Электровзрыв вольфрамовой проволочки - начало ХХ века



Nbsp; Начало формы   Конец формы   Главная страница -> Читать

Запретные превращения элементов

Андреев С.Н.

(«ХиЖ», 2015, №8)

В науке есть свои запретные темы, свои табу. Сегодня мало кто из ученых осмелится заниматься исследованием биополей, сверхмалых доз, структуры воды… Области сложные, мутные, трудно поддающиеся. Здесь легко потерять репутацию, прослыв лжеученым, а уж о получении гранта говорить не приходится. В науке нельзя и опасно выходить за рамки общепринятых представлений, покушаться на догмы. Но именно усилия смельчаков, готовых быть не такими, как все, порой прокладывают новые дороги в познании.

Мы не раз наблюдали, как по мере развития науки догмы начинают пошатываться и постепенно приобретают статус неполного, предварительного знания. Так, и не раз, было в биологии. Так было в физике. То же самое мы наблюдаем в химии. На наших глазах истина из учебника «состав и свойства вещества не зависят от способов его получения» рухнула под натиском нанотехнологий. Оказалось, что вещество в наноформе может кардинально изменить свойства — например, золото перестанет быть благородным металлом.

Сегодня мы можем констатировать, что есть изрядное число экспериментов, результаты которых невозможно объяснить с позиций общепринятых воззрений. И задача науки — не отмахиваться от них, а копать и пытаться добраться до истины. Позиция «этого не может быть, потому что не может быть никогда» удобная, конечно, но она ничего не может объяснить. Более того, непонятные, необъяснимые эксперименты могут стать предвестниками открытий в науке, как это уже случалось. Одна из таких горячих в прямом и переносном смысле тем — так называемые низкоэнергетические ядерные реакции, которые сегодня именуют LENR — Low-Energy Nuclear Reaction.

Мы попросили доктора физико-математических наук Степана Николаевича Андреева из Института общей физики им. А.М.Прохорова РАН познакомить нас с существом проблемы и с некоторыми научными экспериментами, выполненными в российских и западных лабораториях и опубликованными в научных журналах. Экспериментами, результаты которых мы пока объяснить не можем.

 

Реактор «E-Сat» Андреа Росси

 

В середине октября 2014 года мировое научное сообщество было взбудоражено новостью — вышел отчет Джузеппе Леви, профессора физики Болонского университета, и соавторов о результатах тестирования реактора «E-Сat», созданного итальянским изобретателем Андреа Росси.

Напомним, что в 2011 году А.Росси представил на суд общественности установку, над которой он работал многие годы в сотрудничестве с физиком Серджо Фокарди. Реактор, названный «E-Сat» (сокращенно от английского Energy Catalizer), производил аномальное количество энергии. В течение последних четырех лет «E-Сat» тестировали разные группы исследователей, поскольку научное сообщество настаивало на независимой экспертизе.

Реактор представлял собой керамическую трубочку длиной 20 см и диаметром 2 см. Внутри реактора были расположены топливный заряд, нагревательные элементы и термопара, сигнал с которой подавался на блок управления нагревом. Питание к реактору подводили от электрической сети с напряжением 380 Вольт по трем жаропрочным проводам, которые разогревались докрасна во время работы реактора. Топливо состояло в основном из порошка никеля (90%) и алюмогидрида лития LiAlH4 (10%). При нагревании алюмогидрид лития разлагался и выделял водород, который мог поглощаться никелем и вступать с ним в экзотермическую реакцию.

 

1. Реактор «E-Cat» Андреа Росси в работе. Изобретатель не раскрывает, как устроен реактор. Однако известно, что внутри керамической трубки размещены топливный заряд, нагревательные элементы и термопара. Поверхность трубки ребристая, чтобы лучше отводилось тепло

 

В отчете сообщалось, что общее количество тепла, выделенное устройством за 32 дня непрерывной работы, составило около 6 ГДж. Элементарные оценки показывают, что энергоемкость порошка более чем в тысячу раз превышает энергоемкость, например, бензина!

В результате тщательных анализов элементного и изотопного состава эксперты надежно установили, что в отработанном топливе появились изменения в соотношениях изотопов лития и никеля. Если в исходном топливе содержание изотопов лития совпадало с природным: 6Li — 7,5%, 7Li — 92,5%, то в отработанном топливе содержание 6Li увеличилось до 92%, а содержание 7Li уменьшилось до 8%. Столь же сильными были искажения изотопного состава для никеля. Например, содержание изотопа никеля 62Ni в «золе» составило 99%, хотя в исходном топливе его было всего 4%. Обнаруженные изменения изотопного состава и аномально высокое тепловыделение указывали на то, что в реакторе, возможно, протекали ядерные процессы. Однако никаких признаков повышенной радиоактивности, характерной для ядерных реакций, не было зафиксировано ни во время работы устройства, ни после его остановки.

Процессы, протекающие в реакторе, не могли быть ядерными реакциями деления, поскольку топливо состояло из стабильных веществ. Реакции синтеза ядер также исключаются, ведь с точки зрения современной ядерной физики температура 1400оС ничтожно мала для преодоления сил кулоновского отталкивания ядер. Именно поэтому использование нашумевшего термина «холодный термояд» для подобного рода процессов — ошибка, которая вводит в заблуждение.

Вероятно, здесь мы сталкиваемся с проявлениями нового типа реакций, в которых происходят коллективные низкоэнергетические превращения ядер элементов, входящих в состав топлива. Оценка энергий таких реакций дает величину порядка 1-10 кэВ на нуклон, то есть они занимают промежуточное положение между «обычными» высокоэнергетическими ядерными реакциями (энергии более 1 МэВ на нуклон) и химическими реакциями (энергии порядка 1 эВ на атом).

Пока что никто не может удовлетворительно объяснить описанный феномен, а гипотезы, выдвигаемые множеством авторов, не выдерживают критики. Чтобы установить физические механизмы нового явления, необходимо тщательно изучить возможные проявления подобных низкоэнергетических ядерных реакций в различных экспериментальных постановках и обобщить полученные данные. Тем более что подобных необъясненных фактов за многие годы накопилось весомое количество. Вот лишь некоторые из них.

 

Электровзрыв вольфрамовой проволочки - начало ХХ века

 

В 1922 году сотрудники химической лаборатории Чикагского университета Кларенс Айрион и Джеральд Вендт опубликовали работу, посвященную исследованию электровзрыва вольфрамовой проволочки в вакууме (G.L.Wendt, C.E.Irion, Experimental Attempts to Decompose Tungsten at High Temperatures. «Journal of the American Chemical Society», 1922, 44, 1887—1894).

В электровзрыве нет ничего экзотического. Это явление было открыто ни много ни мало в конце XVIII века, а в быту мы его постоянно наблюдаем, когда при коротком замыкании перегорают электролампочки (лампочки накаливания, разумеется). Что же происходит при электровзрыве? Если сила тока, протекающего через металлическую проволоку, велика, то металл начинает плавиться и испаряться. Вблизи поверхности проволоки образуется плазма. Нагрев происходит неравномерно: в случайных местах проволоки появляются «горячие точки», в которых выделяется больше тепла, температура достигает пиковых значений, и происходит взрывное разрушение материала.

Самое поразительное в этой истории то, что ученые изначально рассчитывали экспериментально обнаружить разложение вольфрама на более легкие химические элементы. В своем намерении Айрион и Вендт опирались на следующие уже известные в то время факты.

Во-первых, в видимом спектре излучения Солнца и других звезд отсутствуют характерные оптические линии, принадлежащие тяжелым химическим элементам. Во-вторых, температура поверхности Солнца составляет около 6000оС. Следовательно, рассудили они, атомы тяжелых элементов не могут существовать при таких температурах. В-третьих, при разряде конденсаторной батареи на металлическую проволочку температура плазмы, образующейся при электровзрыве, может достигать 20 000оС.

Исходя из этого, американские ученые предположили, что если через тонкую проволоку из тяжелого химического элемента, например вольфрама, пропустить сильный электрический ток и нагреть ее до температур, сопоставимых с температурой Солнца, то ядра вольфрама окажутся в нестабильном состоянии и разложатся на более легкие элементы. Они тщательно подготовили и блестяще провели эксперимент, пользуясь при этом весьма простыми средствами.

Электровзрыв вольфрамовой проволочки проводили в стеклянной сферической колбе (рис. 2), замыкая на нее конденсатор емкостью 0,1 микрофарад, заряженный до напряжения 35 киловольт. Проволочка располагалась между двумя крепежными вольфрамовыми электродами, впаянными в колбу с двух противоположных сторон. Кроме того, в колбе имелся дополнительный «спектральный» электрод, который служил для зажигания плазменного разряда в газе, образовавшемся после электровзрыва.

 

2. Схема разрядно-взрывной камеры Айриона и Вендта (эксперимент 1922 года).

 

Следует отметить некоторые важные технические детали эксперимента. При его подготовке колбу помещали в печь, где она непрерывно прогревалась при 300оС в течение 15 часов и все это время из нее откачивали газ. Вместе с прогревом колбы по вольфрамовой проволочке пропускали электрический ток, нагревавший ее до температуры 2000оС. После дегазации стеклянный патрубок, соединяющий колбу с ртутным насосом, расплавляли с помощью горелки и запаивали. Авторы работы утверждали, что предпринятые меры позволяли сохранить чрезвычайно низкое давление остаточных газов в колбе в течение 12 часов. Поэтому при подаче высоковольтного напряжения 50 киловольт между «спектральным» и крепежным электродами пробоя не было.

Айрион и Вендт выполнили двадцать один эксперимент с электровзрывом. В результате каждого опыта в колбе образовывалось порядка 1019 частиц неизвестного газа. Спектральный анализ показывал, что в нем присутствовала характерная линия гелия-4. Авторы предположили, что гелий образуется в результате альфа-распада вольфрама, индуцированного электровзрывом. Напомним, что альфа-частицы, появляющиеся в процессе альфа-распада, представляют собой ядра атома 4He.

Публикация Айриона и Вендта вызвала большой резонанс в научном сообществе того времени. Сам Резерфорд обратил внимание на эту работу. Он выразил глубокое сомнение в том, что использовавшееся в эксперименте напряжение (35 кВ) достаточно велико, чтобы электроны могли индуцировать ядерные реакции в металле. Желая проверить результаты американских ученых, Резерфорд выполнил свой эксперимент — облучил вольфрамовую мишень пучком электронов с энергией 100 килоэлектронвольт. Резерфорд не обнаружил никаких следов ядерных реакций в вольфраме, о чем в достаточно резкой форме сделал короткое сообщение в журнале «Nature». Научное сообщество приняло сторону Резерфорда, работу Айриона и Вендта признали ошибочной и забыли на долгие годы.

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 273; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!