Как насчет того, чтобы заставить энергию атома греть воду, отапливать дом и заряжать электромобиль? Если вы сразу вспомнили о Чернобыле и Фукусиме, то вы думаете не в том же самом направлении, что и Джозеф Заводный, который предлагает использовать низкоэнергетические ядерные реакции (LENR) в бытовых генераторах.
Заводный (Joseph Zawodny) - один из исследователей NASA, разрабатывающий низкоэнергетические ядерные реакторы, которые когда-нибудь можно будет установить в каждом доме, не рискуя что-нибудь взорвать, расплавить или облучить соседей.
В настоящее время в энергетике работают ядерные реакторы, использующие энергию деления тяжелых элементов, при которых атом (например, урана), состоящий из большого числа протонов и электронов, распадается на элементы полегче. Энергия термоядерного синтеза, который происходит на Солнце и других звездах, пока остается недоступной для промышленного получения в земных условиях - технологии термоядерных реакторов пока еще находятся в стадии разработки.
В 1980 году ученые Стэнли Понс и Мартин Флейшман объявили о реализации холодного ядерного синтеза, который можно запустить за счет сочетания химических реагентов без нагрева до «звездных» температур. Однако воспроизвести их результаты так никому и не удалось, поэтому научная общественность относится к работе Понса и Флейшмана весьма скептически. И хотя некоторые называют холодный ядерный синтез «LENR», это не те LENR, над которыми работает Заводный. «Есть люди, - говорит он, - которые пытаются создать что-то, не понимая ничего. Это могло сработать с Эдисоном и его лампочкой, но ему потребовалось долгое время даже для такой простой системы. LENR - система очень сложная. И если такие «исследователи», создающие едва работающие системы, в одном из тысячи случаев построят нечто, что сработает очень хорошо - они рискуют снести дом со своим методом проб и ошибок». О том же пишет Деннис Бушнелл (Dennis Bushnell), старший научный сотрудник лаборатории Лэнгли (NASA): «Несколько лабораторий было взорвано при изучении LENR. При правильно подобранных условиях может высвобождаться большое количество энергии. Это еще один аргумент в пользу подхода, принятого в лаборатории Лэнгли: в первую очередь необходимо усовершенствовать теорию».
«Откровением для исследователей из Лэнгли, - пишет Бушнелл, - стала публикация работы Уидома и Ларсена, посвященной теории слабого взаимодействия LENR (2006 г.)». Эта теория, считают Заводный и Бушнелл, дает гораздо лучшее объяснение практическим результатам, полученным за последние пару десятилетий, чем «холодный синтез». А на заседании Американского ядерного общества в ноябре 2012 года Льюис Ларсен, один из создателей теории, предположил, что LENR могут проходить естественным образом в молниях - не только на современной Земле, но и в первичном облаке газа и пыли, из которых сформировалась наша Солнечная система. Если это правда, LENR может служить ключом к разгадке тайны, выявленной миссией Genesis, показавшей, что набор изотопов кислорода на Солнце сильно отличается от земного.
Упрощенное объяснение базовых принципов LENR (малой части сложнейшего теоретического обоснования) оперирует понятием «медленных нейтронов». По словам Заводного, ядра элементов при встрече с такими медлительными нейтронами охотно их поглощают, но последствия «обжорства» вскоре дают о себе знать: единственным способом сохранить стабильность оказывается выброс электронов, которые образуются при распаде одного из нейтронов на электрон и протон (и антинейтрино, но его можно не принимать во внимание). Таким образом, на месте «лишних» нейтронов, делающих элемент нестабильным, оказывается протон. Элемент становится стабильным - но это уже совсем другой элемент. В этом процессе высвобождается энергия, которую теоретически можно использовать для подогрева воды на даче.
Основная проблема - как получить эти самые «медленные нейтроны», не затратив пр этом больше энергии, чем выделится в ходе реакции? Один из возможных методов, предлагаемый Заводным, предполагает специальную обработку никеля, в результате которой он сможет удерживать водород, как губка воду. Водород ионизируется, то есть его электрон «отрывается», оставив протон в одиночестве. Теперь необходимо заставить электроны металла (никеля) колебаться таким образом, чтобы их общая энергия (поделенная на десятки тысяч частиц) передалась «активному меньшинству», которое сможет вступить во взаимодействие с ионами водорода (протонами) и образовать медленные нейтроны. А те, в свою очередь, становятся легкой добычей ядер атомов металла. Никель превращается в медь, при этом выделяется столь необходимая нам энергия.
При использовании этой схемы, по расчетам Бушнелла, достаточно будет превращать в медь 1% никеля, добываемого в мире, чтобы на четверть снизить потребность человечества в ископаемом угле. Есть и другие интересные варианты. Например, превращать углерод, некоторые соединения которого так сильно беспокоят экологов, в безвредный азот. «Не будет необходимости улавливать углерод - он станет просто удаляться из системы», - говорит Заводный.
Основная трудность, с которой столкнулись исследователи - как создать «правильные» колебания электронов. Пока что не существует источников контролируемых колебаний, работающих на частотах, необходимых для запуска реакции. Но Заводный уверен, что инженеры смогут решить и эту техническую проблему. Главное - получить доказательство того, что теория Уидома и Ларсена точна, и LENR по предложенным методикам осуществимы в принципе.
