Электрохимический метод повысил скорость ядерного синтеза в компактном реакторе Rutab.net

Исследователи из Университета Британской Колумбии (UBC) с помощью небольшого настольного реактора продемонстрировали, что электрохимическая загрузка твердой металлической мишени топливом на основе дейтерия может повысить скорость ядерного синтеза. 

Крупномасштабный термоядерный синтез с магнитным удержанием плазмы, который требует экстремальных температур и давления, широко исследуется как метод получения чистой энергии. Эксперимент, опубликованный 20 августа в журнале Nature, использует совершенно другой подход — с более доступным реактором, работающим при комнатной температуре, для изучения влияния электрохимической загрузки на скорость реакций ядерного синтеза.

Команда загрузила металлическую мишень из палладия топливом с высокой концентрацией дейтерия — с одной стороны мишени, используя плазменное поле для загрузки топлива, а с другой — дополнительную электрохимическую ячейку. 

«Цель — увеличить плотность топлива и вероятность столкновений дейтерий-дейтерий, а следовательно, и событий синтеза», — поясняет профессор Кёртис П. Берлингетти, автор-корреспондент статьи и выдающийся университетский ученый UBC.

«С помощью электрохимии мы загрузили гораздо больше дейтерия в металл — как будто вжимали топливо в губку. Один вольт электричества достиг того, что обычно требует давления в 800 атмосфер. Хотя мы не достигли чистого прироста энергии, этот подход повысил скорость синтеза так, что другие исследователи смогут воспроизвести и развить его». 

Электрохимическая загрузка дейтерия в палладиевую мишень увеличила скорость синтеза дейтерий-дейтерий в среднем на 15% по сравнению с загрузкой мишени только с помощью плазменного поля 

Хотя прирост производительности скромный, это первая демонстрация ядерного синтеза дейтерий-дейтерий с использованием этих методов — имплантации ионов с погружением в плазму и электрохимической загрузки. Эксперимент все еще потреблял больше энергии, чем производил. 

«Мы надеемся, что эта работа поможет вывести науку о синтезе из гигантских национальных лабораторий на лабораторный стол», — добавляет профессор Берлингетти. — «Наш подход объединяет ядерный синтез, материаловедение и электрохимию, создавая платформу, на которой можно систематически настраивать как методы загрузки топлива, так и материалы мишеней. Мы рассматриваем это как отправную точку — ту, которая приглашает сообщество повторять, совершенствовать и развивать в духе открытого и строгого поиска». 

Ядерный синтез — энергия, высвобождаемая при объединении атомных ядер, как это происходит на Солнце — мощнее деления (расщепления ядер) и создает менее опасные радиоактивные отходы. 

Реактор Thunderbird Реактор Thunderbird — это созданный на заказ настольный ускоритель частиц, предназначенный для электрохимического повышения скорости ядерного синтеза дейтерий-дейтерий. Три основных компонента реактора — плазменный двигатель, вакуумная камера и электрохимическая ячейка.

Предыдущие эксперименты 

Первая демонстрация ядерного синтеза дейтерий-дейтерий датируется 1934 годом, когда исследователи бомбардировали мишень из твердого металла, покрытую дейтерированным материалом, высокоэнергетическими ионами дейтерия. 

В 1989 году исследователи заявили, что в ходе электролиза оксида дейтерия с использованием палладиевого катода генерируется аномальное тепло, приписав его ядерному синтезу ионов дейтерия. Результат не мог быть независимо подтвержден, и исследования холодного синтеза были фактически изгнаны из мейнстримной науки. Новый эксперимент не измерял тепло — он измерял жесткие ядерные сигнатуры, такие как нейтроны, которые являются прямым доказательством синтеза. 

Последняя работа профессора Берлингетти и его команды основывается на их работе с предыдущей многопрофильной «группой коллег», которая была созвана и профинансирована Google в 2015 году для переоценки холодного синтеза. Группа обнародовала свои усилия в 2019 году через статью-перспективу в Nature под названием «Возвращение к „холодному делу“ холодного синтеза». Они не нашли доказательств, подтверждающих заявления о холодном синтезе, но выявили несколько направлений для дальнейшего изучения.