5 Совместные эксперименты в рнц «Курчатовский институт»

С момента первых публикаций о возможности протекания реакций холодного ядерного синтеза (ХЯС) критика оппонентов опиралась на крайне низкую воспроизводимость результатов. И если в первых экспериментах по ХЯС в качестве доказательства приводились факты регистрации потока нейтронов при электролизе воды с использованием электродов из гидридообразующих металлов, то с ростом плотности тока электролиза экспериментаторы обнаружили на катоде химические элементы, отсутствующие в исходной системе. Количество этих «новых» элементов было крайне мало и определялось высокочувствительными методами. Оппоненты объясняли подобные результаты присутствием такого количества примесей даже в очень чистых исходных растворах и последующим катодным осаждением.

Еще в начальный период наших попыток воспроизвести эксперименты А.В. Вачаева была создана лабораторная установка, позволяющая осуществить большое количество электрических разрядов с энергией порядка 100 Дж между двумя металлическими трубчатыми электродами в протоке воды (конструктивный аналог реактора «Энергонива»). В качестве генератора импульсов использовали последовательный LC контур, настроенный в резонанс на частоте 50Гц. Напряжение питания 220 вольт. После эксперимента вода, прошедшая через разрядную ячейку, содержала тонкий металлический порошок. Основу порошка составляли продукты эрозии электродов, однако анализ показал наличие таких элементов как Fe, Cr, Zn, Si. Содержание железа в многочисленных сериях опытов колебалось от десятых долей до нескольких процентов. Многократное пропускание исходного объема воды через разрядную ячейку давало возможность получить до 10-15 гр. металлического порошка. После фильтрации и просушки порошка наличие ферромагнитных частиц легко определяется магнитом. В экспериментах использовали дистиллированную воду, материалом электродов чаще служила электролитическая медь. Таким образом, количество образовавшихся элементов на несколько порядков превышало возможное содержание примесей в исходных материалах.

Полученные результаты были обнародованы в виде доклада «Демонстрационная методика синтеза элементов при низкоэнергетическом воздействии на вещество» весной 2004 г. на семинаре в университете «Дубна».

На семинаре были представлены доклады Л.И.Уруцкоева (автора нашумевшей статьи «Обнаружение «странного» излучения…») с сотрудниками. В качестве главного доказательства трансмутации элементов Л.И.Уруцкоев приводил уже не образование «чужих» элементов, а изменение изотопного состава исходного материала в результате электровзрыва в воде. Не смотря на различие в количественном содержании «чужих» элементов в продуктах, качественное соотношение синтезированных элементов как в наших, так и в экспериментах Уруцкоева оказались очень похожими. После обмена мнениями и обсуждения проблем, мы получили предложение провести совместные эксперименты по нашей методике в РНЦ «Курчатовский институт». Это предложение прельщало нас, прежде всего, возможностью провести регистрацию возможных излучений, сопровождающих процесс ядерного синтеза, провести элементный и масс-спектральный анализ получаемых продуктов.

Осенью 2004 г. нами была смонтирована установка с резонансным генератором импульсов в лаборатории РНЦ «Курчатовский институт». Коаксиальную разрядную ячейку с медными электродами мы привезли с собой. Материал электродов был отправлен на элементный и масс-спектральный анализ. Предоставленная дистиллированная вода аналогична по качеству воде, используемой в экспериментах Уруцкоева.

Первая серия экспериментов была проведена в присутствии сторонников и явных противников возможности протекания ядерных превращений при энергетических воздействиях такого уровня. Полученный порошок после фильтрации в сыром виде сразу был отправлен на анализ.

Перед началом серии экспериментов вокруг разрядной ячейки на расстоянии 0т 25 до 100 см. (аналогично схеме размещения пленок в экспериментах по взрыву фольги) были размещены конверты с рентгеновской пленкой. Проявка пленок после окончания экспериментов показала, что на двух пленках, расположенных вблизи разрядной ячейки, присутствуют области затемнения с четкой линейной границей. Сторонниками возможности протекания реакций ХЯС затемнения были объяснены засветкой мягким рентгеновским излучением и тенью от крепежной арматуры и токоподводящих проводов. Противники отнесли полученные результаты к дефектам пленки.

На следующий день были получены результаты анализа. Химический состав меди электродов и полученного порошка приведен в таблице 5.1. Исследование состава исходных материалов и продуктов (как твердых, так и жидких) проведено с помощью рентгенофлуоресцентного анализа на энерго-дисперсионном спектрометре модели ЕХ-6500 фирмы “BAIRD” (США) и масс-спектральным лазерным анализом.

Анализ показал содержание 0.13 % Fe в порошке. Учитывая оставшуюся после анализа массу порошка (около 0.3 г.), становится очевидным, что такого количества железа в исходных материалах не было. Первые успехи стимулировали совершенствование методики эксперимента. В электрическую цепь были подключены шунты для измерения тока разряда и напряжения на ячейке. Сигналы с шунтов вывели в измерительную комнату («клетка Фарадея») на двух лучевой запоминающий осциллограф С8-14. Рентгеновскую пленку разместили непосредственно на разрядной ячейке, обернув корпус ячейки конвертом с пленкой. Конверт с пленкой менялся после каждого эксперимента, в ходе опыта наблюдались сигналы тока и напряжения.

Таблица 5.1 Химический состав материала электродов и полученного порошка

Элемент	содержание, %
	медь электродов		полученный порошок
	ат %	масс. %	ат %	масс. %
C	0.019	0.036	0.054	0.012
O	-	-	22.57	6.87
F	-	-	0.0007	0.0002
Na	0.0013	0.0005	0.08	0.036
Mg	0.0007	0.0003	0.017	0.078
Al	0.0015	0.0006	0.11	0.056
Si	0.0075	0.003	0.13	0.069
P	0.004	0.0019	0.0095	0.0055
S	0.007	0.0035	0.022	0.013
Cl	0.0012	0.0008	0.12	0.083
K	0.003	0.0017	0.057	0.042
Ca	0.014	0.0085	0.094	0.071
Ti	0.0004	0.0003	0.02	0.018
V	0.0002	0.0002	0.0002	0.0002
Cr	0.0005	0.0004	0.025	0.025
Mn	0.0004	0.0003	0.0007	0.0007
Fe	0.0035	0.0031	0.12	0.13
Ni	0.0004	0.0003	0.0015	0.0016
Cu	99.93	99.97	76.44	92.33
Zn	0.0045	0.0042	0.0044	0.0055
Ag	0.0007	0.001	0.0006	0.0012
Sn	<0.0002	<0.0003	0.0021	0.0047
Cs	-	-	0.091	0.23
Pb	<0.0002	<0.0005	<0.0002	<0.0005
54Fe				5.95
56Fe				91.42
57Fe				2.28
58Fe				0.35
63Cu		68.45		68.5
65Cu		31.55		31.5

На некоторых пленках в последующих сериях экспериментов были обнаружены затемнения диаметром до 2 мм. Чаще на пленке присутствовало одно затемнение, реже два. Локализация затемнений относительно разрядного промежутка нас несколько удивила - все затемнения располагались выше зоны разряда. Скептики и эти результаты отнесли к дефектам пленки, хотя на контрольных пленках никаких затемнений не было обнаружено. И тогда мы пришли к решению разместить вокруг корпуса разрядной ячейки два конверта с пленкой. На проявленных пленках после следующей серии разрядов были обнаружены два затемнения. Наложение двух пленок показало четкое совпадение локализации пятен и послужило неоспоримым доказательством регистрации излучения, возникающего в ходе эксперимента.

Полученные результаты совместных экспериментов на этом этапе нас полностью устроили, несмотря на низкое содержание железа в полученных порошках. Для продолжения совместных работ было решено оснастить установку счетчиком количества импульсов и оборудованием, позволяющем записывать осциллограммы тока и напряжения разряда, а также уделить внимание регистрации и идентификации возникающих излучений.

В последний день нашего пребывания в Курчатовском институте, при анализе рентгеновских пленок специалисты обнаружили удивительные треки (рисунок 5.1). Многочисленные консультации не привели к единой интерпретации полученных треков. Было высказано пожелание, представить для анализа несколько пленок, чтобы исключить возможность случайного события.

поле-5мм.

Рисунок 5.1 ‑ Первые зафиксированные треки

К моменту следующего нашего приезда в Москву в лаборатории Л.И.Уруцкоева было получено больше десятка пленок с подобными треками. Один из самых длинных приведен на рисунке 5.2.

Верхний фрагмент – центральный узел. Средний фрагмент – правая ветвь и следующее ветвление.

Нижний фрагмент – окончание правой ветви.

Рисунок 5.2 – Длинные треки.

К единому мнению о природе полученных треков специалисты не пришли. Было высказано предположение, что это напоминает треки космических частиц, фиксируемых на высокогорье, однако, в нашем случае нарушается правило сохранения момента количества движения: сумма длин треков после ветвления должна быть меньше длины исходного трека. Вопрос классификации видов излучения, возникающих входе исследуемого процесса – это задача физиков. Мы же хотели утвердиться в своем предположении, что преобразование вещества на ядерном уровне происходит при особом высокочастотном виде разряда.

К нашему приезду установка была оборудована измерительным комплексом, включающим в себя персональный компьютер с платой ввода аналоговой информации PCI–17114–A2 и счетчик импульсов. Также была доработана система регистрации возможных излучений: перпендикулярно оси реактора установлены два соленоида для фокусировки потока заряженных частиц на фотопленку; в этой же плоскости перпендикулярно оси соленоидов сцинтиллятор с ЭОП для фиксации нейтрального излучения. Общий вид установки представлен на рисунке 5.3.

На этой установке была проведена серия экспериментов с использованием электродов из меди, титана, нержавеющей стали, латуни. Различная начальная проводимость дистиллированной воды создавалась контролируемым количеством солей щелочных металлов.

1 – соленоиды; 2 – блок сцинтиллятора с ЭОП;

3 – подвод воды в реактор; 4 – рамка для пленок

Рисунок 5.3 – общий вид импульсной установки.

Перед экспериментом тракт подачи воды тщательно промывался. Мерное количество раствора заливалось в питающую емкость. Предварительно контролировалось удельное электрическое сопротивление, отбиралась проба для контрольного анализа. После обнуления счетчика импульсов и подготовки к старту системы записи осциллограмм тока и напряжения, осуществлялась подача воды, и подавалось питание на генератор импульсов. При увеличении периода следования импульсов, отключалось силовое питание, прекращалась подача воды, восстанавливался необходимый рабочий зазор между электродами, и цикл продолжался до полного расхода раствора. После отстаивания порошка, от раствора отбиралась проба на анализ, контролировалось конечное удельное сопротивление. Отфильтрованный порошок сушился и упаковывался в герметичный контейнер. Все контролируемые параметры вместе с осциллограммами группировались в отдельный файл. Общий объем полученной информации составил 360 Мбайт.

К сожалению, нам не удалось полностью собрать данные для корреляционного анализа, поскольку блок АЦП платы ввода аналоговой информации не позволял с нужным разрешением записывать файлы более 10 секунд. Мы не смогли проанализировать все полученные порошки из-за большого количества проб. Физики решали свои проблемы, и, в первую очередь, анализировали интересные с их точки зрения порошки. Повышенное внимание уделялось содержанию в порошке ⁵⁷Fe.

Заключение

В работе, изложенной в предыдущем отчете, мы базировались на изучении процесса, который экспериментально открыл проф. А.В.Вачаев. В водной среде при помощи импульсного электрического разряда возбуждалось и стабилизировалось неизвестное ранее плазменное образование. Самым замечательным свойством этой плазмы является то, что она способна на ядерном уровне перерабатывать воду и содержащиеся в ней примеси (до 10% массы) в широкий спектр стабильных изотопов элементов, в основном металлов. Процесс сопровождался значительным выделением избыточной электрической энергии. Очевидно, что речь идет о новом классе реакций ядерного синтеза, протекающих в плазме при низкоэнергетическом воздействии на вещество. Настоящий отчет является продолжением этой работы.

Судя по литературным данным, за истекшие три года наблюдается неизменное повышение интереса ученых к проблемам холодного ядерного синтеза (ХЯС). И хотя радикального прорыва в данной области пока не наблюдается, однако создан ряд экспериментальных методик, способных подтвердить сам факт возможности протекания процессов ХЯС. Одни из них регистрируют выделение избыточной тепловой энергии, другие – синтез новых элементов. Практически все работы в данной области, как экспериментальные, так и теоретические, рассматривают процессы, происходящие в конденсированном веществе. Нам не удалось обнаружить ссылок на то, что процессы ХЯС могут происходить в плазме. Поэтому мы вправе считать, что данная работа обладает новизной по самой постановке вопроса.

Исследование, проведенное за отчетный период, в основном было направлено на рассмотрение инициирования и стабилизации плазменного образования в водной среде. Для этого процесс был разделен на три этапа, для изучения каждого из которых была разработана соответствующая методика. Благодаря использованию современного двухканального цифрового запоминающего осциллографа и анализатора спектра у нас появилась возможность достоверно и с хорошим разрешением регистрировать процессы, происходящие в плазме. Оказалось, что в некоторых случаях, когда плазменный электролиз протекает при относительно близко расположенных электродах, возможно формирование в электролите автономного плазменного образования при величине импульса тока в пределах 10-20А. Это еще раз подтвердило наши предположения, что применение импульсов тока в десятки тысяч ампер для инициирования плазмы необходимо далеко не всегда.

В ходе экспериментов по плазменному электролизу был впервые зарегистрирован спектр излучения плазмы в радиочастотном диапазоне. Оказалось, что анодная плазма излучает на участке 10-50МГц, а спектр катодной плазмы простирается от 10 до 1000Мгц.

Также впервые были зафиксированы акты распада плазменного образования с выделением избыточной электрической энергии. При этом конденсатор, использующийся для инициирования плазмы, оказывался подзаряженным до большего напряжения, чем его заряжали перед экспериментом.

При проведении опытов на лабораторном реакторе, предназначенном для получения полиметаллических порошков, было применено магнитное обжатие плазмы внешним соленоидом. Это позволило увеличить выход синтезированного порошка до 40%, то есть практически в десять раз.

Параллельно были проведены также совместные эксперименты в РНЦ «Курчатовский институт» по нашей методике. В них впервые методом фоторегистрации зарегистрировано корпускулярное излучение неизвестной природы. Оно проявляет себя, оставляя на эмульсии характерные треки, напоминающие картинку из учебника, иллюстрирующую цепные реакции.

Работа выполнена в полном объеме, в соответствии с запланированным календарным планом. Последний этап работы, касающийся совместной работы в Москве, является сверхплановым, но не выходит за рамки рассматриваемой тематики.

Результаты выполненной работы могут быть использованы в двух направлениях. С одной стороны, методики исследования процесса, разработанные нами, могут быть переданы заинтересованным научным организациям. Они хорошо отработаны и достаточно просты в исполнении.

С другой стороны, реактор для синтеза полиметаллического порошка принципиально позволяет получать нанодисперсные материалы. Чтобы предотвратить неизбежную коагуляцию и диффузионный рост частиц, достаточно добавить в полученную пульпу поверхностно активное вещество. В последнее время растет интерес к подобного рода материалам, благодаря ряду уникальных свойств, которыми они обладают.