Fusione nucleare fredda: differenze tra le versioni

Versione delle 15:46, 16 gen 2010

Versione delle 16:13, 16 gen 2010

Riga 3:

{{C|La voce presenta ancora numerosi tratti di ricerca originale (ed è da rivedere in tutti i punti l'ortografia, la grammatica e la sintassi)|fisica|gennaio 2009}}

La '''fusione nucleare fredda''', detta comunemente '''fusione fredda''' e '''fusione a freddo''' (in inglese ''Cold Fusion'', "CF", ma indicata anche come ''Low Energy Nuclear Reactions'', LENR, "reazioni nucleari a bassa energia", o ''Chemically Assisted Nuclear Reactions'', CANR, "reazioni nucleari assistite chimicamente"), è un nome generico attribuito a [[Reazione nucleare|reazioni]] di presunta natura [[Fisica nucleare|nucleare]], che si produrrebbero a [[Pressione|pressioni]] e a [[temperatura|temperature]] molto minori di quelle necessarie per ottenere la [[fusione nucleare|fusione nucleare "calda"]], per la quale sono necessarie temperature dell'ordine del milione di [[kelvin]] e densità del [[plasma]] molto elevate. Alcuni studiosi ritengono che il termine ''fusione fredda'' sia da sostituire con il termine ''LENR'', in quanto tutti i fenomeni qui di seguito descritti appartengono alla famiglia delle reazioni nucleari a bassa [[energia]].

Dopo il clamore provocato nel [[1989]] dagli esperimenti di [[Martin Fleischmann]] e [[Stanley Pons]] (Università di [[Salt Lake City]] - [[Utah]]), poi ripetuti in diversi laboratori, sono seguiti studi teorici, tra cuii quali quelli di [[Giuliano Preparata]], docente di Fisica Nucleare all'[[Università degli Studi di Milano|Università di Milano]], che elaborò la sua "teoria coerente sulla fusione fredda". Nel Maggiomaggio [[2008]] [[Yoshiaki Arata]], uno dei padri della [[Energia da fusione|fusione nucleare calda]] nipponica, insieme alla collega Yue-Chang Zhang, ha mostrato pubblicamente ad [[Osaka]] un reattore funzionante con pochi grammi di [[Palladio (elemento)|palladio]]. Se il successo di questo esperimento sia dovuto alla fusione fredda o piuttosto ad una forma ancora non conosciuta di sviluppo di energia è tuttora oggetto di controversie.

== Differenti metodi realizzatiMetodi per tentare di produrre reazioni di fusione nucleare fredda ==

Così come per la [[fusione nucleare|fusione nucleare calda (fusione termonucleare)]], anche per ottenere la fusione nucleare fredda è necessario avvicinare i [[Nucleo atomico|nuclei atomici]] di [[deuterio]] e [[trizio]] a distanze tali da vincere la reciproca [[forza coulombiana]] di repulsione dei [[nucleo atomico|nuclei]] [[carica elettrica|carichi]] positivamente<ref>Seata, Peter N.; Schaffer, Michael J.; Morrison, Douglas R.O.; Heeter, Robert F. "''What is the current scientific thinking on cold fusion? Is there any possible validity to this phenomenon?''", Scientific American (21 ottobre, 1999).</ref>, solo che, diversamente dalle reazioni di fusione termonucleare, i sostenitori dell'esistenza di quelle di fusione nucleare fredda affermano che si può ottenere lo stesso risultato spendendo molta meno energia grazie allo sfruttamento di una poco chiarita azione da parte di un [[catalizzatore]] quale ad esempio il [[palladio]]<ref>F. Scaramuzzi, “"Ten Years of Cold Fusion: an Eye-witness Account"”. Accountability in Research, 8, 77 (2000); una versione in italiano è stata pubblicata su Energia, Ambiente e Innovazione, 5,21 (2001)</ref>.

Riga 13:

=== Catalizzazione da muoni ===

Il [[muone]] è una particella che ha la possibilità di sostituirsi all'[[elettrone]] dell'[[atomo]],. avendoAvendo questiall'atto della sostituzione una [[massa]] assai superiore a quella dell'elettronemaggiore (circa 200 volte) quandodi avvienequella la sostituzionedell'elettrone, per il principio di conservazione del [[momento angolare]], i muoni dovranno orbitare[[orbita]]re a distanze molto più prossime al nucleo, eschermando quindi schermando maggiormente la repulsione [[elettricità|elettrica]], e questo permetterà l'avvicinamento tra quei nuclei che hanno sostituito i propri elettroni con muoni, a tale vicinanza da poterli portare in condizioni utili per innescare la reazione di fusione nucleare, con conseguente emissione di [[energia]]<ref name=Jones>Jones, Steven Earl. "''Muon-catalysed fusion revisited''". Nature. Nature Publishing Group, 1986.</ref>.

I muoni, una volta che hanno innescato la fusione tra due nuclei, possono sopravviverne e quindi andare ad agire come [[catalizzatore|catalizzatori]] per nuove reazioni. Oramai tutti i fisici sonoconcordano concordi con lasulla capacità dei muoni di poter essere utilizzati come catalizzatori per generare reazioni di fusione nucleare, ma vi è l'oggettiva impossibilità, allo stato attuale della tecnologia, neldi rendere tali reazioni energeticamente convenienti<ref>"''[[.
{{vedi anche|Fusione catalizzata da muoni]]''". da [http://it.wikipedia.org it.wikipedia.org]</ref>.}}

=== Confinamento chimico ===

QuestoIl metodo detto del confinamento chimico si basa sulla possibilità di utilizzare la proprietà del [[Palladio (elemento)|palladio]] (o di altri catalizzatori) di [[Adsorbimento|caricare]] all'interno del proprio [[reticolo cristallino]] atomi di [[idrogeno]] o dei suoi [[Isotopo|isotopi]] come il [[deuterio]], formando [[deuterio]] oppure [[idruro di palladio]]<ref name="EINFOD">Fleischmann, M., S. Pons, and M. Hawkins. "''Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium''". J. Electroanal. Chem., 1989. 261: p. 301 and errata in Vol. 263.</ref>.

fusion of deuterium''". J. Electroanal. Chem., 1989. 261: p. 301 and errata in Vol. 263.</ref>. C'è da mettere in rilievo che unaUna condizione necessaria, ma non sufficiente, è che tale caricamento deve essere assai elevato e raggiungere una percentuale di H/Pd o D/Pd, detta anche ''di caricamento''<ref name=caricamento>Si definisce ''Caricamento'' il rapporto tra il numero di atomi di idrogeno diffusi all'interno di una matrice cristallina rispetto agli atomi che costituiscono tal matrice.</ref>, che abbia un valore di almeno il 95%, ovvero per ogni atomo di palladio ci deve essere quasi un atomo di idrogeno o deuterio; una simile condizione è difficile da ottenere in tempi brevi, se non con particolari procedimenti di natura fisica e/o chimica<ref name="EOATEIDPD">F. Celani, A. Spallone et al.”''[http://www.lnf.infn.it/rapatt/2002/LNF-03-010(IR).pdf Evidence of anomalous tritium excess in D/Pd overloading. experiments]''”. LNF-02/013 (P), 2 Luglio 2002. </ref>.

Vi sono tre tipologie di dispositivi a confinamento chimico:

==== Cella elettrolitica ====

È un dispositivo composto da un contenitore di materiale isolante, riempito con deuterio in [[Soluzione (chimica)|soluzione]] ad un [[elettrolita]], con al suo interno due elettrodi [[Conduttore elettrico|conduttivi]] metallici.

Il diprimo cuielettrodo, ilchiamato primo[[catodo]], normalmenteè in genere in palladio o altro metallo capace di assorbire gli [[atomo|atomi]] di idrogeno o [[deuterio]] chiamato [[catodo]],ed è collegato al polo negativo di un apposito [[alimentatore]] a [[corrente continua]]. Mentre

Il l'altrosecondo elettrodo, chiamato [[anodo]], è composto da un materiale resistente alla [[corrosione]] [[elettrolisi|elettrolitica]], come ad esempio il [[platino]], ed è collegato aal polo positivo dell'alimentatore. Tale

In questo tipo di cella, in particolari e non ancora chiarite condizioni fisiche, viene osservata una emissione di calore, in quantità superiore a quella che potrebbe generarsi secondo le classiche leggi della fisica<ref name="EINFOD"/>.

Esempi di celle elettrolitiche:

* [[#La_cella_utilizzata_per_i_primi_esperimenti|Cella di Fleischmann e Pons]]

* [[#Ottobre_2007.2C_ENEA_di_Frascati_ed_SRI_USA_dichiarano_una_riproducibilit.C3.A0_delle_reazioni_di_fusione_fredda_dal_65.25_al_75.25|Esperimenti della SRI (USA) e Vittorio Violante (ENEA)]]

==== Cella al plasma elettrolitico o cella di T. Ohmori e T. Mizuno ====

* [[#La_cella_utilizzata_per_i_primi_esperimenti|Cella di Fleischmann e Pons]]

La cella al plasma elettrolitico, o cella di T. Ohmori e T. Mizuno, è un dispositivo concettualmente simile alla ''Cella Elettrolitica'', ma funzionante in un regime completamente differente.

* [[#Ottobre_2007.2C_ENEA_di_Frascati_ed_SRI_USA_dichiarano_una_riproducibilit.C3.A0_delle_reazioni_di_fusione_fredda_dal_65.25_al_75.25|Esperimenti della SRI (USA) e Vittorio Violante (ENEA)]]

Dispositivo concettualmente simile alla precedente ''Cella Elettrolitica'', ma funzionante in un regime completamente differente. Il catodo è normalmente composto da una barra di [[tungsteno]], o altrialtro tipimateriale di materiali metallicimetallico, capacicapace di sopportare le elevatissime temperature prodotte da una bolla di [[Fisica del plasma|plasma]] che si forma, a causa ledelle particolari condizioni di funzionamento, intorno all'elettrodo stesso.

==== Cella al plasma elettrolitico o cella di T. Ohmori e T. Mizuno ====

Dispositivo concettualmente simile alla precedente ''Cella Elettrolitica'', ma funzionante in un regime completamente differente. Il catodo è normalmente composto da una barra di [[tungsteno]] o altri tipi di materiali metallici, capaci di sopportare le elevatissime temperature prodotte da una bolla di [[Fisica del plasma|plasma]] che si forma, causa le particolari condizioni di funzionamento, intorno all'elettrodo stesso.

Esempi di celle al plasma elettrolitico:

* [[#1998-2003.2C_Gli_esperimenti_di_T._Ohmori_e_T._Mizuno_sulla_elettrolisi_al_plasma|Cella di T. Ohmori e T. Mizuno]]

==== Cella a gas di deuterio o idrogeno ====

Alcuni scienziati, quali ad esempio [[Yoshiaki Arata]], Francesco Piantelli e Francesco Celani, hanno realizzato delle celle dette ''asciutte'', nelle quali al posto di un elettrolita liquido, vi è un [[gas,]] come il deuterio o l'idrogeno, edmentre unil catodo è in [[palladio]] o [[nichel]],; in tali catodi, con opportune tecniche, può essere accumulato un grosso quantitativo di gas.

La quantità di gas accumulabile all'interno del reticolo cristallino del metallo può arrivare a circa un atomo di gas per ogni atomo di metallo, taleed un tanto elevato accumulo, ina certe condizioni non ancora del tutto note, può innescare fenomeni di generazione anomala di calore,; la cuiscaturigine originedel puòcalore anchepotrebbe essere spiegata anche come presumibile conseguenza di reazioni di origine [[termonucleare]].<BR>

Il vantaggio di tali celle, rispetto a quelle elettrolitiche, è nella possibilità di svolgere esperimenti in condizioni più controllate e di conseguenza più facilmente riproducibili.

Esempi di celle a gas:

Riga 45 ⟶ 59:

== I primi lavori ==

La speciale capacità del palladio di assorbire idrogeno fu riconosciuta verso la fine del [[XIX secolo|diciannovesimo secolo]] da [[Thomas Graham]].<ref name="DOE_1989_7">U.S. Department of Energy (1989). "''[http://www.ncas.org/erab A Report of the Energy Research Advisory Board to the United States Department of Energy]''", Washington US (25 May 2008)</ref>. Nel [[1926,]] due radiochimici, [[Friedrich Adolf Paneth (britannico]]<ref>Britannico di nascita Austriaca)</ref> e K. Peters, pubblicarono un lavoro sulla presunta trasformazione spontanea di idrogeno in [[elio]] daper effetto di [[catalisi]] nucleare, quando l'idrogeno è assorbito dadal palladio a temperatura ambiente<ref name="DOE_1989_7"/><ref>Paneth, F., and K. Peters (1926), ''Nature,'' '''118,''' 526.</ref>. Successivamente questi autori ammisero che l'la quantità di elio da loro misuratomisurata era dovutoalterata adda un inquinamento di elio, presente, in modo naturale, nell'aria.

Nel [[1927,]] lo scienziato svedese J. Tandberg affermò di aver ottenuto una [[miscela]] di idrogeno in elio all'interno di una cella elettrolitica con elettrodi in palladio<ref name="DOE_1989_7"/>. Sulla base di talequesto lavoro chieserichiese nel suo paese un brevetto svedese dal titolo: "''un metodo che produce elio e utili reazioni energetiche''".<BR> Dopo la scoperta del [[deuterio]], nel [[1932]], Tandberg continuò i suoi esperimenti con l'[[acqua pesante]]. CausaA causa però ladella precedente scoperta della reazione di Paneth e Peters', seguita poi dalla sua ritrattazione, il brevetto di Tandberg sarebbe comunque risultato non valido<ref name="DOE_1989_7"/>.<BR>

Il termine ''fusione fredda'' ("cold fusion") è statofu coniato nel [[1986]] da [[Paul Palmer]], della ''Brigham Young University'' nel 1986, durante una ricerca di ''geo fusione'' ("''geo-fusion"'') sulla possibilità di esistenza di fenomeni di fusione all'interno dei nuclei planetari<ref>Kowalski, Ludwik (2004), "''[http://pages.csam.montclair.edu/~kowalski/cf/131history.html Jones’s manuscript on History of Cold Fusion at BYU]''", Montclair, NJ: [http://pages.csam.montclair.edu csam.montclair.edu].</ref>.

== Fusione Fredda a confinamento chimico, L'annuncio di Fleischmann e Pons ==

===L'annuncio di Fleischmann e Pons ===

Fleischmann disse che stava iniziando ad investigare la possibilità che le reazioni chimiche potessero influenzare i processi nucleari negli anni sessanta<ref>Fleischmann, Martin (2003), “Background to cold fusion: the genesis of a concept”, Tenth International Conference on Cold Fusion, Cambridge, MA: World Scientific Publishing, ISBN 978-981-256-564-8</ref>.

Fleischmann disse che iniziò ad investigare la possibilità che le reazioni chimiche potessero influenzare i processi nucleari negli anni sessanta<ref>Fleischmann, Martin (2003), “Background to cold fusion: the genesis of a concept”, Tenth International Conference on Cold Fusion, Cambridge, MA: World Scientific Publishing, ISBN 978-981-256-564-8</ref>. Egli predissePredisse che gli effetti collettivi da lui esplorati, potrebberoavrebbero potuto richiedere l'[[elettrodinamica quantistica]] per essere calcolati, questopotendo potrebbecondurre darea risultati più significativi rispetto agli effetti predettiindicati dalla [[meccanica quantistica]]<ref name="UpperLimitsOnNeutron">Gai, M.; Rugari, S. L.; France, R. H.; Lund, B. J.; Zhao, Z.; Davenport, A. J.; Isaacs, H. S. & Lynn, K. G. (1989), “''Upper limits on neutron and big gamma-ray emission from cold fusion''”, Nature 340: 29–34</ref><ref>Leggett, A.J. (1989), “Exact upper bound on barrier penetration probabilities in many-body systems: Application to ‘‘cold fusion’’”, Phys. Rev. Lett. (no. 63): 191-194.</ref>. EgliDisse poi disseinoltre che, nel [[1983,]] aveva lraggiunto un'evidenza sperimentale che lo portava a credere che nella fase condensata i sistemi sviluppanosviluppassero strutture [[Coerenza|coerenti]] piuttosto evidenti, con dimensioni dell'ordine dei 10^-7m (1/10.000 mm)<ref name="UpperLimitsOnNeutron"/>. Nel 1984, come conseguenza di questi studi, Fleischmann e Pons iniziarono i loro esperimenti sulla fusione fredda.

== Fusione Fredda a confinamento chimico, L'annuncio di Fleischmann e Pons ==

Nel [[1984]], come conseguenza di questi studi, Fleischmann e Pons iniziarono i loro esperimenti sulla fusione fredda.

Fleischmann disse che iniziò ad investigare la possibilità che le reazioni chimiche potessero influenzare i processi nucleari negli anni sessanta<ref>Fleischmann, Martin (2003), “Background to cold fusion: the genesis of a concept”, Tenth International Conference on Cold Fusion, Cambridge, MA: World Scientific Publishing, ISBN 978-981-256-564-8</ref>. Egli predisse che gli effetti collettivi da lui esplorati, potrebbero richiedere l'[[elettrodinamica quantistica]] per essere calcolati, questo potrebbe dare risultati più significativi rispetto agli effetti predetti dalla [[meccanica quantistica]]<ref name="UpperLimitsOnNeutron">Gai, M.; Rugari, S. L.; France, R. H.; Lund, B. J.; Zhao, Z.; Davenport, A. J.; Isaacs, H. S. & Lynn, K. G. (1989), “''Upper limits on neutron and big gamma-ray emission from cold fusion''”, Nature 340: 29–34</ref><ref>Leggett, A.J. (1989), “Exact upper bound on barrier penetration probabilities in many-body systems: Application to ‘‘cold fusion’’”, Phys. Rev. Lett. (no. 63): 191-194.</ref>. Egli poi disse che, nel 1983, aveva l'evidenza sperimentale che lo portava a credere che nella fase condensata i sistemi sviluppano strutture [[Coerenza|coerenti]] piuttosto evidenti, con dimensioni dell'ordine dei 10^-7m (1/10.000 mm)<ref name="UpperLimitsOnNeutron"/>. Nel 1984, come conseguenza di questi studi, Fleischmann e Pons iniziarono i loro esperimenti sulla fusione fredda.

=== La cella utilizzata per i primi esperimenti ===