Svar:
Principen är att man sätter ihop en tillräckligt stor mängd av bombmaterialet (uran-235 eller plutonium-239) på ett sätt så att det inte kan explodera. När man fäller bomben trycker man ihop materialet med hjälp av vanliga sprängmedel. Man får då vad som kallas en kritisk massa, och kedjereationer ger upphov till en stor explosion. För att du inte skall göra en bomb i skolan, så har jag utelämnat en liten men viktig detalj.
/Peter Ekström 1998-11-11

Svar:
I Sverige påverkas vi mycket lite av Tjernobyl-olyckan. Den lilla
förhöjningen av strålningsnivån som vi utsatts för är obetydlig jämfört med variationen av den naturliga bakgrundsstrålningen. Vissa födoämnen som vilt och renkött fick emellertid mer radioaktivt Cs än tillåtet. Området runt Gävle drabbades av mycket större radioaktivt nedfall än resten av Sverige eftersom vindar förde radioaktiviteten från Tjernobyl till Gävle. I Gävle råkade det också regna, och regnet förde med sig radioaktiviteten till marken, se TjernobylolyckanFöljder_i_Sverige.

Förekomsten av radon i vissa hus är t.ex. mycket allvarligare än påverkan av Tjernobylolyckan i Sverige. För barnen i Ukraina är emellertid situationen mycket värre. De som bor nära Tjernobyl har utsatts för en hel del strålning, och man har redan konstaterat en viss förhöjning av sköldkörtelcancer.

Det finns mycket information om Tjernobyl-olyckan, men det mesta är på engelska och ganska svårtillgängligt: t.ex. Chernobyl: Assessment of Radiological and Health Impacts.

Strålsäkerhetsmyndigheten har en hel del
mer lättillgänglig information på svenska, bl.a. Kärnkraftincidenter.

För strålskyddsfågor är Fråga en strålningsfysiker en utmärkt informationskälla - det finns många frågor/svar om Tjernobyl-olyckan under länk 1. Se även Chernobyl_disaster och länk 2.
/Peter Ekström 2002-10-16

Svar:
Detta är ett ganska tekniskt ämne, men vi skall försöka förklara det så enkelt som möjligt.

För att förstå bakgrunden till transmutation är det nyttigt att titta på de problem som finns med kärnenergin som vi utnyttjar den nu:

• Den ger upphov till långlivat radioaktivt avfall som är
  besvärligt att bli av med på ett säkert sätt.

  
  

• Kärnkraftreaktorer kan haverera och ge upphov till
  allvarliga skadeverkningar. Orsaken till detta är att man
  måste samla mycket (många ton) klyvbart uran i en liten volym för att
  kedjereaktionen skall kunna underhållas. Detta ger upphov till
  två problem:
  
  
  
  1. Reaktorn kan om man förlorar kontrollen bli "överkritisk"
     (varje generation neutroner från fissionsprocessen producerar
     fler neutroner som ger upphov till fission) och rusa iväg. I
     de flesta reaktorer som finns i dag så upphör denna "rusning"
     dock av sig själv, men reaktorn kan förstöras.
     
  2. Även om fissionsprocessen upphör (vilket den gör om en
     reaktor havererar), så måste man fortsätta att kyla bränslet
     under flera timmar. Om man inte gör det får man vad man kallar
     en härdsmälta. Har man otur så kan det radioaktiva materialet
     i härden komma ut i omgivningen. Olyckan i Three-Mile-Island
     var en härdsmälta, men den kraftiga inneslutningen, som finns
     i de flesta moderna reaktorer, höll, och ingen radioaktivitet
     kom ut i omgivningen.
     
  
  

Det grundläggande säkerhetsproblemet med våra nuvarande reaktorer är allså att de måste innehålla mycket uran. Om man försökte göra
en mindre reaktor, så skulle alltför många neutroner läcka ut ur
reaktorn, och vi kan inte vidmakthålla kedjereaktionen.

Idén med transmutation är att man tillför extra neutroner
utifrån. Dessa produceras genom att man låter en stråle
med protoner från en partikelaccelerator träffa ett
strålmål och producera neutroner genom s.k. spallation (sönderdelning - man slår alltså i princip sönder atomkärnorna i sina beståndsdelar neutroner och protoner, se SpallationNuclear_spallation). Reaktorn placeras nära strålmålet, och de extra neutronerna medför att
vi kan underhålla en kedjereaktion med mindre mängd uran
i reaktorn - reaktorn är "underkritisk", vilket innebär
att så snart vi stänger av acceleratorn (det kan vi alltid
göra - det är bara att dra ur "sladden"), så har vi
ett snällt hanterbart system, som inte kan ge upphov till en härdsmälta.

En annan fördel är att vi kan "förbränna" (transmutera) allt
radioaktivt material, och vi kan på så sätt bli av
med avfallet.

En tredje fördel är att vi kan använda thorium som bränsle.
Det finns mycket mer thorium än uran (speciellt eftersom
vanliga reaktorer bara använder mindre är 1% av uranet -
isotopen U-235), varför vi har en i praktiken outtömlig
energikälla som dessutom är säker och inte ger upphov till
radioaktivt avfall.

Figuren nedan visar principen för ett system för transmutation som även producerar elektricitet.

Detta låter nästan för bra för att vara sant! Vi
löser alla problem med den nuvarande kärnkraften och får
en outtömlig energikälla! Det finns emellertid olösta
(med antagligen inte olösliga) problem:

• Idén är ganska ny, och det krävs ett långt
  och dyrt utvecklingsarbete för att realisera den.
  
• Man måste kunna utföra en kemisk separation av
  olika grundämnen i bränslet: de stabila och kortlivade
  ämnena kan slutförvaras, medan långlivade radioaktiva ämnen måste föras tillbaka till transmutationsreaktorn.
  
• Bara ett till synes enkelt problem som att göra
  ett strålmål som tål en mycket intensiv bestrålning
  med protoner är inget trivialt. Man arbetar nu
  med ganska komplicerade system med en blandning av
  bly/vismut i flytande form.
  
• I Sverige har vi ytterligare ett problem:
  utveckling av ett transmutationssystem är olagligt
  enligt den beryktade "tankeförbudsparagrafen":
  

  Paragraf sex i lagen om kärnteknisk verksamhet lyder: Ingen får utarbeta konstruktionsritningar, beräkna kostnader, beställa utrustning eller vidta andra sådana förberedande åtgärder i syfte att inom landet uppföra en kärnreaktor.
  Gemenligen kallad "Lex Birgitta Dahl" - oåterkallerlig.

  Riksdagen måste ändra denna lag innan verkligt
  utvecklingsarbete kan komma igång i Sverige. (Tillägg: Lagen är numera avskaffad)
  

Numera bedrivs forskning om transmutation i ganska stora projekt i flera länder. Än så
länge får man nog betrakta dessa som "förstudier".

Ämnet är relativt nytt och det mesta som finns skrivet
är på engelska och ganska tekniskt. Länken, som
uppdateras kontinuerligt, ger en lista på de websites
vi hittat.

/Peter Ekström 2002-10-10

Svar:
Viktor! Du har rätt i att d+d kan ge ⁴He, och det är denna man helst vill ha eftersom den är mest bunden (och ger därmed mest energi). Det finns emellertid två problem.

Det ena är att man får nästa inga ⁴He i d+d reaktionen, man får nästan bara ³He+n och ³H+p. Detta beror på att om man slår ihop två deuteroner så bildas ⁴He i ett högt exciterat tillstånd (över 20 MeV). Detta tillstånd är obundet och sönderfaller med utsändande av en proton eller en neutron. Det finns en mycket lite chans att det sönderfaller genom att skicka ut ett gamma, men eftersom den elektromagnetiska växelverkan är så svag är detta en nästan försumbar gren.

Det andra problemet är att man vill ha en neutron ut. Neutronen är oladdad, så den kan ta sig ut genom magnetfältet. Laddade partiklar hålls innestängda av magnetfältet. Neutronerna är alltså bärarna av energin man vill ha ut ur fusionsreaktorn. Hur man sedan skall ta vara på denna energi är ännu inte klart. Det är detta man vill finna ut med ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), se EFDA och International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER).

Se även kall fusion.
/Peter E 2004-05-22

Svar:
Det du frågar om är nog det mest avancerade exemplet på pseudovetenskap och bluff och båg i hela vetenskapshistorien! Nationalencyklopedin säger om pseudovetenskap: mystisk eller spekulativ forskning som inte är accepterad av vetenskapssamhället, t.ex. alkemi, parapsykologi och astrologi. Fallet Mills påminner en hel del om Kall fusion (se fråga [2409]), men det är ett mycket mer avancerat bedrägeri.

Länken HYDROGEN IS POTENTIAL NEW ENERGY SOURCE beskriver vad idén är. I korthet går det ut på att kvantmekaniken är fel och att det tillstånd vi kallar grundtillståndet i väte inte är det lägsta tillståndet. Det finns enligt Mills flera mycket lägre liggande tillstånd, och man kan genom katalys med kalium få elektronen att gå till dessa lägre tillstånd. Väte i de lägre tillstånden kallar han hydrino. Man skulle då kunna utvinna c:a 40 till flera hundra eV energi från varje atom. Energiutvecklingen ger upphov till en plasma, vilket med vad som kallas en gyrotron kan transformeras till mikrovågor som i sin tur kan generera elektricitet.

Det är uppenbart att om allt detta vore sant skulle man t.ex. kunna köra bilar med vatten som bränsle! Uppfinningen skulle representera ett enormt ekonomiskt och miljömässigt värde. Mills har bildat ett bolag med en mycket professionell webbsajt BlackLight Power, Inc., och investerare har satsat mycket pengar. Bolaget säljer rättigheter till Mills uppfinning. Bolaget har en fin anläggning i New Jersey, men det tycks bara bestå av direktörer :-(.

Blacklight_Power är en balanserad sammanfattning av Mills idéer och patent. Det är ingen överdrift att säga att etablerade fysiker är måttligt imponerade, och de som är positiva tycks vara direktörer i Mills bolag.

Mills har även skrivit en bok The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics med helt nya teorier vad gäller fysiken. Boken (på 1800 sidor i 3 volymer!) ser mycket vederhäftig ut och måste vara resultatet av mycket arbete. Mycket i boken är korrekta textbokskunskaper och en del är fullständig rappakalja. Bland detta finns helt nya vinklingar och teorier, bland annat de nya lägre liggande tillstånden i väte.

En annan intressant sak är att Mills "härleder" förhållanden mellan elementarpartiklarnas massor som funktion av finstrukturkonstanten (en dimensionslös konstant med värdet 1/137.03599911 som förekommer i elektromagnetiska teorin). Bara detta, om det vore korrekt, skulle ge nobelpriset direkt eftersom Standardmodellen för elementarpartiklar och kraftverkningar inte ger några värden på dessa.

____________________


I detta sammanhang kan det vara på sin plats att diskutera vad naturvetenskap är och vad som å andra sidan är pseudovetenskap.

Naturvetenskap - vetenskaplig metod

Ett naturvetenskapligt arbetssätt är ett ständigt samspel mellan teoribyggande och observationer:

TEORI/MODELL <<--->> OBSERVATIONER/EXPERIMENT

I övrigt är följande punkter viktiga för vetenskaplig metod:

• Alla resutat skall rapporteras i öppna tidskrifter
  
• Resultat skall vara testbara och reproducerbara
  
• Man får inte godtyckligt välja resultat som "passar"
  
• Enklast möjliga beskrivning som inte strider mot tidigare observationer föredras
  
• Acceptans för nya idéer – villighet att ompröva gamla teorier
  
• Sakargument, ej status och "det är skrivet", bestämmer trovärdighet
  

Se även ett par frågor som behandlar detta under vetenskaplig metod.

Vad är inte vetenskap?

Vetenskap innefattar alltså det som är mätbart och testbart. Resultat av experiment skall vara reproducerbara. Pseudovetenskap å andra sidan karakteriseras av

• Data är ofta anekdotiska
  
  - En vän jag litar på sa att han såg varelser stiga ut ur UFOt
  
• Uttalanden är ofta mycket kategoriska eller mycket vaga
  
  - På vetenskapens nuvarande stadium kan vi säga att...
  
• Brist på andra förklaringar
  
  - Att vi inte kan "förklara" ett fenomen betyder inte att det är övernaturligt
  
• Slumpmässiga sammanträffanden är möjliga
  
  - Bara för att två händelser sker samtidigt behöver inte betyda att de är beroende av varandra
  
• Referenser är vaga - auktoriteter används ofta
  
  - Den välkände Professor Bloggs vid CalTech säger att... I vetenskapen ger man en referens som kan kontrolleras. Det är en persons arbete (normalt publikation) som skall bedömas, inte personens tillförlitlighet
  
• Vetenskapligt språk används ofta
  
  - Bitvis kan fakta vara korrekta – men de är ofta triviala eller irellevanta fakta från läroböcker
  
• Hänvisningar till religiösa skrifter
  
  - Saknar bevisvärde – anektotiska och innehåller ofta symbolik som inte får övertolkas
  

Observera att det är skillnad på pseudovetenskap, där villfarelsen är avsiktlig, och dålig vetenskap, som i bästa fall kan vara ett oavsiktligt misstag.

Skepticism/källkritik i webbsökningar

Det finns t.ex. på internet väldigt mycket bra information, men också mycket skräp och pseudovetenskap. Några tips för att bedöma information:

• Leta efter oberoende bekräftelse av fakta
  
• Var öppen för olika åsikter, men använd bara bevis som kan bekräftas
  
• Studera olika hypoteser – skaffa dig inte en favoritteori som utesluter alla andra
  
• Kvantifiera där det är möjligt - "vad som är vagt och kvalitativt är öppet till många förklaringar"
  
• Använd "Occam’s Razor": börja med den enklaste förklaringen
  
• Är ett uttalande öppet för experimentell bekräftelse? Om inte, kan det vara intressant att diskutera, men validiteten kan aldrig bekräftas
  
• Är urspungspersonen knuten till en reputabel institution? Reputabel institution är dock varken nödvändigt eller tillräckligt villkor för tillförlitlighet! (Einstein var anställd vid en patentbyrå i Bern när han pubicerade sina första papper.)
  
• Ligger sidan under en officiell website från en respektabel institution (renomerat universitet eller forskningsinstitution)
  
• Är sidan från en publikation i en renomerad tidskrift så kan man oftast lita på uppgifterna
  
• Icke granskade open access system (t.ex. arXiv, länk 2) kan innehålla allt från nobelpris-forskning till pseudovetenskap, så här gäller det att vara försiktig
  
• Är ursprungspersonen expert på ämnet? Nobelpristagare och professorer missbrukar tyvärr ibland sin status för uttalanden i helt andra ämnen!
  
• Var misstänksam om författaren utan mycket starka argument angriper grundläggande, sedan länge etablerad vetenskap
  

Uppslagsverk på webben

Wikipedia är ett flerspråkigt webbaserat uppslagsverk med i huvudsak fritt och öppet innehåll som utvecklas av sina användare (ofta benämnda wikipedianer).

Wikipedia har mer och mer blivit en standardkälla för information. De svenska versionen är ganska begränsad, och jag rekommenderar den bara för svenska förhållanden. Den engelska versionen är emellertid mycket omfattande. Wikipedia kritiseras ibland för att den skulle vara otillförlitlig eftersom vem som helst kan skriva artiklar. Det är ju precis detta som är Wikipedias styrka! Om något fel kommer in så rättas den snabbt av någon annan. Om det är oenighet i ett ämne så markeras detta ofta tydligt i artikeln. Wikipedia innehåller faktiskt inte mycket fler fel och saknad information än Nationalencyklopedin (NE) enligt en undersökning man gjort på Sveriges Radio. Wikipedia är naturligtvis inte den slutliga källan när det gäller komlicerade begrepp, men den är en utmärkt utgångspunkt.

Nationalencyklopedin (NE, Nationalencyklopedin) har fördelen att artiklarna skrivits av experter på det aktuella området, så kvalitén är hög och jämn. Nackdelen är att nyheter kommer in mycket långsammare än i Wikipedia där "nördar" (positivt menat) bevakar allt som händer. Wikipedias styrka är initierade artiklar även i ganska udda ämnen. Den pedagogiska nivån är emellertid mycket varierande. Avvikelser från Wikipedias principer markeras emellertid oftast tydligt.

En annan fördel med Wikipedia jämfört med NE är att alla viktiga fakta skall ha en referens till en originalkälla. Om detta inte är fallet för artiklar med lägre kvalité så signaleras detta oftast längst upp på sidan.

En stor fördel med Wikipedia är att många bilder är helt fria under Wikimedia Commons.

Pseudovetenskap mm

Ett vanligt pseudovetenskapligt trick är att man påstår något som inte har något stöd i teori eller experiment, men som å andra sidan inte kan motbevisas. Detta kallas efter filosofen Bertrand Russell för Russells tekanna.

Russells tekanna eller den himmelska tekannan är en analogi av filosofen Bertrand Russell. Analogin är ett argument mot idén att det är en skeptikers uppgift att motbevisa religiösa dogmer, snarare än den troendes uppgift att bevisa dem, se Russells_tekanna.

Länk 1 innehåller artiklar om och exempel på pseudovetenskap. Nature of Science är en utmärkt interaktiv site om vetenskaplig metod. James Randi Educational Foundation är hemsidan för en av de mest kända förkämparna för vetenskaplig metod och mot pseudovetenskap. Wikipedia-artiklarna Vetenskap och Pseudovetenskap är mycket bra. Se även Russell's_teapot, Science, Scientific_method, Pathological_science och Pseudoscience.

Referenser: bland annat Carl Sagan: Demon-Hunted World,
Robert L. Park: Voodoo Science: The Road from Foolishness to Fraud och Bennett, Shostak, Jakosky: Life in the Universe.

Se även nedanstående figur (Image credit: Hemant Mehta of the Friendly Atheist blog).

/Peter E 2005-11-14

Svar:
Det intressanta är inte densititen utan kombinationen densitet och inneslutningstid. Det är då det heta plasmat har möjlighet att producera tillräckligt många fusionsreaktioner. Som framgår av länk 1 fordras för deuterium-tritium fusion att

   nt >= 10¹⁴ s/cm³

där n är densiteten i partiklar/cm³ och t är inneslutningstiden i sekunder. För en rimlig inneslutningstid på 1 sekund blir alltså densiteten 10¹⁴ /cm³. Detta kan jämföras med densititen för luft vid normalt tryck och temperatur c:a 310¹⁹ /cm³. Densiteten för plasmat är alltså ett hyggligt förvakuum på c:a 210^-3 torr!
/Peter E 2006-01-22

Svar:
Det finns både likheter och skillnader. Likheten är att man presenterar nyheten på en presskonferens och förbigår den normala proceduren att publicera en fullständig rapport i en refereegranskad tidskrift. Den största skillnaden är att man föreslår en helt annan typ av fusion än vätefusion, nämligen fusion mellan väte och nickel. Mer om detta nedan.

Två italienska forskare, Focardi och Rossi, har den 14 januari 2011 demonstrerat en apparat som under en timme levererat en effekt på 12 kW med en input-effekt på 400 W. Hur apparaten är konstruerad säger man inte (av patentskäl), men den innehåller nickel och väte. Se NyTekniks artikel (länk 1) och nedanstående bild på apparaten (från länk 2).

Om funktionen hos apparaten verkligen är vad man hävdar är detta utan tvekan den största uppfinning som mänskligheten någonsin åstadkommit -- den skulle utgöra en i praktiken outsinlig källa till energi. Problemet är att det är ganska säkert inte sant eftersom det skulle kräva en fundamental ändring i fysikens lagar som vi uppfattar dem i dag. Detta är mycket likt Randell Mills idéer (fråga [14237]) om ett nytt grundtillstånd i väte som kan utnyttjas som energikälla.

Uppgifter om data för demonstrationen är ganska vaga, men vi använder följande som approximationer för nedanstående överslagsberäkningar:

Tid för fortfarighetstillstånd i demonstrationen: 1 timme

Nettoeffekt (P_ut-P_in): 10 kW

Mängd väte förbrukat: 1 g

Flöde av vatten: 4.9 g/s

Vi antar dessutom i fortsättningen att sedan många decennier etablerade lagar i kärnfysiken gäller.

Artikeln av och Focardi och Rossi

Uppfinningen kallas energikatalysator (Energy Catalyser Boiler), men kunde även kallats evighetsmaskin. Det senare namnet kunde emellertid ställa till problem vid patentansökan :-).

Artikeln (länk 2) har refuserats i flera tidskrifter. I stället har författarna skapat en ny (webb)tidskrift kallad Journal of Nuclear Physics där ett antal märkliga artiklar publicerats.

Artikeln har flera av de i fråga [14237] listade kriterierna på pseudovetenskap. Mycket i artikeln är korrekta men triviala textboksfakta som t.ex. inledningen om bindningsenergi för atomkärnor och diskussionen om kvantmekanisk tunnling mot slutet.

Det som brister är emellertid beskrivning av apparaten. Det som i normala artiklar kallas experimentella procedurer saknas helt. Detta är helt i strid med det vetenskapliga arbetssättet (fråga [14237]): alla experimentella resultat skall kunna reproduceras. Vem som helst skall alltså kunna upprepa experimentet och få samma resultat, men detta kan man ju inte göra utan en detaljerad beskrivning.

I diskussionen mot slutet i artikeln förklaras barriärpenetreringen med någon effekt att elektron och proton kommer mycket nära varandra. Elektronen skulle då skärma protonens laddning och protonen skulle därmed inte utsättas för en repulsiv coulombbarriär. Det skulle kanske kunna bli en ny film: Honey, I Shrunk the Hydrogen Atom (jämför Honey,_I_Shrunk_the_Kids), men någon ny energikälla är det knappast.

Det finns andra märkligheter i artikeln där författarna visar att deras kunskaper i kärnfysik är mycket begränsade. I stället för att i detalj dissikera artikeln och utvärderingsrapporten (som också finns under länk 2) gör vi några enkla beräkningar.

Kemisk energi från väte

Energipotentialen från väte (den energi man maximalt kan få ut av en massenhet väte genom kemiska reaktioner) är enligt figuren i fråga [17516] drygt 140 MJ/kg. Från ett gram väte kan man alltså få ut 140 kJ. Om vi dividerar detta med den utvecklade medeleffekten får vi

(140 kJ)/(10 kJ/s) = 14 sekunder.

1 g väte skulle alltså räcka i 14 sekunder - långt från en timme som demonstrationen varade. Kemiska reaktioner med väte kan alltså inte förklara energiutvecklingen.

Strålning från fusion

Den mest förekommande nickelisotopen är ⁵⁸Ni. Den dominerande fusionsreaktionen bör då vara:

¹H + ⁵⁸Ni -> ⁵⁹Cu

Denna reaktion har Q-värdet 3.4 MeV. Det betyder att den exciterade ⁵⁹Cu kärnan måste på något sätt göra sig av med 3.4 MeV för att hamna i sitt grundtillstånd. Det enda kända processen för detta är genom gammasönderfall. ⁵⁹Cu är radioaktiv och sönderfaller med halveringstiden 80 s med b⁺-sönderfall:

⁵⁹Cu -> ⁵⁹Ni + e⁺ + v

Q-värdet för sönderfallet är 4.8 MeV. Totala utvecklade energin per reaktion är då 3.4+4.8=8.2 MeV. Detta värde är helt i linje med den maximala bindningsenergin per nukleon i figuren i fråga [1433] på drygt 8 MeV.

⁵⁹Ni är mycket långlivat så vi kan bortse från det sönderfallet. Vi bortser även att en del energi försvinner ut ur systemet i form av neutriner.

Antal fusionsreaktioner som krävs per sekund för att generera 10 kW:

(1010³ [J/s])/(8.2 MeV 1.610^-13 [J/MeV]) = 0.810¹⁶ /s

För varje fusion med ⁵⁸Ni får vi även ett sönderfall av ⁵⁹Cu. Vi har alltså minst 20.810¹⁶=1.610¹⁶ gammasönderfall/s.

Aktiviteten blir 1.610¹⁶/(3.710¹⁰)=4.310⁵ Ci.

Detta är en enorm aktivitet. I Curie sägs att

A radiotherapy machine may have roughly 1000 Ci of a radioisotope such as cesium-137 or cobalt-60. This quantity of nuclear material can produce serious health effects with only a few minutes of exposure.

Den visade apparaten är alldeles för liten för att innehålla tillräckligt med strålskydd. Alla närvarande borde alltså ha fått en dödlig stråldos. Man har dessutom mätt med strålningsdetektorer och konstaterat att strålnivån inte överstiger bakgrundsnivån.

Ett annat problem är att om en stor andel av gammastrålningen slipper ut, så blir det för liten effekt för att skapa apparatens påstådda positiva nettoeffekt.

Strålskydd/infångande av energi

Om fusionen sker med etablerade lagar så kommer energin i
huvudsak ut i form av gamma-strålning. Låt oss se hur mycket strålskydd man behöver för att fånga in så mycket strålning att det inte är farligt att gå nära apparaten. Observera att man måste ändå stoppa det mesta av strålningen för att kunna ta tillvara energin.

Halveringstjockleken för bly för gammastrålning med energin 2-4 MeV är c:a 20 g/cm². Med blys densitet 11 g/cm³ blir halveringstjockleken i cm

20 g/cm²/(11 g/cm³) = 2 cm

Med aktiviteten ovan på 410⁵ Ci och en rimlig säker nivå på 1 mCi (som en vanligt lab-preparat) får vi en absorptionsfaktor på

110^-6/(410⁵) = 2.510^-12

Vi antar vi behöver x halveringstjocklekar:

2^-x = 2.510^-12

(-x)log10(2) = log10(2.5) -12

(-x)0.30 = 0.40 -12 = -11.6

x = 11.6/0.3 = 39

Vi behöver alltså ett blyskydd på 392 = c:a 80 cm för att
få ett säkert strålskydd! Detta hade man uppenbarligen inte vid demonstrationen!

Energi från fusion

Antag att vi har 0.810¹⁶ fusionsreaktioner per sekund (se ovan). 1 g väte är 1 mol väte. 1 g väte innehåller 6.02210²³ väteatomer. Konstanten är Avogrados tal. 1 g väte räcker då i

610²³/(0.810¹⁶) = 7.510⁷ s = 21000 timmar. Energipotentialen i 1 g väte vid fusion är alltså mer än tillräcklig.

Demonstrationen av nettoeffekten på 10 kW

Apparaten värmer vatten från 13^oC till 100^oC (DT=87 K). Enligt fråga [14203] är vattens specifika vämekapacitet 4.18 J/gK. Sedan förångas vattnet (kräver 2260 J/g). Med vattenflödet 4.9 g/s får vi den utvecklade effekten

(4.9 [g/s])(4.18 [J/(gK)]87 K + 2260 [J/g]) = (1.8+11.1)10³ = 12.9 kW

vilket är nära den påstådda effektutvecklingen.

Sammanfattning och slutsats

Om den uppvisade apparaten skulle fungera krävs en fullständig revision av våra kunskaper om atomkärnor. Artikeln är dessutom av pinsamt låg kvalité med många tecken på pseudovetenskap. Att artikeln refuserats i flera tidskrifter visar bara att refereesystemet fungerar bra.

Det finns tre alternativ för den s.k. energikatalysatorn:

1. Den fungerar som beskrivet och uppfinnarna blir rika som troll (osannolikt)
   
2. Man har gjort ett oavsiktligt misstag (knappast, eftersom den påstådda effekten är mycket stor)
   
3. Det är ett medvetet bedrägeri för att lura till sig riskkapital (troligaste; detta är numera tyvärr ganska vanligt)
   

Låt oss fundera på om den utvecklade effekten på 10 kW är rimligt. En normal spisplatta utvecklar c:a 1 kW. När den varit igång en stund är det lätt att känna värmen från plattan om man står inom c:a 1 meter. Effekten 10 kW (som ju måste ta vägen någonstans) borde vara märkbar för alla som var i rummet vid demonstrationen - det borde blivit varmt som i en bastu! Inget sägs emellertid om att det blev varmt i rummet.

Vart tog energin vägen då? Lagrades i apparaten? Nej, det finns inget material med så hög specifik värmekapacitet att det skulle vara möjligt. Försöket är alltså inte enbart tvivelaktigt vad gäller våra kunskaper i kärnfysik. Det verkar även som om apparaten strider mot fysikernas heligaste lag: lagen om energins bevarande.

Man skall inte avslöja trollkarlens trick, men jag har ett förslag till lösning av mysteriet. Det sägs ingenstans, och syns ingenstans i videor och på bilder vad man gör med ångan som genereras. Om denna kondenseras inne i apparaten och släpps ut som vatten återfås ångbildningsvärmet. Enligt ovan används huvuddelen av effekten till att förånga vattnet, så återvinning skulle göra att man kan få en effektbalans utan att blanda in fusion.

Det finns många saker som tyder på att energikatalysatorn inte kan fungera som man hävdar. För mig är de viktigaste problemen avsaknaden av tydlig netto-effektutveckling och avsaknaden av gammastrålning.

Energiutveckling:

Vart tog den utvecklade energin (i första hand i form av vattenånga) vägen under demonstrationen? Kan man verkligen vara säker på att allt kylvatten förångades? Den mesta energin upptas genom ångbildningsvärmet, så det är helt avgörande att visa att allt vatten i form av vattenånga tas ut ur systemet.

Kärnfysikproblem:

I artikeln (länk 1) sägs att det är frågan om fusion mellan nickel och väte till isotoper av koppar. Man hävdar även (utan någon beskrivning av metoden) att man detekterat ett från det naturliga förhållandet avvikande värde på isotopförhållandet för kopparisotoper.

Var och en med elementära kunskaper i kärnfysik kan se ett antal problem med Rossis demonstration och beskrivning.

1. I tabell 3 i Rossis artikel anges den totala utvecklade energin (Q-värdet) för vätefusion med ⁵⁸Ni till 41.79 MeV. Detta är totalt felaktigt, det korrekta värdet är 8.2 MeV. Det senare värdet är i god överenskommelse med bindningsenergin per nukleon i detta område, se figur 1 i artikeln.
   
   
2. Coulomb-barriären för en proton mot nickel är av storleksordningen 1 MeV. Transmissionen beräknad med etablerade kvantmekaniska metoder är nästan noll - ett faktum som även Rossi konstaterar i artikeln. Det är svårt att se hur den kemiska miljön skulle väsentligt kunna påverka kärnans Coulomb-barriär.
   
   
3. Även om man accepterar att barriärpenetrationen inte är något problem så är det svårt att se hur den resulterande kärnan överför sin överskottsenergi till omgivningen utan gammastrålning.
   
   
4. Det finns absolut inget skäl att den bildade radioaktiva ⁵⁹Cu-kärnan skulle sönderfalla på ett helt annorlunda sätt än vad som är väl etablerat. Man borde alltså detektera gammastrålning och annihilationsstrålning.
   
   
5. I fusionen med ⁵⁸Ni bildas en stor aktivitet av ⁵⁹Cu (av storleksordningen 10¹⁶ Bq, se ovan) som b⁺-sönderfaller till ⁵⁹Ni med en halveringstid på 82 sekunder. I artikeln sägs att "No radioactivity has been found also in the Nickel residual from the process". Med tanke på den mycket höga aktivitet som måste ha producerats när energikatalysatorn kördes är detta uttalande ytterst förvånande: det borde vara lätt att verifiera produktionen av ⁵⁹Cu genom att detektera gammastrålning.
   

Diskussion

För nästan exakt 100 år sedan (7 mars 1911) presenterade Rutherford sin modell av atomen med en mycket liten kärna (10^-15 m) som innehåller nästan hela atomens massa och elektroner som rör sig omkring kärnan inom ett område på c:a 10^-10 m. Sedan dess har ett stort antal experimentalister med sofistikerad utrustning och teoretiker med kraftfulla datorer studerat atomkärnans egenskaper. I dag måste man säga att vi förstår atomkärnan mycket väl. Det är svårt att tro att 100 års forskning om atomkärnan är så bristfällig som punkterna ovan indikerar.

Vad gäller tunnlingen skulle man kunna tänka sig att elektroner på något sätt skärmar barriären och släpper in protonen. Problemet med detta är att Heisenbergs obestämdhetsrelation förbjuder elektroner att vistas en längre tid i ett så litet område som atomkärnan. Denna förklaring skulle alltså på ett grundläggande sätt förändra kvantmekaniken som vi känner den.

En annan förklaring av tunnlingen som framförts (Widom-Larsen Theory Portal) är att protonen växelverkar med en elektron och förvandlas till en neutron och en neutrino (neutronen är ju neutral och har inga problem att ta sig in i kärnan):

p + e^- -> n + v

Denna reaktion är fullt tillåten, men problemet är att den sker med den svaga växelverkan och har därmed en mycket liten sannolikhet. Om man vill använda ovanstående reaktion i förklaringen måste man väsentligt modifiera den väl etablerade teorin för den elektrosvaga växelverkan. Dessutom borde man vänta sig att en del av de bildade neutronerna "smiter ut". De skulle då reagera med omgivningen och ge upphov till lätt detekterbar gammastrålning.

I punkterna 3, 4 och 5 ovan är problemet att man i Rossis försök inte observerar någon gammastrålning. En förklaring som framförts är att gammastrålningen från kärnan på något (magiskt?) sätt förvandlas till värmestrålning. Detta är något som aldrig observerats och det står helt i strid med vad vi vet om elektromagnetisk strålning.

Bakgrundsmätning

Om man verkligen vill visa att energikatalysatorn fungerar borde man göra en blind bakgrundstest: Enligt Rossis artikel är vätet nödvändigt för att apparaten skall producera energi. Låt en oberoende person kontrollera väteflödet utan att konstuktörerna vet om flödet är på eller av. Kontrollera att energiproduktionen är fullständigt korrelerad med vätetillförsel.

Låt oss avsluta med ett citat från Carl Sagan: Extraordinary claims require extraordinary evidence.

Bra sammanfattning av Göran Ericsson, Uppsala universitet: Kall fusion i Italien

En uppdaterad diskussion av Peter Ekström: Kall fusion på italienska

Kjell Alekletts synpunkter och diskussionsforum (på engelska): Rossi energy catalyst – a big hoax or new physics?.

/Peter E 2011-02-09