NASAs kjernekjerne reaktor

Vitenskap

David Szondy

21. februar 2013

4 bilder

NASAs forskning holder løftet om et hjernekjerneverksted (Bilde: NASA)

Hvis Joseph Zawodny, seniorforsker ved NASAs Langley Research Center, er riktig, kan fremtidens energi ligge i en atomreaktor som er liten nok og trygt nok til å bli installert der hjemvarmeren en gang satt. Ved hjelp av svake atomkraftverk som gjør nikkel og hydrogen til en ny kilde til atom energi, gir prosessen et lett, bærbart middel til å produsere enorme mengder energi for mengden brukt brensel. Det kan tenkes å drive hjem, revolusjonere transport og til og med rense miljøet.

For tiden betyr atomkraft en av to tilnærminger. Det er fisjon, som innebærer å dele atomer av uran eller plutonium for å frigjøre energi, og er ansatt i alle militære og sivile atomkraftverk. Deretter er det fusjon, som innebærer å tvinge sammen hydrogenatomer til å danne helium og frigjøre enda mer energi. Den tidligere har vært kontroversiell i flere tiår, mens sistnevnte har vært i forskningsfasen siden 1950-tallet, og er fortsatt så langt unna praktisk bruk nå som det var da.

En nikkelgitter (Bilde: NASA)

Problemet med dagens kjerneteknologi er at fisjon produserer kjernefysisk avfall og har et dårlig offentlig bilde, mens både fusjon og fisjon innebærer å generere store mengder farlig ioniserende stråling. Det hjelper heller ikke at begge prosessene krever store, kompliserte installasjoner med tung skjerming. Det er fordi konvensjonelle atomreaksjoner stole på det som kalles sterke atomkraft, som er de kreftene som holder atomer sammen. Å bryte tunge atomer fra hverandre eller tvinge lette atomer sammen frigir nok energi til å drive en nasjon eller blåse en opp.

Hva Zawodny og andre forskere jobber med, kalles Lavenergi Nuclear Reactions eller Lattice Energy Nuclear Reactions (LENR). På slutten av 1980-tallet gikk det med navnet "cold fusion." Forkunnerne var lette på teori og ikke veldig strenge i eksperimentering. De trodde at kjernefysisk energi ble utgitt av en kjemisk reaksjon, men denne teorien endte opp med å bli diskrediterte. I dag har ikke bare navnet endret seg, men også teorien og tilnærmingen til forskerne.

"Det er mange mennesker som prøver å bare bygge noe uten å forstå noe, " sa zawodny. "Det virket for Edison og lyspæren, men det tok ham lang tid, og det var et enkelt system. Dette er veldig komplisert. Og hvis de gjør noe som bare knapt fungerer, og ved et uhell arbeider en tusen virkelig vel, det kommer til å ta ned et hus med deres prøve-og-feil metode. "

Et nikkelgitterabsorberende hydrogenioner (Bilde: NASA)

Ifølge Zawodny er LEN ikke det som ble tenkt som kald fusjon, og det involverer ikke sterke atomkrefter. I stedet bruker den svake atomkrefter, som er ansvarlige for forfall av subatomære partikler. LENR-prosessen innebærer å sette opp de rette forholdene for å slå disse svake kreftene til energi. I stedet for å bruke radioaktive elementer som uran eller plutonium, bruker LENR en gitter eller svamp av nikkelatomer, som inneholder ioniserte hydrogenatomer som en svamp holder vann.

Elektronene i metallgitteret er laget for å oscillere slik at energien som påføres elektronene, er konsentrert til bare noen få av dem. Når de blir energiske nok, blir elektronene tvunget inn i hydrogenprotonene for å danne sakte nøytroner. Disse blir umiddelbart trukket inn i nikkelatomene, noe som gjør dem ustabile. Dette avgjør en reaksjon hvor en av nøytronene i nikkelatomet splitter seg inn i en proton, en elektron og en antineutrino. Dette forandrer nikkel til kobber og frigjør energi uten farlig ioniserende stråling.

Trikset er å konfigurere prosessen slik at den frigjør mer energi enn den trenger for å få det til å gå. "Det viser seg at frekvensene vi må jobbe med er i det jeg kaller en dal av utilgjengelighet, " zawodny sa. "Mellom, si, 5 eller 7 THz og 30 THz, har vi ingen virkelig gode kilder for å lage vår egen kontrollerte frekvens. "

LENR er en veldig lang vei fra dagen da du kan gå ut og kjøpe en kjernekraftreaktor hjemme. Faktisk må det fortsatt bevises at fenomenet eksisterer, men hundrevis av eksperimenter over hele verden indikerer at varme og transmutasjoner med minimal stråling og lav energiinngang finner sted med utbytter på 10 til 100 watt.

Mye arbeid må gjøres for å validere disse påstandene, men det kan allerede skje utenfor laboratoriet. Ifølge teoriens samproduktør, Lewis Larsen, kan LENR forekomme naturlig i lyn eller til og med i den primære skyen av gass og støv som dannet Jorden. Hvis ja, ville det forklare hvorfor oksygenisotoper av vår planet og solen er så forskjellige.

Hvis det kunne gjøres til arbeid, ville de praktiske applikasjonene være så revolusjonerende som fisjonen har oppnådd og fusjonen har lovet. Teoretisk sett kan prosessen gi flere millioner ganger mer energi enn kjemiske reaksjoner. Ifølge Dennis Bushnell, sjefforsker, NASA Langley Research Center, kan en prosent av nikkelminnet per år møte verdens energibehov for en fjerdedel av kalkkostnadene. I løpet av de siste årene har flere laboratorier blåst opp mens du studerer LENR, og vinduene har smeltet - noe som viser at hvis det virkelig fungerer, kan det produsere en imponerende mengde energi.

Zawodny sier at den mest logiske første applikasjonen av LENR er hjemmereaktoren, som vil produsere varme og elektrisitet til hjemmet mens du lader familien elbilen. Et annet område er i transport, med de lette, bærbare reaktorene som driver supersonisk fly og flyr biler uten fare eller stråling. Det kan til og med brukes til å drive et romfly som er i stand til å nå bane uten stadier eller eksterne drivstofftanker.

Et område av spesiell interesse er miljøet, med LENR-reaktoren ved hjelp av karbon for å kjøre den, og omdanne elementet til nitrogen. Ifølge Zawodny ville dette være mye bedre enn å kollisjonere karbondioksid for å kontrollere klimaendringer, og kunne også brukes til å eliminere giftige karbonforbindelser ved å snu avfall til brensel.

Fremtiden for LENR er et spørsmål om å ta et skritt tilbake i kjernefysikk. Den første generasjonen hopper rett til sterke kraftreaksjoner. Nå er målet å gå tilbake og studere de svake kreftene.

"Fra mitt perspektiv er dette fortsatt et fysikk eksperiment, " zawodny sa. "Jeg er interessert i å forstå om fenomenet er ekte, hva det handler om. Så er neste skritt å utvikle regler for engineering. Når du har det, vil jeg la ingeniører ha alt det morsomme. "Han fortsatte med å si at" alt vi virkelig trenger er den ene ubestridelige, reproducerbare bevis på at vi har et system som virker. Så snart du har det, vil alle kaste sine eiendeler på det. Og så vil jeg kjøpe en av disse tingene og sette den i huset mitt. "

Kilder: NASA, NASA

NASAs forskning holder løftet om et hjernekjerneverksted (Bilde: NASA)

Et nikkelgitterabsorberende hydrogenioner (Bilde: NASA)

Koncept av romplaner drevet av LENR reaktorer (Bilde: NASA)

En nikkelgitter (Bilde: NASA)

Anbefalt Redaksjonens