Холодный ядерный синтез – ХЯС. Или сколько проедет ваш автомобиль на стакане воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научно-популярная статья

Холодный ядерный синтез - ХЯС. Или сколько проедет ваш автомобиль на стакане воды?

ЮРИЙ ДАНИЛОВ

Под холодным ядерным синтезом ХЯС подразумевают низкоэнергетическую возможность осуществления ядерных реакций синтеза ядер изотопов водорода (дейтерия) в присутствии катализаторов при температурах Т= 1100-1300 ⁰С, существенно меньшей чем в термоядерных реакциях, которые проходят при температурах Т от 10 млн. градусов и выше. При ХЯС происходит выделение большого количества тепла, нежели затраченного, но без радиоактивного загрязнения и излучения, дающую огромную чистую энергию - воистину прорыв и революция в энергетике завтрашнего дня.

Рисунок 1

Для того чтобы вы лучше понимали, что это такое ХЯС, представьте себе всем нам знакомый электрический бойлер герметично закрытый с обеих сторон и наполненной водой. Внутри, вместо ТЭНа, по оси размещается керамическая трубка (электролитическая ячейка) заполненная с порошками катализатора из никеля, палладия или другими металлами переходной группы, в трубку подается смесь газов водорода с дейтерием и включается электрическое напряжение для поджига катализатора в трубке со смесью газов. После этого начинается реакция возгорания смеси газов с ярким свечением, в присутствии катализатора, в автономном режиме, без поддержки внешнего питания - это и есть ХЯС. Конструкция бойлера спроектирована так умно, что он в разрезе представляет собой как многослойный пирог, как сэндвич, даже правильнее будет как «матрешки» - трубы расположены коаксиально - труба в трубе. Поэтому, температура (1100-1300 ⁰С) от реактора (несколько электролитических ячеек) ХЯС к периферии будет снижена до комнатной. Вода в бойлере, окружающая электролитическую ячейку с нашей керамической трубкой одновременно охлаждает этот элемент и в тоже время пар, которая образуется в ходе реакции ХЯС, является теплоносителем и энергоносителем для отопления, получения горячей воды и привода турбины (или двигателя Стирлинга) с целью генерирования электроэнергии для жилых домов и квартир, машин и самолетов. А вот что там происходит с катализатором со смесью газов - для этого мне придется углубиться в теории квантовой и ядерной физики и не только, и целой полосы газеты не хватит. И то это будет моя версия, окончательной и законченной теории ХЯС до сих пор еще нет. Как говорил один умный мыслитель - «механизм работает - это главное, а теорию всегда успеем придумать и приложить».

Независимые тестовые испытания показали. что тепловыделение на установках Росси в ходе 30-и дневной прогонки составило 5,8 ГДж на 1 грамм топлива. Мощность энерговыделения - около 2 МВт /кг, для сравнения мощность энерговыделения реактора ВВЭР-1000 составляет 111 кВт/л активной зоны или 0,035 МВт/кг топлива. Таким образом, энерговыделение на установках Росси примерно в 50 раз больше, чем в ТВЭЛ современных ядерных реакторов, что вполне соответствует реакциям ядерного синтеза.

Реактор Росси удалось воспроизвести многим независимым исследовательским группам, как российским, так и зарубежным. В частности - ВНИИЭФ (г. Саров), Пархомов (МГУ) и МЭИ, Бажутов и Корецкий (ИЗМИРАН).

Рисунок 2

ядро изотоп энергетический топливный

Можно смело заявить, что энергетические реакторы ХЯС в ближайшем будущем могут отправить на «пенсию» АЭС и ГЭС, газовые и угольные и прочие ТЭЦ, не говоря уже о солнечных батареях и ветрогенераторах. Не будет необходимости в газопроводах и нефтяных танкерах, уйдут в прошлое протяженные высоковольтные линии электропередач ЛЭП со всеми трансформаторными подстанциями, не нужны будут коммуникации подземных и наземных тепловых сетей километрами труб. Переменятся колоссальные финансовые потоки, разорятся страны и целые регионы - поставщики углеводородов. И дай Бог, чтобы это прошло без глобальных социальных потрясений.

Времена инквизиции давно прошли в забвенье, когда сжигали на кострах и уничтожали лучших умов человечества, как Джордано Бруно, Галилео Галилей и Николай Коперник за то. что они думали иначе. Но остались еще предрассудки прошлого отрицать все альтернативное, что не соответствует классической академической науке и тем самым обслуживать интересы большого капитала наживаться на природных ресурсах Земли.

Большая наука предпочитает разработки грандиозных проектов типа «токамаков» - больших, мощных, воплощающих простую и понятную для начальства идею - «зажечь» на Земле - «рукотворное Солнце» в виде сгустка высокотемпературной плазмы, сжатой магнитным полем внутри большого бублика с намерением получить наконец-то Управляемый Термоядерный Синтез УТС. Но вот почему-то после 60 лет вложений громадных бюджетных денег на этот проект - результатов нет. Футурологи и физики-ядерщики предлагают нам потерпеть еще 20-30 лет до создания промышленного образца энергетического реактора УТС с положительным выходом энергии. И понятно почему.

Невозможно на Земле в земных условиях зажечь «рукотворное Солнце». Вот посмотрите простой арифметический расчет работы ускорителя с положительным выходом энергии: затраты энергии на столкновение протонов необходимо потратить - 0,7 МэВ, затем при ядерном слиянии протона с нейтроном новая частица дейтрон дает энергию - 1,1 МэВ, но на получение нейтрона придется потратить еще - 0,77 МэВ. Таким образом, чтобы получить положительный выход энергии от ускорителя (1,1 МэВ - 0,77 МэВ) = 0,33 МэВ, необходимо иметь КПД больше чем 0,7 МэВ / (0,33 МэВ +0,7 МэВ) х 100% = 68 %. Вот такой идеально работающий ускоритель с таким большим КПД на Земле воссоздать невозможно. И еще, если предположить, что термоядерные реакции на Солнце происходят вследствие гравитационного сжатия, то гравитационный потенциал плазмы земного ускорителя (будь-то токамак или международный проект ИТЭР) должно составить в 3000 раза больше чем сейчас и направлена она должна быть к центру сжатия ядра к наибольшему избыточному давлению. Для создания промышленного УТС с «рукотворным Солнцем» с положительным выходом энергии необходимо зажечь плазму и удержать ее до температуры 100-300 млн. градусов по Кельвину. Представьте себе масштаб и объемы работ такого проекта.

История возникновения ХЯС уходит корнями далеко назад и корни эти опять-таки - российские. Наши ученые - физики Франк И.В., Сахаров А.Д., Зельдович Я.Б., Курчатов И.В. и талантливый инженер-физик Филимоненко И.С. были пионерами в этой области. Трудно сказать, как бы сложилась история мировой энергетики на планете, если бы мы сумели свое время первыми внедрить в промышленных масштабах установки получения чистой энергии из воды? Человечеству придется преодолеть эти и другие препятствия для получения дешевой электроэнергии, запасы углеводородов на Земле ограничены, а накопление радиоактивных отходов, образующихся от использования в реакторах АЭС ядерного топлива, возрастает.

Рисунок 3

Бесконечно отрицать действительность невозможно и подобно тому, как в прошлом человечество признало, что Земля круглая и вращается вокруг Солнца - скоро оно признает существование ХЯС. Особенно, когда энергетические установки, основанные на технологиях ХЯС, появятся в магазинах с целью практического использования для дома, дачи и авто. Понимание и освоение механизмов низкоэнергетических ядерных реакций помогут нам в решении самых разных прикладных практических задач - создание дешевых автономных энергетических установок управляемого синтеза, пригодные для выработки тепловой и электрической энергии в промышленных масштабах.

Что же дальше? А дальше - прикладное, практическое использование управляемых, безопасных и надежных энергетических установок ХЯС организацией сети автономных частно-муниципальных топливно-энергетических комплексов, вырабатывающих дешевые виды топлив, тепла и электричества, максимально приближенных к источникам потребления. На этой принципиальной схеме я показал возможный вариант использования экологически чистой, возобновляемой и неисчерпаемой дешевой энергии на реакторах ХЯС как автономных источников получения электроэнергии, тепла для дома и на автомобилях.

Сколько же энергии в стакане обычной воды? Огромное количество! В стакане (200 мл) обычной воды содержится водород Н2 - 22 гр., дейтерий (изотоп водорода) - 30 мг и тритий - только следы. Вам в качестве предупреждения или совета - никогда не выпивайте стакан воды до дна, на дне оседает тяжелая вода -радиоактивная, для здоровья вредная. Так вот, имея такие запасы рабочих веществ в стакане воды можно воспроизвести следующие химические и ядерные реакции: электролиз воды с получением водорода и кислорода с последующим их сжиганием на электродах топливных элементов, при этом выделяется 2540 кДж энергии, Холодный Ядерный Синтез с участием водорода + дейтерия или дейтерия + дейтерия, при этом выделяется 2,34 х 10⁶ кДж энергии - энерговыделение на 3 порядка больше чем простое сжигание Н2 и О2.

Рисунок 4

Так сколько проедет ваш автомобиль на стакане воды? Автомобиль с массой в 1 тонну, мощностью двигателя 100 кВт и двигающееся со средней скоростью 70 км/час с энергетическим реактором ХЯС может проехать на стакане с водой (200 мл) теоретически до 580 км (с учетом потерь на КПД двигателя =0,4 и трансмиссии =- 0,75 реальный пробег вашего автомобиля составит 174 км). Двигатель бензиновый или дизельный придется заменить на двигатель Стирлинга с внешним подводом тепла и ваш автомобиль будет обязательно гибридной с электроприводом.

Рисунок 5

P.S. Механизм работы ХЯС настолько сложен и прост одновременно, что описать и объяснить доступным языком для популярного изложения без формул и расчетов представляется очень непростым занятием. Старался довести до вас максимально упрощенном варианте. Надеюсь, что чудо энергетики завтрашнего ХЯС стало для вас чуть ближе.

Размещено на Allbest.ru