, у которого он составляет 45,5 Вт/г урана. То есть это уже существенное выделение тепла, которое можно преобразовывать и использовать как тепло или как электроэнергию.
* * *
Летом 2018 года в Эстонии мне удалось создать новую установку (Рис. 34), на которой на максимуме было получено избыточное тепловыделение в 500 Ватт от титанового образца весом 35,7 грамм. Я начал масштабирование эффекта. В результате получилось 12,26 Вт/г титана — это в 4,7 раза выше, чем в первых экспериментах. Получается, что количество выделяемого тепла при увеличении массы рабочего образца также увеличивается. На этой установке я добился такого процесса, при котором идет постоянное выделение тепла, при этом выделение тепла со временем нарастает. Ничего не добавляя, ничего не трогая, сама система входит на автоколебательный режим, когда она начинает генерировать тепло.
* * *
О механизмах холодного ядерного синтеза
Несколько слов о механизмах холодного ядерного синтеза. Я нашел выражение Альберта Эйнштейна, сделанное им в 1932 году:
«Нет никаких оснований предполагать, что ядерная энергия когда-нибудь будет получена. Потому что для этого необходимо иметь возможность разделять атомы» (выделено мной — С.Ц.).
Собственно, система из твердого тела (в нашем случае титана) и дейтерия позволяет нам разделять молекулы водорода на атомы. Этот механизм разделения работает на поверхности, точнее, здесь работает поверхность. Процесс насыщения титана дейтерием осуществляется таким образом, что сначала дейтерий адсорбируется на поверхности, разделяется на отдельные атомы, а отдельные атомы могут проникать в решетку титана. Размеры кристаллической решетки у титана таковы, что молекула дейтерия внутрь пройти не может. Только если мы её разделим на отдельные атомы, тогда дейтерий в атомарном состоянии спокойно проходит внутрь решетки.
На основе моего длительного опыта исследований можно сформулировать основные слагаемые механизма реализации холодного ядерного синтеза в титане:
1. Разделение молекул водорода на атомы.
2. Трансформация энергии отдельных атомов с использованием более тяжелых атомов.
3. Распределение Максвелла атомов по энергиям.
4. Эффект коллайдера.
5. Силы Ван-дер-Ваальса.
6. Туннелирование.
7. Первичные продукты холодного ядерного синтеза высокой энергии.
8. Закон Сивертса.
Пояснения по пункту 7. Первые продукты, которые получаются в результате d+d-реакции, — тритий, протон, гелий-3 и нейтрон — имеют очень большие энергии, МэВ! Большие энергии дают очень большое сечение реакции взаимодействия продуктов реакции между собой. Я считаю, что получающиеся нейтроны, гелий-3, тритий и протоны взаимодействуют друг с другом с наработкой того же трития и гелия-4. Запускается каскад ядерных реакций, который приводит к наработке трития в значительно бОльших количествах, чем получается нейтронов, и это мы регистрируем. То есть нейтроны, помимо отдачи энергии решетке титана, также участвуют в реакциях образования трития. При этом гелий-3 еще добавляет протонов в эти реакции, поэтому наблюдается такой перекос количества продуктов в этих ядерных реакциях. В результате каскада реакций ядерного синтеза образуется гелий-4. Таким образом, гелий-4 является не первичным продуктом d+d-реакции, а вторичным, который создается в результате реализации каскада ядерных реакций высокоэнергетических продуктов начальных d+d-реакций. Таково мое понимание процесса сегодня.
* * *
Перспективы холодного ядерного синтеза
Невозможно подробно рассказать обо всех аспектах и направлениях разработок, которые возникают в процессе исследования этого удивительного феномена холодного ядерного синтеза. Можно только обозначить основные направления, каждое из которых требует серьёзного и длительного обсуждения. На данный момент я бы выделил следующие направления:
1. Получение тепла и электроэнергии.
2. Переработка ядерных отходов атомных станций и других отраслей промышленности.
3. Синтез трития гораздо более дешевого по себестоимости, чем имеющийся сейчас в ядерных реакторах.
4. Синтез драгоценных металлов и редких изотопов.
5. Получение кислорода из углекислого газа.
6. Создание гамма-лазера.
7. Космические, авиационные, авто‑ и железнодорожные двигатели, использующие технологию.
Никто не желает тратить сегодня время на осмысление механизмов холодного ядерного синтеза, хотя логика подсказывает, что сначала был синтез элементов, а теперь мы используем их с помощью реакций деления или простого сжигания ископаемого топлива. Человечеству жизненно необходим переход на природоподобные, циклические технологии, которые позволят удовлетворить потребности людей, не нарушая природных балансов и круговоротов. Ключевой технологией в этом переходе сегодня являются технологии холодного синтеза холодной трансмутации ядер. Переход на новые ядерные технологии позволяет решить одновременно основные энергетические, ресурсные и экологические глобальные проблемы.
Холодный ядерный синтез — это дар Творца. Грех им не воспользоваться во благо. Надо научиться им пользоваться.