Аннотация.

Данная статья является развитием представлений о механизме холодного ядерного синтеза в условиях кавитирующей жидкости, изложенных в [9]. Здесь рассмотрено явление сонолюминесценции. Высказана связь этого явления с холодным ядерным синтезом. При интенсивной кавитации под воздействием ультразвука (как и в вихревых теплогенераторах) выполняются требования ядерной физики для течения реакции синтеза: наличие у лёгкого ядра энергии достаточной для преодоления кулоновского барьера отталкивания и плотности обеспечивающей вероятность попадания высокоэнергетичного лёгкого ядра в сечение сил ядерного взаимодействия. Это снимает противоречие между холодным ядерным синтезом и термоядерным синтезом.

Ключевые слова: сонолюминесценция, сверхединичность, холодный синтез, векторная энергетика, кавитация, распределение Максвелла, температура, ядерные силы.

Введение.

Со времени высказывания американскими учёными Мартином Флейшманом и Стенли Понсом [14] идеи холодного ядерного синтеза прошло 30 лет. Но как часто бывает с эпохальными идеями их ждало непонимание. Идея воспринималась парадоксальной, лишённой физического обоснования, противоречащей здравому смыслу и ядерной физике. Время шло. Накапливались факты, косвенно указывающие на продуктивность идеи. Наиболее убедительными фактами практики стали проявления сверхединичности в явлениях гидродинамической и акустической кавитации.

В [9] высказано предположение, что физика холодного ядерного синтеза кроется в наличии хвоста Максвелловского распределения по скоростям частиц много частичной равновесной термодинамической системы. При увеличении количества высокоэнергетичных частиц (лёгких ядер) в результате интенсивного процесса кавитации воды выполняются требования ядерной физики для течения реакции синтеза: наличие у лёгкого ядра энергии достаточной для преодоления кулоновского барьера отталкивания и плотности обеспечивающей вероятность попадания высокоэнергетического лёгкого ядра в сечение сил ядерного взаимодействия. Это снимает противоречие между холодным ядерным синтезом и термоядерным синтезом.

а). Термоядерный синтез.

Идея термоядерного синтеза была очевидной для преодоления кулоновского барьера отталкивания и достаточно быстро воплотилась при создании водородной бомбы. Однако проблема управляемого термоядерного синтеза не решена до сих пор. Проблема упирается в неустойчивость плазмы. В водородной бомбе необходимая начальная устойчивость обеспечивается силами инерции. На Солнце устойчивость обеспечивается силами гравитации. О гравитации в земных условиях речь не идёт. Остаются два варианта: импульсный синтез с обеспечивающими кратковременную устойчивость силами инерции и магнитные ловушки. Лазерный импульс столкнулся с трудностями разогрева плазмы. Оказалось, что чем горячее плазма, тем меньше она воспринимает энергию лазера. Существуют и другие схемы импульсного разогрева плазмы, но положительного эффекта пока не достигнуто.

Больше всего усилий приложено к изучению поведения горячей плазмы в магнитной камере токамака. Работы в этом направлении ведутся много десятилетий и направлены в основном на увеличение температуры разогрева плазмы. Это связано с тем, что и в горячей плазме реализуется Максвелловское распределение по скоростям и в реакцию синтеза вступают наиболее быстрые ядра. Даже в горячей плазме имеются частицы со скоростью близкой к нулю и естественно они не участвуют в реакциях синтеза. С увеличением температуры плазмы доля высокоэнергетичных ядер увеличивается и соответственно должна увеличиваться вероятность положительного ядерного взаимодействия. Однако здесь тоже возникают трудности. Увеличение температуры при постоянной плотности плазмы приводит к соответствующему увеличению давления плазмы в камере токамака в соответствии с формулой: p=nkT (1). Где: p - давление плазмы; n - концентрация частиц плазмы; k - постоянная Больцмана; T - температура. Увеличение температуры вдвое (например, с 50∙ 10⁶ °К до 100∙ 10⁶ °К ) увеличивает вдвое давление плазмы и тем самым резко возрастают флуктуации, порождающие нестабильность плазменного шнура. Так как обеспечить рост давления гораздо проблематичнее чем разогревать плазму, то в реальности дополнительный разогрев приводит к снижению концентрации, что нивелирует эффект повышения температуры и увеличивает габариты и стоимость установки. На ITER поставлена цель достичь 400∙ 10⁶ °К. Отметим, что на Солнце термоядерная реакция идёт при температуре в 15∙ 10⁶ °К, а не при 10⁸°К [17] как того требует кулоновский барьер. Физики объясняют столь резкое снижение температуры достаточной для реакции синтеза вкладом туннельного эффекта. В центральной области Солнца, где протекают реакции синтеза, постоянное высокое давление плазмы обеспечивается постоянством сил гравитации. При существующей в этих условиях плотности ядер водорода оказывается достаточно температуры плазмы в 15∙ 10⁶ °К. Почему туннельный эффект заметно проявляется именно при высокой плотности поясним ниже. Реакция синтеза на Солнце саморегулируемая. Выделение ядерной энергии приводит к увеличению температуры плазмы в области реакции синтеза. При постоянном давлении в области реакции это сопровождается снижением концентрации ядер водорода согласно формуле (1). Область реакции раздувается и интенсивность реакции синтеза снижается. Температура плазмы начинает спадать. Этот процесс нагрева - охлаждения плазмы (циклического раздувания и сокращения области течения реакции синтеза) носит циклический характер. Этому и соответствует циклический характер изменения Солнечной активности как установлено астрофизиками.

б). Холодный ядерный синтез.

В [9] нами высказана основная идея механизма холодного ядерного синтеза. В системе большого числа свободных частиц всегда имеются высокоэнергетичные частицы способные преодолеть кулоновский барьер отталкивания и инициировать реакцию ядерного синтеза.

Так как данная работа является продолжением предыдущей [9], то некоторые положения с необходимостью повторим перед дополнительным материалом.

Ядерная реакция синтеза требует для своего течения определённой температуры и плотности среды (плазмы). Температура необходима для обладания лёгкими ядрами (у нас ядра водорода, возможно и кислорода) величиной кинетической энергии необходимой для преодоления потенциального барьера кулоновских сил отталкивания при сближении лёгких ядер до расстояний, на которых начинают действовать ядерные силы, сильное взаимодействие. Плотность необходима для увеличения вероятности входа частиц в сечение сильного взаимодействия, которое чрезвычайно мало. Ядерные силы являются короткодействующими. Их радиус действия имеет порядок 10^-15 метра. Частице необходимо не только преодолеть кулоновский барьер, но и, выражаясь образно, попасть в площадку диаметром 2∙ 10^-15 метра. Так как при этом частицы в тепловой системе движутся хаотически, то единственным способом увеличения вероятности сильного взаимодействия является увеличение плотности частиц и размеров системы.

В плазме (например, токамака) достигается высокая температура в десятки и сотни миллионов градусов, но при малой плотности и чрезвычайной неустойчивости плазмы в таком состоянии. Эта проблема, несмотря на несколько десятилетий усилий, не позволяет осуществить управляемую термоядерную реакцию. Не говоря уже о сверхединичности энергетического процесса в токамаке, при которой он только и имеет смысл. [12, 15].

формате PDF (349Кб)