О некоторых, интересных для энергетики, многочастичных ("кластерных") ядерных реакциях

Гаршин А.В.

О некоторых, интересных для энергетики, многочастичных ("кластерных") ядерных реакциях.

Как показано ранее, в электронно-ионной плазме, в открытой системе, при превышении критических параметров, (напряжения, тока или других, например, давления жидкости и кавитационного числа в случае "ячейки Колдомасова") создаются условия для самопроизвольного сжатия плазмы в некоторых точках, в которых плотность плазмы будет многократно превышать исходную.

В этих условиях могут наблюдаться довольно необычные, неизвестные ранее

ядерные реакции. Например, для объяснения результатов экспериментов [1], авторами[2], предложены следующие ядерные реакции.

и многие другие аналогичные.

Характерным отличием вышеуказанных ядерных реакций от "обычных" ядерных реакций является столкновение более чем двух частиц, в том числе и электронов, что возможно только в случае огромных плотностей в точках реакций. В этой связи представляет интерес критический анализ "классических" термоядерных реакций при учете возможности многочастичных столкновений.

Рассмотрим, например, реакции с дейтерием, обычно предлагаемых для объяснения реакций "холодного синтеза" [3]:

(1)

(2)

(3)

(4)

Относительно реакции (4) можно заметить, что данная реакция, несмотря на крайне высокое энерговыделение, (даже большее, чем в реакции дейтерия с тритием), запрещена законом сохранения четности, строго выполняющемся для электромагнитного и ядерного взаимодействий. Действительно, ядро D имеет спин 1 и положительную четность, ядро He спин 0 и положительную четность, а

-квант спин 1 и отрицательную четность.

В принципе, законам сохранения четности и момента не будет противоречить

реакция

(5)

где, энергия реакции (23.84МэВ) будет сниматься излучением двух - квантов.

Однако, это процесс более высокого порядка, и вероятность ее будет ничтожна

по сравнению с вероятностью реакций (1)-(2), обычно учитываемых в реакциях

с дейтерием.

Рассмотрим реакцию

(6)

тройного столкновения двух ядер дейтерия и электрона. Из закона сохранения импульса практически вся энергия реакции (6) будет уноситься электроном .

Реакция (6) аналогична хорошо известным реакциям электронной конверсии, когда энергия возбуждения ядра снимается не излучением- кванта, а передачей посредством виртуального - кванта энергии атомному электрону. При этом даже в случае так называемых 0-0 переходов, когда спины и четности основного и возбужденного состояния ядра совпадают и излучение - кванта вообще невозможно, прекрасно наблюдаются конверсионные электроны. (Такая ситуация имеет место, например, в ядре ). Виртуальный - квант со спином 0 и положительной четностью есть обычное сферически симметричное кулоново поле ядра. Поэтому для реакции (6) нет запрета по четности и моменту. Единственное условие - дейтериевая плазма должна быть достаточно сильно сжата, чтобы обеспечить тройное столкновение. Кроме того, наличие электрона частично экранирует ядра и снижает, соответственно высоту кулоновского барьера. Образующийся высоко-энергетичный электрон быстро передаст энергию другим электронам за счет ионизации. Передача же энергии электронов ионам будет происходить, как известно из теории плазмы, за много большее время. ( Отношение времени электрон-электронной релаксации к времени электрон-ионной релаксации равно отношению массы электрона к массе иона). Поэтому можно считать, что почти вся энергия реакции (6) будет быстро передана электронной компоненте плазмы, что дает, при определенных условиях, возможность прямого преобразования ядерной энергии в электрическую, без турбин и теплового цикла. В случае же прохождения реакции (6) в водной среде, высокоэнергетические электроны будут производить, как хорошо известно, из ядерной химии, радиолиз воды с образованием свободного водорода и кислорода.