Studená fúze se vrací

Už je to čtvrt století, co chemici Stanley Pons a Martin Fleischmann z University of Utah prohlásili, že se jim podařilo v laboratorních podmínkách při pokojové teplotě dosáhnout jaderné fúze. Od té doby se toto tvrzení občas zesměšňuje, protože nikdo zatím nedokázal prokazatelně, spolehlivě a ke všeobecnému uspokojení reprodukovat jejich výsledky. „Studenou fúzi“ se zkrátka od té doby nepodařilo zopakovat. Tak proč se dnes opět vrací na scénu?

Oba vědci se od vědecké komunity dočkali jen nepochopení. Po pětadvaceti letech nastává určitý obrat. Neslyšíme sice slova jako „studená fúze“, ale velké sumy peněz pomalu plynou do vědního oboru, který se označuje jako nízkoenergetické jaderné reakce – LENR (Low Energy Nuclear Reactions). Začátkem roku 2016 výbor americké sněmovny reprezentantů pro armádní služby (The US House of Representatives Committee on Armed Services) prohlásil, že si uvědomuje pozitivní význam výzkumu technologie LENR a zdůraznil její potenciál k získávání ultračisté, levné obnovitelné energie a také ocenil její význam pro národní bezpečnost. Padla rovněž zmínka o tom, že o tuto problematiku se zajímá i Rusko, Čína, Izrael a Indie, takže si USA nemohou dovolit zůstat mimo. Zdá se, že se studená fúze pomalu dostává z chladného stínu zájmu odborné veřejnosti.

Stoupenci studené fúze neztratili víru

Uskutečnění klasické termojaderné fúze znamená obrovské problémy, k jejichž vyřešení se na jihu Francie staví nákladný mezinárodní termojaderný experimentální reaktor ITER.

Malá skupina vědců ale ve studenou fúzi nikdy nepřestala věřit. Výzkumní pracovníci z US Naval Research Laboratory, Washington D.C., (NRL) již delší dobu vynakládají nemalé náklady na zodpovězení otázky, zda jaderné reakce mohou skutečně probíhat za pokojové teploty. Bývalý pracovník NRL, Graham Hubler, nyní ředitel Sidney Kimmel Institute for Nuclear Renaissance v rámci University of Missouri, Columbia, v roce 2012 založil laboratoř pro studium studené fúze. Její provoz umožnily prostředky z filantropického fondu ve výši 5,5 milionu dolarů. Prohlásil, že on a jeho spolupracovníci jsou přesvědčeni o budoucnosti tohoto energetického zdroje. Jak prohlásili, tímto výzkumem by se nezabývali, kdyby nevěřili v jeho kladný výsledek.

Energetický zdroj

Studená fúze spočívá na bázi deuteria (těžkého vodíku). Ten lze izolovat z mořské vody. Jádro deuteria se skládá z protonu a neutronu. Většina pokusů týkající se studené fúze se zakládá na variantách originálního postupu Ponse a Fleischmanna: vezměte kovovou palladiovou tyč, ponořte ji do kádinky s vodou, která je obohacena deuteriem, a nechte procházet slabý proud. Uvnitř kádinky je rovněž drátěná platinová cívka. Princip studené fúze vychází z toho, že proud může stlačovat deuterium do mřížky atomů palladia tak silně, že se jádra deuteria začnou slučovat a uvolňovat energii. Pokud se tato operace provede správně, pak jeden kubický metr mořské vody může uvolnit energii rovnající se deseti barelům surové ropy.

Jiný bývalý pracovník NRL, David Nagel, který nyní pracuje v George Washington University, Washington DC a nedávno založil asociaci pro výzkum LENR, označovanou jako LENRIA, rovněž prohlásil, že by to nedělal, kdyby si nemyslel, že tento krok je reálný a důležitý. „Výsledky jsou zde, ale lidé je ignorují.“

Důvěryhodnost kontra rozhořčenost

Graham Hubler uvedl, že v prvních dvou letech po ohlášení studené fúze se uskutečnilo na 120 experimentů, bohužel bez výsledků. V posledním roce provedl jeho tým některé změny v experimentech a získal šest anomálních teplotních událostí. Celková míra úspěšnosti však byla jen asi pět procent. Hubler tvrdí, že zná výzkumy s mnohem lepší mírou reprodukovatelnosti. Tato tvrzení se ale dají jen těžko ověřit. Vzhledem na komerční citlivost se většina těchto pokusů uskutečňuje za zavřenými dveřmi.

Pokud je rozhořčenost měřítkem důvěryhodnosti výzkumu, je to v oblasti studené fúze něco jako nová vlna. Jako příklad může posloužit italský výzkumník v oblasti LENR Andrea Rossi a jeho sdružení Leonardo. Rossi již několik let testuje zařízení označované jako energetický katalyzátor E-Cat (Energy Catalyzer). Finanční podporu ve výši 10 milionů dolarů pro společnost Leonardo poskytl Tom Darden z Cherokee Investment Partners, a to prostřednictvím své sesterské společnosti Industrial Heat, která se rovněž zajímá o technologii LENR. V dubnu 2016 se situace zkomplikovala a došlo dokonce na soudní při. Rossi podal proti společnosti Industrial Heat žalobu. Stěžoval si, že Darden ho včetně jeho společnosti „puntičkářsky a systematicky“ šidí ve snaze zneužít jeho vlastnická práva. Společnost Industrial Heat zase v kontražalobě tvrdila, že jeden z testů Rossiho E-Cat měl pečlivě připravený podvodný scénář. Tyto případy poskytly novou munici kritikům studené fúze v USA i v Evropě.

Japonsko se snaží

V Japonsku probíhá tento proces v klidnější formě, a to v poněkud jiné oblasti výzkumu, než je získávání energie. V roce 2012 uvedli výzkumníci z multinárodní společnosti Mitsubishi Heavy Industries (MHI), že používají technologii LENR k transmutaci toxických radioaktivních prvků vznikajících v konvenčních reaktorech na jiné méně nebezpečné prvky. Účelem tohoto výzkumu je vývoj technologie čištění jaderného odpadu. (Sdělil to Jirohta Kasagi z Clean Energy Research Laboratory v Tohoku University.) V roce 2013 ohlásili výzkumníci z Toyota Central Research and Development Laboratories, že úspěšně zopakovali původní experimenty. V technickém článku uveřejněném v prosinci 2015 MHI tvrdí, že pozorovali transmutace cesia (Cs) na praseodymium (Pr), baria (Ba) na samarium (Sa), stroncia (Sr) na molybden (Mo) atd. Tyto procesy si nechali patentovat. Protože japonská vláda má velký zájem o dekontaminaci okolí jaderné elektrárny Fukušima, poskytuje akademickému výzkumu v této oblasti finanční podporu.

Japonsko má zájem i o využívání technologie LENR k získávání energie, a proto do této technologie investují společnosti Mitsubishi, Toyota i Nissan. Japonská vládní instituce New Energy and Industrial Technology Development Organization oznámila zahájení programu Nové technologie v oblasti energie a životního prostředí, který mimo jiné zahrnuje výzkum tepelných reakcí mezi kovy a vodíkem. Hideki Yoshino, magnát jazykových škol, založil společnost Clean Planet, jejímž úkolem bude zkoumat čistší, bezpečnější a mohutnější zdroje energie, jako je sluneční, geotermální, LENR a větrná energie. Společnost Clean Planet představuje hnací sílu v pozadí společnosti Tohoku Clean Energy Research Laboratory, v níž pracuje Kasagi. Cílem Kasagiho bude vyvinout zařízení produkující energii a uvést je na trh do uspořádání Olympijských her v Tokiu v roce 2020. Očekávaná produkce tepla by mohla dosáhnout několika desítek wattů nebo i více. Zatím se nedá odhadnout, zda se to podaří, a pracuje se hlavně na zlepšení opakovatelnosti testů.

Není to fúze, ale anomální produkce tepla

Peter Hagelstein z MIT se domnívá, že palladiová mřížka „nabitá“ deuteriem obsahuje prázdná místa, kde se mohou dva atomy deuteria stlačit k sobě natolik, že by mohla nastat fúze.

Na jiné myšlence LENR spolupracují Allan Widom z Northeastern University, Boston, a Lewis Larsen ze společnosti Lattice Energy. Tito výzkumníci dospěli k závěru, že studená fúze není vlastně fúzí. Místo toho hovoří o anomální produkci tepla: když se paladium dostane do kontaktu s deuteriem nebo jiným kontaminantem, vzniká na povrchu rozdílné elektromagnetické pole, v němž se přemisťují elektrony a uvolňují neutrony. Neutrony jsou absorbovány jinými atomy, transmutují je a ty poté uvolňují fotony gama paprsků. Gama paprsky jsou dále absorbovány jinými atomy; ty pak vyzařují dodatečnou energii ve formě tepla.

Vložila se do toho NASA

Joseph Zawodny z NASA Langley Research Ceanter, Virginia, se domnívá, že tato teorie by mohla být velmi přínosná. Widom a Larsen údajně sestavili grafy, které prokazují soulad mezi jejich teoretickými predikcemi a experimentálními výsledky týkajícími se rychlosti vytváření různých transmutačních produktů. Kritiky dané teorie ale nepřesvědčili, protože výsledky se údajně zakládají na kontroverzních experimentech George Mileya z University of Illionois. Ten tvrdí, že má k dispozici fungující technologii LENR, která produkuje stovky wattů energie. Předčasně uvádět podrobnosti ale odmítá. Podle Zawodnyho tato neochota podílet se na informacích napomáhá rozšiřovat pochyby. Proto stigma studené fúze stále přetrvává, i když v oslabené formě. Hubler dodává: „Jsme frustrováni. Kdybychom měli k dispozici alespoň jednu tisícinu toho, co se vynakládá na termojadernou fúzi…“ Je pravda, že ani vývoj termojaderné fúze neprobíhá dost rychle. ITER se opožďuje a nebude funkční před rokem 2035. Přinejmenším se ale ví, jak funguje.

Pořád nevíme, oč vlastně jde

Hublerovým přáním je založit program základního výzkumu, který by podrobně vyhodnotil všechny experimenty související se studenou fúzí a konečně umožnil zjistit, oč vlastně jde. Přiznává, že se mnoho experimentů uskutečňuje formou „pokus – omyl“, což vyvolává divoké spekulace teoretiků. Ti často ignorují výsledky experimentů, někdy i zákony fyziky.

Zawodny vidí v této souvislosti tři důležité úkoly:

• Nezávisle potvrdit platnost existujících metod získávání anomálního tepla.
• Teoreticky vysvětlit velký počet pozorování.
• Experimentálně ověřit, co daná teorie předpovídá.

Domnívá se, že je třeba provést všechny tři kroky, jinak bude těžké získat na výzkum finanční prostředky. Britská společnost Woodford Investment Management z Oxfordu poskytla nedávno firmě Industrial Heat na výzkum celé řady technologií na bázi nízkoenergetických jaderných reakcí 35 milionů liber, i když si uvědomuje, že se jedná o velmi rizikovou oblast. Potenciální tržní možnosti však lákají...

Podle: Michael Brooks: In from the cold. New Scientist, 2016, č. 3091, s. 34-37.

Dodatečná poznámka Ing. Milana Řípy z Ústavu fyziky plazmatu:

Název článku „Studená fúze se vrací“ patří spíše do roku 1989, kdy se Fleinshman a Pons vrátili k myšlence  Němců F. Panetha a K. Peterse z roku 1926 a Švéda J. Tandberga z let třicátých. Ano, to byly první pokusy s paladiem a těžkou vodou. Faktem je, od vystoupení dvojice komiků F & P, se studená fúze objevuje na scéně s periodou 3 až 5 let. Často i dříve. Zřejmě, když se pozapomene na předchozí fiasko: 2008 – Yoshiaki Arata, Osaka University; březen 2009 - Pamela Moiser-Boss, Americal Chemical Society meeting, Salt Lake City,  Navy’s Space and Naval Warfare Systems (SPAWAR), San Diego; 2011 - Andrea Rossi, Sergio Focardi, Universita Boloňa - E-Cat (Energetický katalyzátor nebo Elektronická kočka?): slibovali 1MW elektrárnu do října 2011 ... atd.

Studená fúze je perpetuum mobile jaderné fyziky. Relativně snadno dokážete, že myšlenka funguje a špatně se dokazuje, že idea nefunguje. Lidé perpetuum mobile zkouší znovu a znovu, stejně jako studenou fúzi. Kdo nechce, souhlasit nemusí, ale řekl bych, že pan profesor Robert F. Heeter, Princeton Plasma Physics Laboratory, má pravdu: „Je pravděpodobně těžké dokázat, že studená fúze není nic jiného, než výsledek chybné interpretace experimentálních chyb, ale pravděpodobnost jiné možnosti je malá. Pokud je studená fúze pravdivá, vyžaduje radikální změny v našem chápání hmoty a energie.“

Tož příznivci LENR (Low Energy Nuclear Reaction): „Hodně štěstí v roce 2017!“

Milan Řípa

Dodatečná poznámka č.2:

Na sklonku roku 2016 jsem v komentáři článku pana Václava Vaňka „Studená fúze se vrací“ napsal mimo jiné „Faktem je, že od vystoupení dvojice komiků F & P se studená fúze objevuje na scéně s periodou 3 až 5 let.“ A hle, Indie v roce 2018 ohlásila hned tři skupiny, které se různou měrou pokoušejí obnovit poněkud zašlou slávu studené fúze.

IIT-Kanpur je zaměřen na transmutaci prvků při nižších teplotách. "V našich experimentech s elektrolýzou jsme našli nepochybný důkaz nových prvků a izotopů, které zde mohly vzniknout pouze jadernými reakcemi," říká profesor K. P. Rajeev z IIT-Kanpur.

IIT-Bombay, financovaný společností National Thermal Power Corporation (NTPC), postavil přístroj, který vyprodukoval energetické špičky/maxima. Vědci se nyní snaží ověřit, že to nejsou důsledky nedokonalosti aparatury, které dosud nebyly zohledněny.

Centrum pro výzkum energetiky Swami Vivekananda Jóga Anusandhana Samasthana (S-Vyasa) v Bengaluru ohlásilo, že Ministerstvo pro vědu a techniku schválilo financování výzkumu prostřednictvím programu „vysoké riziko ≈ vysoká odměna“. Zdroje naznačují, že společnost přehodnocuje paradigma studené fúze, ale její vědci jsou stále, co se týče podrobností, pochopitelně velmi opatrní. "Indie by měla tento výzkum zahájit kvůli národnímu zájmu", říká Prahlada Ramarao, bývalý hlavní kontrolor a významný vědec organizace DRDO (Oganizace pro výzkum a vývoj pro obranu) a současný ředitel Centra energetického projektu S-Vyasa. "Pokud se nám to nepodaří a ostatní uspějí, budeme muset zaplatit za jejich duševní vlastnictví. Pokud se to nikomu nezdaří, je to dost spravedlivé, "dodává.

I ty Brute? Ano! I Indie!

Milan Řípa