Fusió freda

Diagrama d'un calorímetre del tipus obert utilitzat en el New Hydrogen Energy Institute al Japó.

La fusió freda és qualsevol reacció de fusió nuclear produïda a temperatures i pressions pròximes a les normals, molt inferiors a les necessàries per a la producció de reaccions termonuclears (milions de graus Celsius), utilitzant equipament de menor cost i consum elèctric per generar-la.

De manera comú el nom s'associa a experiments realitzats a finals de la dècada de 1980 en cèl·lules electrolítiques en les quals es suggeria que es podia produir la fusió de deuteri en àtoms d'heli produint grans quantitats d'energia. Aquests experiments van ser publicats a la revista científica «Nature», però la fusió freda com a tal va ser descartada al poc temps per altres equips, constituint l'article de Nature un dels fraus més escandalosos de la ciència en els temps moderns. Actualment, no s'ha provat que la fusió freda sigui un procés físicament possible.

La fusió freda de Pons i Fleischmann

Esquema d'una cel·la electrolítica

Generalment, el nom «fusió freda» s'associa a les explicacions propostes per a una sèrie de resultats experimentals obtinguts a la fi dels anys vuitanta en una cel·la electrolítica, inicialment informats pels electroquímics Martin Fleischmann i Stanley Pons, i que no van poder ser reproduïts un altre cop. En aquests estudis es suggeria que es podia produir la fusió de deuteri en àtoms d'heli produint grans quantitats d'energia. En particular és de notar la publicació d'un article a la revista Nature que informava sobre un experiment realitzat al març de 1989 per Martin Fleischmann-en aquesta època un dels principals electroquímics a nivell mundial- i Stanley Pons, en què informaven sobre la producció de quantitats anòmales de calor («excés d'energia») d'una magnitud que ells afirmaven que només podia ser explicada mitjançant l'ocurrència de processos nuclears. Després informar haver mesurat petites quantitats de productes de les reaccions nuclears, inclosos neutrons i triti. («És possible que aquesta [quantitat de calor] només pugui explicar-se com provinent de processos nuclears ... Som conscients que els resultats dels quals informem proveeixen més preguntes que respostes »)

Aquest experiment-que cabia en una taula-, involucrava un procés de electròlisi de aigua pesada en la superfície d'un elèctrode de paladi (Pd).

El 23 de març de 1989 els químics Stanley Pons i Martin Fleischmann, de la Universitat de Utah, van realitzar una conferència de premsa en què van anunciar la producció de fusió freda amb la consegüent alliberament d'energia. L'anunci va ser considerat sorprenent al tenir en compte el senzill equipament necessari per produir aquesta reacció: un parell de elèctrode s connectats a una bateria i submergits en un recipient de aigua pesada rica en deuteri. L'anunci va ser reflectit a nivell internacional constituint portades en la majoria dels diaris. Havent treballat Pons i Fleischmann en el seu experiment des de l'any 1984, van aconseguir fons del Departament d'Energia dels Estats Units l'any 1988 per a una llarga sèrie d'experiments. El terme fusió freda havia estat encunyat pel Dr Paul Palmer, de la Universitat Brigham Young, el 1986, en investigacions sobre la possibilitat de la producció de reaccions de fusió atòmica a l'interior d'un nucli planetari. El terme va ser llavors aplicat a l'experiment de Fleischmann i Pons el 1989.

En tan sols uns dies, científics de tot el món van intentar repetir els resultats dels experiments. Durant unes sis setmanes es van produir anuncis de verificació, retractació i explicacions alternatives que van mantenir l'interès dels diaris sobre el tema, sense aconseguir resultats definitius. Poc després, el escepticisme sobre la fusió freda va anar augmentant a mesura que diferents investigadors eren incapaços de reproduir els resultats de l'experiment de Pons i Fleishchmann. A finals de maig, el Departament d'Energia dels Estats Units va formar un grup especial d'investigadors per determinar la veracitat o no de la fusió freda. El comitè d'experts va treballar durant cinc mesos en un estudi en què s'afirmava que no existia evidència de fusió freda, i que aquests efectes contradiria tot el coneixement adquirit sobre les reaccions nuclears durant l'última mitja dècada . El comitè recomanava específicament no finançar investigacions costoses sobre aquest tema. Un nou comitè format l'any 2004 per re-examinar l'assumpte va arribar a les mateixes conclusions.

Fusió induïda per muons

El mètode més innovador consisteix a introduir unes partícules elementals, anomenades muons, que substitueixen els electrons en els àtoms d'hidrogen. Els muons tenen la mateixa càrrega que els electrons, però la seva massa és unes 200 vegades superior i, el que és més important, giren en una òrbita unes 200 vegades més a prop del protó nuclear que els electrons. En virtut de l'extrema proximitat del muó, la càrrega positiva del protó es veu neutralitzada. Els protons lliures propers i el protó envoltat per un muó poden, llavors, acostar-se sense repulsió elèctrica. Poden, fins i tot, fer-ho prou perquè la força nuclear forta els uneix-hi. En aquest moment s'ha aconseguit una fusió induïda per muons. El problema és que el muó és molt inestable: té una vida mitjana de 22 • 10 ^-7 s, per la qual cosa seria molt difícil aconseguir una font constant de muons, i l'energia necessària per produir-los és més gran que l'energia que s'allibera.

Fractofusió

La fractofusió consisteix en la fusió nuclear de deuteri o triti atrapat en l'estructura d'un material, gràcies a les elevades pressions locals i els camps elèctrics que poden produir durant la fractura mecànica del mateix.

Investigacions sobre fusió freda

Avui en dia es continuen fent esforços en la recerca de reaccions nuclears del tipus de la fusió freda, tot i que el engany dels anys 80 va quedar marcat en la comunitat científica. Aquests esforços són realitzats per una part minoritària encara significativa d'aquesta comunitat.

Una dels vies que donen més tema de conversació en l'actualitat es basa en els experiments sobre la sonoluminescència. Aquest fenomen va ser descobert per D.F. Gaitan i altres a principis dels 90 a la universitat de Missisipi, i es basa en l'emissió de llum (entre altres tipus de radiació) de l'interior de bombolles sotmeses a excitacions acústiques. El fenomen ha estat intensament estudiat per la comunitat i es segueixen trobant publicacions al respecte. Recentment, l'any 2002, el professor Rusi P. Taleyarkhan al costat d'altres membres del Oak Ridge National Laboratory publicar a la revista Science un article anomenat "Evidence for nuclear Emissions during acoustic cavitation" afirmant que observen emissions de neutrons d'alta energia en aquest tipus d'experiments. No obstant això, aquest article ha aixecat les veus de nombrosos escèptics que no reprodueixen els seus resultats, recordant als tristos esdeveniments de Pons i Fleischmann. El 2006, el professor Taleyarkhan ha tornat a publicar noves proves per ratificar la seva interpretació dels experiments, amb noves reaccions des de la mateixa revista Nature . Certament, la comunitat científica, escarmentada després de tants anys, es troba poc receptiva per a nous avenços en aquest sentit.

El 2004 es va comentar, a causa de la continuïtat dels experiments de Pons i Fleischmann per part de l'armada dels Estats Units d'Amèrica, que una possible raó del fiasco en intentar reproduir l'experiment original podria ser que es requerís una aigua pesada d'una gran puresa, que sobrepassa els nivells habituals. Pons i Fleishchmann disposaven d'una aigua pesada de gran puresa. Sembla que finalment la investigació continua oberta, tot i que no s'han publicat els resultats ja que els científics són més cauts que mai després de l'experiència de 1989. Més informació sobre aquestes investigacions a l'article La fusió freda torna d'entre els morts .

El maig del 2008 s'ha publicat un article a la revista italiana Il sole 24 ore ., on s'afirma que el científic Japonès Yoshiaki Arata, ha aconseguit la fusió freda utilitzant pressió per introduir gas deuteri en un pila que contenia paladi (Pd) i òxid de zirconi (ZrO2) provocant que els àtoms de deuteri es van fusionar en àtoms d'heli, produint en el procés una quantitat considerable de calor.

Recerca en curs

Aparell de fusió freda al Space and Naval Warfare Systems Center San Diego (2005)

Un grup petit però compromès d'investigadors de la fusió freda s'ha continuat fins als nostres dies per dur a terme experiments amb Fleishmann i electròlisi Pons reglatges malgrat el rebuig per part de la comunitat en general. El 1992, Fleischmann i Pons es va traslladar el seu laboratori a França gràcies a una subvenció de la Toyota Motor Corporation. El laboratori, Imra, va ser tancat el 1998 després de passar 12 £ milions en el treball de la fusió freda Entre 1992 i 1997, Japó Ministeri d'Indústria i Comerç Internacional patrocinar un "nou programa de l'Energia del Hidrogen" d'EUA $ 20 milions per a investigació de la fusió freda. En anunciar el final del programa el 1997, el proponent del director i d'una sola vegada de la fusió freda de recerca Hideo Ikegami va declarar: "No vam poder aconseguir el que es va afirmar per primera vegada en termes de la fusió freda". I va afegir: "No podem trobar cap raó per proposar més diners per a l'any o per al futur". També a la dècada de 1990, Índia va detenir la seva recerca en fusió freda causa de la falta de consens entre els científics de corrent i la denúncia que EUA

El febrer de 2002, la Marina dels EUA va revelar que els investigadors de la Guerra Espacial i Naval de Sistemes del Centre de San Diego, Califòrnia havia estat en silenci estudiant la fusió en fred des de 1989. Es va donar a conèixer un informe de dos volums, "Aspectes tèrmics i nuclears del Pd/D ₂ O el sistema", amb una petició de finançament.

Un informe de 2008 a Bangalore per l'investigador japonès Yoshiaki Arata{{Cita reviure una mica d'interès per a la investigació de la fusió freda a l'Índia. Els projectes es van iniciar l'Chennais Institut Indi de Tecnologia, el Centre de Recerca Atòmica de Bhabha i el Indira Gandhi Centre de Recerca Atòmica. El Institut Nacional d'Estudis Avançats també ha recomanat al govern indi per reactivar aquesta recerca.

El gener de 2011 dos investigadors de la Universitat de Bolonya, Andrea Rossi i Sergio Focardi, van afirmar haver dut a terme amb èxit una fusió freda comercialment viable. L'aparell, construït per ells mateixos, l'ha anomenat Catalitzador d'Energia. Al març de 2011, dos físics suecs va avaluar el catalitzador d'Energia, sota el control de Rossi Com que l'objectiu és la comercialització immediata, els inventors diuen que els detalls de la invenció no es publicat encara. La sol·licitud de patent internacional ha estat parcialment rebutjada perquè semblava "van en contra de les lleis generalment acceptades de la física i les teories establertes" i per superar aquest problema de l'aplicació hauria d'haver contingut qualsevol de les proves experimentals o d'una sòlida base teòrica en les teories científiques actuals. A causa d'aquest secretisme, els avaluadors de Suècia no se'ls va permetre examinar l'interior del reactor, i hi ha persisteix la incertesa sobre la viabilitat de la invenció revistes no han publicat estudis sobre la invenció, el que porta Rossi per crear la seva pròpia revista en línia, Diari de Física Nuclear .

L'abril de 2011 Dennis M. Bushnell, un gerent sènior d'investigació de la NASA, va dir que LENR és molt "interessant i prometedor", una nova tecnologia que és probable que avanci "amb força rapidesa".

La fusió freda i el cinema

La fusió freda és el tema central de diverses pel·lícules modernes com El sant, Reacció en cadena i Spiderman 2.

Bibliografia

• Antony Sutton, Cold Fusion: Secret Energy Revolution , 1997.
• Física conceptual de Paul G.hewitt

Vegeu també

• Reactor nuclear de fusió ("fusió calenta")
• ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional)
• Sonoluminescència
• Fusió en bombolles ( bubble fusion )

Enllaços externs

• Energy Times lloc web and e-zine
• Nature publica una nota de premsa sobre el debat al voltant de la fusió freda (Anglès)
• Avenços en fusió freda, maig de 2007
• http://www.arrakis.es/#lallave/nuclear/fu-fria.htm
• Trevor J. Pinch. «La retòrica i la controvèrsia sobre la fusió freda: del Woodstock químic al Altamont físic». Política i societat, 1993-94, Ejemplar dedicado a: Ciència i Tecnologia. ISSN: 1130-8001.
• http://www.cienciakanija.com/2010/03/22/vuelven-a-plantear-la-%E2%80%9Cfusion-freda%E2%80%9D-com-font-de-energia/#més-6889