Anonim

Podzemní jaderný reaktor NASA

Věda

David Szondy

21. února 2013

4 obrázky

Výzkum NASA slibuje domovský jaderný reaktor (obrázek: NASA)

Je-li Joseph Zawodny, vedoucí vědec v NASA Langley Research Centre, správný, budoucnost energie může ležet v jaderném reaktoru dostatečně malý a dostatečně bezpečný, aby mohl být instalován tam, kde byl domovní ohřívač vody. S využitím slabých nukleárních sil, které přeměňují nikl a vodík na nový zdroj atomové energie, nabízí tento proces lehký a přenosný prostředek pro výrobu obrovského množství energie pro množství použitého paliva. To by mohlo představovat sílu domů, revoluci dopravy a dokonce i čistění životního prostředí.

V současné době je jadernou energií jeden z dvou přístupů. Tam je štěpení, které zahrnuje rozdělení atomů uranu nebo plutonia k uvolnění energie, a je zaměstnán ve všech vojenských a civilních jaderných elektrárnách. Pak dochází k fúzi, která zahrnuje společné donutí atomů vodíku k vytvoření helia a uvolnění ještě větší energie. První z nich je kontroverzní po celá desetiletí, zatímco druhá byla ve fázi výzkumu od padesátých let a stále je tak daleko od praktického uplatnění nyní, jak tomu bylo tehdy.

Mřížka niklu (obrázek: NASA)

Problém se současnou jadernou technologií spočívá v tom, že štěpení produkuje jaderné odpady a má špatný veřejný obraz, zatímco jak fúze, tak štěpení zahrnují generování velkého množství nebezpečného ionizujícího záření. Také to nepomáhá, aby oba procesy vyžadovaly velké, komplikované instalace s těžkým stíněním. To proto, že konvenční jaderné reakce se opírají o to, co se říká silné nukleární síly, které jsou síly, které drží atomy dohromady. Rozbíjení těžkých atomů nebo vynucení atomů světla dohromady uvolní dostatek energie, aby spustil národ nebo vyhodil jeden.

To, co pracují Zawodny a další vědci, se nazývá Nízkoenergetické jaderné reakce nebo jaderné reakce v oblasti mříže (LENR). V pozdních osmdesátých letech to šlo pod jménem "studené fúze". Jeho zastánci byli svědčí o teorii a ne příliš přísně experimentovali. Mysleli si, že jaderná energie byla propuštěna chemickou reakcí, ale tato teorie skončila zdiskreditací. Dnes se změnilo nejen jméno, ale i teorie a přístup výzkumníků.

"Existuje spousta lidí, kteří se pokoušejí stavět něco bez pochopení něčeho, " řekl Zawodny. "Pracoval pro společnost Edison a žárovku, ale trvalo to dlouho a to byl jednoduchý systém. Je to velmi složité, a pokud udělají něco, co jen sotva funguje, a náhodou jeden z tisíců opravdu opravdu opravdu no, bude to sundat dům se svou zkušební a chybovou metodou. "

Niklová mřížka pohlcující ionty vodíku (obrázek: NASA)

Podle společnosti Zawodny není LENR považováno za studenou fúzi a nezahrnuje silné jaderné síly. Místo toho využívá slabé nukleární síly, které jsou odpovědné za úpadek subatomických částic. Proces LENR zahrnuje nastavení správných podmínek pro přeměnu těchto slabých sil na energii. Namísto použití radioaktivních prvků, jako je uran nebo plutonium, používá LENR mřížku nebo houbu atomů niklu, která drží ionizované atomy vodíku jako houba drží vodu.

Elektrony v kovové mřížce jsou oscilovány tak, aby energie působící na elektrony byla soustředěna jen na několik z nich. Když se stanou dost energickými, jsou elektrony nuceny do vodíkových protonů, aby vytvářely pomalé neutrony. Ty jsou okamžitě přitahovány do atomů niklu, čímž jsou nestabilní. Tím vzniká reakce, při níž se jeden z neutronů atomu niklu rozdělí na proton, elektron a antineutrino. To mění nikl na měď a uvolňuje energii bez nebezpečného ionizujícího záření.

Trikem je nakonfigurovat proces tak, aby uvolňoval více energie, než potřebuje. "Ukázalo se, že frekvence, na které musíme pracovat, jsou v tom, co nazývám údolí nepřístupnosti, " řekl Zawodny. "Mezi, řekněme, 5 nebo 7 THz a 30 THz, nemáme opravdu dobré zdroje, abychom vytvořili vlastní řízenou frekvenci."

LENR je velmi dlouhá cesta od doby, kdy můžete jít ven a koupit domácí jaderný reaktor. Ve skutečnosti je stále třeba prokázat, že fenomén existuje, ale stovky experimentů na celém světě naznačují, že teplo a přeměny s minimálním zářením a nízkým příkonem energie se uskutečňují s výtěžky 10 až 100 wattů.

Je třeba udělat hodně práce k potvrzení těchto tvrzení, ale může se to již dělat mimo laboratoř. Podle teoretického spolupracovníka Lewisa Larsena se LENR může přirozeně vyskytovat v blesku nebo dokonce v prapůvodním oblaku plynu a prachu, které tvořily Zemi. Pokud ano, vysvětluje, proč jsou izotopy kyslíku naší planety a Slunce tak odlišné.

Kdyby to bylo možné udělat, praktické aplikace by byly stejně revoluční, jako to, co štěpení dosáhlo a fúze slíbila. Teoreticky by tento proces mohl poskytnout několik milionů více energie než chemické reakce. Podle výzkumného centra Dennisa Bushnella, výzkumného střediska NASA Langley, jedno procento z ropy těženého niklu může splňovat celosvětové energetické potřeby za čtvrtinu nákladů na uhlí. V uplynulých letech několik laboratoří vybuchlo při studiu LENR a okna se roztavila - ukázala, že pokud to opravdu funguje, může produkovat působivé množství energie.

Zawodny říká, že nejlogičtější první aplikací LENR je domácí reaktor, který bude vyrábět teplo a elektřinu pro domov při nabíjení rodinného elektrického vozu. Další oblast je v dopravě s lehkými přenosnými reaktory, které pohánějí nadzvukové letadla a létající auta bez nebezpečí nebo záření. Mohl by být dokonce použit k napájení vesmírné roviny schopné dosáhnout oběžné dráhy bez stupňů nebo externích palivových nádrží.

Jednou z oblastí, která jsou předmětem zvláštního zájmu, je životní prostředí, kdy reaktor LENR využívá uhlík k jeho spuštění, přeměňuje prvek na dusík. Podle společnosti Zawodny by to bylo mnohem lepší, než by se zbavilo oxidu uhličitého ke kontrole změn klimatu, a mohlo by se také použít k odstranění toxických sloučenin uhlíku tím, že se odpad změní na palivo.

Budoucnost LENR je záležitostí udělat krok zpět v jaderné fyzice. První generace vyskočila přímo do silných silových reakcí. Nyní je cílem vrátit se a studovat slabé síly.

"Z mého pohledu je to stále fyzikální experiment, " řekl Zawodny. "Mám zájem o pochopení, zda je tento jev skutečný, o čem to všechno je. Pak je dalším krokem vyvinout pravidla pro inženýrství.Jakmile to budete mít, nechám inženýry mít Všechno, co opravdu potřebujeme, je to, že je to trochu nevyvratitelného, ​​reprodukovatelného důkazu, že máme systém, který funguje. Jakmile to budete mít, všichni budou házet svůj majetek a pak chci koupit jednu z těchto věcí a dát ji do mého domu. "

Zdroje: NASA, NASA

Výzkum NASA slibuje domovský jaderný reaktor (obrázek: NASA)

Niklová mřížka pohlcující ionty vodíku (obrázek: NASA)

Koncepce vesmírných letadel poháněných reaktory LENR (obrázek: NASA)

Mřížka niklu (obrázek: NASA)

Doporučená Redakce Choice