Низкоэнергетическая трансмутация атомных ядер химических элементов - umotnas.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Трансмутация ядер атомов кислорода в молекулах воды 1 69.71kb.
Программа «Экспериментальные исследования и моделирование фундаментальных... 1 32.13kb.
Четно-нечетные химические элементы 1 Распределение четно-нечетных... 1 262.08kb.
Приложение 4 Попытки классификации химических элементов 1 15.02kb.
Закон д. И. Менделеева (1869 г.) Определение, предложенное Д. 1 154.76kb.
Закон химических элементов и создал первый вариант периодической... 1 51.53kb.
Магистерской программы кафедры №11 факультета этф нияу мифи «Экспериментальные... 1 26.33kb.
Трансмутация кармы 8 3071.62kb.
Периодический закон и Периодическая система химических элементов 1 82.79kb.
Программа : экспериментальное и теоретическое исследование свойств... 1 15.95kb.
Программа дисциплины дпп. Ф. 02 «Основы теоретической физики. 1 222.44kb.
Здорового питания и здорового образа жизни. Вдохновляйте людей писать... 1 29kb.
Викторина для любознательных: «Занимательная биология» 1 9.92kb.

Низкоэнергетическая трансмутация атомных ядер химических элементов - страница №1/3


Annales Fondation Louis de Broglie, Volume 28, no 2, 2003

Низкоэнергетическая трансмутация атомных ядер химических элементов.
Кузнецов В.Д., Мышинский Г.В., Пеньков Ф.М., Арбузов В.И., Жеменик В.И.

Аннотация


Дается краткий обзор экспериментальных результатов, указывающих на существование запрещенного физического явления – преобразование атомных ядер одних химических элементов в другие при низких энергиях. При этом не обнаружено сопутствующего ядерным преобразованиям излучения гамма-квантов, нейтронов и бета-частиц. Амплитуда эффекта такой трансмутации велика и в ряде опытов достигает величины ~ 10-2. Приводятся результаты наших проверочных экспериментов по низкоэнергетической трансмутации элементов и расчет возможных конечных продуктов, получающихся в этом процессе, с учетом энергетических балансов ядерных реакций. Указываются три механизма запрета явления трансмутации в рамках современных физических представлений. Делается вывод, что единственной возможностью согласования этих запретов и наблюдаемых процессов трансмутации является увеличение области протекания реакций до атомных размеров.

Введение


В настоящее время в литературе и частных сообщениях появилась информация о новом физическом явлении – низкоэнергетической трансмутации атомных ядер химических элементов. В частности, низкоэнергетическая трансмутация элементов (НТЭ) наблюдается при электровзрыве металлических фольг в жидкой диэлектрической среде, при электронной плавке слитков циркония в вакуумной печи и при ультразвуковой обработке водных солевых растворов.

Целью настоящей работы является проведение нами (ОИЯИ, Дубна, Россия) сравнительного анализа литературных данных по явлению НТЭ, представление результатов наших проверочных экспериментов по электровзрыву фольг, расчет возможных конечных продуктов трансмутации с учетом энергетических балансов ядерных реакций. В работе также проанализированы теоретические запреты на протекание трансмутации при низких энергиях в рамках современных научных представлений.


I Краткий обзор

В этом обзоре мы представляем уже опубликованные авторами работы по экспериментальному наблюдению эффекта низкоэнергетической трансмутации элементов, оставляя вне рамок рассмотрения известные нам, но не опубликованные работы по этой теме. Кроме того, мы представляем только полученные авторами экспериментальные данные, полагая, что авторская интерпретация и описание физических процессов, приводящих к эффекту низкоэнергетической трансмутации элементов, тоже должны остаться вне рамок настоящей работы. Отдавая себе отчет в том, что публикации по обсуждаемой теме труднодоступны для широкого круга читателей, мы приводим краткие описания экспериментальных установок, на которых было обнаружено явление трансмутации.




    1. Эксперименты по электровзрыву металлических фольг в жидких средах

Эксперименты проводились в РНЦ “Курчатовский институт” под руководством Л.И.Уруцкоева [1]. Экспериментальная установка представляет собой взрывную камеру, выполненную в виде полиэтиленового тора с восемью отверстиями, высверленными равномерно по окружности. В отверстия вставлены полиэтиленовые стаканы, заполненные дистиллированной водой. В стаканы помещались титановые электроды, к которым приваривались с помощью контактной электросварки металлические фольги, являющиеся нагрузкой. Схема стакана взрывной камеры представлена на Рис.1. В качестве нагрузок использовались металлические фольги титана и циркония. Электроды с нагрузкой располагались на полиэтиленовой крышке, которая уплотняла взрывную камеру. Электроды, выведенные на внешнюю поверхность крышки, замыкались на конденсаторную батарею. Энергозапас батареи при разрядном напряжении U4 кВ составлял W50 кДж. При импульсной подаче напряжения на взрывную камеру металлические фольги разрушались (электровзрыв).

Длительность импульса тока в экспериментах составляла 150 мкс при характерных

временах нарастания импульса тока 10 мкс. В статье утверждается, что в продуктах электровзрыва, кроме основного элемента и элементов примесей, образуются атомы элементов, которые отсутствовали в объёме электровзрыва до начала процесса. Содержание посторонних элементов в продуктах электровзрыва достигает нескольких процентов от количества атомов основного элемента фольги, что соответствует 10171018 атомов.


Рис. 1. Схема экспериментальной установки. 1 – конденсаторная батарея; 2 – разрядник; 3 – кабель; 4 – фольга; 5 – электрод; 6 – полиэтиленовая крышка; 7 – уплотнение; 8 – взрывная камера; 9 – жидкая диэлектрическая среда.
В список посторонних элементов входят: B, Na, Mg, Al, Si, Ca, V, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Ba, Pb. Авторами отмечается, что различным исходным нагрузкам (Ti, Zr) соответствует свой спектр посторонних химических элементов. Элементный состав всех деталей взрывных камер исследовался различными методами до взрыва. В статье также отмечено изменение изотопного состава титана, в частности, уменьшение удельного количества 48Ti. В экспериментах наблюдается корреляция между процентным содержанием посторонних элементов и уменьшением доли 48Ti. Статья основывалась на результатах более чем двухсот экспериментов. К настоящему моменту таких экспериментов выполнено более 1000. Явление трансмутации элементов в них наблюдается устойчиво. Кроме того, в своих экспериментах авторы зарегистрировали “странные” частицы, сопровождающие эффект трансмутации, и высказали гипотезу о наличии магнитного заряда у этих частиц.
1.2 Эксперименты по плавке циркония в вакууме электронным пучком

В статье М.И. Солина [2] описываются результаты экспериментов по плавке слитков циркония электронным пучком. Опыты проводились на стандартных промышленных вакуумных печах с нагревом слитка при помощи электронного пучка.

Ускоряющее напряжение в электронной пушке поддерживалось на уровне 30 кэВ. Плотность мощности, подводимой к поверхности жидкой ванны на поверхности циркония, составляла 0.38 – 0.4 кВт/см2. В статье описывается несколько феноменов, проявляющихся в процессе электронно-вакуумной плавки циркония. Мы лишь отметим, что плавка циркония в этих экспериментах сопровождалась интенсивными колебательными гидродинамическими процессами, и остановимся на данных по образованию посторонних элементов в слитках циркония во время плавки. После плавления в слитке циркония обнаруживаются микроструктуры или, как их называет автор, продукты-самородки, элементный состав которых существенно отличается от исходного материала. На Рис.2 приведены: характерный спектр масс образца переплавляемых заготовок циркония и спектр масс продукта-самородка, образовавшегося в этом слитке. Этот рисунок мы взяли из работы [2]. Как видно, в конечном продукте образовались Li, Be, B, Ba и редкоземельные металлы – элементы, отсутствующие в исходном слитке. Кроме того, в полученном продукте-самородке увеличено (на 2-3 порядка) содержание таких элементов, как Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe. Содержание этих элементов в отдельных зонах составляет от 2 до 45 массовых процентов.

Рис. 2 a) массовый спектр слитка циркония до электронной плавки (фон),

b) массовый спектр слитка циркония после электронной плавки (эффект)


Автором отмечено значительное возрастание скорости плавления слитка в 6-8 раз при постоянстве подводимой энергии электронного пучка, а для некоторых режимов разогрева слитка – в 50 раз. При этом масса слитка является критическим параметром для начала протекания аномальных процессов.

1.3 Ультразвуковая трансмутация элементов

В работах А. Кладова [3-5] отмечается деструкция (трансмутация) атомных ядер химических соединений, в том числе радиоактивных изотопов, после ультразвуковой обработки их водных растворов. Основные результаты этих экспериментов мы взяли из [6]. Экспериментальная установка представляет собой гидродинамический генератор ультразвуковых колебаний роторного типа. Активатор сделан из нержавеющей стали. Основные параметры установки следующие: интенсивность звука >106 Вт/м2, частота (основной тон) - 5.9  103 Гц, рабочее давление в активаторе – 106 Па, рабочий объем – 6.310-3 м3, объем активной зоны – 0.2510-3 м3.

Автор работал со стабильными и радиоактивными изотопами. В случае работы со стабильными элементами, обработка исходных растворов осуществлялась в течение 2, 8, 24 для LiCl и 360 часов для CsCl. Спектры элементов, полученные при различном времени обработки растворов стабильных элементов, представлены автором в табличном виде. Для наглядности мы перевели табличный материал в гистограммы, приведенные на Рис.3. На нем представлен элементный

Рис. 3 Элементный состав раствора хлорида лития после: a) 2-часовой, b) 8-часовой и c) 24-часовой ультразвуковой активации. d) Элементный состав раствора хлорида цезия после 360-часовой ультразвуковой активации.


состав растворов через определенное время работы установки. Из рисунка видно, что, действительно, с течением времени в растворе нарастает количество посторонних элементов – от бора до свинца (Рис.3с). К сожалению, автор не дал в статье элементный состав раствора солей LiCl и CsCl до ультразвуковой активации. Однако косвенную оценку фона можно сделать, сравнив спектры LiCl после 2-х и 24-х часов обработки. Необходимо отметить, что при элементном анализе растворов для многих элементов наблюдается насыщение при концентрации 10-2, по-видимому, это связано с методическими ограничениями масс-спектрометрических измерений. Это обстоятельство сильно затрудняет количественную оценку результата.

Можно утверждать, что приведенные А.Кладовым опытные данные свидетельствуют о накопление примесей посторонних элементов.

В статье также описываются работы с радиоактивными изотопами 137Cs, 60Co, 197Hg, 188Pt, 126Sn, 40K. Автор утверждает, что его установка изменяет количество радиоактивных ядер, т.е. происходит трансмутация радиоактивных изотопов в стабильные. Кроме того, автор отмечает убыль объёма радиоактивного раствора в активаторе при гарантированной герметичности устройства. Средняя скорость уменьшения раствора составляет 28 мл/час.

Отдельно автор констатирует факт регистрации некого излучения и корреляции его интенсивности с изменением режима работы активатора. Особо подчеркивается значительное снижение активности плутоний-бериллиевого источника нейтронов после работы активатора. Источник находился на расстоянии 2.4 м от активатора. Автор считает, что главным действующим фактором в представленных технологических процессах является кавитация.

В заключение этого раздела отметим, что в указанных работах разные авторы на разных физических установках независимо друг от друга наблюдают низкоэнергетическую трансмутацию элементов. Элементный состав конечных продуктов в этих экспериментах имеет общие черты: появляются посторонние элементы, отсутствующие в исходном материале, значительно увеличивается содержание легких элементов от Na до Zn. При проведении опытов не зарегистрировано радиоактивное излучение. Конечный продукт не радиоактивен.
II. Проверочные эксперименты по наблюдению трансмутации химических элементов при электровзрыве
2.1 Методика экспериментов

Предметом наших исследований являлось только проведение анализа элементного и изотопного состава вещества, находящегося в рабочих камерах установки до и после электровзрыва.1 Для этого использовались три метода анализа: масс-спектрометрический анализ (МСА), рентгено-флуоресцентный анализ (РФА), гамма- и нейтронно-активационный анализ (ГАА и НАА).

Анализируемые образцы можно условно разбить на две группы. В первую группу вошли образцы, которые были получены в нашем присутствии, под нашим контролем (Таб.1a). В этих экспериментах использовалась наша дистиллированная вода, в нашем присутствии визуально контролировалась процедура зарядки взрывных камер, электровзрыв и переливание воды со взвешенными в ней продуктами электровзрыва фольг в стеклянные бюксы. Во вторую группу входили пробы, полученные без нашего контроля (Таб.1b). Выбор условий экспериментов: материала нагрузки, жидкой диэлектрической среды, в которой происходит электровзрыв, электрических характеристик разряда, делался с целью получения максимального выхода посторонних элементов и основывался на обширной базе экспериментальных данных по электровзрывам, проведенным группой Л.И.Уруцкоева.
Таблица 1а. Список исследованных образцов, полученных под нашим контролем


№ эксперимента

нагрузка (фольга)

среда

количество образцов

662

Ta

H2O

8

663

Ti №1

H2O

8

665

Ta + Fe-Ni + Ta

H2O2 (1%)

8

666

Ta + Pb + Ta

H2O2 (1%)

8

Таблица 1b. Список исследованных образцов, полученных без нашего контроля




№ эксперимента

нагрузка (фольга)

среда

количество образцов

668 - 8

Ta + Pb + Ta

H2O2 (1%)

1

669 - 4,8

Ta + Pb + Ta

H2O2 (3%)

2

670 - 8

Ta + Pb + Ta

H2O2 (10%)

1

660, 661,664,671-7

Ti №2

глицерин

4

414

Ti №1

H2O

1

415

Ti №1

H2O2 (1%)

1

453

Ni

H2O

1

Полученные пробы со взвешенными в ней продуктами электровзрыва фольг в водной фазе упаривались нами в стеклянных бюксах под сушильными лампами при температуре  6070 С и переливались в кассеты, выполненные из оргстекла и майларовой пленки толщиной 20 мкм, и в них досушивались в тех же условиях. Пробы на глицериновой основе упаривались на электроплитке при температуре  250 С до момента, когда на дне стеклянных бюксов оставался видимый жидкий остаток. Этот остаток сливался в кассеты и досушивался под сушильными лампами при температуре  6070 С. Температура в обоих случаях контролировалась термопарой. Полученные сухие пробы подвергались дальнейшему анализу.

Результаты проведенных анализов сведены в таблицы и частично представлены на гистограммах. Для понимания представленного материала необходимо сделать следующее замечание. Из всех используемых методов анализа метод объемной активации нейтронами или гамма-квантами является наиболее чувствительным и свободным от неточностей РФА и МСА. Однако для определения содержания конкретного элемента методом активации необходимо проводить облучение пробы и измерение её активности в течение наиболее благоприятного для этого элемента времени. Поэтому была принята следующая стратегия по анализу проб. На первом этапе проводился элементный анализ проб методами рентгено-флуоресцентного анализа и масс-спектрометрии. Из этих измерений определялись элементы, содержание которых в пробах отличалось от их содержания в исходных материалах. На втором этапе проводились эксперименты по (,n)- или (n,)-активации проб с целью подтверждения результатов, полученных предыдущими методами. Для этого пробы облучались и обмерялись в оптимальных для конкретного элемента условиях. Одновременно с пробами облучению были подвергнуты эталонные образцы, содержащие известное количество интересующего элемента. Измерения гамма-излучения активированных проб и эталонов проводились на двух германиевых детекторах. При необходимости активированные пробы обмерялись несколько раз. Эта методика позволила улучшить точность определения содержания интересующих элементов в пробах.

Рентгеновские спектры образцов при рентгено-флуоресцентном анализе были получены на Si(Li)-спектрометре с разрешением 230 эВ. Спектрометр позволял обнаруживать элементы, начиная со скандия. Возбуждение электронных оболочек атомов образцов производилось радиоактивными источниками 109Cd и 241Am. Уровень чувствительности спектрометра составлял для разных элементов и проб до 10-4 %.

В масс-спектрометрических измерениях применялся лазерный масс-спектрометр МС-3101. Ионы регистрировались фотопленкой. Измерение плотности почернения производилось с помощью автоматизированного измерителя спектров. Образцы подготавливались методом опрессовки сухого материала проб на алюминиевой подложке. Ионизация атомов вещества проб происходила в области фокуса лазерного излучения, сканирующего поверхность пробы. Диаметр зоны ионизации составлял 50 мкм. Диапазон определяемых элементов: от лития до урана. Относительный предел обнаружения элементов составлял 10-5.

Гамма- и нейтронная активация проб производилась на электронном ускорителе с максимальной энергией электронов 25 МэВ и током 14-15 мкА. В зависимости от анализируемого элемента пробы располагались либо в пучке гамма-квантов, либо в поле тепловых нейтронов.

Измерения гамма-излучения облученных проб и эталонных образцов производились на двух Ge(Li)-детекторах объемом 30 см3. Энергетическое разрешение спектрометров составляло 4.5 кэВ. Уровень чувствительности метода для анализируемых элементов составлял до 10-6 г/г.

На этих же Ge(Li)-детекторах сухие пробы, сначала, проверялись на предмет обнаружения в них гамма активности. Бета-активность образцов проверялась на дозиметре ДКС-Б3 с газовым счетчиком диаметром 42мм. Отметим сразу, гамма- и бета-активность не обнаружены ни в одной пробе.



следующая страница >>