klimatkollaps kräver en energiförsörjning som är mycket billigare än fossila bränslen, motståndskraftig mot dåligt väder och naturkatastrofer och hållbar i bränsleinmatningar och föroreningsutgångar. Kan en ny dåligt förstådd teknik från ett stigmatiserat fält uppfylla behovet? Kärnreaktionen med låg energi (LENR) kan hjälpa till i stor skala mycket snabbt.
1989 gav Pons och Fleischmann en första glimt av en oväntad och dåligt förstådd reaktion som kallades ”kall fusion”, vilket ger mycket värme och mycket liten strålning.
LENR drivs tyst av många stora flyg-och rymdföretag, ledande biltillverkare, startföretag och i mindre utsträckning nationella laboratorier.
under åren har många lag observerat reaktionen på olika sätt, och ett konsekvent, men oväntat, mönster har uppstått. Experiment har blivit mer repeterbara, mer mångsidiga, mer entydiga och högre i energi.
det finns inga dyra eller giftiga material eller bearbetningssteg, så det kan vara steget bortom fossila bränslen vi har väntat på. Inga statligt reglerade material används, så en snabb väg till kommersialisering är möjlig.
förtrogenhet med het fusion ledde till initiala falska förväntningar. Tidigt mycket hastigt replikationsarbete vid MIT förklarades ett misslyckande när värme men inga neutroner med hög energi upptäcktes. Reaktionskraven var inte kända först och många försök misslyckades med att nå bränslebelastnings-och tändningsenergikrav. Även när de grundläggande kraven var uppfyllda varierade nano-skalans egenskaper i material och gjorde reaktionen svår att reproducera. Pons & Fleischmann hade problem med att upprepa sina egna överskottsenergiresultat efter att de använt sin första lyckliga sats palladium. Idag förstår vi bättre hur materialfel skapar erforderliga höga energinivåer.
i många experiment med LENR överstiger observerad överskottsvärme drastiskt kända eller genomförbara kemiska reaktioner. Experiment har gått från milliwatt till hundratals watt. Askprodukter har identifierats och kvantitativt jämförts med energiproduktionen. Hög energi strålning har observerats, och är helt annorlunda än varm fusion.
Dr.McKubre på SRI International retade ut de nödvändiga villkoren ur historiska data. För att frambringa LENR-reaktioner som producerar överenhetsenergi, ett metallgitter tungt belastat med väteisotoper, drivet långt ur jämvikt av något excitationssystem som involverar protonflöde och förmodligen elektromigration av gitteratomer också.
en stor kvantitativ karakterisering av utgångarna var Dr. Miles ’ noggranna 1995 experiment på China Lake. LENR släpper Helium-4 och värme i samma proportion som bekant varm fusion, men neutronutsläpp och gammastrålar minst 6 storleksordningar mindre än väntat.
framgångsrika excitationssystem inkluderade värme, tryck, dubbla lasrar, höga strömmar och överlappande chockvågor. Material har behandlats för att skapa och manipulera brister, hål, defekter, sprickor och föroreningar, öka ytan och ge högt flöde av protoner och elektronström. Fasta övergångsmetaller är värd för reaktionen, inklusive Nickel och Palladium.
aska innehåller gott om bevis på metallisotoper i reaktorn som har fått massa som från neutronackumulering, liksom förbättrad deuterium och tritium. Tritium observeras i varierande koncentrationer. Svaga röntgenstrålar observeras tillsammans med spår från andra kärnpartiklar.
LENR ser ut som fusion att döma som en kemist kan, av ingångarna väte och utgång Helium-4 och transmutationsprodukter. Det ser inte alls ut som fusion när man bedömer det som en plasmafysiker med hjälp av radioaktiva signaturer.
omvandling av väte till Helium kommer att frigöra mycket energi oavsett hur det görs. LENR är inte nollpunktsenergi eller evig rörelse. Frågan är om den energin kan släppas med prisvärda verktyg.
Plasmafysiker förstår het termonukleär fusion i detalj. Plasmainteraktioner involverar få rörliga delar, och miljön är slumpmässig så att effekten nollställs ut. Däremot kommer modellering av LENR-mekanismen att involvera kvantmekanik i fast tillstånd i ett system med en miljon delar, som drivs långt ur jämvikt. I LENR kan en partikelaccelerator i nanoskala inte lämnas utanför modellen. En teori för LENR kommer att förlita sig på intellektuella verktyg som belyser röntgenlasrar eller superledare med hög temperatur eller halvledare.
många saker måste rensas upp. Hur är energinivån koncentrerad nog för att initiera en kärnreaktion? Vad är mekanismen? Hur kommer utgångsenergier i MeV-området ut som uppenbara högenergipartiklar? Dr Peter Hagelstein på MIT har arbetat hårt på en ”Lossy Spin Boson Model” i många år för att täcka några av dessa luckor.
Robert Godes på Brillouin Energy föreslår en teori som matchar observationer och föreslår en implementering. Den ” Kontrollerade Elektroninfångningsreaktionen.”Protoner i en metallmatris fångas till en bråkdel av en Ångström under värme och tryck. En proton kan fånga en elektron och bli en ultrakyld neutron som förblir stationär men utan laddning. Det gör att en annan proton kan tunnla in och gå med i den, vilket skapar tyngre väte och värme. Det skapar deuterium som går till tritium till väte-4. Väte-4 är nytt för vetenskapen och förutses (och observeras?) till betaförfall till Helium-4 på cirka 30 millisekunder. Allt detta ger cirka 27 meV totalt per atom av Helium-4, som värme.
protonelektronupptagningsreaktionen är vanlig i solen och förutses av superdatorsimulering vid PNNL. Det är motsatsen till beta-sönderfall med fri neutron. En sådan reaktion är mycket endoterm-absorberande 780 keV från den omedelbara omgivningen.
Fissionsexperter förväntar sig att heta neutroner bryter upp klyvbara atomer. LENR gör det bakåt-ultra kalla neutroner (som inte kan detekteras av neutrondetektorer, men kan lätt bekräftas av isotopförändringar) är mål för väte.
därför Helium produceras med verktygen för Kemi och utan att övervinna Coulomb positiv partikel repulsionskraft. Och utan att kräva eller producera radioaktiva ämnen.
det är konstigt att LENR försummas av DOE, industrin och Pentagon. Men ingen främling än kärnkraftens historia-om det inte var för ledarskapet Admiral Rickover och hans personliga vänner i kongressen, skulle kärnklyvningsstyrka för ubåtar och kraftverk aldrig ha sett dagens ljus. De bäst begåvade institutionerna stör sällan status quo.
framsteg görs snabbt av privata företag i stället för statligt stöd. Tyvärr betyder det att du inte kan hålla dig uppdaterad och förlita dig på en prenumeration på ”Science.”Men håll dig uppdaterad.