L’effondrement du climat exige un approvisionnement en énergie beaucoup moins cher que les combustibles fossiles, résistant aux intempéries et aux catastrophes naturelles, et durable en intrants de combustibles et en sorties de pollution. Une nouvelle technologie mal comprise issue d’un domaine stigmatisé peut-elle répondre à ce besoin ? La Réaction nucléaire à Basse Énergie (LENR) pourrait aider à grande échelle très rapidement.
En 1989, Pons et Fleischmann ont donné un premier aperçu d’une réaction inattendue et mal comprise appelée « fusion froide », qui produit beaucoup de chaleur et très peu de rayonnement.
LENR est poursuivi discrètement par de nombreuses grandes entreprises aérospatiales, des constructeurs automobiles de premier plan, des entreprises en démarrage et, dans une moindre mesure, des laboratoires nationaux.
Au fil des ans, de nombreuses équipes ont observé la réaction par divers moyens, et un schéma cohérent, bien qu’inattendu, est apparu. Les expériences sont devenues plus reproductibles, plus diverses, plus claires et plus énergétiques.
Il n’y a pas de matériaux coûteux ou toxiques ni d’étapes de traitement, ce pourrait donc être le pas au-delà des combustibles fossiles que nous attendions. Aucun matériel réglementé par le gouvernement n’est utilisé, de sorte qu’un chemin rapide vers la commercialisation est possible.
La familiarité avec la fusion à chaud a conduit à de fausses attentes initiales. Les premiers travaux de réplication très hâtifs au MIT ont été déclarés un échec lorsque de la chaleur mais aucun neutron à haute énergie n’a été détecté. Les exigences de réaction n’étaient pas connues au début et de nombreuses tentatives n’ont pas permis d’atteindre les exigences en matière de charge de combustible et d’énergie d’allumage. Même lorsque les exigences de base étaient satisfaites, les caractéristiques à l’échelle nanométrique variaient dans les matériaux et rendaient la réaction difficile à reproduire. Pons & Fleischmann avait du mal à répéter leurs propres résultats d’excès d’énergie après avoir épuisé leur lot de palladium chanceux initial. Aujourd’hui, nous comprenons mieux comment les défauts des matériaux créent des niveaux d’énergie élevés requis.
Dans de nombreuses expériences avec LENR, l’excès de chaleur observé dépasse considérablement les réactions chimiques connues ou réalisables. Les expériences sont passées de milliwatts à des centaines de watts. Les produits de cendres ont été identifiés et comparés quantitativement à la production d’énergie. Un rayonnement à haute énergie a été observé et est entièrement différent de la fusion chaude.
Le Dr McKubre de SRI International a extrait les conditions requises des données historiques. Pour produire des réactions de LENR qui produisent une énergie sur-unitaire, un réseau métallique fortement chargé d’isotopes d’hydrogène, poussé loin de l’équilibre par un système d’excitation impliquant un flux de protons et probablement également une électromigration des atomes de réseau.
Une grande caractérisation quantitative des résultats a été Dr. Expérience méticuleuse de Miles en 1995 à China Lake. LENR libère de l’hélium-4 et de la chaleur dans la même proportion que la fusion chaude familière, mais les émissions de neutrons et les rayons gamma sont d’au moins 6 ordres de grandeur de moins que prévu.
Les systèmes d’excitation réussis comprenaient de la chaleur, de la pression, des lasers doubles, des courants élevés et des ondes de choc qui se chevauchaient. Les matériaux ont été traités pour créer et manipuler des défauts, des trous, des défauts, des fissures et des impuretés, augmenter la surface et fournir un flux élevé de protons et de courant électronique. Les métaux de transition solides hébergent la réaction, y compris le nickel et le palladium.
Les cendres contiennent de nombreuses preuves d’isotopes métalliques dans le réacteur qui ont gagné en masse comme s’ils provenaient de l’accumulation de neutrons, ainsi que du deutérium et du tritium améliorés. Le tritium est observé à des concentrations variables. Des rayons X faibles sont observés avec les traces d’autres particules nucléaires.
LENR ressemble à une fusion, à en juger par les entrées d’hydrogène et de sortie d’Hélium-4 et les produits de transmutation. Cela ne ressemble pas du tout à la fusion lorsqu’on la juge comme un physicien du plasma pourrait le faire — par des signatures radioactives révélatrices.
La conversion de l’hydrogène en hélium libérera beaucoup d’énergie, peu importe comment cela se fait. LENR n’est pas une énergie au point zéro ou un mouvement perpétuel. La question est de savoir si cette énergie peut être libérée avec des outils abordables.
Les physiciens du plasma comprennent la fusion thermonucléaire chaude avec beaucoup de détails. Les interactions plasmatiques impliquent peu de pièces mobiles, et l’environnement est aléatoire, donc son effet est réduit à zéro. En revanche, la modélisation du mécanisme de LENR impliquera la mécanique quantique à l’état solide dans un système d’un million de pièces, étant loin de l’équilibre. Dans LENR, un accélérateur de particules à l’échelle nanométrique ne peut pas être exclu du modèle. Une théorie pour LENR reposera sur des outils intellectuels qui illuminent les lasers à rayons X ou les supraconducteurs ou semi-conducteurs à haute température.
Beaucoup de choses doivent être éclaircies. Comment le niveau d’énergie est-il suffisamment concentré pour déclencher une réaction nucléaire? Quel est le mécanisme? Comment les énergies de sortie dans la gamme MeV apparaissent-elles comme des particules à haute énergie évidentes? Le Dr Peter Hagelstein du MIT travaille d’arrache-pied depuis de nombreuses années à un » Modèle de bosons à rotation avec perte » pour combler certaines de ces lacunes.
Robert Godes chez Brillouin Energy suggère une théorie qui correspond aux observations et suggère une implémentation. La « Réaction de Capture Électronique Contrôlée. »Les protons d’une matrice métallique sont piégés à une fraction d’Angstrom sous la chaleur et la pression. Un proton peut capturer un électron et devenir un neutron ultra-froid qui reste stationnaire, mais sans charge. Cela permet à un autre proton de pénétrer et de le rejoindre, créant de l’hydrogène et de la chaleur plus lourds. Cela crée du deutérium qui va au tritium en Hydrogène-4. L’hydrogène-4 est nouveau pour la science et est prédit (et observé?) à la désintégration bêta en Hélium-4 en environ 30 millisecondes. Tout cela produisant environ 27 MeV au total par atome d’hélium-4, sous forme de chaleur.
La réaction de capture proton-électron est courante au soleil et prédite par simulation sur super-ordinateur au PNNL. C’est l’inverse de la désintégration bêta des neutrons libres. Une telle réaction est fortement endothermique – absorbant 780 keV de l’environnement immédiat.
Les experts en fission s’attendent à ce que les neutrons chauds brisent les atomes fissiles. LENR le fait en arrière — les neutrons ultra froids (qui ne peuvent pas être détectés par les détecteurs de neutrons, mais peuvent facilement être confirmés par des changements isotopiques) sont des cibles pour l’hydrogène.
L’hélium est donc produit avec les outils de la chimie et sans surmonter la force de répulsion des particules positives coulombiennes. Et sans nécessiter ni produire d’éléments radioactifs.
Il est étrange que LENR soit négligé par le DOE, l’industrie et le Pentagone. Mais ce n’est pas étranger à l’histoire de l’énergie nucléaire — sans le leadership de l’amiral Rickover et ses amis personnels au Congrès, la puissance de fission nucléaire pour les sous-marins et les centrales électriques n’aurait jamais vu le jour. Les institutions les mieux dotées perturbent rarement le statu quo.
Des progrès sont réalisés rapidement par l’entreprise privée au lieu de l’aide gouvernementale. Malheureusement, cela signifie que vous ne pouvez pas rester à jour en vous appuyant sur un abonnement à « Science. »Mais restez à l’écoute.