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giovedì 14 novembre 2013

Fusione Fredda: il prossimo reattore Lenr sarà americano o giapponese




Su invito di Vincenzo Valenzi ho partecipato alla recente conferenza sulla Fusione Fredda tenutasi a Roma   nell’ambito di Coherence 2013. Il tema verteva sugli ultimi sviluppi delle ricerche. La corsa al nuovo reattore Lenr-ahe riguarda attualmente in particolare i ricercatori  americani e i giapponesi. Soltanto in Usa e in Giappone ci sono infatti finanziamenti adeguati a portare avanti la ricerca con buone prospettive di successo. In America accanto ai classici centri di ricerca   (il gruppo del Mit, coordinato dal professor Hagelstein, quello di Miley dell’Illinois, quello che fa capo alla Nasa, la Boeing corp. e tanti altri)  c’è soprattutto quello del professor David Nagel (Washington University) che ha ricevuto dal governo l’incarico di centralizzare  la miriade di ricercatori americani e di coordinare le ricerche a livello internazionale. In Giappone sono attivi i ricercatori dell’Universita di Osaka e di Koba e della Technova. Ma sono  in particolare i ricercatori   della Toyota che stanno accelerando in vista dei futuri auspicabili sviluppi commerciali.

Su questi temi e sulle ricerche che si svolgono in Italia riporto una breve sintesi dell’intervento di Celani (Infn )e di Mastromatteo (ST Microdinamics) nella conferenza di Coherence 2013 tenutasi il 30 ottobre ottobre a Roma nei locali della Casa dell’Aviatore. Un buon segnale è stata la partecipazione: la sala era piena e il pubblico molto interessato.

Nel suo intervento  Celani , dell’istituto nazionale di fisica di Frascati, e principale esponente della ricerca sulle Lenr in Italia,   ha  passato in rivista lo stato attuale degli studi e degli esperimenti e le prospettive a breve-medio termine.
Celani ha riferito in particolare sulle novità emerse dall’ultima conferenza ICCF 18 tenutasi dal 21 al 27 luglio 2013 in Missouri.

La prima (ed importante) novità è che gli Usa hanno deciso, anche per  diretta spinta del governo americano, di centralizzare tutti gli studi, in particolare quelli collegati alle istituzioni pubbliche (Navy Lab della Marina), quelli della Nasa, dei principali istituti universitari, all’interno del progetto di ricerca del professor David Nagel (G. Washington University), e di affidare a lui il coordinamento internazionale  di questo settore (LERN). Vedi a questo proposito il  lavoro riepilogativo di Nagel:  http://www.infinite-energy.com/images/pdfs/NagelIE103.pdf
E’ molto probabile che, in base al crescente interesse nel settore e a nuovi cospicui finanziamenti,  gli sviluppi futuri di un reattore LENR – AHE  avverranno negli Usa e che presto ci saranno novità preliminari ad una eventuale commercializzazione di  sistemi di riscaldamento e di produzione di energia per usi inizialmente domestici e di piccole imprese, destinati poi a crescere in altri campi con il progredire delle sperimentazioni. Ricordiamo che negli Usa è anche in attività di ricerca la Leonardo Corp. di Rossi, su cui però non si dispongono dati certi per la politica del segreto industriale perseguita da Rossi e collaboratori.

Oggi i lavori internazionali che riguardano le LERN- AHE (Anomalous Healt Effect) si svolgono in numerosi paesi, ma i centri principali sono gli Usa e il Giappone, dove si stanno interessando al problema i ricercatori dell’Università di Osaka, dell’Università di  Kobe,  e quelli della Toyota.

Celani ha fatto un cenno alle varie tappe che hanno portato allo stato attuale della ricerca. Dopo le celle elettrolitiche iniziali che producevano una temperatura operativa di 50-60 C° si è passati alla combinazione di metalli con struttura molecolare a reticolo e di gas di deuterio o di idrogeno che hanno permesso temperature assai superiori (300-500 C°) .  Nella costruzione dei reattori sperimentali oggi non si utilizza più il palladio , raro e costoso, oltre che facilmente deperibile nelle reazioni, ma nuove leghe a base di nichel-rame in forma parcellizzata micrometrica, al cui uso hanno contribuito molto i ricercatori italiani, tra cui Piantelli, Focardi e Rossi, e per ultimo Celani stesso con la sua costantana. I reattori con cui sperimentano gli americani sono derivati in gran parte  dagli esperimenti del Prof. Arata e dal reattore di Celani , e gli esperimenti si avvalgono di un nuovo sistema di condivisione (Live Open Science),  si svolgono sotto l’occhio di numerose  telecamere e vengono messi in onda in tempo reale . Chiunque dall’esterno può osservare gli esperimenti, portare il suo contributo e fare commenti (Open Science). Si è stabilito che il termine Fusione fredda non è idoneo a indicare le reazioni che avvengono in questi sistemi sperimentali: si tratta di fenomeni termici e nucleari a bassa intensità che, probabilmente non  riguardano una reale fusione nucleare. Oggi si preferisce definirli AHE (anomalous healt effect). Qual’ è l’utilità di usare il rame-nichel? 
a)   Abbassare il costo rispetto al palladio. Riuscire a fare a meno del deuterio che è costoso e considerato di interesse strategico.
b)   Aumentare la temperatura operativa esterna degli esperimenti (300-500    C°) per facilitare la produzione di energia elettrica.
Nel 2010 due gruppi indipendenti, uno italiano e l'altro giapponese,  che lavoravano in segreto e ciascuno senza conoscere il lavoro dell’altro, hanno usato leghe di Nichel-Rame per costruire reattori in cui veniva immesso idrogeno gassoso per innescare la reazione. I giapponesi hanno utilizzato polveri nanometriche di nichel-rame stabilizzate in una matrice di silicio, mentre quelli italiani (Celani, IFNF) pseudopolveri aderenti a fili sottili (0,2 mm) di costantana. Ricordiamo che il primo ad aver scoperto che i materiali metallici per favorire le reazioni debbono avere dimensioni nanometriche fu il prof. Arata, antesignano delle ricerche sulla fusione fredda in Giappone.   I risultati sono stati comparabili tra i due gruppi, e ciò dimostra che le reazioni esistono, sono produttive di un effetto termico non spiegabile dalla fisica fin qui conosciuta, sono replicabili.
Oggi il materiale è stato ulteriormente sviluppato e migliorato dai ricercatori del MFMP ( Martin Fleischmann Memorial Project) e il funzionamento dei reattori sperimentali in America è migliore rispetto a quelli che usiamo noi in Italia. Con l’appoggio di numerose università e istituzioni oggi gli americani sono molto più avanti di noi (il governo italiano e la grande industria in Italia si è completamente disinteressata a questa ricerca).

Il rettore da noi usato attualmente (Celani- Infn) consiste di fili di 200 micron che hanno una “corteccia” di materiali nanometrici di nichel-rame. Questi sono all’interno di una camera le cui pareti possono essere metalliche o in vetro, in cui viene immesso idrogeno gassoso. Cambiando i parametri: tipo di gas, pressione, temperatura, si può capire come migliorare la reazione.  Il dott. James Truchard , fondatore della National Instruments, ha fornito gli strumenti di misura nei laboratori americani in cui vengono studiate le LENR.  Il dott. Kidwel che dirige i laboratori di ricerca della Marina americana è stato all’inizio un forte oppositore alle LENR di cui negava l’esistenza. Oggi Kidwel da nemico è divenuto amico ed è uno dei principali ricercatori nel campo in Usa. E’ stato uno degli artefici del passaggio dall’elettrolisi ai nanomateriali ed ha contribuito a migliorare i reattori. Il professor Nagel infine è intervenuto, anche per incarico del governo, a coordinare una miriade di ricercatori e attualmente dirige gran parte della ricerca in America e coordina numerosi studi internazionali.
In Giappone ricordiamo le ricerche della Mitsubishi dove gli sperimentatori, attraverso le reazioni LENR hanno realizzato trasmutazioni di elementi. Tra le principali quella del Cesio in  Praseodimio (documentata nel 2002), dello Stronzio in Molibdeno (2004). Che ci sia trasmutazione e non contaminazione è dimostrato dallo spettro isotopico corrispondente tra i due elementi prima e dopo la trasmutazione. Questi studi sono interessanti per poter tramutare il Cesio radioattivo (prodotto dalle centrali nucleari ad esempio) in elementi a breve decadimento, e quindi per lo smaltimento delle scorie radioattive. Successivamente sono state le Università di Osaka e poi di Kobe a portare avanti la ricerca sui nanomateriali. La Technova conduce attualmente le ricerche con leghe di nichel-rame in matrice nanoporosa di silicio.  Oggi la Toyota  guida un settore  di  ricerca sulle Lenr  in Giappone volto alla creazione di utility tecnologiche che possano portare a prodotti commerciali, e gli studi sperimentali riguardano sia le trasmutazioni che la produzione di energia.

La realtà della produzione di energia da parte dei fenomeni precedentemente chiamati FF è sempre più riconosciuta a livello internazionale. Si tratta di reazioni difficili (non facili!) da produrre che richiedono preparazioni complesse degli elementi costituenti i reattori e particolari stati dinamici. Le reazioni in situazioni di stabilità sono difficili da riprodurre e la reazione è facilitata da stati di squilibrio del sistema. La standardizzazione di queste “perturbazioni” dinamiche che creino temporanei disequilibri utili alla reazione è uno dei campi principali di ricerca.  Inoltre non tutta l’energia prodotta è inspiegabile. Parte della temperatura del reattore di Celani, ad esempio, è un prodotto riconducibile all’effetto Longmire in cui l’idrogeno in forma molecolare (H2) viene scisso dall’aumento della temperatura nel gas (H + H), e poi si ricombina  sulla superficie del vetro della cella restituendo calore.
Ma nonostante queste spiegazioni, gran parte dell’effetto rimane non spiegato  ed attualmente, con l’uso di catalizzatori che permettono di abbassare la temperatura della reazione è possibile vedere meglio la produzione netta di energia. Oggi, nelle migliori condizioni di lavoro, con un grammo di materiale reagente si producono 104 megajoule cioè l’equivalente di tre litri di benzina. Il reattore di Celani usa questi catalizzatori contenuti in una cella di vetro: un filo di costantana è quello reagente e un altro filo è di riferimento per confronto sperimentale (stiamo parlando di sistemi sperimentali e non ancora ingegnerizzati per la produzione). Quando l’idrogeno permea la costantana si ha la produzione di 10 watt di calore  (100 watt/grammo – si tenga presente che una centrale convenzionale da una produzione di 30 watt/grammo). I Giapponesi hanno usato per i loro reattori una nanopolvere composta da 80 % di Nichel  e  20% di Rame dispersa in una matrice di zirconio o silicio. Noi usiamo una percentuale diversa (più rame) e leghiamo il nanomateriale alla superficie del filo di costantana. Per la reazione è importante che l’idrogeno passi da H2 ad uno stato atomico  H ed entri così nei nanomateriali: a questo scopo la costantana si è rivelata materiale migliore rispetto al palladio.

Nella relazione del dott. Mastromatteo (ST Microdinamics) si accenna alle fonti energetiche principali del prossimo futuro e alle recenti ricerche sulla cosiddetta Fusione Fredda. In presenza di un ambiente terrestre che si surriscalda e del possibile futuro esaurimento dei combustibili fossili, bisogna agire ora nel campo della ricerca e della sperimentazione. Siamo pronti a rinunciare al nostro benessere? Avremo bisogno di sempre più energia e  di considerare la disponibilità dei combustibili e del loro costo. Inoltre una energia non più legata ai giacimenti di gas,carbone e petrolio, consentirà una maggiore condivisione su scala planetaria del benessere e  dello sviluppo, e di un minor impatto ambientale che potrà   avvantaggiarsi dell’assenza di emissioni di CO2 o di scorie radioattive.
Per un confronto delle varie fonti del futuro  si può considerare che oggi   l’energia nucleare è l’unica disponibile, sperimentata, è caratterizzata da alta densità dei reagenti, da una buona portabilità (si fanno reattori sempre più piccoli),ma da  probabile futura scarsità dei combustibili, e da una dannosità potenzialmente elevata sia per le scorie sia per il possibile uso militare. L’energia da fusione calda è invece ancora in fase sperimentale, è caratterizzata da alta densità, da complessità tecnica del reattore, scarsa portabilità, ma senza problemi di scorie e   i combustibili sono abbondanti in natura. La FF è  l’unica che soddisfa tutti i criteri ed è caratterizzata  da alta densità, abbondanza di materiali, assenza di radioattività, alta portabilità, una tecnologia relativamente semplice. Oggi gli Usa e il Giappone sono all’avanguardia nella ricerca sulle LENR e si stanno sperimentando nuovi materiali e nuove tecniche, tra cui l’uso di laser per l’innesco della reazione. 

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