Термоядерная энергия: научные иллюзии и реальность

       «Почему с увеличением температуры увеличиваются хаотические колебания (амплитуда, частота, скорость, длина пробега) атомов и молекул?». 

Поясню это для тех, кто хотя бы немного понимает физику. Чтобы увеличить скорость атома и молекулы их надо каким-то способом ускорить. А ускорение может вызвать только сила F, приложенная к атому, молекуле в соответствии со школьным законом Ньютона: F=ma, где а –ускорение частицы массой m.

Так какова природа силы F, которая лежит в основе теплового возмущения вещества при его нагреве?

       Природа Силы Ф-электромагнитная.( Виталий зря написал "грубо-элетромагнитная") Но всякое тепло связано с дефектом масс,следовательно, и с гравитацией. 
Итак, мы имеем наблюдаемые следующие экспериментально факты. Низкоэнергетические тепловые (инфракрасные) фотоны обеспечивают тепловые колебания атомов и молекул. Ванночка с броуновскими частицами показывает увеличение хаотических тепловых колебания атомов и молекул при увеличении нагрева, то есть при увеличении теплового потока (концентрации тепловых фотонов). Но при облучении ванночки с броуновскими частицами УФ-фотонами броуновского движения не наблюдается несмотря на то, что энергией УФ-фотона на 100 нм составляет 12,5 эВ, то есть в 10 раз больше энергии ИК-фотона. Наблюдаем, что УФ-фотоны – это холодные фотоны.
Парадокс!...ОбЪясни...Экспериментально наблюдаем, что тепловые возмущения атомов и молекул производят только низкоэнергетические инфракрасные фотоны, а с увеличением энергии фотона никакого теплового движения атомов и молекул не наблюдается. Это противоречит классике.

     Вопрос:А если создавать режимы режимы переизлучения высокоэнергетических гамма-квантов в тепловые фотоны?  Ведь фотон-электромагнитная волна...

  Ответ:Гамма-квант имеет энергию измеряемую в миллиона электрон-вольт, тепловой квант имеет энергию измеряемую от 0,01 -1 эВ, чтобы преобразовать гамма -излучение в тепловое нужно переизлучить гамма квант миллионы раз - а это толстый-толстый слой поглотителя: свинца, вольфрама, обедненного урана или тория с встроенным контуром натриевого или свинцового теплоносителя

    Вопрос: Кстати, а как с квантовой теорией объяснить "преобразовать гамма -излучение в тепловое нужно переизлучить гамма квант миллионы раз" - нет противоречия ?
- разве кванты "краснеют" ?

   Ответ: Молодец,+. Мне тоже трудно переходить с классики на Леонова. Фотоны-электромагнитные волны,высокую частоту преобразуем в низкую....что ,казалось бы не так.Из гамма-квантов невозможно сделать тепловых фотонов...Именно в этом и есть парадокс .

       Термоядерная энергия: научные иллюзии и реальность.

        Анонс. Обращаем внимание академиков РАН очередной раз на то, что новые знания о микромире убедительно показывают ошибочность интерпретации энергетики ядерных реакций, которые планируется реализовать в устройствах подобных ТОКАМАК или ИТЭР. Ниже – информация об этом из книг [1], [2].
Реальные знания энергетики процесса синтеза ядер гелия из ядер водорода пришли слишком поздно. Но это, видимо, естественное следствие сложности научного поиска. Однако, стремление игнорировать эти знания и продолжать колоссальные расходы в этом направлении эквивалентно лени изучать новые научные результаты.

Известно, что при делении тяжёлых ядер в реакторах атомных электростанций выделяется тепловая энергия и её приписывают процессам трансмутации ядер. Однако, мы уже показали, что при трансмутации ядер излучаются гамма фотоны, которые не являются носителями тепла [1], [2]. Носителями тепла являются тепловые фотоны, которые излучаются только при синтезе атомов новых химических элементов. И это действительно так. Обратим внимание на реакции, протекающие в ядерных реакторах атомных электростанций, представленные на рис. 1, а и b. Они показывают рождение ядер новых химических элементов: нептуния Np, плутония Pu, америция Am и кюрия Cm, а значит и синтез атомов этих элементов, при котором и излучаются тепловые фотоны [1], [2].

Величина энергии 17,6 МэВ (рис. 1 d) впечатляет и используется, как главный аргумент для доказательства необходимости выделения денег на строительство Токамаков. Тот факт, что указанная энергия принадлежит гамма фотонам, которые не генерируют тепловую энергию, игнорируется специалистами термоядерщиками. 

Мы же теперь знаем [1], [2], что тепловую энергию в реакциях, представленных на рис. 1, c, d, e генерируют только те фотоны, которые излучаются электронами при синтезе атомов гелия. Она известна. Спектральный анализ атома гелия показывает, что его первый электрон способен излучить совокупность фотонов с максимальной энергией , а второй - . Эти энергии получены не при синтезе атома гелия, а при его разрушении. Детальный анализ показал, что, когда оба электрона находятся в атоме, то их энергии связи с протонами ядра одинаковы и равны . Из этого следует, что при синтезе атома гелия максимальная величина тепловой энергии равна  Это реальная тепловая энергия, которая выделится при синтезе атома гелия. Энергия 17,6 МэВ принадлежит гамма фотонам, которые излучаются при синтезе ядра гелия и не являются тепловыми фотонами [1], [2].

Конечно, ортодоксальный физик, прочитав изложенное, обвинит автора в некомпетентности. Ведь указанные реакции синтеза ядер, как считается, – главные источники энергии Солнца и звёзд. Отвечаем ему популярно: нас греют солнечные фотоны, которые излучаются при синтезе атомов водорода, гелия и других химических элементов. При синтезе ядер атомов гелия и других химических элементов излучаются гамма фотоны, которые не являются носителями тепловой энергии. Так, что приводить величину энергии 17,6 МэВ для доказательства необходимости продолжения финансирования этого направления поиска неисчерпаемого источника энергии эквивалентно ……..

Рис. 1: а), b) – ядерные реакции в ядерных реакторах атомных электростанций;

с), d), e) – термоядерные реакции и их схемы (протоны – светлые, нейтроны - тёмные)
Ниже – вопросы по затронутой теме и ответы на них [1], [2].

1. Достаточно ли уже информации о ядрах, чтобы приступить к детальному анализу энергетики процессов, протекающих в ядерных реакторах атомных электростанций и в термоядерных реакциях, так называемых неисчерпаемых источников энергии, которые планируется реализовать в устройствах Токамак? Да, новой информации о поведении обитателей микромира уже достаточно для анализа указанных процессов и мы приведём их результаты. 

2. В какой последовательности формируются излучения в представленных ядерных реакциях (рис. 1, а, b)? После распада части ядер атомов урана идет синтез ядер атомов нептуния Np, плутония Pu, америция Am и кюрия Cm путём присоединения к ядрам урана дополнительных протонов и нейтронов. Процессы синтеза ядер этих элементов сопровождаются излучением гамма фотонов опасных для всего окружающего и не несущих тепловую энергию. Затем идёт синтез атомов нептуния Np, плутония Pu, америция Am и кюрия Cm. Эти процессы сопровождаются излучением, так называемых, тепловых фотонов. 

3. Какие фотоны, генерируемые в ядерных реакторах, нагревают воду? Генераторами тепловых фотонов, нагревающих воду атомной электростанции, являются, прежде всего, процессы синтеза атомов нептуния Np, плутония Pu, америция Am и кюрия Cm (рис. 1, а, b). 

4. Следует ли из этого правильность названия «Атомная электростанция»? Поскольку полезную энергетическую функцию выполняют процессы синтеза атомов, но не ядер, то название «Атомная электростанция» отражает суть процесса получения полезной энергии. 

5. Физики обычно приводят энергетику ядерных реакций (рис. 1, d) для доказательства эффективности атомных электростанций. Правильно это или нет? Конечно, неправильно, так как ядерные реакции генерируют бесполезную энергию в виде гамма фотонов. Их энергия не имеет прямого отношения к нагреванию воды – теплоносителя электростанции. Однако, полностью отбрасывать участие фотонов, излучаемых при ядерных реакциях в нагревании воды, сомнительно, так как до конца ещё не ясна здесь роль эффекта Комптона, который не исключает преобразование гамма фотонов в тепловые фотоны. Вероятность такого процесса существует и его надо изучать.

6. В чём сущность этой вероятности? Гамма фотоны могут поглощаться протонами ядер, изменяя их энергетические уровни, и могут отражаться от них или нейтронов. Тогда, согласно эффекту Комптона, при отражении фотоны теряют часть своей массы и энергии и превращаются в фотоны с меньшей энергией. Так что многократные отражения гамма фотонов в системах плотной защиты могут превращать их в фотоны, которые поглощаются электронами молекул воды и таким образом нагревают её. Однако, как нам известно, такой вариант поведения гамма фотонов ещё не рассматривался. 

7. Какой же расчёт энергии ядерных электростанций отражает реальность? Расчёт полезной энергии, генерируемой реакторами атомной электростанции, должен начинаться, прежде всего, с расчёта энергии синтеза атомов новых элементов: нептуния Np, плутония Pu, америция Am и кюрия Cm (рис. 1, а, b). Если этой энергии окажется недостаточно, то надо анализировать участие в её генерации других процессов.

8. Имеется ли возможность представить хотя бы примерную методику такого расчёта? Такая возможность существует. Теперь известно, что электроны всех атомов, взаимодействуя с протонами ядер, имеют близкие энергии связи с ними на одноимённых энергетических уровнях.

Они равны энергиям фотонов, излучаемых при синтезе этих атомов. Эти энергии близки к энергии ионизации атома водорода 13,60 eV, поэтому есть основания взять для расчёта величину, например, 10 eV. Далее, можно взять количество молей новых атомов рождающихся в этих процессах. При этом надо учесть, что процесс синтеза новых ядер начинался не с ядра атома водорода, а с ядра атома урана. Поэтому при синтезе атомов нептуния Np, плутония Pu, америция Am и кюрия Cm тепловые фотоны генерируют не все электроны этих атомов, а лишь те, которые добавляются к электронам атомов урана. У атома Нептуния это один электрон, у атома плутония – два, у атома америция – три, а у атома кюрия – 4 (рис. 1, а, b). Вот эти электроны и излучают тепловые фотоны при синтезе этих атомов. Энергия этих фотонов находится в интервале энергий, поглощаемых электронами молекул воды и нагревающих её. Конечно, для точного расчёта надо знать процентное содержание этих веществ, образующихся в процессе работы ядерных реакторов. Нам эти данные не известны, поэтому мы не можем сделать такой расчёт. Мы можем указать лишь последовательность его реализации. 

Известно, что в одном моле вещества содержится  атомов. Можно принять, что каждый новый электрон указанных новых атомов излучает при синтезе фотоны с общей энергией, примерно, равной 10 eV. Тогда электроны атомов одного моля нептуния излучат энергии в виде тепловых фотонов. Зная количество молей этого элемента, можно определить энергию фотонов, которые излучатся электронами при синтезе этого элемента. Далее, надо учесть энергию синтеза атомов остальных химических элементов. Если в ядерных реакторах атомных электростанций рождаются атомы и других элементов, например, водорода, гелия, то надо учесть энергии и их синтеза.

Если сумма полученной энергии не будет соответствовать тепловой энергии электростанции, то возникает необходимость анализа процессов образования новых атомов и преобразования гамма фотонов в тепловые фотоны. Если ядра атомов урана оголяются полностью и идёт вначале синтез ядер новых элементов, а потом синтез их атомов с присоединением всех электронов, то этот вариант также надо проанализировать.

Конечно, специалисты, владеющие исходной информацией, легко могу сделать эти проверочные расчёты и установить истинные источники фотонов, нагревающих воду атомной электростанции.

9. Значит ли это, что энергетику синтеза ядер нельзя приписывать тепловой энергии, генерируемой атомной электростанцией? Ответ однозначный – нельзя. Нужен тщательный расчёт энергетического баланса ядерного реактора, который, как мы полагаем, ещё не проводился, так как нет публикаций по балансу этой энергии, описанному нами. Если кратко, то энергия синтеза ядра атома гелия (рис. 1, d) равна .17,6 Мэв, а энергия синтеза атома не может быть больше суммы энергий ионизации двух электронов этого атома (54,416 + 24,587)=79,003 eV, которая излучается при последовательном соединении двух его электронов с двумя протонами ядра. Если же эти электроны вступают в связь с ядром одновременно, то каждый из них не может излучить энергию большую энергии связи с протоном, соответствующей первому энергетическому уровню. Она известна и равна . Это реальная тепловая энергия, которая выделится при синтезе атома гелия. Энергия 17,6 МэВ принадлежит гамма фотонам, которые не являются тепловыми.

Мы не будем углубляться в дальнейший анализ этих сложных процессов, но отметим: изложенное показывает, что современные физики ещё далеки от понимания тонкостей процессов, протекающих в ядерных реакторах и, конечно же, они глубоко ошибаются, приводя энергии синтеза ядер атомов для доказательства обилия энергии в процессах, протекающих в ядерных реакторах. Бесспорную полезную энергию генерируют только процессы синтеза атомов, но не ядер.

10. Следует ли из ответа на предыдущий вопрос правильность направления исследований по созданию термоядерного источника энергии, называемого «Токамак»? Этот источник разрабатывается учеными нескольких стран уже не одно десятилетие. Сообщается, что на его разработку израсходовано несколько десятков миллиардов долларов, а конечный результат пока не просматривается. У нас нет оснований упрекать в этом международные коллективы учёных, занимающиеся этой проблемой. Совокупность старых знаний о микромире, которыми они владеют, не исключает реализацию их научной идеи. Однако, новые знания о микромире ставят реализацию этой идеи под серьёзное сомнение. 

Мы теперь хорошо знаем, что носителем тепловой энергии являются тепловые фотоны. Главное их свойство – прямолинейность движения. Магнитные поля не могут изменить это свойство. Это значит, что невозможно создать устойчивую кольцевую плазму в Токамаке и длительно удерживать её в этом кольце. Не случайно нет ещё ответа на вопрос: какой вид энергии предполагается получать в этом устройстве? Если тепло, то, как планируется передавать его теплоносителю? 

Если учесть, что при синтезе ядер гелия излучаются гамма фотоны, которые не являются носителями тепла, то их фантастические МэВ – источник только вреда, но не пользы.

Не исключено, что реализаторы этой устаревшей идеи прочтут описанное и, конечно же, будут недовольны. Однако, у понимающих сложности научного поиска такие чувства не возникнут. Они будут довольны появившейся возможностью прояснения того, что до сих пор оставалось неясным. Дальше мы покажем, что это направление надо переориентировать на разработку таких водородно-кислородных генераторов, которые можно было бы разместить, образно говоря, на кухне каждой домохозяйки и получать водородно-кислородную смесь из воды для газовой плиты. Многократное превышение энергии водородно-кислородной горелки над количеством электрической энергии на получение смеси этих газов – теоретический и экспериментальный факт. Важно и то, что при сжигании этой смеси вновь образуется вода. Так будет решена проблема постепенно убывающих запасов природного газа и газовой бытовой безопасности. Ведь после выключения электролизёра выход газов прекращается. Остаётся только полностью безопасный раствор воды, 

11. Можно ли провести детальный анализ процессов, которые, как предполагается, будут протекать в термоядерном реакторе Токамак (ИТЭР)? Такая возможность существует и мы представляем её.

12. Где протекают процессы синтеза ядер гелия, представленные на рис. 1, c, d, e? Такие процессы протекают на звездах, в том числе, и на Солнце.

13. Как понимать энергетику этих реакций на Солнце? Считается, что реакции синтеза ядер гелия – главные источники энергии Солнца и звёзд. Надо чётко понимать, что нас греют фотоны, которые излучаются при синтезе атомов водорода и гелия. При синтезе ядра атома гелия излучается фотон или совокупность (не более 10) гамма фотонов, которые не являются носителями тепловой энергии. Так, что некорректно приводить величину энергии 17,6 МэВ для доказательства необходимости продолжения финансирования этого направления поиска нового источника энергии.

14. Почему эти реакции называются термоядерными? Потому что, как предполагается, они возможны только при очень высокой температуре. 

15. Удалось ли человеку провести искусственно такие ядерные процессы? Эти процессы реализуются при взрывах водородных бомб.

16. Когда родилась идея реализации этих процессов для получения полезной энергии? Точную дату трудно назвать, но, видимо, в начале шестидесятых годов прошлого века.

17. Кому принадлежит эта идея и в чём её суть? Техническая идея реализации указанных на рис. 1, c, d, e процессов, принадлежит, по-видимому, советским ученым. Суть её заключается в том, что можно найти такое техническое решение, которое позволило бы локализовать плазму, подобную солнечной, в земных условиях. Поскольку материалов для локализации плазмы со столь высокой температурой не существует, то решили локализовать этот процесс с помощью магнитных полей. Предполагалось, что удастся создать такое сильное магнитное поле, что оно будет удерживать плазму с температурой, при которой реализуются указанные ядерные реакции, то есть с температурой существующей в недрах Солнца и других звёзд.

18. Академик Е. Велихов уже объявил, что путь к неисчерпаемым источникам энергии открыт, имея в виду ратификацию договора между Россией, США, Евросоюзом, Китаем, Японией, Южной Корей и Индией о строительстве экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР). Можно ли уверенно прогнозировать перспективу реализации термоядерной энергетики? Да, мы уже владеем столь глубокими знаниями о поведении обитателей микромира, которые позволяют нам уверенно оценить прогноз академика Е. Велихова: «Теперь мы верим, что в этом веке термоядерный реактор будет построен». Построить можно, а вот будет ли он работать? 

19. Будет ли дан ответ на предыдущий вопрос в последующих вопросах и ответах? Мы не собирались подробно анализировать проблемы термоядерного реактора, однако рекламная информация о термоядерном реакторе, размещённая на сайте «Известия науки», вынуждает нас продолжить обсуждение этой проблемы.

В печати уже сообщалось, что академики Российской академии наук считают научные публикации в Интернете, которые не имеют их рецензий, научной канализацией и не читают такие публикации. Читатель чувствует возможность появления эмоционального комментария на такое отношение к науке, но мы воздержимся от этого. 

Наука – самая сложная область деятельности человека, поэтому научные заблуждения - её естественное свойство. Выход из этих заблуждений один – гласное обсуждение научных противоречий и поиск путей их устранения. Существующая система академического рецензирования научных работ прочно закрыла этот выход. Приход Интернета открыл его и оказалось, что творцы рецензионных научных идей - голые научные короли и весь мир получил возможность видеть эту наготу. 

Ошибочность реализации идеи управляемого термоядерного синтеза с помощью плазменного кольца, локализуемого магнитным полем, уже давно описана в наших книгах, изданных без рецензий. Очевидность этой ошибочности оказалась недоступной для понимания зарецензированному академическому интеллекту.