Ю. Л. Ратис,
д.ф-м.н., профессор
А. М. Зубрилин,
инженер-технолог
инженер-физик
Институт энергетики специального назначения,
Самара
Р. Э. Пешенко,
ООО «Интеллект»,
инженер-физик, Москва
Уже во второй половине прошлого века человечество столкнулось с серьезными глобальными проблемами, в число которых входят, в частности, создание экологически чистых источников энергии, дезактивация громадных объемов радиоактивных отходов атомных электростанций, опреснение морской воды и другие. Все эти проблемы можно решить, если бы человечество научилось вырабатывать энергию, превращая одни элементы Периодической таблицы Менделеева в другие, не используя для этого потоки нейтронов, создающие наведенную радиоактивность, и работая в области предельно низких энергий, грубо говоря, используя электрический ток с напряжением 220 вольт.
Официальная наука до сих пор считает невозможными превращение одних химических элементов в другие химические элементы в различных электроразрядных экспериментах с проволоками и фольгами, изготовленными из стабильных изотопов титана, вольфрама и других металлов. Научная общественность также отрицательно относится к трактовкам результатов аналогичных экспериментов с дейтерированным палладием, к интерпретации опытов по плавлению циркония электронным пучком и т.д. Редколлегии рейтинговых научных изданий обычно объявляют результаты исследований низкоэнергетической трансмутации химических элементов и холодного ядерного синтеза (ХЯС) лженаучными, или считают ошибками экспериментов. «Крамольные» работы, как правило, не публикуют.
На протяжении 80 лет фактически замалчиваются результаты нестандартных исследований, из которых следует однозначный вывод: низкоэнергетическая трансмутация химических элементов и холодный ядерный синтез существуют. Поэтому многочисленные группы энтузиастов в различных уголках земного шара продолжают проводить исследования этих феноменов.
Согласно наиболее распространенному в научной литературе определению, низкоэнергетические ядерные реакции — общепринятая аббревиатура LENR (Low Energy Nuclear Reactions) – это такие ядерные реакции, при которых трансмутация химических элементов протекает при сверхнизких энергиях и не сопровождается появлением жесткого ионизирующего излучения. Холодным ядерным синтезом называют реакцию слияния ядер изотопов водорода при температуре, существенно меньшей, чем в термоядерных реакциях.
К великому сожалению, многие физики не отличает LENR от ХЯС.
Продолжительное игнорирование большинством из них экспериментально подтвержденного факта существования низкоэнергетических ядерных процессов является прискорбным заблуждением. Эти процессы многие ученые до сих пор относят к разряду несуществующих по известному принципу: «этого не может быть, потому, что этого не может быть никогда».
Наиболее веским основанием для столь жесткой позиции «профи» является общеизвестный факт: фактор проницаемости кулоновского барьера для пресловутого холодного ядерного синтеза при комнатной температуре столь мал, что за все время существования Вселенной ни одна реакция слияния ядер в холодном водороде не могла произойти по стандартным схемам.Кроме того, при комнатной температуре в принципе невыполним так называемый критерий Лоусона (критерий инициации термоядерных реакций).
К этому следует добавить, что кроме «эффекта шорности», заставляющего физиков-ядерщиков скептически относиться к самой возможности LENR и ХЯС, зловещую роль в судьбе «холодного синтеза» сыграли его «первооткрыватели» М. Флейшман и С. Понс, анонсировавшие сенсационные результаты в нарушение всех правил ведения научной дискуссии. На самом же деле они не были первыми.
Драматическая история исследований ХЯС начиналась в 1922 году с работы Wendt G. L. и Irion C. E. Описанию драмы идей, развернувшейся в последующие годы, посвящена работа Ю. Л. Ратиса «Управляемый «термояд» или холодный синтез? Драма идей», изд-во СНЦ РАН, Самара, 2009 г.
Поспешность выводов и практически полное отсутствие знаний в области ядерной физики, продемонстрированные «авторами открытия», привели к тому, что тематика ХЯС оказалась дискредитированной и получила официальный статус лженауки во многих, но, к счастью, не во всех странах, располагающих крупными центрами ядерных исследований. В результате среди ярых противников исследований в области LENRи ХЯС оказались не только некоторые заинтересованные чиновники от науки, но и большинство вполне добропорядочных и в высшей степени квалифицированных физиков.
Стандартные возражения, с которыми сталкиваются докладчики, рискнувшие сообщить о результатах своих «крамольных» исследований на международных конференциях по ядерной физике, обычно начинаются с вопроса: «В каких научных журналах, имеющих высокий индекс цитируемости, опубликованы надежные результаты, неопровержимо доказывающие существование обсуждаемого явления?». Ссылки, в частности, на результаты солиднейших исследований, выполненных в Университете Осака и удостоенных Императорской премии по физике «За бесценный вклад в развитие науки и техники», оппонентами обычно отклоняются, несмотря на то, что в Японии эта премия котируется чрезвычайно высоко.
Иезуитская логика оппонентов лежит далеко за пределами научной этики, так как аргумент типа «не там опубликовано» не может быть отнесен к разряду достойных возражений уважающего себя эксперта. Если не согласен с автором, возражай по существу. Напомним, что Роберт Юлиус Майер опубликовал работу, в которой был сформулирован закон сохранения энергии, в фармацевтическом журнале. На наш взгляд, наиболее достойным ответом упомянутой группе оппонентов является громадный список работ, опубликованных в лучших научных изданиях, и доложенных на самых престижных конференциях.
Еще один «веский довод противников LENR и ХЯС — якобы плохая воспроизводимость результатов экспериментов. Однако тот факт, что «плохая воспроизводимость» давно преодолена, замалчивается. Подобные аргументы противников трансмутологии опровергнуты в сотнях работ, выполненных на деньги различных промышленных корпораций, включая такие гиганты, как Sony и Mitsubishi и др. Тем не менее, результаты этих исследований, квалифицированно выполненных и уже доведенных до сертифицированной и коммерчески выгодной промышленной продукции — реакторов А. Росси, по-прежнему продолжает отрицать научное коммьюнити, в то время как «трансмутологи» безоговорочно принимают на веру существование ХЯС. Но слепая вера и наука несовместимы. Поэтому «официальная наука» серьезно рискует попасть в число религий, бездумно отрицающих тезис, что практика есть критерий истины.
Однако работы, в которых приведены не вызывающие никаких сомнений экспериментальные данные, уязвимы для критики, поскольку ее (критику) не выдерживает ни одна из упоминаемых в них теорий. Кроме того, ни одна из работ не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к так называемым решающим экспериментам. Все результаты этих работ явно допускают неоднозначное толкование. Но даже не это главное.
Несмотря на то, что работы многих «трансмутологов» были опубликованы в авторитетнейших научных журналах, их объединяет один общий недостаток. Вместо того, чтобы ограничиться публикацией экспериментальных данных и сосредоточиться на обосновании их несомненной достоверности и воспроизводимости, авторы сразу пытались их истолковывать теоретически. На сегодняшний день насчитывается не менее сотни «теорий LENR и ХЯС», ни одна из которых не совместима с известными и абсолютно надежно установленными законами физики. В результате даже достоверные результаты экспериментов с ходу отбраковывались физиками, сумевшими дочитать упомянутые работы до «обоснования» их теории.
Подробный критический анализ работ каждого из авторов, предпринимавших сумбурные попытки теоретического описания LENR, представляет собой тему для отдельной научной публикации. Самое печальное состоит в том, что в ряду этих работ практически нет идей, заслуживающих серьезного обсуждения.
Так в чем же состоит основная проблема и одновременно трагедия LENR и ХЯС? Для любого эксперта, не страдающего общим негативизмом, вырисовывается следующая картина.
1. Холодного ядерного синтеза и низкоэнергетической трансмутации химических элементов в том смысле, в котором эти явления понимают трансмутологи, не существует, и существовать не может. Слиянию ядер, имеющих электрический заряд, препятствует высокий кулоновский барьер, а низкая температура не позволяет сблизиться ядрам на расстояние, достаточное для их слияния.
2. Ни один эксперимент в области LENR и ХЯС не был ориентирован на выявление причин, по которым эти явления происходят.
3. Множество экспериментов проводилось с грубейшим нарушением научного метода, и при их планировании использовался метод «проб и ошибок».
4. Слишком много желающих получить бюджетное финансирование бросилось в погоню за «халявными» деньгами, обещая завалить человечество даровой энергией. И не только в России. В той же Америке «халявщиков» нашлось гораздо больше. Немало набралось их и в других странах.
5. Большинство экспериментаторов, не будучи ядерщиками, публично объявляли, что в их экспериментах регистрировались нейтроны. Поскольку среди организаторов этих экспериментов было немало академиков, постольку к этим заявлениям относились очень серьезно на всех мыслимых уровнях. В итоге для проверки этих «заяв» на место дислокации очередного «реактора ХЯС» выезжал А.В. Стрелков, научный сотрудник ЛНФ ОИЯИ, один из лучших на планете специалистов в области физики нейтронов. Ставил он свои детекторы, и в очередной раз убеждался – нейтронов нет. Повторились процедуры «закрытия» ХЯС не менее 20 раз.
На сегодняшний день единственный подход, позволяющий описать LENR, не вступая в противоречие с законами физики, предложен в работах Ю. Л. Ратиса. В них (это более 15 публикаций в достаточно серьезных изданиях и серия докладов на крупных международных конференциях по ядерной физике) сформулирована гипотеза о существовании нейтральных частиц — «нейтрония» и «динейтрония». Эти гипотетические частицы – нейтроний и динейтроний — представляют собой экзотические, электрослабые резонансы (так называют нестабильные, но долгоживущие по ядерным меркам частицы) в сечении неупругого рассеяния электронов на атомах водорода и дейтерия, соответственно. Гипотеза о существовании этих резонансов допускает простую и очень эффективную ее проверку. Поясним, как можно проверить эту гипотезу в решающем эксперименте.
Одной из наиболее интригующих загадок ядерной физики низких энергий является воспроизводимый эффект безнейтронного образования трития при электролизе тяжелой воды. Этот эффект можно объяснить в рамках «ортодоксальной» ядерной физики на основе гипотезы о существовании нейтрония и динейтрония (связанного состояния нейтрона и нейтрония).
Главная идея этого эксперимента такова. Согласно работам Ю. Л. Ратиса, образование трития без эмиссии нейтронов происходит следующим образом. На дейтрон (ядро дейтерия) налетает динейтроний, в результате образуется ядро атома трития и нейтроний. Если заполненный дейтерием рентген-прозрачный баллон подвергнуть облучению -квантами, то в таком баллоне начнет образовываться динейтроний. Слияние динейтрония с дейтерием приводит к образованию трития. Регистрация наработанного трития является четким сигналом, свидетельствующим о существовании динейтрония.
Эксперимент по облучению дейтерия производился в Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева в так называемой «кобальтовой пушке». Дейтерий в баллоне из нержавеющей стали находился под давлением 110 атм, объем баллона равнялся 50 мл, время экспозиции составило 15 дней. На основании результатов эксперимента был сделан вывод, что полученные результаты не противоречат гипотезе о существовании нейтрония и динейтрония, поскольку количество трития в баллоне заметно увеличилось за две недели.
Для того чтобы сделать окончательный вывод о существовании экзотических электрослабых резонансов, необходимо добиться воспроизводимости полученных результатов, произвести проверку гипотезы о существовании нейтрония и динейтрония несколькими независимыми способами и организовать проверку полученных результатов независимыми группами исследователей.
В случае полного подтверждения гипотезы о существовании экзотических электрослабых резонансов можно будет окончательно утверждать, что у хорошо изученного нейтрона появились аналоги — легкий (нейтроний) и тяжелый (динейтроний). Появление в рамках «ортодоксальной» физики целого спектра аналогов нейтрона снимет все вопросы по поводу возможности ядерных реакций при сверхнизких энергиях. Этот вывод будет означать, что принципиальных запретов на ядерные технологии нового поколения не существует.
Предстоит большая работа по всесторонней проверке всех эффектов, обусловленных реакциями с экзотическими нейтралами. Однако до промышленного применения разрабатываемых технологий еще очень далеко, хотя реактор А. Росси уже работает, и даже продается на рынке — правда, не всем. Если существование нейтрония и динейтрония подтвердится независимыми группами исследователей, то это откроет возможности для создания прорывных ядерно-физических технологий, что позволит России занять ведущее положение в мире в этой области науки и техники.
В конце 1950-х годов в СССР уже работал реактор на основе ХЯС, сконструированный И. С. Филимоненко, но в принципах его действия никто не разобрался. Поэтому наша страна, вместо того, чтобы занять позиции безусловного лидера на рынке ядерно-энергетических технологий, распродает свои природные богатства, лишая их будущие поколения.
***
P.S. Советские ученые много лет тому назад создали опытно-промышленную энергетическую установку «теплого синтеза». Она появилась на свет в результате исследований, проводившихся в 1950-х годах в СССР в рамках государственной программы научно-технического прогресса. А началось все с проектирования первых советских электроракетных и ядерных ракетных двигателей.
Молодой, энергичный и очень талантливый физик Иван Степанович Филимоненко под руководством профессора Московского авиационного института А. В. Квасникова создал гидролизную энергетическую установку, предназначенную для получения энергии от реакций «теплого» ядерного синтеза, идущих при температуре всего 1150 Со. Топливом для реактора служила тяжелая вода. Реактор представлял собой металлическую трубу диаметром 41 мм и длиной 700 мм, изготовленную из сплава, содержавшего несколько граммов палладия.
В 1962 году И. С. Филимоненко подал заявку на изобретение «Процесс и установка термоэмиссии». Но Государственная патентная экспертиза отказала ему на том основании, что термоядерные реакции якобы не могут идти при столь низкой температуре.
Филимоненко экспериментально установил, что после разложения тяжелой воды электролизом на кислород и дейтерий, растворяющийся в палладии катода, в катоде происходят реакции ядерного синтеза. При этом отсутствует нейтронное излучение и не появляются радиоактивные отходы. Филимоненко предложил идею экспериментов еще в 1957 г. Идея была воспринята и поддержана его непосредственным руководством. Было принято решение о начале исследований, и в кратчайшие сроки получены первые положительные результаты.
Революционные эксперименты И.С. Филимоненко высоко оценили академики И. В. Курчатов, М. В. Келдыш и С. П. Королев. Их авторитет был непререкаем, и в результате усилий великого трио, направленных на укрепление обороноспособности Советского Союза, в июле 1960 г. было принято секретное Постановление Совета Министров СССР и ЦК КПСС, в приложении к которому содержались предложения И.С. Филимоненко. Велись работы под непосредственным контролем будущего министра обороны Д. Ф. Устинова.
По ходу экспериментов И.С. Филимоненко обнаружил, что его реактор при работе испускает какое-то излучение, которое резко сокращает период полураспада радиоактивных изотопов. Теперь-то ясно, что это были нейтроний и динейтроний, но для понимания этого факта пришлось подождать полвека. Конструкция и принцип действия установки до сих пор остаются засекреченными.
Работы по «теплому термояду» остановились, когда И. С. Филимоненко в 1968 г. был отстранен от работ по ХЯС за «политическую нелояльность», как «выскочка», «переступивший дорогу» научным авторитетам по развитию управляемого термоядерного синтеза.
Прошли годы, и руководство СССР реабилитировало опального ученого. В 1989 г. было решено воссоздать в подмосковном НПО «Луч» три термоэмиссионные гидролизные энергетические установки мощностью по 12.5 кВт каждая. Решение было мгновенно претворено в жизнь под руководством И.С. Филимоненко. Все три установки были подготовлены к сдаче в опытную эксплуатацию в 1990 г. При этом на каждый киловатт, вырабатываемый энергетическими установками теплого синтеза, требовалось всего 0,7 грамма палладия. Однако дальше дело не пошло, так как СССР распался, а «новым русским» было уже не до космоса и фундаментальной науки.
Иван Степанович (11.11.1924 — 25.08.2013) до последнего вздоха продолжал борьбу за признание своих идей. Год назад его не стало. Это был один из лучших инженеров нашего времени. Полный перечень его должностей и наград никогда нигде не публиковался.
атомная энергетика. холодный ядерный синтез, АЭС, атомные реакторы
