В связи с тем, что проблема регистрации ядерных процессов при кавитации уже широко обсуждалась и в научной прессе и в Интернете, хочу сослаться на некоторые из них, чтобы не повторять уже сделанные правильные выводы.

см. материалы http://www.chemport.ru/datenews.php?news=30).

Сообщения о сенсационных научных достижениях могут подолгу будоражить воображение широкой публики, однако они принимаются научным сообществом только в том случае, если обосновываются в соответствии с методологическими принципами науки и интегрируются в ее концептуальную структуру. Если претендентам на открытие не удается преодолеть эту планку, их работа лишается шансов на признание.

Эта история началась три года назад. 8 марта 2002 г. в американском журнале Science появилась статья, которая еще до публикации вызвала ожесточенные споры в научной среде. Ее авторы утверждали, что им удалось осуществить реакцию термоядерного синтеза на несложной установке, построенной в Ок-Риджской национальной лаборатории.

Давно известно, что под воздействием ультразвука в жидкости образуются мельчайшие пузырьки, которые мгновенно схлопываются, сильно разогреваются и испускают очень короткие световые вспышки. Этот физический эффект называется сонолюминесценцией. Инженер-ядерщик Рузи Талейярхан и его коллеги решили использовать его для запуска термоядерной реакции. Они пропускали ультразвук через цилиндрический сосуд с охлажденным жидким ацетоном, в молекулах которого водород был заменен на его тяжелый изотоп - дейтерий. Формула обычного ацетона - C3H6O, а его "тяжелый" аналог - это C3D6O (C - углерод, H - водород, O - кислород, D - дейтерий). Новизна постановки эксперимента заключалась в том, что контейнер с ацетоном обрабатывали потоками быстрых нейтронов. В статье говорилось, что в облученной жидкости возникло вторичное нейтронное излучение, а также некоторое количество ядер трития, сверхтяжелого нестабильного изотопа водорода. Такой результат в принципе можно было объяснить тем, что пары внутри пузырьков нагрелись примерно до десяти миллионов градусов. При подобной температуре возможен термоядерный синтез трития из ядер дейтерия, причем этот процесс как раз и должен сопровождаться испусканием нейтронов. Физики из Ок-Риджа именно так и интерпретировали свои результаты.

Легко себе представить, что появление работы с такими анонсами было сопряжено с немалым шумом. Многие специалисты решительно возражали против появления ее в печати еще до выхода журнала из типографии. Когда редакция Science все же дала добро на публикацию, а журналисты заговорили о том, что человечество вскоре получит неисчерпаемый источник чистой и дешевой энергии, эти протесты только усилились. Статья Талейярхана со товарищи (а среди них был и российский физик Роберт Нигматулин) сразу заставила вспомнить о быстро лопнувшей сенсации тринадцатилетней давности. В 1989 г. физик из Британии Мартин Флейшманн и его американский ученик и коллега Стенли Понс якобы обнаружили термоядерные реакции, сопровождающие самый обычный электролиз воды. Правда, электролитом все же служила не обычная вода, а тяжелая, D2O, электроды же изготовлялись из драгоценных металлов, платины и палладия. Сообщения о столь необычном физическом явлении, которое окрестили холодным термоядом, тут же попали на первые страницы газет и в прайм-тайм теленовостей. Однако "великое открытие" оказалось мыльным пузырем, и вскоре о нем забыли.

Надо сказать, что выводы ок-риджских физиков все же звучали правдоподобней. И теоретические расчеты, и экспериментальные данные показывают, что легкие ядра могут сливаться в более тяжелые (это и есть термоядерный синтез) лишь при температурах в миллионы градусов. О том же самом говорят и данные астрофизики, ведь термоядерные реакции служат основным источником энергии звезд. Так что утверждения о возможности термоядерных реакций при комнатных температурах воспринимались специалистами примерно так же, как и сообщения о том, что Земля покоится на четырех слонах. У Талейярхана и соавторов ни о каком холодном термояде речь не шла, они считали, что осуществили "стандартный" высокотемпературный термояд, только нестандартным способом - не в токамаке или ином плазменном реакторе, а в банке с тяжелым ацетоном. Однако другие ученые вскоре повторили эти опыты и не обнаружили ни трития, ни нейтронов. В профессиональной среде быстро восторжествовало мнение, что ок-риджские экспериментаторы работали неграмотно и их выводы не стоят и выеденного яйца. К тому же в то время американский Конгресс как раз обсуждал финансирование строительства международного термоядерного реактора (проект ITER). И физики, и большие шишки из Министерства энергетики опасались, что шумиха вокруг дешевого "пузырького" термояда побудит законодателей урезать средства на эту дорогостоящую программу. В общем, сенсационная статья в Science уже через год после публикации воспринималась абсолютным большинством специалистов как досадный курьез.

А вот сейчас кое-что изменилось. Упрямый Талейярхан не бросил своих экспериментов (с ним продолжает сотрудничать и Нигматулин). В прошлом году его группа опубликовала в престижнейшем Physical Review статью с изложением новых результатов, полученных на той же установке, но на основе модифицированной методики. С тех пор прошло около года, однако специалисты вроде бы пока не нашли в ней никаких ошибок. Более того, эти исследования субсидирует очень и очень серьезная организация, Управление перспективных оборонных исследовательских проектов Министерства обороны США, The Defense Advanced Research Projects Agency. Это подразделение Пентагона (в аббревиатуре DARPA) нередко выделяет средства на полуфантастические проекты, но все же денег на ветер не бросает.

О том, какой DARPA имеет интерес в работе Талейярхана (кстати, тот сейчас перешел из Ок-Риджа в университет Пардью в штате Индиана), мы поговорим позже. А сейчас займемся физикой. Итак, сонолюминесценция - это генерация световых квантов внутри кавитационных пузырьков, возникающих в жидкости под воздействием ультразвуковых волн. Ее открыли еще в тридцатые годы двадцатого столетия, однако физический механизм этого явления удалось понять только спустя шесть десятилетий. Это стало возможным в первую очередь благодаря работам американского физика Фелипе Гаитана, который научился "запирать" пузырьки в стоячих звуковых волнах и тем самым до какой-то степени управлять их расширением и сжатием. Сейчас считается доказанным, что в заключительной фазе схлопывания пузырьки сжимаются со скоростью от одного до полутора километров в секунду, что в три-четыре раза превышает скорость звука в жидкости. Это приводит к возникновению ударных волн, которые очень сильно нагревают газы внутри пузырька - как минимум, до десяти тысяч кельвинов. Расчеты показывают, что в зоне фронта ударной волны температура среды может дойти до нескольких сотен тысяч градусов, не исключено, что даже и до миллиона. Этого еще недостаточно для поджога термоядерной реакции, однако дистанция не столь уж и велика.

Теперь перейдем к экспериментам группы Талейярхана, в ходе которых насыщенная кавитационными пузырьками жидкость облучалась потоком быстрых нейтронов. Делалось это для того, чтобы уменьшить размеры пузырьков. Аппаратура для исследования сонолюминесценции формирует пузырьки диаметром порядка 20 микрометров. Как это бывает при кавитации, сначала пузырьки расширяются, а затем стягиваются и коллапсируют. В силу некоторых причин облучение нейтронами приводит к возникновению пузырьков поперечником не более нескольких нанометров. Такие нанопузырьки растут гораздо интенсивнее обычных, "безнейтронных" - не в десять раз, как те, а примерно в десять тысяч. Затем, в фазе сжатия, они и схлопываются более резко, а, следовательно, сильнее нагреваются. Талейярхан и его коллеги рассчитывали, что подобный суперколлапс как раз и может нагреть внутренность пузырьков до термоядерных температур. В этом случае два ядра дейтерия могли бы при столкновении образовать ядро трития плюс ядро обычного водорода (иначе говоря, протон). В другом канале термоядерной реакции рождаются ядра гелия плюс свободные нейтроны. Поскольку ок-риджские физики считали, что уже в первых опытах им удалось зарегистрировать и тритий, и вторичные нейтроны, они и утверждали, что внутри нанопузыльков зажигались термоядерные реакции.

Как уже говорилось, специалисты не сочли эти выводы убедительными и не смогли подтвердить их в контрольных экспериментах. При этом восторжествовало мнение, что нейтронное излучение, которое наблюдала группа Талейярхана, не было термоядерным - это были всего лишь первичные нейтроны, отраженные от стенок пузырьков. Однако Талейярхан и его единомышленники не собирались отступать. Для новых опытов они использовали следящую аппаратуру, которая позволяла непрерывно измерять количество нейтронов, покидающих контейнер с ацетоном. В результате выяснилось, что отражение первичных нейтронов действительно имеет место, однако оно быстро затухает. А выходящий из контейнера нейтронный поток внезапно усиливается и дает два пика. По мнению экспериментаторов, именно эти нейтроны и рождаются в ходе термоядерных реакций, возникающих при коллапсе нанопузырьков. Если же опыт ставился таким образом, что первичный нейтронный импульс не запускал рождение нанопузырьков, этих пиков вообще не возникало, хотя отраженные нейтроны по-прежнему регистрировались. Талейярхан и его коллеги считают, что теперь наличие пузырькового термояда доказано вполне надежно.

И эти аргументы уже убедили многих. В частности, Ларри Крам, один из основных критиков первой статьи в Science, не только согласился с теперешними выводами былых противников, но даже придумал теоретическую модель, объясняющую появление большого числа термоядерных нейтронов - примерно десять тысяч на каждый сколлапсировавший нанопузырек. Вот как она выглядит в модифицированном виде. В результате облучения первичными нейтронами нанопузырьки рождаются не поодиночке, а скоплениями, и испускают нейтроны практически одновременно. Каждое скопление насчитывает порядка тысячи пузырьков, каждый пузырек рождает около десяти нейтронов - в сумме и получается десять тысяч.

Так что же, выходит, проблема осуществления управляемой термоядерной реакции уже решена и проект ITER можно аннулировать? Не будем торопиться. Во-первых, существование пузырькового термояда все же не доказано, хотя и выглядит куда правдоподобней, чем три года назад. Недавно руководитель отделения ядерных технологий университета Пардью Лефтери Цукалос и его коллеги повторили эксперименты группы Талейярхана и, по просочившимся в печать сведениям, подтвердили рождение трития. Эти результаты еще не опубликованы, однако профессор Цукалос намерен их доложить на конференции во Франции в октябре. Но даже если пузырьковый термояд не фикция, а реальность, миниатюрная установка Талейярхана - это еще далеко не реактор. Пока никто не может сказать, можно ли воспроизвести этот эффект в таких масштабах, которые позволят его использовать для получения энергии. Более реальна перспектива использовать подобные аппараты в качестве недорогих нейтронных генераторов, потребность в которых достаточно велика.

А почему эти опыты получили поддержку Пентагона? Конечно, надежда на создание термоядерной энергетики сама по себе достаточный стимул, но ведь пока она довольно эфемерна. Однако с помощью пузырькового термояда можно получать радиоактивный тритий, а это опасное оружие в руках террористов. Так что не исключено, что DARPA платит, чтобы убедиться в реальности или нереальности этого эффекта, военные ведь обязаны иметь заготовки на все случаи жизни.

Источники:

R.P. Taleyarkhan, J.S. Cho, S.D. West, R.T. Lahey, Jr., R.I. Nigmatulin, and R.C. Block

Additional evidence of nuclear emissions during acoustic cavitation

Physical Review E, 69, 036109 (2004)

Justin Mullins

Harnessing bubbles to trigger nuclear fusion

New Scientist, 22 January 2005

http://grani.ru/Society/Science/m.84163.html

4. Методы повышения кумуляции энергии в газовых пузырьках.

5.1. Динамика газового пузырька в высоковязкой жидкости при ударном воздействии.

5.2. Экспериментальное исследование ударного сжатия пузырька дейтерия в вязкой жидкости.

5.3 Оценка нейтронного выхода при ударном сжатии дейтериевого пузырька в нелетучей жидкости.

6. Приближенная теория одноразового схлопывания полости и устойчивости ее сферической формы при сжатии в жидкости.

7. Модели одноразового схлопывания полости и устойчивости ее сферической формы.

8.1 Электрические гипотезы природы кавитационных явлений.

8.2 Строение жидкостей и кавитация.

8.3. Дипольно-ориентационная модель ускорения химических процессов под действием кавитации.

9. Химические эффекты кавитации. Экспериментальное подтверждение дипольно-релаксационной гипотезы ускорения химических процессов при кавитации.

К большому сожалению авторов, эта книга была не принята издательством к печати ввиду спорных и неубедительных доводов, приведенных авторов в попытке объяснить появление частиц высоких энергий в описываемых экспериментах. И это справедливо. Ни ядерного, ни термоядерного синтеза в процессах кавитации осуществить невозможно, но частицы высоких энергий и выход нейтронов наблюдать можно. Аналогичные замечания можно сделать и в отношении следующей публикации.

Р.А. АСФАНДИЯРОВ

ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ ПОД ДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

Приведен обзор публикаций, связанных с возможным наблюдением реакций термоядерного синтеза в схлопывающихся пузырьках кавитирующей жидкости.

Основанное Г.А. Аскарьяном и Б.А. Долгошеиным направление “радиационная акустика”, связанное с генерацией звуковых волн при прохождении пучка частиц через вещество, хорошо известно из учебников. Менее известны исследования, связанные с возможностью инициирования ядерных реакций акустическими волнами.

Эксперименты по интенсивному ультразвуковому воздействию (облучению) чистой воды обнаружили свечение или сонолюминесценцию (СЛ) зоны кавитации. Рассмотрение кавитационной системы полостей с точки зрения гидродинамики высоких параметров позволило предположить, что в общем случае существует механизм вторичного излучения под действием основного, первичного излучения, возникающего в момент аннигиляции кавитационного пузырька. Опытные исследования СЛ и эксперименты по поиску рентгеновского излучения [1] позволили сделать следующие предположения. В процессе сжатия кавитационной полости на заключительном этапе схлопывания возникают механизмы (например, возросшие радиационные потери), которые блокируют развитие гидродинамической неустойчивости стенок полости и позволяют завершить стягивание пузырька, практически, в точечное ядро с локальной температурой Т_max　~　10⁶　–　10⁷ °К и давлением Р_max ~ 10⁶ – 10⁸ атм. При захлопывании кавитационной полости электрические разряды ионизированного газа, расположенного на движущихся стенках, создают мощные неоднородные магнитные поля, которые ускоряют заряженные частицы до энергии ~　10　–　30 кэВ, с последующим их торможением в жидкости. Вся кавитационная зона является источником рентгеновских лучей. Высокая температура и давление на заключительном этапе схлопывания пузырька приводят к возможности реакции термоядерного синтеза (ТЯС).

Кавитационные полости возникают на неоднородностях, дефектах в структуре воды. Ими могут быть структурные образования из молекул воды, содержащих дейтерий. Указанный эффект значительно усиливается, если обычную воду заменить на жидкости, растворы или расплавы на дейтериево-тритиевой основе. Была исследована [2] возможность инициирования реакции ТЯС в процессе ультразвуковой кавитации в тяжелой воде. Зарегистрирован достоверный (максимальное превышение над уровнем естественного фона 12σ) выход нейтронов как следствие инициированных реакций синтеза при кавитации суспензии дисперсных частиц LaNi₅D_x в тяжелой воде D₂O. Сферически сходящиеся стенки пузырьков обжимают шаровидные кавитационные зародыши из LaNi₅D_x, при этом разгоняя дейтроны среды. На заключительном этапе вокруг зародыша формируется тонкий высокотемпературный плотный слой плазмы, где и происходит реакция ТЯС с выходом нейтронов.

В работе [3] в кавитирующей жидкости (C₃D₆O) инициирование пузырьков происходило посредством импульсного источника нейтронов, что вместе с дейтерированным ацетоном увеличивало вероятность возникновения кавитационных зародышей. Последние работы [4], проведенные той же исследовательской группой, подтвердили ранее полученные результаты. Исследователи использовали стоячую ультразвуковую для формирования и последующего схлопывания кавитационного пузырька в дейтерированном ацетоне. В момент достижения максимального отрицательного давления происходило инициирование пузырька нейтронным импульсом, синхронизированным с ультразвуковым источником; через полпериода звуковой волны, в момент максимального положительного давления пузырек схлопывался, вызывая вспышку света и импульс нейтронов, регистрируемый сцинтиллятором. Распространяясь с большой скоростью, внутренняя ударная волна схлопывающегося пузырька сходилась в его центре, инициируя высокие давления и соответствующую температуру около 10⁸ К.

Не исключено, что применение акустической кавитации приведет к появлению нового направления в исследованиях термоядерного синтеза.

1. Лимарь В.В., Позюков Ю.П., Хаврошкин О.Б. О возможности рентгеновского излучения кавитационной полостью, IX всесоюзная акустическая конференция АН СССР. М.: 1977, 3III в-6. С. 65-68.
2. Липсон А.Г., Дерягин Б.В., Клюев В.А., Хаврошкин О.Б. и др. Инициирование ядерных реакций синтеза при кавитационном воздействии на дейтерийсодержащие среды　// ЖТФ. 1992. Т. 62. Вып. 12. С. 121-130.
3. Taleyarkhan R.P., West C.D., Nigmatulin R.I. Evidence for Nuclear Emissions During Acoustic Cavitation, Science. 2002. Vol. 295. Р. 1868-1873.
4. Taleyarkhan R.P., West C.D. Nigmatulin R.I. Additional evidence of nuclear emissions during acoustic cavitation // Phys. Rev. 2004. E69. 036109.

о работе Е.А.Смородова и Р.Н.Галиахметова

“Экспериментальное обнаружение нейтронов при ударном сжатии дейтериевого пузырька в вязкой жидкости”

Авторы, безусловно, правы насчет неоднозначной реакции на предмет их рукописи (но не на саму рукопись) и трудностей ее оценки. Вместе с тем, история проблемы гораздо шире и сложнее, чем это следует из рукописи. Можно с уверенностью утверждать, что досконально ее не знает никто.

Большинство физиков знают о проблеме “сонофьюжн” из работы R.P.Taleyarhan, at al. Science (2002), выполненной в соавторстве с нашим выдающимся специалистом в области механики газожидкостных сред, академиком Р.И.Нигматулиным. После бурных дискуссий (см. Science 295, 8 марта 2002, стр.1793: D.Kennedy “To publish or not to publish”; C.Seife “Bubble fusion paper generates a tempest in a beaker”, стр.1808) эту статью все же опубликовали, хотя большинство специалистов относилось к предмету скептически. L.Crum (APL, Seattle) даже выступал с критикой по американскому телевидению. Появился ряд статей, например, B.G.Levi “Skepticism greets claim of bubble fusion”, Physics Today, April 2002, p.16-184; T.D.Rossing “Sonofusion?”, Echoes, v.12, No.2, Spring 2002. Однако надо признать, что уничтожающей публичной критики не было.

Для проверки достоверности этих суждений на Международном симпозиуме по нелинейной акустике, состоявшемся в Москве в августе 2002г., “по горячим следам” была организована специальная секция по проблеме “сонофьюжн” (ее вел L.Crum). Присутствовали специалисты как по динамике пузырьков (Р.И.Нигматулин, В.В.Кедринский, С.А.Рыбак и др.), так и по ядерной физике (А.М.Дыхне, группа из НИИЯФ МГУ и ТРИНИТИ, ОИФЗ), а также представители ВПК. Дискуссии на сессии и вокруг нее дали много интересной информации.

Как мне стало известно, в редакции УФН несколько лет назад уже обсуждалась идея опубликовать обзор на эту тему. Тем не менее, идея была признана сомнительной и обзор заказан не был.

Очевидные основания для этого:

1. Недостоверность эксперимента, после которого был поднят шум.
2. Наличие большого числа критических публикаций и обзорных материалов в иностранной научной и популярной литературе.
3. Несвоевременность. Если бы по прошествии 2-3 лет оказалось, что эффект генерации нейтронов при сжатии пузырьков имеет какое-либо значение для энергетики и даже просто для создания источника нейтронов, поток оригинальных публикаций уже мог бы служить исходным материалом для обзора в УФН. Но эти годы прошли, а ничего нового практически нет.

Поэтому я не вижу оснований для публикации рукописи Е.А. Смородова и Р.Н. Галиахметова, тем более, что она неполна и содержит ряд недостатков, на которых нет смысла останавливаться.

Однако существуют и более глубокие, мало известные основания воздержаться от публикаций на эту тему.

Американцы не считают работу R.P.Taleyarhan, at al. Science (2002) основополагающей, ссылаясь на несколько предшествующих материалов, в частности, на патент USA 4,333,796: H.G.Flynn “Method of generating energy by acoustically induced cavitation fusion and reactor therefore” (June 8, 1982).

Но это – далеко не вся история. Еще в конце 40-х годов генерал-майор

Георгий Иосифович Покровский думал об идее использования кавитации в качестве механизма инициирования термояда. Он высказал эту идею студенту МФТИ В.А.Белоконю в начале 50-х годов, а в 1955 г. предложил эту тему в качестве дипломной работы. Он проявлял определенный оптимизм относительно инициирования дейтерия в случае отсутствия газа или пара в полости, т.е. в модели “холодного” разгона стенок внутрь, хотя отчетливо понимал проблемы, возникающие в связи с реальным присутствием газа в полости. Возбуждение кавитации в эксперименте он предлагал осуществить тривиальным способом – за счет кипения дейтерия или дейтерированной жидкости в контейнере со стенками, содержащими соединение серебра, эффективно реагирующее на нейтроны термоядерной реакции; многочастовое кипение дало бы возможность диагностировать факт термояда.

Кстати, именно Г.И.Покровский был учителем академика Е.И.Забабахина, трижды Героя труда, одного из классиков советских прикладных исследований в области термояда и его инициирования за счет различных явлений кумуляции. Ни у кого из специалистов, близких к деятельности Е.И.Забабахина, не сомнений в том, что в области “Неограниченной кумуляции” (термин Е.И.Забабахина) сделано и понято очень многое, однако в силу ряда причин эти результаты в свое время опубликованы не были.

С очень глубокими (но неполными – по понятным причинам) соображениями Е.И.Забабахина можно познакомиться в его открытых публикациях:

1. Явления неограниченной кумуляции. В книге: Механика в СССР за 50 лет. М., Наука, 1970.
2. Кумуляция энергии и ее пределы. УФН, т.85, №4, с.721-726 (1965)
3. Unlimited Cumulation Phenomena (Ed. Ya.B.Zeldovich), Moscow, Nauka Publishers, 1990.

Проблемой кавитационного термояда активно занимался другой выдающийся советский ученый, академик Михаил Александрович Садовский с группой своих сотрудников из Института физики Земли им.О.Ю.Шмидта. У них есть интересные экспериментальные данные, но не по выходу нейтронов, а по более “прозаическому” наблюдению рентгеновского излучения при кавитации, да и то здесь не все было ясно.

Таким образом, чтобы “перекинуть мостик” между достоверным явлением сонолюминесценции и нейтронами, нужно, по-видимому, пройти весь диапазон длин волн в коротковолновую область, как это пыталась делать группа М.А.Садовского. Я не уверен, что этого не пытались делать академик Е.А.Забабахин со своим коллективом.

Из сказанного с очевидностью следует, что я не могу рекомендовать ни работу Е.А.Смородова и Р.Н.Галиахметова, ни какую либо другую работу на эту тему в УФН при существующей в настоящее время ситуации.

Сотрудник редакции журнала УФН.

Итак, термоядерных реакций, как считает научная общественность, нет, а нейтроны и тритий в процессах регистрируется. Попробуем сделать предположение об источниках и физических процессах, инициирующих ядерные реакции при кавитации.

　

О кавитационном лазере на парах воды.

При кавитационном схлопывании пузырька жидкости в результате сжатия паров воды в центре возникает плазма с характерной температурой до 5 эВ. ( 1 эв = 11600⁰). Это зарегистрировано во многих экспериментах и подтверждено в численных расчетах. Это позволяет объяснить такое явление как сонолюминисценция.

　

Расчетные значения динамики радиуса пузырька и температуры газа.

После сжатия пузырька начинается процесс расширения. Можно предположить, что граница раздела сред является хорошим отражателем излучения рекомбинирующих атомов паров воды и такою систему можно рассматривать как сферический резонатор с изменяющимся радиусом. При рекомбинации плазмы внутри этой сферы произойдет вспышка света, и в течение времени релаксации колебательного возбуждения молекул воды, часть энергии будет накапливаться внутри резонатора в виде светового излучения. В результате можно ожидать накопления световой энергии в радиальных модах резонатора на уровне 10-20% от энергии возбуждения атомов и молекул, т.е. мы имеем лазер на парах воды с энергией примерно 0.05 -0.1 Дж и временем высвечивания на уровне 1 -5 мкс. Следует заметить, что все моды излучения фокусируются в центре резонатора с образованием оптического пробоя в фокусе. При этом можно ожидать формирование сферической лазерной искры размером 0.01-0.03 мм с энергией в искре до 10 мДж. Появление такой искры в центре резонатора приводит к срыву индуцированного излучения, и формированию расширяющейся сферической ударной волны в газе. Появление плазмы лазерной искры в фокусе приводит к поглощению излучения и срыву генерации с последующим формированием более короткого импульса. И работа такого лазера эквивалентна лазеру с модулированной добротность с последующим формированием короткого лазерного импульса длительностью 0.1-0.2 нс с энергией 10-20 мДж. Лазерное излучение этого импульса вновь фокусируется в центре с образованием более мощной искры. Процесс повторяется. В результате вместо непрерывного лазерного излучения мы имеем последовательное появление нескольких мощных лазерных импульсов с фокусировкой излучения в центре резонатора. Инициирование ТЯ реакций в таком процессе маловероятно. Нынешние установки лазерного термоядерного синтеза имеют энергию в импульсе до 1Мдж, но пока об осуществлении инициирования реакции экспериментаторы помалкивают. В таких процессах на данном этапе регистрируется появление небольшого количества частиц высоких энергий до 10Мэв, которые способны осуществлять ядерные и термоядерные реакции особенно в присутствии дейтерия с общим выходом нейтронов на уровне 10⁶-10⁷ частиц. Подробно с этими процессами и с результатами экспериментов на многочисленных лазерах пикосекундного диапазона можно ознакомиться в обзорной статье.

Беляев В.С., Крайнов В.П., Лисица В.С., Матафонов А.П. Генерация быстрых заряженных частиц и сверхсильных магнитных полей при взаимодействии сверхкоротких интенсивных лазерных импульсов с твердотельными мишенями. УФН, 2008г., т.178. №8 стр.823 -847.

Такой уровень излучения показывает, что ядерные реакции составляют доли процента от тепловой энергии сжатия пузырька. И тем не менее, мы имеем источник частиц высоких энергий для проведения нескольких реакций трансмутации ядер. В таком устройстве в принципе можно осуществить частотный режим работы, сбрасывая давление и закачивая свежую рабочую смесь. Для пузырька с радиусом R=1-3 мм можно обеспечить частоту до 1 кГц и иметь поток нейтронов и частиц высокой энергии до 10⁶ частиц в секунду. Но эти частицы не являются демонстрацией протекания управляемой ТЯ реакции. Эти частицы будут являться результатом инициирования лазерного пробоя рекомбинационного пикосекундного лазера с модулированной добротностью на парах воды со сферическим резонатором.

Если взять пузырек размером 1мм закачать туда смесь (2D₂ ,О₂ ) то можно получить химический реактор с лазерным пробоем на парах тяжелой воды с длительностью лазерного импульса 0.01нс (10пс) и частотой срабатывания до 10кГц. При этом можно получить выход ядерного излучения лазерных пробоев в центре резонатора на уровне 10⁷ частиц в секунду. Но произвести измерения физических процессов в таком устройстве будет практически невозможно. Будет регистрироваться лишь интеграл выхода частиц высокой энергии и начнутся спекуляции об источнике этого излучения.

И наконец, если уменьшить размеры пузырьков до 0.1 мм (100мкм), то можно получить реактор в каждом пузырьке с лазерным пробоем на парах тяжелой воды с длительностью лазерного импульса 0.001нс (1пс) и частотой срабатывания до 1МГц. При этом можно получить выход ядерного излучения лазерных пробоев в центре резонатора каждой поры на уровне 10⁶ -10⁷ частиц в секунду.

Кстати, экспериментаторы при регистрации частиц в своих экспериментах не настаивали на том, что регистрировали факты инициировании ТЯ реакций в кавитационных процессах, а констатировали факт регистрации частиц ядерной энергии, высказывая предположение о возможном механизме их появления.

Простые оценки и сложные вычисления показывают, что для демонстрации положительного выхода термоядерной энергии при любом способе инициирования необходимо получить выход нейтронов на уровне 10¹⁴ см³. В рассматриваемом случае необходимо одновременное получение 10⁸-10⁹ пузырьков, что при затратах 1 Дж на пузырек требует выделения из накопителя 10⁹ Дж, что сопоставимо с существующими проектами реализации ТЯ реакторов. Но еще надо показать, что выход нейтронов увеличивается с увеличением количества пузырьков либо в одном объеме, либо при реализации сотовых однопузырьковых камер в количестве не менее 100. Более перспективным считаю способ получения энергии с помощью кавитации в вихревых генераторах а ля Потапов, где, невзирая на большое число экспериментов, не подтверждается, что энергия выделяется в результате протекания ТЯ реакций.

Занимаясь всю свою сознательную жизнь проблемами импульсного инициирования ТЯ реакции с помощью мощных электромагнитных импульсов ( в начальной стадии с помощью сильноточных пучков заряженных пучков, а затем с помощью быстрой магнитной кумуляции) я разрабатывал различные мощные генераторы импульсов на основе водяных емкостных накопителей с энергией 1-10МДж. Для этих накопителей рассматривал такое вредное явление как электрогидроимпульсный удар, сопровождающийся кавитацией, и приводящий к разрушению стенок накопителей. Проводил исследования наносекундных разрядов в воде с энерговыделением на единицу длины канала до 10кДж/см. Где-то лет двадцать назад рассматривал задачу инициирования ТЯ реакции с помощью таких разрядов. Для практической реализации мне было необходимо организовать кавитацию в воде при давлении 10⁴ атм с энергетикой наносекундного импульса на уровне 10МДж. Рассматривал три варианта - непосредственный разряд, сфокусированными сферическими ударными волнами, вызванными наносекундными разрядами в воде или с помощью сферического электронного пучка с конвертацией энергии пучка на твердой сферической оболочке. В последнем случае лучше удается согласовать систему питания с нагрузкой и повысить амплитуду импульсов давления. Приведенные в книге численные методики позволяют оценить минимальный уровень энергии ударных волн в этих экспериментах для инициирования ТЯ реакции с положительным выходом. Я эти предложения и результаты нигде не публиковал и не патентовал ввиду их неконкурентноспособности по сравнению с магнитной кумуляцией, которая в настоящий момент является основным методом инициирования реакции в импульсных ТЯ установках. Так как интересы авторов тесно связаны с этими задачами можно порекомендовать им более детально изучить эти предложения.

Можно повысить параметры кумуляции, если использовать дополнительный вклад энергии в результате протекания химических реакций на границе раздела сред, а именно реакцию окисления дейтерия в перекиси водорода, т.е. провести кавитационный процесс схлопывания пузырьков заполненных дейтерием в 30% растворе перекиси дейтерия. Данный процесс аналогичен процессу кавитации, вызванному взрывом вв жидкости с удельным энерговыделением 5кДж/г. Но для начала разумнее использовать 10-20% раствор ацетона, этиленгликоля или глицерина в тяжелой воде с добавкой 3% раствора перекиси водорода. Это будет полностью соответствовать процессам, рассмотренным в

　О ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЕ НЕКОТОРЫХ РЕАКЦИЙ "ХОЛОДНОГО" ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА

Но в отличие от химических реакций в палладии в жидкости их можно наблюдать и фиксировать размеры пузырьков и уровень светового излучения. Для повышения уровня выхода ядерного излучения в кавитационных процессах экспериментаторы разумно воспользовались химической энергией молекул ацетона.

В целом можно констатировать, что зарегистрированные ядерные процессы как в экспериментах Талейрхана, так и в экспериментах Флейшмана-Понса связаны с инициированием лазерного пробоя рекомбинационного и химического пикосекундного лазера с модулированной добротностью на парах воды со сферическим резонатором.

Данные процессы частично реализованы в виде полупромышленных ультразвуковых генерирующих устройств в известных тепловых установках Потапова, в которых происходит окисление стенок установки и органических примесей при небольших температурах в результате каталитических свойств ядерного излучения при кавитационном схлопывании пузырьков жидкости.

Относительно перспектив дальнейшего применения этих процессов, то с ними можно ознакомиться в моих публикациях

О ЯДЕРНЫХ И ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ ДАЛЕКОГО ПРОШЛОГО И ОТДАЛЕННОГО БУДУЩЕГО НА ОСНОВЕ РАСШИФРОВКИ ПИКТОГРАММ

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ АНОМАЛЬНЫХ ЗОН

Для последнего случая важно провести исследования по спектру и интенсивности электромагнитному излучению возникающему при кавитационных процессах.

Что касается книги, то хорошо, что ранее известные публикации собраны в одном месте, собраны последние публикации по инициированию ТЯ реакций в пузырьках, проведены численные расчеты для различных сред, некоторые из этих расчетов сопоставлены с экспериментом, но жаль, что в книге отсутствует описание

-кавитационных процессов при электрогидроимпульсном разряде,

-подводных взрывах с использованием вв,

-подводных ядерных взрывах,

-кавитационные процессы в расплавах металлов,

-влияние электрического поля на процесс кавитации,

- и не решен главный вопрос о природе и физических процессах появления частиц высоких энергий.

Если вы ответите на эти вопросы и вам удастся повысить уровень выхода нейтронов до 10⁸-10¹⁰ пусть и в многопузырьковой системе, можете считать что не зря прожили жизнь. Желаю успехов.

 

　

 

Дата публикации: 24 октября 2012
Источник: SciTecLibrary.ru

---

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:

---

Защита интеллектуальной собственности и авторских прав Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения. Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков. Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр. Точные науки и дисциплины Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации. Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение. Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики. Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях. Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им. Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства. Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы. Мозговой штурм Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора. Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда. Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике. Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении. Взгляд в будущее и настоящее Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности. Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний. Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества... Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения. Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете. Гуманитарные науки и дисциплины Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий. Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран. Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными. Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить. Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

---

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

О проекте	Контакты	Архив старого сайта
Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017 Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.