Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 355

První pokus o studenou fúzi

Když se zavolá: „Studená fúze!“ ozve se „Pons a Fleischmann!“ První pokus o studenou fúzi ale ve skutečnosti spatřil světlo světa mnohem dříve než v roce 1989, kdy zmínění dva pánové publikovali článek, v němž upozorňují na zatím neznámou jadernou reakci.

Fotogalerie (1)
Obrázek prvního pokusu z r. 1926 jsme nenašli, tak alespoň druhý pokus - Martin Fleischmann a Stanley Pons z r. 1989 (Credit © ITER Organization, http://www.iter.org/)

Ve dvacátých letech minulého století chtěla německá firma Zeppelin plnit své obří vzducholodě inertním heliem místo hořlavého vodíku. Ovšem Američané, kteří jediní tehdy zvládli průmyslovou výrobu helia, považovali tento plyn za strategickou surovinu a nevyváželi ho. Němci byli nuceni hledat vlastní cestu.

Výroba helia fúzí

 

Rakouští chemici Friedrich „Fritz“ Paneth a Kurt Peters, kteří tehdy pracovali na berlínské Universitě, chtěli helium vyrábět z vodíku pomocí palladia. Podle hypotézy astronoma Artura Eddingtona vzniká helium na Slunci slučováním vodíku, resp. jeho jader. Chemikům byla dobře známa mimořádná afinita palladia k nejlehčímu prvku. Palladium dokáže absorbovat objem vodíku 900× větší, než má samo, a to bez jakéhokoli vnějšího tlaku. Dvojice vědců považovala 900násobný tlak vodíku v krystalové mřížce za dostatečný k tomu, aby mohl spojit v palladiu jádra vodíku dohromady. Paneth a Peters vyrobili tenkou kapiláru z palladia, zahřáli ji do červeného žáru, aby se zvětšila vzdálenost mezi palladiovými atomy, a namířili vodíkový plyn skrze střed palladiového vzorku. Ochladili palladium a očekávali, že sražením krystalové mřížky kovu vzroste už tak velký tlak vodíku v palladiu ještě více, což by mělo zajistit fúzi vodíkových jader absorbovaných zahřátým palladiem.

Falešná detekce

 

Spektroskopická analýza detekovala na konci palladiové kapilární trubice vytékající helium smíšené s přebytkem vodíku. Bylo ho jen malé množství, ale v daném okamžiku se zdálo, že Paneth s Petersem předvedli první jadernou syntézu prvku na Zemi. Článek „Über die Verwandlung von Wasserstoff in Helium“ (Transmutace vodíku na helium) poslali do Německého chemického časopisu Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. Článek, který dorazil do redakce 17. srpna 1926, byl publikován v zářijovém čísle. Prestižní anglický časopis Nature publikoval plný popis experimentu 9. října 1926. Brzy se však ukázalo, že Paneth a Peters detekovali pouze heliové pozadí. Oprava s vysvětlením falešného syntetického helia se v Nature objevila 14. května 1927.

Mionová katalýza

 

Po válce se výzkumníci pokoušeli katalyzovat slučování vodíkových jader mionem, což je částice 207× těžší než elektron. Myšlenka byla následující: Elektron v atomu vodíku obíhá jádro ve vzdálenosti 207× větší, než by obíhal díky své hmotnosti mion. V molekule se drží dvě kladná jádra blízko sebe díky sdílení společného elektronu. Proto by v „mionové molekule“ byla jádra automaticky 207× blíže než v obyčejné „elektronové molekule“, což by přiměřeně zvýšilo pravděpodobnost jejich sloučení. Mion se však také samovolně rozpadá s poločasem 2,2 μs. Aby mionem katalyzovaná fúze dosáhla break evenu (výkonového vyrovnání vstupu a výstupu), musel by jeden mion stihnout sloučení tisíců jader vodíku. Současný rekord, který drží Leonid I. Ponomarev v Los Alamos National Laboratory v Novém Mexiku, je 8 atomů vodíku.

Nápad průmyslového chemika

 

Dr. John Tandberg, humorista, rozhlasová osobnost a zároveň průmyslový chemik ve švédském Elektroluxu, četl první článek z roku 1926 týkající se vodíkové fúze katalyzované palladiem. Myšlenkou fúze byl nadšen a měl pravdu, když myslil, že fúze jader vodíku za vzniku helia by znamenala změnu složení jádra obdobné jadernému rozpadu, což by uvolnilo milionkrát více energie než chemická reakce. Tandberg byl zřejmě prvním člověkem na světě, který chtěl pomocí fúze uvolnit využitelnou energii.

Tandberg se domníval, že pouhé naplnění palladia vodíkem nebude mít za následek fúzi. Rozhodl se, že podrobí palladiovou elektrodu před zatížením vodíkem vysokonapěťovému výboji, což způsobí kovu teplotní šok, a ten by pak měl zapálit proces vedoucí k fúzi. Spočetl, že uvolnění energie vysokonapěťovým výbojem bude ekvivalentní výbuchu kilogramu dynamitu. Svého spolupracovníka Torstena Wilnera poslal domů s  poučením, co má říci nadřízeným, aby věděli, oč se pokoušel, až po rozplynutí kouře uvidí zničenou laboratoř Electroluxu.

 

Odvážný experiment se sice opravdu ohlásil ohlušující ranou zažehnutého elektrického oblouku, záblesky, horkým bílým transformátorovým kouřem a třeskem skla, ale žádné detekovatelné záření nevyvolal. Nebylo detekováno ani helium, ani čistá energie.

 

17. února 1927 přihlásil Tandberg švédský patent pro „Metodu výroby helia“. Patentový examinátor posoudil Tandbergův popis metody jako obtížně sledovatelný a přihlášku zamítl. Tandberg posléze vylepšil potenciální techniku studené fúze náhradou běžné vody vodou těžkou. Deuterium získal od Nilse Bohra. Ale ani to nepomohlo. Když v roce 1989 použili identickou sestavu Pons a Fleischmann, neuspěli ani oni. Metoda, která už tak byla mimo Skandinávii neznámá, upadla v zapomenutí.

(Poznámka redakce: Počínání Fleischmanna a Ponse v roce 1989 nemělo daleko k podvodu.)

Zdroj: Mahaffey James: Atomic Adventures, kapitola Inside Cold Fusion; Pegasus Books, New York, London, 2017

Milan Řípa
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Kufřík matematických záhad

Historie matematiky se klene přes celá tisíciletí, učí se ji a používají lidé na celé planetě. Nezabránil tomu ani Codex Justinianus, sbírka všech zákonů a nařízení východořímského císaře Justiciána I, podle kterého „Zavrženíhodné umění matematické jest zakázáno především“.

Studenti postavili trikoptéru připomínající vosu

Měří jen 40 centimetrů, ale rozhodně ji nepřehlédnete. Trikoptéru Elektra, kterou na českobudějovické Vysoké škole technické a ekonomické (VŠTE) postavili studenti Jan Večerek a Tomáš Szendrei, pohánějí tři opravdu velmi hlasité rotory.

Bohatá diagnostika tokamaku ITER

Jak se obsluha tokamaku dozví, co se děje uvnitř vakuové komory v plazmatu? Prostředníkem mezi plazmatem a obsluhou budou, jako v každém tokamaku, nejrůznější diagnostiky. Vyhodnocovací zařízení obsadilo celé levé křídlo Trojbudoví (Tokamak Complex).

Vodík jako palivo budoucnosti

Investice do vodíkových technologií v posledních letech rostou. Loni dosáhly v Evropě rekordních téměř 22 miliard korun a dál se zvyšují. Hlavním cílem je snížit cenu vodíku, což by souběžně s budováním infrastruktury mělo urychlit energetické využití vodíku především v dopravě.

Utopený deštný prales

V přehradních nádržích vodních elektráren hluboko v Amazonii hynou statisíce stromů a stávají se tak velkým zdrojem emisí CO2 a metanu, skleníkových plynů.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail