Zimna fuzja. Źródło nieskończonej energii

Czysta energia na wyciągnięcie ręki

Przez ostatnie lata, byliśmy świadkami prawdziwego wyścigu, którego metą było zjawisko kontrolowanej zimnej fuzji. Czy komuś się to udało? Poniżej najważniejsze etapy poszukiwań „Świętego Graala fizyki”.

W 2000 r. zespół naukowy pod kierownictwem J. Zweilbacka opracował w Lawrence Livermore National Laboratory metodę polegającą na wyzwoleniu ogromnej energii w procesie tzw. eksplozji kulombowskiej. Było to możliwe, dzięki prostej obserwacji, że im dalej od środka zjonizowanej kuli ładunku, tym jądra deuteru odpychają się intensywniej, a więc mają większą energię potencjalną, którą można zamienić na kinetyczną. Uczeni uzyskali mikrogłę, która poddana działaniu silnego lasera o krótkim impulsie (rzędu femtosekund) powodowała całkowitą jonizację atomów deuteru, przez co odpychały się one coraz bardziej uzyskując energię wystarczającą do tunelowania bariery kulombowskiej do fuzji.

2 lata po opracowaniu metody klasterów postanowiono spróbować z sonofuzją. Rusi Taleyarkhan z Oak Ridge National Laboratory wyjaśnił, że sonofuzja może spontanicznie zachodzić we wnętrzu bąbelków gazu, które gwałtownie są ściskane z wykorzystaniem ultradźwięków. W 2004 r. badania potwierdzono. Eksperymenty te są do dzisiaj kwestionowane, a niektórzy uważają nawet, że wyniki sfabrykowano.

• Zobacz również | 10 najstraszniejszych eksperymentów naukowych

W 2005 r. grupa fizyków z University of California w eksperymencie swojej zimnej fuzji wykorzystała kryształ o właściwościach piroelektrycznych (wytwarzanie pola elektrycznego podczas podgrzewania). Kryształ po jednej stronie podgrzewano w zakresie temperatur od -34 do 7 stopni Celsjusza, dzięki czemu między jego końcami powstało pole elektryczne o natężeniu 25 GV/m, które przyspieszało jony deuteru, które zderzały się ze sobą. Wydzielona energia jonów sięgała 100 keV, co jest odpowiednikiem miliarda kelwinów, ilości wystarczającej do zajścia fuzji jądrowej. W wyniku eksperymentu powstawały neutrony o energii 2,45 MeV, które potraktowano jako dowód prawidłowego przebiegu zimnej fuzji. W 2006 r. autentyczność zjawiska potwierdzono na Rensselaer Polytechnic Institute.

W połowie 2008 r. głośno było o Yoshiakim Aracie z Osaki, który przeprowadził zakończony sukcesem i łatwo powtarzalny eksperyment. Wystawiając proszek palladowy i tlenek cyrkonu na działanie wysokociśnieniowego deuteru, udało się uzyskać ponadprogramowego ciepła. Dzieje się tak, gdyż wewnątrz sieci krystalicznej palladu najprawdopodobniej dochodzi do silnego skupienia jąder deuteru. Niektóre z nich są na tyle blisko siebie, by utworzyć jądro atomu helu. Wielu naukowców wątpi w to, że zaobserwowane ciepło ma pochodzenie jądrowe i doszukuje się tu jakiegoś błędu, podobnego do tego, który pojawił się w oryginalnym doświadczeniu Fleischmanna i Ponsa.

I wreszcie, 14 stycznia 2011 r. dwaj fizycy z Uniwersytetu Bolońskiego – Andrea Rossi i Sergio Focardi – zaprezentowali światu pierwszy na świecie „reaktor zimnej fuzji”. Urządzenie nazwane „Katalizatorem energii” (E-Cat) dokonuje fuzji atomów niklu i wodoru w atomy miedzi. Jest to możliwe dzięki ogrzewaniu reaktora opornością elektryczną, a po przekroczeniu mocy ok. 1000 W, urządzenie zaczyna ogrzewać się samo, wydzielając jednocześnie 12-kilowatowe ciepło. Środowisko naukowe skrytykowało Rossiego i Focardiego za „nienaukowe” ogłoszenie wynalazku – niemal bliźniacze do tego z 1989 r. 6 kwietnia 2011 r. włoski urząd patentowy przyznał Rossiemu paten na E-Cat i urządzenie tym samym jest gotowe do komercyjnego użytku.

Ale co w E-Cat takiego niezwykłego? Reaktor Rossiego i Focardiego zużywa 1000 W energii, które błyskawicznie spada do 400 W. Z każda upływającą minutą, 292 gramy wody o temperaturze 20 stopni Celsjusza zamieniają się w parę wodną o temperaturze 101 stopni Celsjusza. Tak pozyskane ciepło można przetworzyć na energię elektryczną. Koszt tak uzyskanego prądu to mniej niż 1 cent za 1 kW, a to znacznie mniej niż w przypadku gazu czy węgla. Reasumując, E-Cat dostarcza aż 10 tys. razy więcej energii, niż taka sama objętość tradycyjnego paliwa. Reaktor przemienia wodór w nikiel, później w miedź, a przy okazji wydzielana jest energia. Rossi nie podaje wielu szczegółów dotyczących swojego wynalazku, powołując się na ochronę patentu.

Fizycy nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa w badaniach nad zimną fuzją. Skoro zjawisko to teoretycznie jest możliwe, to można spodziewać się, że w przeciągu kilkunastu najbliższych lat w końcu uda się uzyskać nieskończone źródło energii w małym laboratorium. W przeciwnym razie, powoli zaczną kończyć nam się energetyczne alternatywy.

Zainteresował Cię artykuł? Zobacz też inne maniaKalne felietony.