LIBRO

	LA FUSIONE FREDDA e il FUTURO
	Jed Rothwell - LENR-CANR.org Pubblicato da LENR-CARNR.org nel dicembre 2004. Seconda Edizione febbraio 2005 traduzione italiana di Kingeagle, Roberto, Sabine, Luigi Ferrari, ... (ndr: A traduzione completa sarà prodotto un file doc ottimizzato per la stampa) Questo libro non è protetto dai diritti d'autore. Siete liberi di effettuare copie per amici ma vi chiediamo anche di segnalare il sito e di effettuare i download direttamente da li. Questo ci permetterà di capire quanta gente legge il libro e quanto è esteso l'interesse del pubblico. Sono disponibili 2 versioni del libro. Una a bassa risoluzione, del peso di 6Mb, per leggere a video: http://lenr-canr.org/acrobat/RothwellJcoldfusiona Una seconda ad alta risoluzione di 17Mb adatta alla stampa: http://lenr-canr.org/ColdFusionAndTheFuturehires.pdf   Introduzione Lo scopo di questo libro e’ quello di spiegare che con la fusione fredda noi possiamo compiere cose meravigliose. Questa non e’ una recensione o la storia del settore. Non ha intezione di convincere il lettore che la fusione fredda esiste. Se avete dubbi, leggete, per piacere, gli originali: lavori scientifici, pubblicati nelle riviste specializzate e procedure delle conferenze. Troverete una bibliografia con piu’ di 3000 saggi su http://lenr-canr.org/, insieme ad una collezione di 350 scritti in solo formato testo. Questo libro e’ diffuso nell’assunzione che la fusione fredda esiste; poiche’ e’ stata largamente replicata con un alto rapporto segnale/rumore; in qualche caso ha prodotto temperature e concentrazioni di energia alte a sufficienza per applicazioni pratiche. Se la fusione fredda puo’ essere commercializzata eliminera’ la maggior parte dell’inquinamento e fara’ risparmiare miliardi di dollari al giorno. Sara’ un dono di Dio ai miliardi di persone viventi in obiettiva poverta’. Nei paesi ricchi offrira’ un rinnovato senso di meraviglia e speranza per il futuro. Sfortunatamente, negli Stati Uniti, la ricerca e’ stata soppressa. Non possono essere pubblicati scritti; gli esperimenti non sono finanziati. Il Dipartimento di Energia di recente a riconsiderato il soggetto. L’indagine ufficiale era una farsa, ma alcuni commenti dei recensori erano profondi, quindi esiste un raggio di speranza. Malgrado cio’, la lotta per permettere una ricerca moderata, si presume, durera’ anni. Lo scopo di questo libro, quindi, e’ quello di ispirare il lettore e, forse, di arruolarlo in questa battaglia politica. Molti ricercatori della fusione fredda sono interessati alla parte scientifica piuttosto che ai potenziali benefici. Vogliono conoscere che cosa il fenomeno rivela della natura e come puo’ essere chiarito teoricamente. Il pubblico, d’altro lato, in genere vuole sapere: che cosa puo’ fare la fusione fredda per me? Puo’ realmente far cessare la crisi energetica? O sara’ un’ altra delusione, come si e’ dimostrata essere l’energia nucleare convenzionale. Cio’ non e’ auto compiacimento. Il pubblico e’ nel giusto nell’essere preoccupato sull’energia e nel porre le necessita’ della gente in cima alla lista. Le crisi energetiche peggiorano anno per anno. Il distruttivo riscaldamento globale e’ adesso sopra di noi: nel 2004, tifoni senza precedenti hanno colpito, fuori stagione, il Giappone, ripetutamente, ed il livello delle acque dei mari interni si e’ alzato drammaticamente. Molte delle nostre peggiori crisi politiche sono connesse all’energia, specialmente il petrolio. La guerra in Iraq potrebbe non essere “una guerra per il petrolio” come alcuni critici suggeriscono, ma sicuramente e’ una possibile causa. Se il Medio Oriente non aveva il petrolio, gli Stati Uniti non si sarebbero imbrogliati laggiu’. L’energia e’ spesso la storia dietro le quinte. La produzione di energia causa la maggior parte dell’inquinamento. La mancanza di energia nel terzo mondo e’ la singola evitabile causa di malattia, miseria e morte. Questo libro e’ informale e speculativo, a differenza di molti scritti della libreria dell’LENR-CANR. I saggi e gli articoli per riviste che ho scritto sono stati controllati con cura e spero che abbiano solide basi nelle osservazioni sperimentali largamente replicate e nei controversi aspetti della storia del transistor, aviazione e altri ben documentati soggetti. In questo libro, piu’ che parlare sul presente stato delle ricerche, vorrei guardare un poco piu’ lontano, sognare e speculare. Ogni parola deve essere considerata con larghezza di vedute. Spero che al lettore piaccia lo spirito naturale, la libera immaginazione e spero che il lettore si diverta nel leggere come io mi sono divertito nello scrivere. Questo libro non e’ un’analisi tecnica seria di termini legati alla R&D o alle opportunita’ di mercato. Per piacere non consideratelo fantascientifico, segue le linee del capolavoro di Arthur C. Clarke Profiles of the Future (Profili del futuro ). I lettori attenti noteranno come ho plagiato, senza vergogna, molte delle idee di Profili, quali il megaprogetto sulla desalinizzazione, miniere sottomarine, velivoli a cuscino d’aria (overcraft) ed automobili autonome (autocontrollate). Alcune delle predizioni di questo libro sono di lunga portata ed alcune capricciose, in ogni caso le ho basate sui risultati sperimentali della fusione fredda e sopra tecnologie capaci di miglioramento quali i processori paralleli, diamanti su striscia sottile e fibre di carbonio. Da quel che so, anche alcune delle maggiori predizioni di lunga durata sono fisicamente possibili. Propongo un esempio esagerato, suppongo sara’ possibile un giorno costruire una copertura gigante in fibra di carbonio per coprire il centro di Las Vegas e condizionare l’aria della citta’. Questo non significa che sara’ pratico ne desiderabile. Il costo della struttura probabilmente rendera’ questo progetto troppo costoso, anche con l’energia da fusione fredda a costo zero. I cittadini di Las Vegas potrebbero non gradire l’aria condizionata nella loro citta’. Ma, in ogni caso, potrebbero averla usando la fusione fredda, mentre sarebbe fuori questione con ogni altra fonte di energia. Alcuni dei ritrovamenti della fusione fredda sono piu’ solidi di altri. Esperimenti con scarica nel plasma indotta da elettrodi di tugsteno ad alta temperatura sono stati replicati da Ohmori, Mizuno, Cirillo (il nostro Cirillo! ndt) e due altri ricercatori, per quel che ne so. Non sono a conoscenza di errori in questi lavori. Mizuno ha replicato l’effetto centinaia di volte in molti anni ed utilizza i migliori strumenti che si possono comprare. Comunque, finquando l’esperimento non e’ largamente replicato, non possiamo essere sicuri che sia reale e le predizioni basate su di esso sono solo anticipazioni. D’altra parte, temperature moderate di 50 e 150*C sono state replicate da centinaia di ricercatori e queste sono reali al di la di ogni dubbio. Se la fusione fredda potra’ essere commercializzata, vedremo sicuramente turbine a vapore e caloriferi funzionanti a temperature moderate, ma potremmo non vedere l’intenso plasma della fusione fredda ad alte temperature. La fusione fredda cambiera’ il modo con cui costruiremo un numero infinito di prodotti: tutto, dai caloriferi alle fornaci degli stabilimenti, le luci delle strade municipali, gli aeroplani. Cambiera’ i disegni di quasi tutte le macchine. In questo libro, comunque, ho considerato solo come agira’ su un manipolo di macchine: principalmente automobili, generatori di potenza e robot autonomi. Ho ignorato molti dei cambiamenti a cui dara’ vita. A dispetto del fatto che la fusione fredda sia di per se abbastanza controversa per un solo libro, mi sono concentrato sulle provocanti problematiche ed incredibili tecnologie che avranno un profondo impatto sulla societa’. Per esempio, propongo di demolire il sistema delle superstrade interstatali e costruirle sottoterra. Ho fiducia che il lettore trovera’ questo schema piu’ interessante di una discussione sui riscaldatori per piscine e mi perdonera’ nell’ignorare gaiamente il costo di un mega progetto cosi’ fantastico. Il costo sarebbe astronomico con le tecnologie di oggi, forse un centinaio di volte superiore al sistema delle superstrade attuali di superfice. Presumo che nelle prossime decadi o centinaia di anni il progetto diventera’ proponibile e quindi, gradualmente, in vari stadi, il costo scendera’, la nostra ricchezza aumentera’ fino a quando diventera’ attuabile. La superstrada sotterranea, in piccola scala, come il progetto Big Dig di Boston, dimostrera’ il beneficio di portare le strade sottoterra ed incoraggera’ la societa’ nell’investire sulle nuove tecnologie di scavo e di costruzione. Il costo diminuira’ e in qualche tempo, nei prossimi secoli, io spero che il progetto comincera’ sul serio. Ho lanciato alcune idee sconvolgenti perche’ le trovo divertenti. Sopratutto sono interessato sulle grandi idee che possono interessare grandi, intrattabili problemi. Il New York Times ha recentamente dichiarato, “l’indipendenza energetica e’ una meta inottenibile, largamente perche’ gli Stati Uniti, che utilizzano un quarto della produzione di petrolio del mondo, posseggono meno del 3% delle riserve di petrolio del mondo”. In altre parole, il Times pensa che noi non scopriremo mai fonti alternative di energia abbastanza grandi da rimpiazzare il petrolio. Dicono “non ottenibile” e non “non ottenibile in breve tempo” o “non ottenibile per almeno 20 anni senza vigorose ricerche. La fusione fredda potrebbe quasi istantaneamente fornirci questa “inottenibile” meta. Potrebbe darci piu’ di dieci volte l’energia che ora usiamo, o centinaia di volte in piu’. L’unica limitazione pratica sara’ quanto calore disperso possiamo generare senza causare danni all’ambiente. Combinata con altre tecnologie ed usata con criterio, la fusione fredda puo’ risolvere molti degli incubi che sembrano al di la’ della nostra abilita’ di soluzione, quali il riscaldamento globale, acqua potabile e per i servizi a miliardi di persone, inquinamento, disinfestazione di scarafaggi ed altre specie che minacciano la terra e l’acqua, la possibilita’ di trovare terroristi e criminali che si nascondono in inaccessibili posti selvaggi. Potrebbe sembrare strano che una nuova fonte di energia possa risolvere problemi cosi’ disparati, ma io spero di poter dimostrare che la fusione fredda ha queste capacita’. Questo e’ un libro di predizioni e non di specifiche ingegneristiche. Se, nel futuro, questi problemi sono risolti con macchinari alimentati a fusione fredda, le macchine saranno molto differenti da qualsiasi cosa da me descritta fino ad ora, o meglio, di ogni cosa che possa immaginare. Sto suggerendo che cosa potrebbe essere fatto in principio, per mostrare le possibili soluzioni. Dubito che ogni essere oggi vivente possa afferrare tutte le ramificazioni della fusione fredda, o immaginare piu’ di un piccolo numero di modi in cui puo’ essere usata. Non abbiamo esperienza lavorativa , ne sentore di essa. Un giorno, ingegneri di prodotto che hanno trafficato con la fusione fredda per tutta la loro vita considereranno la sua capacita’ scontata e sapranno istintivamente come applicarla nei modi che noi non potremmo mai pensare. Nel 1970, un ingegnere anticipatore o futurista non poteva immaginare che la gente del 1990 avrebbe infilato microscopici computers nei sistemi di iniezioni delle automobili, nei miscelatori per cucina, nelle serrature delle porte degli hotels, nei tubi della Jacuzzi, macchine fotografiche, bollitori di riso con “fuzzy logic”, radio-telefoni palmari e centinaia di altre macchine. Gli esperti di computer erano maestri negli arcani misteri dell’hardware e software, ma non sapevano niente sul modo di cuocere il riso e probabilmente non ci pensano piu’ di una volta. Pensavano ai computes come a delle macchine per fare calcoli, o strumenti per aiutarsi nei laboratori, non come ad aggeggi per cuocere il riso. Quando uscirono i microprocessori, la gente che costruiva bollitori per il riso individuo’ il modo di usarli. Gli ingegneri di prodotto si misero al lavoro, mettendo i computers in posti nuovi ed utilizzandoli in modi nuovi. In retrospettiva, molti di questi sviluppi erano prevedibili. Ogni direttore di albergo o il cliente possono vedere i vantaggi delle porte computerizzate e carte di accesso. Quel che rende il futuro difficile da immaginare non e’ relativo ad un particolare miglioramento, ma invece quando tutti le differenti macchine vengono migliorate simultaneamente. Quando gli alimentatori a fusione fredda saranno disponibili in qualsiasi dimensione, dalla batteria degli apparecchi per l’udito al motore aerospaziale, i disegnatori di prodotto troveranno nuovi modi per usarli e l’accumulo delle variazioni influira’ sulle nostre vite e sulla societa’ molto piu’ profondamente della rivoluzione apportata dal microcomputer. Alcuni lettori potranno dissentire nel discutere come la fusione fredda potrebbe dare forma al futuro quando la ricerca sta lottando contro una dura opposizione politica, quando la maggioranza dei ricercatori sono scoraggiati, professori tra i settanta e gli ottenta in pensioe e quando le celle di fusione fredda hanno prodotto, molte volte, appena qualche watt di potenza (lo stesso dicasi per il laser;ndt) Le auto alimentate a fusione fredda sono oggi solo un sogno distante. Ma io penso che la speculazione dia speranza. La speranza ed una irresistibile visione di un futuro migliore ci sosterra’ in questa lunga, amara, inequale lotta. Mentre gradirei evitare discorsi politici, niente di questo soggetto ha senso fino a che non capite che e’ infangato da rivalita’, ostilita’ e soppressione della liberta’ accademica. Distinti professori di ruolo e Assistenti Universitari si suppone siano liberi di studiare qualsiasi argomento scelto, ma quando hanno tentato di pubblicare risultati positivi sulla fusione fredda, gli e' stato ordinato di non pubblicare o di fare conferenze e sono stati tormentati e riassegnati a lavori servili quali segretari di scorta. La American Physical Society (APS) disse al premio Nobel Julian Schwinger che non gli sarebbe stato permesso di pubblicare saggi sulla fusione fredda nei giornali della APS, malgrado le regole stabiliscano che ad un premio Nobel sia permesso di pubblicare qualsiasi cosa desideri. Schwinger si e’ dimesso in protesta, dicendo: La pressione per la conformita’ e’ enorme. L’ho sperimentata attraverso il rifiuto degli editori dei lavori presentati, basati su velenose critiche di referenti anonimi. La cessazione delle recensioni imparziali sara’ la morte della scienza. Anni dopo interrogai un membro di alto rango dell’APS su questa storia. Mi disse che consideravano Schwinger malato di mente perche’ credeva nella fusione fredda e loro volevano proteggerne la dignita’. Dobbiamo notare che molti scienziati sono rimasti neutrali. Alcuni sono disinteressati, ma molti appaiono di mente aperta e favorevolmente disposti verso la fusione fredda. Centinaia e centinaia di persone hanno scaricato scritti tecnici dal LENR-CANR.org. Presumiamo che molti lettori siano scienziati, perche’ questi sono saggi tecnici, difficili e non potrebbero interessare nessun altro. Il problema e’ quello che gli scienziati non hanno tempo di esplorare ogni nuova idea, cosi’ accettano valutazioni da riviste quali Nature e Scientific American, o sui giornali. Sfortunatamente, un piccolo gruppo di influenti oppositori hanno allargato la loro influenza sui mass-media e hanno instillato pregiudizi nel pubblico e negli scienziati contro il soggetto. Sono inclusi John Maddox, il precedente editore di Nature, Jonathon Piel e John Rennie, il precedente e l’ultimo editore di Scientific American, John Huizenga, il capo del Department of Energy, gruppo ERAB, che era stato incaricato di investigare la fusione fredda nel 1989. Altri prominenti oppositori sono al Dipartimento di Energia, molti del programma di fusione del plasma. Robert Park, relatore di APS e particolarmente velenoso e ristretto di mente. Nel 1991 denuncio’ la fusione fredda sul Washington Post quale risultato di “scemenza o mendicita’” e ripete’ l’accusa nel 2002. Ricercatori di primo piano sulla fusione fredda gli hanno offerto copie dei lavori, ma si e’ rifiutato di leggerli. Nel 1999, quando lo incontrai di persona ad una conferenza APS, cercai di mettergli in mano copia dei lavori di McKubre ed altri. Non solo si rifiuto’ di leggerli, non volle nemmeno toccarli. Li lascio' cadere per terra. Questo libro e’ divulgato nella speranza – non predizione – che la fusione fredda superera’ la rabbiosa opposizione politica e le tormentate difficolta’ tecniche e i risultati saranno eventualmente sviluppati e commercializzati. Mentre sono abbastanza sicuro che gli eperimenti sono corretti e l’effetto reale, non sono fiducioso che l’opposizione possa essere messa da parte. Dipende da due cose: Primo, come disse Max Planck, il progresso della scienza avviene “funerale dopo funerale”. Spiego’ “ Una verita’ scientifica nuova non trionfa convincendo i suoi opponenti e facendogli vedere la luce, ma invece perche’ gli opponenti eventualmente muoiono e una nuova generazione cresce avendo familiarita’ con essa. Molti potenti scienziati del potentato si oppongono alla fusione fredda con una veemenza irrazionale e probabilmente non ammetteranno mai che sono in errore e la ricerca dovra’ attendere fino alla loro morte. Sfortunatamente, molti ricercatori della fusione fredda sono anziani scienziati pensionati che stanno morendo piu’ in fretta degli oppositori. Secondo, non avverra’ niente fino a che il pubblico non richiede azione. Samuel Florman scrisse: Sir Hugh E.C. Beaver, parlando al Primo Congresso Internazionale sull’inquinamento dell’aria nel 1955, espose la campagna, durata 700 anni, contro l’inquinamento in England. Reclamo dopo reclamo, commissione dopo commissione, rapporto dopo rapporto – tutto era inefficace, mentre i secoli passavano e le condizioni peggioravano sempre di piu’. Finalmente lo Smog su Londra del 1952 con il suoi orrendi 4000 morti, preparo’ le condizioni per un nuovo comitato investigativo, presieduto da Sir Hugh. Il rapporto della commissione fu ben accolto, disse Beaver e porto’ ad azioni effettive, non perche’ il rapporto fosse eccezionale, ma perche’ il pubblico era, dopo tanto tempo, ricettivo. La lezione che bisogna imparare, secondo Beaver e’ che “ sull’opinione pubblica e solo su di essa si faranno, alla fine, i conti” Il pubblico non reagira’ fino a quando non lo convinceremo che la fusione fredda merita di essere sovvenzionata. La fusione fredda potrebbe non attecchire, quindi dobbiamo guardare avanti e risolvere le crisi energetiche utilizzando il provato e conosciuto, una buona ingegnerizzazione, riforme sociali e sorgenti alternative di energia quale l’eolica. Dovremmo dare alla fissione dell’uranio una seconda prova. Io non patrocinerei mai una torta in cielo, $100 miliardi su un programma che sviluppi la fusione fredda. Questa e’ una somma troppo alta da rischiare sulla fusione fredda allo stadio presente di sviluppo. D’altro canto, dovremmo accettare un rischio calcolato e sovvenzionare la ricerca per investigare su promettenti e solidi esperimenti sulla fusione fredda, perche’ i risultati potrebbero pagare. Ogni giorno, in tutto il mondo, la gente spende $3,7 miliardi sui carburanti fossili per generare 0.9 quads di energia. La fusione fredda dovrebbe generare quest’ammontare di energia da 15 tonnellate di acqua pesante, che dovrebbe costare circa $3,5 milioni. Immaginate che cosa si puo’ fare per la societa’ con $3,7 miliardi al giorno! Immaginate i benefici che ne verrebbero se questo denaro venisse speso per edificare, educare, cibo e infrastrutture, invece di petrolio e carbone. Ogni settimana, all’incirca 42,000 bambini muoiono da infezioni provenienti da acqua infetta che i genitori potrebbero evitare se solo avessero abbastanza carburante per bollire l’acqua da bere, cuocere il cibo in modo appropriato e riscaldarsi d’inverno. La fusione fredda e’ un rischio che merita di esser preso ed una causa per cui si puo’ lottare, non importa quanto alti siano gli ostacoli da superare. Anche i ricercatori sulla fusione fredda non realizzano quanto vaste le conseguenze del loro lavoro possano essere. La fusione fredda sara’ molto di piu’ di un rimpiazzo pulito dell’attuale sistema energetico. Chiamarlo rimpiazzo equivale a dire che un computer con il Pentium connesso ad Internet e’ un rimpiazzo del regolo e della macchina da scrivere. La fusione fredda sara’ molto meno costosa, molto piu’ abbondante e meno inquinante. Sara’ qualitativamente migliore in modi che non possiamo nemmeno immaginare. Molti dei temi di questo libro sono scritti e aggiornati da articoli che ho scritto per la rivista Infinite Energy. Se i visitatori di LENR-CANR.org scaricano molte copie di questo libro ed esprimono entusiasmo, potrei espanderlo in una nuova versione. I lettori sono invitati a contattarmi con suggerimenti, correzioni e domande a: JedRothwell@mindspring.com   PARTE 1: Cos'è la Fusione Fredda Cap. 1: Una breve descrizione della fusione fredda In una biblioteca universitaria o nella biblioteca online di LENR-CANR i lettori troveranno centinaia di pubblicazioni che descrivono la fusione fredda da un punto di vista sperimentale e molte pubblicazioni che descrivono la teoria. Siccome questo libro riguarda una potenziale tecnologia, piuttosto che descrivere dettagliatamente specifici esperimenti, questa sezione è una breve, semplificata FAQ (acronimo per Frequently Asked Questions raccolta delle più frequenti domande). Per una trattazione più completa si rimanda a A Student’s Guide to Cold Fusion (17). Chi scoprì la fusione fredda? La fusione fredda venne scoperta dai professori Martin Fleischmann e Stanley Pons e annunciata nel marzo del 1989. Altri ricercatori avevano precedentemente osservato fugaci evidenze di essa. Negli anni venti Paneth e Peters pensavano di aver misurato elio da una reazione di fusione a temperatura ambiente di un idruro metallico ma poi ritirarono la dichiarazione.(18) Y.E.Kim crede che P.I.Dee possa aver avuto evidenze di fusione fredda nel 1934 (19). Nel 1981, circa al tempo in cui Fleischmann e Pons stavano cominciando il loro esperimento, Mizuno osservò strane particelle cariche da deuteruri di palladio ma dopo essersi scervellato su di esse per qualche tempo egli le relegò a errore strumentale (20). Invece di questi primi ricercatori, Fleischmann e Pons osservarono un chiaro segnale, che essi replicarono molte volte, e dopo anni di impegno realizzarono negli anni ottanta una tecnica completamente attendibile per riprodurre l’effetto. Cos’è la fusione fredda? E’ una reazione che avviene in certe condizioni negli idruri metallici ( metalli con idrogeno o deuterio ( idrogeno pesante) dissolti in essi). Produce un eccesso di calore, elio, particelle cariche e qualche volta un livello di neutroni molto basso: In alcuni esperimenti il metallo ospite è stato trasmutato in altri elementi. La reazione di fusione fredda è stata osservata con palladio, titanio, nickel e con qualche ceramica superconduttrice. Cos’è l’eccesso di calore? Molti processi chimici e nucleari sono esotermici, cioè liberano calore. Per esempio, quando si accende un fiammifero lo si scalda con l’attrito. Prende fuoco e brucia finché il combustibile non finisce. Rilascia energia immagazzinata; soprattutto produce più energia di quella acquisita con la frizione. Alcune celle di fusione fredda caricate a gas sono simili: una volta che la reazione prende il via, senza alcun input energetico, un flusso di calore ne esce. Altri dispositivi richiedono una fonte di energia elettrica esterna per mantenere le condizioni che portano la reazione a funzionare. L’elettricità in entrata produce del calore e la reazione di fusione fredda produce un calore addizionale o “in eccesso”. Quando vengono immessi 2 Watts di potenza elettrolitica e la cella produce 3 Watts, 1 Watt è l’eccesso. Da un punto di vista pratico, il calore è l’aspetto più importante della fusione fredda. Alcuni ricercatori, compreso Fleischmann, sono convinti che è anche la miglior prova che la reazione sia nucleare, non chimica. Questo aspetto della fusione fredda è stato largamente frainteso. E’ discusso in dettaglio nella prossima sezione. La fusione fredda è di origine chimica, nucleare o qualcosa d’altro? Ciò è spiegato in dettaglio nella prossima sezione. Riepilogando brevemente: la fusione fredda non può essere un processo chimico perché non consuma alcun combustibile chimico e non produce alcun tipo di ceneri chimiche. Le celle di fusione fredda contengono principalmente acqua, che è una sostanza inerte che non può bruciare o avviare alcun altra reazione esotermica. Le celle contengono anche idruri metallici, i quali possono produrre piccole quantità di calore di origine chimica, ma le celle di fusione fredda producono centinaia di migliaia di volte più energia di una cella chimica di qualsiasi dimensione. In alcuni casi, questa grande energia in uscita è il prodotto di un livello molto basso di potenza integrato in un lungo periodo, ciò che potrebbe significare un errore. Un ricercatore può erroneamente pensare di misurare un eccesso di 50 milliwatt, quando in realtà non vi è alcun eccesso. Ma molti esperimenti hanno prodotto una potenza molto più alta, da 500 a 10 000 milliwatts (0.5-10 watts), e questa grande quantità di calore può essere misurata con grande accuratezza. La fusione fredda produce ceneri nucleari invece che chimiche che includono: elio, un numero piccolo di neutroni, e in qualche caso trizio e trasmutazioni nel metallo ospite. Essa produce qualche volta grossolani cambiamenti fisici come metallo fuso o vaporizzato. ( vedere cap.2 sez.6) Se le celle a fusione fredda sono un processo nucleare, perché non sono estremamente calde? Alcuni pensano che siccome le reazioni nucleari producono enormi quantità di energia, le celle dovrebbero essere molto calde, come l’interno di un reattore nucleare o la fotosfera del sole. Questo non è necessariamente vero. Un campione di radio impuro o di uranio che stanno producendo fissione possono essere freddi al tocco, o appena tiepidi. Le reazioni individuali di fissione che interessano l’interno di un atomo alla volta producono milioni di elettronvolts (eV) di energia, mentre gli atomi in una reazione chimica rilasciano al massimo 3 o 4 elettronvolts. Una reazione chimica può produrre più potenza in un breve periodo di tempo di una reazione nucleare: un fiammifero che brucia è più caldo del radio impuro. Gli atomi interessati alla reazione nucleare nel radio sono pochi e distanti fra loro, mentre milioni di miliardi di atomi in un campione chimico partecipano contemporaneamente alla reazione chimica. Il radio rimane tiepido per migliaia di anni, mentre il fiammifero libera brevemente un intenso calore e si distrugge in un mezzo minuto. La fusione fredda è un esperimento domestico facile ed economico? Richard Oriani, uno dei più eminenti elettrochimici del mondo dice che nella sua carriera di 50 anni gli esperimenti di fusione fredda erano i più difficili da condurre. Gli esperimenti di fusione fredda possono costare da 50 000 $ a 20 milioni di dollari. Possono variare in complessità dalla particolare provetta di Fleischmann e Pons fino ai sofisticati spettrometri fatti su misura dei Laboratori Nazionali italiani di energia nucleare (ENEA) e della industria pesante della Mitsubishi. Gli esperimenti necessitano di un tempo per essere condotti che va dai sei mesi ai due anni. Quando Fleischmann e Pons annunciarono l’esperimento, Fleischmann lo chiamò un metodo “relativamente semplice” per compiere la fusione nucleare. Intendeva semplice in confronto alla costruzione di miliardi di dollari di un reattore tokamak. Figura 1.1. Parte di un costoso esperimento di fusione fredda. Uno spettrografo di massa ad alta risoluzione usato per la misura on-line di elio durante un esperimento di fusione fredda a C.R. ENEA Frascati.(http://www.frascati.enea.it/nhe/) La fusione fredda è difficile da replicare, e la reazione è spesso instabile. Il calore s’infiamma e scappa fuori, come il fuoco di legna umida e verde. Scarsamente comprese le reazioni fisiche in esperimenti di fondamentale importanza sono spesso come questo. Dal 1948 al 1952, i transistor esistevano solo come rari e delicati e costosi dispositivi di laboratorio che erano difficili da duplicare. Uno scienziato ricordava che “ nei primi tempi le prestazioni dei transistor erano inclini a cambiare se qualcuno sbatteva la porta”.(21) Per il 1955, milioni di transistor erano in uso e ognuno di quei prodotti di massa erano molto più sicuri dei migliori prototipi di laboratorio del 1952. La fusione fredda è troppo bella per essere vera? Alcuni scettici sono convinti che la fusione fredda sia troppo bella per essere vera. Sospettano che i ricercatori della fusione fredda siano colpevoli di troppo ottimismo. Dovrebbero ricordare il detto di Michael Faraday: “Niente è troppo meraviglioso per essere vero se è conforme alle leggi della natura”. Il genere umano ha scoperto cose meravigliose senza fine che i popoli antichi avrebbero pensato miracolose. I fisici moderni pensano che sia troppo bello per essere vero perché non possono comprendere come può funzionare. Non comprendono appieno il funzionamento della superconduttività alle alte temperature, ma accettano che esista. Prima del 1939, nessuno capiva come la fusione nel sole funzionasse, e prima di scoprire il DNA nel 1952 nessuno capiva come nelle cellule viventi si avesse la riproduzione, malgrado ciò le persone non hanno mai negato l’esistenza del sole o la riproduzione delle cellule. Molte persone hanno l’inconfessato sospetto che la fusione fredda sia troppo bella per essere vera perché la natura non ha mai dato qualcosa per nulla. Pensano che ogni cosa sia difficile, e che ci sia sempre un prezzo da pagare per la generosità della natura. Le risorse sono ora e saranno sempre in quantità scarse e bisogna competere con gli altri per avere la propria parte. Queste persone sono ferme alla mentalità dell’uomo della pietra. Le sole risorse che mancano sono la conoscenza e la scienza. La conoscenza è potere, e con essa si possono liberare le impensabili risorse materiali ed energetiche della terra, e ultimamente dell’intero sistema solare. In un distante futuro quando i viaggi interplanetari diventeranno comuni, ogni persona potrà avere migliaia di ettari di spazio vitale: una vasta proprietà su Marte, la luna o in torri multilivello qui sulla terra. Un giorno i robots saranno migliorati fino a comprendere il linguaggio ed effettuare i lavoro domestici come le pulizie o la preparazione dei cibi. Il loro prezzo scenderà finché ognuno che volesse potrà avere dozzine di robots al suo servizio. L’energia è la risorsa naturale più abbondante di tutte; abbiamo bisogno solo di trovare il modo di utilizzarla. Il sole produce 2.8 x1016 watts che sono abbastanza per vaporizzare la Terra in circa un giorno. Ed è abbastanza per dare ad ogni individuo sulla terra migliaia di volte più energia di quella che l’intera razza umana consuma ora. L’alto costo degli esperimenti significa che i macchinari alimentati a fusione saranno costosi? No. Le maggiori spese per gli esperimenti sono per le strumentazioni usate per misurare il calore, le particelle cariche, le trasmutazioni e i neutroni. I dispositivi a fusione fredda non richiedono precisioni straordinarie o materiali purissimi. Sono assemblati con le mani, come i gioielli, con tolleranza di un millimetro circa. Alcuni di questi dispositivi rozzi e fatti a mano hanno prodotto quantità palpabili e potenzialmente utili di calore. La produzione in massa dei dispositivi a fusione fredda potranno costare in futuro grosso modo come le pile alcaline o al Ni-Cd che in qualche modo le assomigliano. Di che cosa ci sarà bisogno per commercializzare la fusione fredda? Ci sarà bisogno del vostro supporto, il pubblico informato. Vedi l’Introduzione. Finchè le persone non faranno pressione sul governo o sulle istituzioni scientifiche, la ricerca non sarà permessa negli Stati Uniti, e continuerà ad essere attivamente scoraggiato in Europa e in Giappone. Dopo che la ricerca comincerà scrupolosamente saranno necessari anni prima che una teoria sia scoperta e la reazione possa essere completamente controllata. Sarà improbabile che le persone adotteranno i dispositivi commerciali a fusione fredda finché la reazione non sarà completamente controllata, e se non potrà assicurare l’assenza di radiazioni penetranti o altri effetti collaterali. Quanto costerà rimpiazzare tutte le automobili alimentate convenzionalmente, i generatori e gli altri macchinari con modelli alimentati a fusione fredda? Non costerà nulla. Tutti i macchinari si logorano e devono essere rimpiazzati comunque, così che potranno essere sostituiti con modelli a fusione fredda. Le auto durano dai 5 ai 10 anni così la transizione durerà circa dieci anni, e potrà essere accelerata nelle fasi finali quando le persone troveranno sconveniente usare macchine alimentate a benzina. (Vedere cap.7, Sez.2) Sostituire le linee di produzione per la costruzione di macchinari a fusione fredda sarà costoso all’inizio, ma i modelli alimentati a fusione fredda saranno più semplici ed economici rispetto alle macchine a combustibili fossili e non costeranno virtualmente nulla per funzionare, così si potranno salvare enormi quantità di denaro. 1.Il calore è il principale indicatore della reazione Appena dopo l’annuncio della fusione fredda di Fleischmann e Pons, Fleischmann disse,”il calore è l’indicatore principale della reazione”. Intendeva che il calore era l’effetto più facile da misurare e l’indicazione più attendibile del fatto che la reazione fosse nucleare. Ciò è completamente diverso rispetto alle altre reazioni nucleari che emettono intensa radioattività. (Poche non lo fanno; vedi cap.2, sez.1) Normalmente la radioattività è più facile da determinare del calore. Se una reazione nucleare ordinaria sviluppa uno o due watt di calore come fa quella fredda, essa genera anche una radiazione così intensa che chiunque sia nei pressi di una cella non schermata verrebbe ucciso. Questa è una delle questioni più importanti in campo, ed è ampiamente fraintesa, anche dagli scienziati. Il calore è calore; sia che sia originato da una reazione chimica, una reazione nucleare o per attrito, esso produce i medesimi effetti e può essere misurato nello stesso modo, con un calorimetro. Un calorimetro non può distinguere fra nessuna di queste fonti di calore. Un fiammifero di legno pesa 0,2 grammi. Brucia per 25 secondi, producendo circa 40 watts di potenza, cioè produce circa 1 000 Joules di energia ovvero 1 Btu (British termal unit). Una piccola candela di paraffina dello stesso peso può produrre 8.400 Joules. Ma è necessario ossigeno libero per bruciare il fiammifero o la candela, e c’è poco ossigeno libero in una cella a fusione fredda. Quando si ha a disposizione combustibile e ossigeno la migliore possibilità è quella di bruciare 0,02 grammi di idrogeno con 0,18 grammi di ossigeno. Questo forma 0,2 grammi di acqua, dando una resa di 3.133 Joules. Nessun combustibile in una cella chiusa, senza apporto d’aria, può produrre maggior energia di questa. La maggior parte dei catodi di una fusione fredda sono circa delle stesse dimensioni di un fiammifero o una monetina. Ipotizziamo un catodo di palladio per una fusione fredda che pesi 0,2 grammi che produca un watt di calore. Dopo 50 minuti ha prodotto 3.000 Joules, che sono ancora, teoricamente, entro i limiti della chimica ( 3.133 Joulee) benchè praticamente non ci sia modo per il palladio di produrre questa quantità di energia chimica. Se la reazione prosegue ancora per due ore, si può definitivamente escludere il processo chimico. Alcuni catodi per fusione fredda pesanti quanto questo hanno prodotto un watt o due continuamente per settimane. Essi hanno prodotto in totale milioni di Joules (megajoules). Alcuni hanno prodotto fra i 50 e i 300 megajoules. I catodi per la fusione fredda possiedono poco combustibile al loro interno. Un catodo è un idruro: un metallo che ha assorbito idrogeno o idrogeno pesante (deuterio). Quando l’idrogeno è assorbito nel metallo, libera piccole quantità di ossigeno libero nello spazio sopra l’acqua nella cella. Quando l’elettrolisi si spegne, l’idrogeno emerge gradualmente dal metallo. Esso è acceso da una specie di catalizzatore eterogeneo nello spazio soprastante, così da produrre una piccola quantità di calore. (vedi fig.1.5) Il palladio assorbe e cede l’idrogeno più facilmente di ogni altro metallo. Nel XIX secolo gli idruri di palladio erano usati come accendini. Comunque, un catodo di palladio di 0.2 grammi quando completamente saturato di idrogeno può tenere solo circa 286 Joules di combustibile.(22). In molti esperimenti, il calore è stato marginale e di difficile misurazione, ma in altri è stato spettacolare, qualche volta più di tre volte la quantità immessa (300% di eccesso). Con catodi caricati a gas non vi è nessuna potenza in entrata. Se la cella produce una qualsiasi quantità di calore, essa diventa significativamente più calda dell’area circostante, sta producendo eccesso di calore per fusione fredda. In uno degli esempi più spettacolari eseguiti finora, riportato da T.Mizuno, un catodo di palladio dal peso di un centinaio di grammi ha generato un eccesso di calore di parecchi watts per un mese producendo 12 megajoules di energia in eccesso in totale. Divenne sempre più caldo, fino ad arrivare a generare ben più di 100 watts. Mizuno ovviamente si allarmò. La cella era palpabilmente bollente, e non si raffreddava sebbene fosse disconnessa dalla fonte di potenza. Stava producendo ciò che si chiama “calore dopo la morte”. Mizuno sistemò la cella in un secchio d’acqua per raffreddarla. Il primo secchio d’acqua evaporò durante la notte, e venne riempito il mattino successivo. Evaporò di nuovo, e venne riempito ancora una volta. In tutto, evaporarono 17.5 litri d’acqua in un periodo di 11 giorni, prima che la cella si raffreddasse finalmente alla temperatura ambiente. Furono necessari 85 megajoules di energie per vaporizzare tutta quell’acqua. Durante tutta la durata del funzionamento il catodo produsse almeno 97 megajoules. ( in realtà esso produsse molto di più di ciò; questa stima assume che il secchio di plastica fosse perfettamente isolato, che è assurdo, ed è stato tralasciato il fatto che la cella fosse lasciata esposta all’aria per ore prima che l’acqua fosse rimpiazzata al mattino. Il totale reale era probabilmente di centinaia di megajoules). Questa cella, come tutte le altre, possiede solo quantità trascurabili di combustibile chimico, e non hanno prodotto nessuna quantità di cenere chimica misurabile. La cella aveva le dimensioni di una lattina di bibita analcolica riempita con acqua pesante. Il catodo era un tubicino di palladio di un centinaio di grammi. Un campione di fiammifero, carbone, benzina o qualsiasi altro combustibile capace di produrre 97 megajoules avrebbe dovuto riempire la cella parecchie volte per produrre questa quantità di energia, lasciando ceneri, ovviamente. Figura 1.2. Questo catodo da 100 grammi della cella di Mizuno ha prodotto 84 megajoules di calore dopo la morte, tanto da permettere la percorrenza di 80 chilometri con una auto media degli Stati Uniti. Un catodo per fusione fredda, quindi, funziona come un eterno fiammifero che non si consuma e non consuma alcuna quantità visibile di combustibile. Rimane molto caldo per settimane. Le celle a fusione fredda vengono spente dopo un mese o giù di lì, perché i ricercatori sono impazienti di esaminare il catodo e gli altri materiali all’interno della cella. Se una cella che produce un eccesso di energia non viene spenta, ci sono buone ragioni per asserire che andrebbe avanti a generare energia per settimane, mesi o anni. Gli scienziati conoscono solo un fenomeno che può funzionare come questo: una reazione nucleare- decadimento radioattivo, fissione o fusione. La fusione fredda non può essere nessun tipo di energia chimica. Ciò è completamente fuori questione. Potrebbe essere sia energia nucleare che qualche altra sorgente di energia sconosciuta dalla scienza che non è mai stata osservata o studiata prima. Invece, la maggior parte delle indicazioni confermano che la fusione fredda è, di fatto, fusione nucleare. Produce ceneri nucleari: varie quantità di trizio, neutroni ed elio. E’ stata riconosciuta la trasmutazione di atomi al catodo in altri elementi.. Quando il deuterio subisce fusione nucleare produce una quantità fissa di energia: ogni D-D fusione produce 24 MeV di energia; ogni grammo di deuterio rilascia 345 000 megajoules. (23) La cella di Mizuno che ha generato 97 megajoules probabilmente ha convertito 0.3 milligrammi di deuterio in elio. Sfortunatamente, questa celle non era costruita per catturare o misurare le emissioni di elio, così ciò non può essere confermato, ma in altri esperimenti l’elio è stato misurato in questa proporzione. Questi altri esperimenti hanno prodotto minori quantità di energia rispetto a quello di Mizuno, così hanno prodotto piccole quantità di elio, ma i moderni strumenti sono in grado di misurare piccole quantità con accuratezza. Il rapporto di elio fu confermato per primo da M.Miles et al. al China Lake Naval Weapons Laboratory ( laboratorio di armi navali cinese), e più tardi confermato da numerosi altri laboratori. La fig.1.3 mostra che il rapporto di elio con l’energia in un esperimento di fusione fredda al SRI era molto vicino con quello previsto dalla fusione di deuterio nel plasma. Figura 1.3. Risultati delle misure di elio dall’esperimento di Case a SRI. Da Hagelstein,P.L., et al., New Physical Effects in Metal Deuterides. 2004, Massachusetts Institute of Technology: Cambridge,MA http://lenr-canr.org/acrobat/Hagelsteinnewphysica.pdf Si sa che una cella ha il potenziale di proseguire a produrre energia indefinitamente perché il deuterio è convertito in elio così gradualmente che la quantità contenuta nella cella può durare anni- o secoli. Il catodo va incontro a piccoli cambiamenti nucleari ( trasmutazioni), ma ancora, la velocità di cambiamento è così piccola che può durare per anni. Solamente cambiamenti fisici possono interrompere le operazioni a lungo termine: qualche volta, i catodi diventano così caldi che vaporizzano o fondono, ciò che porta la reazione ad una improvvisa fermata. (vedi cap. 2, sez.6) I ricercatori dovranno imparare a prevenire queste situazioni prima che siano costruite celle commerciali. La fusione fredda produce sottoprodotti delle reazioni nucleari come trizio e neutroni in quantità 11 volte più piccola per essere spiegata dalla convenzionale teoria della fusione a plasma. Probabilmente questo perché le condizioni all’interno del reticolo metallico sono totalmente e completamente diverse rispetto a quelle del sole. Come Schwinger sottolinea “i particolari della fusione fredda non sono quelli della fusione calda”.(24) 2. Uno Sguardo Veloce Ad Un esperimento Una grande varietà di calorimetri sono stati utilizzati nella ricerca della fusione fredda. I più divertenti da seguire sono quelli denominati calorimetri di flusso. Assomigliano alle macchine da cafè. L’acqua scorre in un’estremità fredda ed esce dall’altra parte calda. La differenza di temperatura moltiplicata per la quantità d’acqua che vi fluisce rivela quanto calore viene prodotto dal campione. I calorimetri sono semplici nel principio, ma complicati durante l’attuale operazione. L’immagine 1.4 mostra la foto di un calorimetro di flusso. Immagine 1.4. Un calorimetro costruito da Edmund Storms, gentile concessione di E. Storms. Notare la batteria DieHard, in basso a destra, che funge da alimentatore continuo d’energia che non può essere interrotto. Un’interruzione d’energia, infatti, potrebbe rovinare l’esperimento. Per quanto possibile, sono utilizzati materiali e strumenti ordinari poco costosi. Comunque, gli esperimenti non sono mai economici e non possono essere fatti in un batter d’occhio. Immagine 1.5. Accumulatore e rivestimento protettivo di flusso d’acqua refrigerante del calorimetro mostrato nell’immagine 1.4. L’immagine 1.5 mostra lo schema di un accumulatore montato all’interno di una scatola di legno. E’ una bottiglia di pirex con due pareti: un serbatoio contenuto all’interno di un altro serbatoio. Il serbatoio interno racchiude un elettrolito e il serbatoio o rivestimento protettivo esterno che lo avvolge contiene l’acqua di raffreddamento. Il catodo e l’anodo di fusione fredda sono nella parte interna, immersi nell’elettrolito, assieme ad un numero di dispositivi e sensori come ad esempio un apparecchio mescolatore magnetico che si trova sul fondo, il quale assicura l’uniformità della temperatura dell’elettrolito; un termistore per misurare la temperature dell’elettrolito; un paio di termistori per misurare la temperatura di raffreddamento dell’acqua lì dove entra ed esce dal serbatoio esterno e nello spazio superiore, un ricombinatore il quale previene l’esplosione dell’accumulatore, convertendo nuovamente in acqua l’ossigeno e l’idrogeno prodotti per elettrolisi. Immagine 1.6. Schema semplificato di un calorimetro il quale mostra solo l’acqua refrigerante del rivestimento protettivo esterno. L’immagine 1.6 è una versione schematica semplificata, che mostra solo il serbatoio esterno, o rivestimento, con l’acqua refrigerante che viene pompata attraverso di esso. L’acqua è fredda nel fondo da dove penetra nel rivestimento, e più calda nella parte posteriore da dove fuoriesce. Il termistore inferiore misura la temperatura d’ingresso, il termistore superiore misura la temperatura d’uscita. Supponiamo che: - I tester di alimentazione mostrano 2,3 watt di elettrolisi che entrano nel serbatoio - L'acqua di raffreddamento sta attraversando il rivestimento a 30 millilitri al minuto - Il termistore d'ingresso misura 24,31°C ed il termistore d'uscita misura 26,60°C - La differenza (d’uscita meno quella d’ingresso) è di 1.29°C - 30 millilitri d’acqua x 1,29°C = 38,7 calorie di calore o 162,5 joule - dividere 162,5 joule per 60 secondi al minuto per ottenere il livello d’uscita, 2,7 watt - 2,7 watt d’uscita – 2,3 watt d’ingresso = 0,4 watt di calore in eccesso Come indicato nella foto (figura 1.4), l'intero serbatoio è annidato all'interno di una scatola di legno, la quale è all'interno di un'altra scatola di legno, tenuta ad una temperatura d'aria costante, più o meno 0,1°C. Gli apparecchi supplementari, non raffigurati qui, includono la pompa e la scala del peso e del sifone usata per misurare il flusso dell'acqua su una scala digitale entro il margine di 20 milligrammi al minuto. I vari tester e calcolatori di alimentazione registrano la portata, l'alimentazione dell’input, le temperature d'uscita e d'ingresso e così via. Il tutto funziona splendidamente quando funziona, ma assomiglia ad un modello in scala di linea ferrovia elettrica di HO: qualcosa va spesso male. Dovete sorvegliarlo e calibrarlo spesso. Ecco perchè i ricercatori preferiscono i più moderni calorimetri Seebeck completamente elettronici. Uno scettico potrebbe sospettare che qualcosa sia andato storto nel nostro esempio e che il ricercatore stia misurando in modo errato il flusso di acqua. Supponiamo che il flusso reale sia di 26 millilitri al minuto e non 30. Questo porterebbe l'equilibrio dell'alimentazione d'entrata e d'uscita a zero, non ci sarebbe più eccesso. Oppure lo scettico potrebbe ritenere che il tester di alimentazione non stia funzionando e che l'alimentazione in ingresso sia in effetti di 2,7 watt e non di 2,3. Il termistore d'ingresso potrebbe registrare 0.19°C di meno oppure dal lato d'uscita, l'acqua non può essere mescolata correttamente ed il termistore d'uscita potrebbe misurare una corrente di flusso calda d'acqua. Questi problemi produrrebbero una falsa lettura di 0,4 watt in eccesso, che il ricercatore riconoscerebbe immediatamente come errore di strumentazione, perché una reazione endotermica così forte e continuata è impossibile. (C’è una breve reazione endotermica di assorbimento di calore quando il catodo si carica. Questo si produce innegabilmente con la maggioranza dei calorimetri. Ma con un piccolo tipico catodo, sarebbe di gran lunga inferiore a -0,4 watt e nessun catodo potrebbe assorbire l'energia per molto.) Uno sperimentatore disordinato potrebbe effettivamente fare questi errori o una certa combinazione di loro. Questa è la ragione per cui gli esperimenti devono essere ripetuti ancora ed ancora, in molti e diversi laboratori, utilizzando apparecchiatura che sia stata testata e calibrata con cura. Con l’apparecchiatura attuale collegata a questo particolare calorimetro, uno sbaglio su questa scala sarebbe improbabile. Il flusso d’acqua, per esempio, è misurato su una bilancia elettronica con un margine massimo d’errore di 10 milligrammi. L'operatore può misurare la differenza fra 30,01 millimetri e 30,02 millimetri ed esegue frequenti test per assicurarsi che la bilancia funzioni correttamente, in modo che sia improbabile che possa confondere 30 millilitri con 26. Analogicamente, non misura esattamente 2.7 watt; utilizza un tester d'alimentazione computerizzato per misurare la corrente diretta fino ad un milliwatt di precisione. I ricercatori che misurano onde di forme più complesse si affidano a tester professionali di gradi che sono calibrati e certificati dal fornitore. E che costano anche fino a $16.000. Con la maggior parte dei calorimetri, anche solo una frazione di un watt può essere misurata con fiducia. Inoltre, l’effetto è stato misurato ripetutamente, in vari laboratori, utilizzando molti tipi di calorimetri. Anche se il nostro scettico a dubbi riguardo all’operazione di un calorimetro di flusso, il che è evidentemente piuttosto complicato, i suoi dubbi non potrebbero applicarsi ad altri tipi, come ad esempio calorimetri statici e Seebeck. Questi hanno anch’essi registrato un eccesso di calore durante gli esperimenti di fusione fredda. In altre parole, il calore non può essere una conseguenza prodotta dal disegno del calorimetro di flusso e non può essere un errore fatto da un unico ricercatore. La messa in opera del calorimetro è la parte più semplice dell’esperimento. Una persona esperta può farlo in pochi mesi. La parte difficile è la selezione, la preparazione e la successiva evacuazione del catodo con microscopi elettronici e spettrometri di massa. Questo stadio può richiedere mesi o anni. Gli esperimenti di fusione fredda sono spesso descritti come semplici dagli scettici o come “qualcosa che qualunque allievo di scuola superiore possa fare”. (In effetti, c’è un gruppo di studenti delle superiori che fanno questi esperimenti e che hanno molto talento). Vivono nell’Oregon e lavorano ad un programma onorario estivo in un’università locale.) I critici hanno ripetutamente descritto le cellule della fusione fredda come dei “vasi” nei quali viene “spinto” del palladio. Un reporter del Newsweek a raggruppato una serie di miti e false descrizioni in un breve articolo: Gli scienziati della fusione fredda, in contrasto (alla fusione di plasma), hanno utilizzato una messa a punto “tanto semplice da togliere il fiato”: un vaso di vetro riempito d’acqua e collegato con 2 elettrodi come fosse una batteria… E siccome i fusionisti hanno sostenuto di produrre solamente pochi minuscole quantità di energia, possono razionalizzare i loro ambiziosi risultati ribattendo che molti validi esperimenti si basano su piccole misurazioni… Primo, come abbiamo già notato, perfino il calorimetro stesso non è “tanto semplice da togliere il fiato”, non è “un vaso” e il catodo di fusione fredda richiede a volte mesi di fabbricazione ed analisi. Solo perché un oggetto è piccolo, non significa che sia anche semplice. Un catodo è complicato almeno quanto un semiconduttore o superconduttore ad elevata temperatura. Secondo, i ricercatori della fusione fredda (e non i “fusionisti”) non sostengono affatto di aver prodotto minuscole quantità di energia, ma sostengono di aver prodotto grossi e misurabili livelli di energia. Infatti, la potenza di molti esperimenti di fusione fredda sarebbe potuta essere rilevata con facilità nel 1850 ed in alcuni casi nei quali non vi era alimentazione d’ingresso, il calore della fusione fredda è stato palpabile. McKubre ha osservato persistenti eccessi di calore fino al 300% con un segnale Sigma 90 ed ha dichiarato che “l’effetto non è né scarso né momentaneo.” 3. Una Veloce ed effettiva comparazione tra Fusione al Plasma (Fusione Calda) e Fusione Fredda. La fusione al plasma o fusione calda (termonucleare) come viene spesso chiamato oggigiorno, è la stessa reazione che avviene nel sole. Come annotato precedentemente, la fusione fredda sembra fondere il deuterio per produrre dell’elio, rilasciando la stessa quantità di calore emanata dalla fusione termonucleare. La comparazione finisce qui. Per produrre un watt di calore, una reazione termonucleare genererà anche un flusso mortale di neutroni che ucciderà tutti gli osservatori, almeno che questi non si proteggano dietro ad uno scudo d’acciaio o di piombo. Un reattore nucleare tokamak irradierebbe i dintorni con effluenti radioattivi tanto pericoloso quanto quelli generati dai reattori di fissione dell’uranio, e molto più pericolosi dei più avanzati reattori idroelettrici di fissione. L’imminente costruzione del reattore sperimentale ITER tokamak costerà circa 5 bilioni di dollari. Nessuno può indovinare quanto costerà un reattore nucleare effettivamente funzionante, ma probabilmente sarà una cifra compresa tra decine o centinaia di bilioni di dollari, rendendo questo processo di generazione elettrica il più dispendioso mai escogitato. I reattori tokamak sarebbero così costosi che solo pochi di essi potrebbero essere costruiti e sarebbero così radioattivi che sarebbe prudente costruirli lontani dalle città, di conseguenza l’elettricità dovrà essere trasmessa coprendo lunghe distanze o convertita in idrogeno e trasportato attraverso condutture. (Se genereremo idrogeno nelle località remote, sarebbe molto più economico utilizzare turbine a vento nel Dakota e nel Texas, le quali potrebbero rifornire abbastanza energia per tutti gli U.S. L’energia dal vento è intermittente, ma se viene convertita in idrogeno, questo non avrebbe più importanza.) Ricerche sulla fusione termonucleare sono state fatte per oltre 60 anni ed sono costate circa 1 bilione di dollari l’anno, con migliaia di scienziati che hanno lavorato a tempo pieno. Nonostante questo, i progressi verso dispositivi pratici sono stati irrisori. La ricerca della fusione fredda ha continuato per 16 anni con un costo di approssimativamente 100.000 dollari l’anno, con appena una dozzina di scienziati volontari e professori in pensione, ma enormi progressi sono stati fatti ed è più vicino ad un prodotto pratico e commerciale di quanto lo sia o possa mai diventare la fusione al plasma. La più grande reazione termonucleare della storia a prodotto 10.7 megawatt, che sono di gran lunga superiori all’energia prodotta dalla fusione fredda, ma è durata solo una frazione di secondo, ha quindi approssimativamente generato 6 megajoule d’energia. Dozzine di sperimenti sulla fusione fredda hanno dimostrato di meglio. Come annotato in precedenza, alcuni hanno prodotti centinaia di megajoule. Il flusso di calore è decisamente meno importante, ma prosegue per settimane o mesi, fino a quando questa tartaruga di fusione fredda sorpassi questa lepre di fusione termonucleare. Forse questo confronto è ingiusto, perché gli scienziati di fusione al plasma non hanno provato a produrre una grande quantità di energia, ma hanno tentato di raggiungere due obbiettivi: un pareggio ed una reazione di auto sostentamento. Pareggio significa che l’energia in uscita dalla macchina è uguale all’energia in entrata richiesta per sostenere la reazione. In una reazione che si auto sostiene o in una reazione completamente avviata, la macchina si mantiene in funzione senza ulteriore alimentazione in ingresso. Il pareggio è stato il Santo Graal della fusione termonucleare per quasi 50 anni. Molti testimoni dicono che questo obbiettivo sia ancora remoto. Qualcuno ha paragonato le ricerche della fusione al plasma al tentativo di raggiungere lo spazio remoto costruendo aerostati sempre più grandi. La fusione fredda ha raggiunto tutti e due gli obbiettivi un paio d’anni dopo che fu annunciata. Le cellule della fusione fredda hanno spesso generato un’energia maggiore di quella elettrochimica in ingresso e le cellule di fusione fredda caricate a gas non hanno energia esterna in ingresso, solo in uscita, sono quindi auto sostentatrici. I reattori di fusione al plasma costano molto più dei reattori a fusione fredda. Per ragioni sia tecniche che economiche, un generatore elettrico termonucleare funzionerebbe probabilmente soltanto come macchina su vastissima scala, per rifornire un'intera città. Alcuni osservatori hanno suggerito che dovrebbero essere costruiti così grossi che una manciata rifornirà tutti gli U.S. I dispositivi di fusione fredda possono essere di qualunque misura. Un generatore termonucleare sarebbe molto più grosso e più complicato dei generatori elettrici convenzionali di similari capacità. Il reattore mostrato nell’immagine 1.7 è solo sperimentale e non era stato previsto per produrre energia ad alta densità, comunque, 10.7 megawatt non è molto per una così gigantesca macchina. Molti dispositivi sperimentali vengono ridotti, non il contrario, ma perfino un tokamak sperimentale non funziona almeno che non sia gigantesco. Questo non è un impianto pilota. Non vi è nessun generatore d’elettricità qui, ma solo il tokamak e gli strumenti utilizzati per misurare la reazione. In effetti, nessuno ha mai iniziato a lavorare su metodi pratici per catturare le radiazioni del tokamak e convertirle in calore proficuo. Il motore di una locomotiva o di un elicottero produce 15 megawatt di puro calore ed è decisamente molto più piccolo di questo. La densità energetica della fusione fredda è alta, quindi un motore a fusione fredda dovrebbe essere compatto quanto un motore a combustione. Immagine 1.7. Il reattore termonucleare sperimentale Tokamak (TFTR) nel Laboratorio di Fisica Termonucleare dell’Università di Princeton, Dipartimento U.S. dell’Energia. Notate le persone situate nella parte destra. Questo strumento è costato “circa 1 bilione di dollari” alla costruzione e richiede 70 milioni di dollari annui per rimanere operativo. Produce 6 megajoule durante un esperimento, il record mondiale annotato per la fusione termonucleare. Da PPPL: Una descrizione, 1991: Laboratorio di Fisica Termonucleare dell’Università di Princeton. Immagine 1.8. Da PPPL: L’imminente Reattore Termonucleare Internazionale (ITER) tokamak, come previsto nel 1991. Notate le persone in basso a destra. Ci si aspetta che ITER costerà circa 5 bilioni di dollari. Una descrizione, 1991: Laboratorio di Fisica Termonucleare dell’Università di Princeton. Immagine 1.9. Da PPPL: Un tipico esperimento di fusione fredda nel calorimetro blu Seebeck sulla sinistra. Da J. Dash, della Portland State University. Fotografie di Dan Chicea, gentilmente concesse da B. Zimmerman. Questo calorimetro costa solo 6000 dollari. La maggioranza degli esperimenti costano circa 50.000 dollari strumentazione compresa e vengono compiuti da volontari e professori in pensione. Alcuni hanno prodotto da 50 a 300 megajoule durante un unico sperimento. Hanno realizzato i due obbiettivi che la fusione termonucleare ha fallito nel raggiungere in 60 anni: auto sostentamento e piena accensione. 2 - La fonte energetica ideale La fusione fredda è stata definita la sorgente di energia ideale: infatti, non produce inquinamento; il combustibile è inesauribile; è migliaia di volte più economico delle altre convenzionali forme di energia; ed è una forma di energia compatta, ovvero possiede una elevata densità sia di potenza che di energia, che sembra essere circa milioni di volte maggiore rispetto all’olio combustibile, al carbone o agli altri combustibili chimici; una singola piccola carica di acqua pesante come combustibile durerà per decenni. La densità di potenza è tanto quanto il cuore di un reattore a fissione di uranio, ma la fissione richiede gigantesche e pesanti opere di schermatura e reattori centralizzati, mentre i motori a fusione fredda saranno piccoli e simili ai motori a combustione interna a gasolio. Questi vantaggi sono così ragguardevoli che producono nella gente una sensazione che la fusione fredda deve essere “troppo bella per essere vera”. Ancora, la fusione fredda non ha solo questi unici pregi. La seguente tabella mostra tutti i suoi pregi rispetto a quelli delle altre fonti energetiche. Tab. 2.1 Raffronto per diverse fonti energetiche (1)Il reattore a fissione non produce inquinamento durante la reazione, ma l’uranio deve essere estratto, la collocazione delle scorie radioattive e lo spegnimento dell’impianto costituiscono seri e costosi problemi da risolvere. L’alto livello di radioattività delle scorie e lo spegnimento del combustibile possono essere usati ai fini terroristici. (2) Secondo gli studi fatti a LOS ALAMOS, i reattori a fusione al plasma possono produrre circa la stessa quantità di rifiuti nucleari prodotti dagli attuali reattori a fissione, e possono non essere commercialmente competitivi con i più avanzati reattori a fissione e possono non avere significativi vantaggi ambientali, sulla sicurezza e sulla salute. (33) (3) I reattori a fissione sono localizzati lontano dalle città perché vi sono rischi di rotture catastrofiche, i reattori a fusione al plasma possono produrre rilevanti quantità di rifiuti radioattivi per cui non è prudente localizzarli vicino ai centri abitati. (4) “Esercizio 24/7” significa che la sorgente energetica è disponibile su domanda, anche di notte, diversamente dall’energia solare. L’energia solare ed eolica possono essere usate per produrre idrogeno e stoccarlo per usarlo quando non sono disponibili, ma ciò potrebbe aumentare considerevolmente i costi. La potenza idroelettrica potrebbe essere contenuta nei momenti di siccità. Inoltre, ogni sistema energetico deve essere periodicamente fermato temporaneamente per la necessaria manutenzione. I generatori eolici, solari e idroelettrici non inquinano significativamente, e tutti e tre derivano dall’energia solare che è inesauribile. In ogni caso, la potenza ricavata da queste sorgenti è limitata, possono essere installati solo in determinate località che sono spesso lontane da dove è necessario disporre dell’energia prodotta. I fiumi continueranno a scorrere ancora per miliardi di anni, così che la potenza idroelettrica che può essere ricavata può considerarsi inesauribile, ma questa risorsa è già sfruttata: vi sono pochi fiumi adatti su cui costruire dighe nei paesi sviluppati. L’energia solare è intermittente, non disponibile di notte o in condizioni di cattivo tempo e la sua densità di potenza è molto bassa. L’energia eolica nel Nord e Sud Dakota e Texas possono teoricamente supplire a tutta l’elettricità degli U.S. (34), (35) ; sfortunatamente, però, il Nord e Sud Dakota sono lontani dai centri altamente popolati, e l’energia elettrica non può essere trasportata per migliaia di kilometri. L’energia eolica può essere utilizzata per produrre gas idrogeno, il quale può essere trasportato a lunghe distanze tramite idonee condotte e utilizzato per produrre energia elettrica in celle a combustibile. Questo potrebbe avere un vantaggio aggiunto di poterlo stoccare in prossimità degli impianti e utilizzato su richiesta, ma ciò sarebbe moto costoso e avrebbe bisogno di tempi molto lunghi oltre a centinaia di migliaia di turbine; negli U.S.A., approssimativamente tante quante sono le attività commerciali di trasporto. L’energia eolica è molto più interessante in Europa. Impianti eolici off-shore nel Mare del Nord possono produrre più di quattro volte l’energia ora usata in Europa (36). Mettendo da parte gli aspetti teorici, strettamente da un punto di vista ingegneristico, la fusione fredda non ha solo un aspetto che la rende diversa dalle altre sorgenti di calore. Essa non è più calda o più intensa della fiamma. Il combustibile è disponibile in quantità illimitate e non costa nulla, ma la stessa cosa può essere detta per la luce solare. Ha una durata milioni di volte maggiore dei combustibili chimici, ma non è uranio. E’ perfettamente sicura anche se può dirsi la stessa cosa per la luce solare, il vento o l’energia idroelettrica. Nessun’altra singola fonte energetica mette insieme tutti i vantaggi della fusione fredda. La fusione fredda non è una strana scienza frutto di invenzione. Essa non può produrre immani esplosioni come la bomba termonucleare e non può generare radiazioni da decadimento, come può derivare dal nocciolo di un reattore a fissione nucleare. 1. Un esempio di sorgente nucleare benigna. A prima vista la fusione fredda può sembrare impossibile. Essa è una fonte di potenza nucleare, anche se non produce radiazioni penetranti pericolose, o sottoprodotti radioattivi. Molte persone ritengono che tutte le sorgenti energetiche nucleari necessariamente producano radiazioni pericolose, come succede ai reattori nucleari convenzionali a fissione ovvero ai reattori tokamak a fusione. Il plutonio-238 , invece, genera solo calore senza produrre radiazioni o sottoprodotti pericolosi. Esso produce radiazioni alfa, che però possono facilmente essere schermate con sottili barriere costituite da fogli di alluminio o di carta. La fusione fredda produce anche particelle alfa (nuclei di elio), pure facilmente schermabili. La NASA, per i propri veicoli spaziali, usa generatori (RTG) (37) termoelettrici di radioisotopi che sono molto resistenti; uno malfunzionante è stato distrutto un momento dopo il lancio. L’RTG è stato recuperato sulla superficie oceanica in ottime condizioni, e poi utilizzato in un'altra missione. Sebbene l’RTG stesso non sia pericoloso e ragionevolmente sicuro da maneggiare, l’isotopo dei plutonio 238 è molto raro, il suo costo vale centinaia di migliaia di dollari al kilgrammo e deve essere separato da tonnellate di plutonio e uranio, elementi estremamente pericolosi. L’RTG non riduce quindi i rischi collegati con il materiale radioattivo. La figura 2.1. mostra l’RTG usato nella missione spaziale CASSINI. Il tempo di dimezzamento della vita del plutonio-238 è di 88 anni, e diversamente dalla fusione fredda, il decadimento radioattivo non può essere spento, cosi che il reattore in questa foto è già caldo e lo rimarrà per centinaia di anni. Un reattore nucleare convenzionale richiederebbe pesanti schermature; la donna a destra non potrebbe mai essere capace di stare nelle immediate vicinanze. La sonda Cassini ha tre di questi generatori RTG. Ognuno possiede 8 kg di plutonio, che producono 0,56 watt di potenza termica per grammo, con una resa termica globale di 4.480 watt. L’efficienza di conversione è bassa, e la potenza elettrica in uscita è di solo 285 watt (38, 39). Le celle al palladio a fusione fredda hanno prodotto densità di potenza elettrica considerevolmente maggiori, e sono ora disponibili motori termici con efficienze più grandi, così che un generatore a fusione fredda oggi dovrebbe essere molto più piccolo e compatto rispetto a quello mostrato in figura. Figura 2.1. Missione Cassini della NASA – General Pur pose Heat Source Radioisotope Thermoelectric Generator (GPHS-RTG)   Piccoli RTG sono stati usati come batterie per Pacemaker (fig. 2.2.). Essi sono stati successivamente impiantati su centinaia di pazienti. Hanno una durata molto più grande delle batterie chimiche: circa 20 anni. Non vi sono rischi di ingestione nei pazienti, a meno che deliberatamente non venga rotto il contenitore del pacemaker e se ne respiri le polveri (40, 41). Comunque, essi sono stati posti fuori mercato a causa dei timori di cosa potrebbe accadere dopo la morte del paziente. Se il pacemaker non è rimosso e conservato con cura, esso può essere un pericolo per la salute. Fig. 2.2. Un pacemaker alimentato a plutonio. Il plutonio è stato rimosso; esso era nella fessura della parte bassa a sinistra. Centinaia di questi pacemaker sono stati impiantati in pazienti senza effetti collaterali. La fusione fredda sarà realizzata con componenti di questa grandezza o più piccoli, delle dimensioni desiderate. http://www.orau.org/ptp/collection/Miscellaneous/pacemaker.htm Il comportamento del dispositivo a fusione fredda dovrebbe essere simile a quello della NASA RTG o pacemaker al plutonio, ma i materiali usati nella sua costruzione dovrebbero essere comuni, metalli sicuri al posto di isotopi rari. Tutti i metalli in partenza sono sicuri. In pochi esperimenti esso è diventato leggermente radioattivo dopo un suo intensivo uso, e alcune celle hanno prodotto trizio, ma gli esperti confidano che ciò possa essere evitato nelle celle commerciali future. Anche se viene prodotta una piccola quantità di trizio, ciò non sarebbe comunque un problema di salute pubblica. Prodotti di consumo come le insegne che indicano l’uscita negli uffici contengono molto più trizio rispetto alle celle a fusione fredda. Vi sono minute quantità di materiale radioattivo in altri strumenti usati negli ambienti famigliari o di lavoro, come l’americio nei rilevatori di fumo. Vi sono anche quantità di materiali radioattivi naturali nelle costruzioni, come il gas radon che si raccoglie in alcuni seminterrati. Il carbone è la sorgente più rilevante dell’inquinamento radioattivo. Nel globo, la combustione del carbone ha rilasciato approssimativamente 8.960 tonnellate di torio e 3.640 tonnellate di uranio radioattivi (42). La fusione fredda non avrebbe rilasciato nell’ambiente niente di questo pattume! Essa consumerebbe solo 1.200 tonnellate di deuterio. Anche se tutte queste 1.200 tonnellate dovessero diventare trizio (cosa peraltro impossibile) ancora non sarebbe peggio del carbone. In ogni caso vi sarebbe un minimo rilascio di materiale radioattivo in quanto le celle sarebbero sigillate come le odierne batterie d’automobile. Le batterie sono riempite con pericolose sostanze acide o caustiche ma raramente si rompono o causano danni. Le celle a fusione fredda sono egualmente affidabili. Non sarà difficile isolare e riciclare quel poco di materiale radioattivo delle celle di scarto. Se vi fosse qualche prolungamento della durata dell’emissione della radiazione, le celle potrebbero essere munite di appositi allarmi, simili ai rilevatori di fumo. (Un rilevatore di fumo è in realtà un rilevatore di particelle a che fa scattare un allarme quando le particelle sono assorbite dal fumo. E’ semplice, poco costoso, sensibile e affidabile.) Il plutonio-238 è un rischio per la salute quando viene ingerito perché le particelle a danneggiano gradualmente il tessuto immediatamente a contatto con il metallo. Se si respira un frammento di plutonio e viene trattenuto nei polmoni, dopo diversi anni può provocare il cancro. Il decadimento radioattivo non può essere spento, mentre la fusione fredda può essere fermata come si ferma l’emissione delle particelle a; così, anche se una persona ingerisce una piccola quantità di catodo della fusione fredda (in gravi incidenti, come viene detto), non ci sarebbero danni graduali ai tessuti incontrati dal frammento di plutonio. 2. Altri vantaggi dei motori termici che possono essere usati con la fusione fredda. Il generatore termoelettrico della missione Cassini è estremamente affidabile. Uno dei primi RTG della NASA è stato messo a bordo del PIONEER 10 nel 1972, e continua a funzionare impeccabilmente da 30 anni, generando potenza nello spazio più profondo. I congegni termoelettrici sono affidabili in quanto non hanno parti in movimento. Sono stati sviluppati diversi tipi di questi sistemi, inclusi i vecchi tubi di radio allo stato di plasma, ma i più affidabili sono quelli allo stato solido. In un lontano futuro, tutta l’energia elettrica sarà prodotta da generatori di potenza a fusione fredda. Il problema di oggi è che l’efficienza è bassa ed i costi sono alti. Questi generatori convertono solo il 5 – 10 % del calore in energia elettrica lasciando il resto come calore residuo di scarto. Attualmente, alcuni prototipi hanno dimostrato efficienze di conversione fino al 20 %. Alcuni scienziati, compreso il ricercatore sulla fusione fredda Peter Hagelstein, dicono che si può arrivare a dispositivi molto più efficienti, che possono raggiungere rendimenti del 50 – 80 %. Questo sarebbe ideale per la fusione fredda in quanto, in questa maniera, sarebbero assai migliori delle turbine a gas e di altri motori termici, e potrebbero far risparmiare enormi quantità di combustibili fossili. Mentre si aspetta che questi congegni ideali possano arrivare, si possono usare piccoli convenzionali generatori a fusione fredda, con qualche parte in movimento. Sebbene l’energia ricavata dalla fusione fredda non costerà nulla, essa dovrebbe però derivare da generatori dotati di una ragionevole efficienza, in quanto saranno più compatti, più piccoli, silenziosi. L’RTG della sonda Cassini costa milioni di dollari, ma anche se ne fosse acquistato uno da 500 $ esso non potrebbe essere una via praticabile per generare elettricità nelle abitazioni. Questo RTG infatti produrrebbe solo 285 watt, che non sarebbero sufficienti nemmeno a far funzionare un forno a microonde. Il suo peso sarebbe di 75 kg e produrrebbe 4 kW di calore residuo.Per una abitazione sarebbero necessari dai 10 ai 20 generatori di questo tipo, e si produrrebbe così tanto calore residuo da sembrare di avere una fornace aperta nel giardino o nell’interrato. Per produrre elettricità dalla fusione fredda, possono essere usati due tipologie di motori temici: il motore STIRLING e le TURBINE A VAPORE. La NASA sta sviluppando l’SRG (Stirling Radioisotope Generator) per rimpiazzare l’RTG visto sopra. L’SGR ha delle parti in movimento e non dura così a lungo come l’RTG e, anche se più piccolo, questo è un fattore critico per le missioni spaziali. 3. A cosa possono assomigliare le celle a fusione fredda? A prima vista possono assomigliare ai bollitori odierni di acqua calda, riscaldati a gas o tramite resistenza elettrica: esso dovrebbe essere un largo serbatoio isolato termicamente. Nella parte bassa, dove è collocato il bruciatore del gas, ci sarebbe una cella a fusione fredda da 12 kW. Celle a fusione fredda hanno già raggiunto alte densità di potenza, sufficienti e adatte a questo spazio. Tom Benson, ricercatore sulla fusione fredda, descrive come dovrebbe essere fatta una cella a fusione fredda. L’unità dovrebbe essere un contenitore, simile ad un carrello per batterie o una piccola fotocopiatrice. Essa sarà sufficientemente piccola da attraversare le porte, ed essere maneggiata da una coppia di persone o con un piccolo carrello elevatore. Il materiale attivo all’interno dell’unità dovrebbe consistere in 10 o più parti di un elettrolita solido attivato – come un idruro metallico su struttura ceramica ovvero in complesse nano-strutture. Ogni parte dovrebbe essere delimitata da un elettrodo di platino dotato di una grande superficie, la cui porosità viene saturata dal gas deuterio regolato da un sistema di controllo di pressione. Temperatura, pressione, composizione chimica dell’elettrolita, ed ogni altra variabile significativa, dovrebbero essere monitorate tramite appositi sensori. Da queste informazioni, il sistema di controllo descrive (sulla base di formule e valori tabellari) la reazione di fusione fredda che avviene e come varia al variare della potenza elettrica in rete, della pressione del gas, dell’aggiunta di elettrolita e di altre variabili per un mantenimento costante del calore di fusione della reazione. Se il meccanismo di controllo cessa di funzionare bene, o qualcosa d’altro non funziona bene, la reazione si ferma e l’unità semplicemente si raffredda. Questa è una sicurezza intrinseca perché le reazioni possono avvenire solo in un ristretto intervallo di condizioni, che possono essere mantenute solo con un costante controllo. L’unità completa sarà chiusa in un mantello di acciaio, con uno scambiatore di calore per produrre vapore per una turbina. Oppure sarà rivestita da pannelli termoelettrici , quale generatore termoelettrico in equilibrio termodinamico. Questo modulo è progettato per essere usato con molti tipi di macchine di varie dimensioni, da generatore domestico fino a soddisfare esigenze di potenza di piccole industrie. Ogni unità genera 10 kW di energia termica, per essere convertita in energia elettrica, oppure direttamente utilizzata nei processi industriali, oppure ancora per riscaldare spazi . I moduli possono essere contenuti all’interno del sistema di generazione di vapore oppure del sistema termoelettrico. Una o due di queste unità potrebbero essere sufficienti per un uso domestico, mentre 10 potrebbero bastare per un essiccatoio di legname e 50 potrebbero bastare per un impianto di trattamento di acque reflue. La cella dovrebbe funzionare su domanda per 5 o 10 anni prima che l’elettrolita o la matrice sia degradata al punto in cui l’unità perde circa la metà della propria potenza effettiva. Con il tempo si possono avere perdite di gas di deuterio, per cui sarà necessario prevedere una riserva con cui ripristinare la quantità necessaria negli anni. Pensando a ciò come una grande batteria ricaricabile, si produce calore ad una determinata temperatura, a seconda dei modelli. Alcune saranno progettate per temperature moderate (tra 80 e 200 °C) mentre altre lo saranno per temperature più elevate (tra 500 e 1000 °C), con un controllo di più o meno 50 °C a seconda della potenza richiesta. Questi moduli saranno costruiti da General Electric, Wetinghouse, Mitsubishi ed altre industrie e saranno validati da appositi Laboratori di certificazione. Saranno inoltre approvati e testati in ordine alla sicurezza per la salute proprio come avviene oggi per qualsiasi prodotto chimico o elettrico in uso. Queste unità possono produrre vapore di processo, calore o elettricità tramite turbine a vapore o pannelli termoelettrici, i quali dovranno essere necessariamente ingegnerizzati al massimo e metteranno in competizione le risorse industriali del Giappone, degli USA, dell’Europa e della Cina. Milioni di ingegneri di tutto il mondo, una volta che avranno compreso realmente che cosa è la fusione fredda, sentiranno odore di fama e di soldi. Essi inizieranno subito a lavorare sui sistemi di generazione e di controllo e non avranno bisogno di fare speculazioni. Di sicuro si può asserire che una volta che sarà reso disponibile il primo prototipo di fusione fredda, gli ingegneri progetteranno tutto il resto. Dopo 10 anni di produzione intensiva, le celle a fusione fredda, i pannelli termoelettrici e gli altri componenti subiranno una caduta di prezzo come risposta alla domanda di mercato, come è successo nel 1920 per le automobili m nel 1980 per i computers, mentre l’efficienza delle celle subirà un incremento fino al massimo teorico. 4. Come debbono essere fatte le celle Le celle a fusione fredda, dovrebbero essere costruite con le stesse difficoltà riscontrate nella fabbricazione delle batterie elettriche, alle quali assomigliano per certi aspetti. Quando il concetto fisico sarà stato compreso ed il primo prototipo reso disponibile, molte industrie entreranno in competizione e si arriverà ad una rapida caduta del prezzo. Certamente, le batterie non necessitano di alta tecnologia, le loro linee di produzione sono controllate con cura, ma il capitale d’investimento e l’esperienza necessarie sono molto meno rilevanti rispetto , per es., ad una fabbrica d’automobili oppure una centrale elettrica da 1000 MW di potenza. Le linee di produzione delle batterie debbono essere pulite ed esenti da contaminazioni, ma non necessitano dei costosi ambienti standard delle linee di produzione dei semiconduttori. Una linea di produzione di batterie può essere avviata nel corso di qualche mese e si possono acquistare linee di produzione di batterie da soli (vedi il siti INTERNET della United Power Enterprises Co, Ltd, di Hong Kong). In un futuro non troppo lontano, è auspicabile che queste ed altre industrie venderanno linee di produzione di celle a fusione fredda, e migliaia di altre coopereranno con queste ultime. Fig. 2.3.Una linea di produzione di batterie alcaline, disponibile per la vendita in INTERNET, della United Power Enterprises Co., Ltd. http://www.unitedpower.com.hk/ Le linee di produzione a fusione fredda dovrebbero essere un po’ più grande e complesse rispetto a questa. Molte delle prime celle a fusione non saranno probabilmente più grandi e più potenti delle batterie a celle D, poiché si avranno componenti più efficienti a parità di watt disponibile. Si sa che la fusione fredda non richiede una lavorazione particolarmente delicata, difficile o specialistica in quanto alcune celle sperimentali, come quella costruita da Mizuno (Capitolo 1) ha quasi raggiunto un uso commerciale di generazione di calore ad alta temperatura. Alcuni professionisti elettrochimici fanno queste celle da soli. Bisogna assicurarsi che questi tecnici siano qualificati, accurati e ordinati al fine di evitare contaminazioni. Essi usano acqua ultrapura Milli-Q e reagenti puri certificati al 99,9 %, ma le loro officine ed i loro strumenti non sono certamente pulitissimi e le celle si adattano all’incirca come ogni oggetto fatto a mano. Fig. 2.5. La cella a bagliore in ambiente controllato nel laboratorio di Mizuno. Foto by J. Rothwell. Fig. 2.4. Il laboratorio della Tadahiko Mizuno, Hokkaido National University. Tomolo Kawasaki (a sinistra) e Mizuno. Foto by J. Rothwell 5. Comparazione dei costi con i combustibili fossili. Quanto di seguito riportato, si basa sull’assunzione che la fusione fredda consumi acqua pesante, e che produca tanta energia quanto la fusione al plasma. Vi è una considerevole evidenza sperimentale (43) che conduce a questa affermazione, anche se, fino ad ora, non è stato provato per la soddisfazione di tutti. Mentre il deuterio si fonde, la fusione fredda probabilmente fa anche trasmutare il metallo del catodo. La reazione di fusione del deuterio produce milioni di volte più energia rispetto alla combustione chimica. La reazione secondaria con il metallo del catodo probabilmente non produce molta energia, che in ogni caso può venire assorbita. Come menzionato nell’Introduzione, nel mondo si spendono approssimativamente 3,7 miliardi di dollari al giorno per acquistare combustibili fossili, con i quali viene prodotta energia per circa 0,9 quads (1*1015 Btu, ovvero 1,055*1012 megajoule). Si noti che questo costo è largamente sottostimato in quanto esso include solo il prezzo iniziale di estrazione del combustibile e non include, come per es. per il petrolio (40 $ al barile), i costi di raffinazione e di distribuzione che fanno raddoppiare il prezzo; un costo per il gasolio pari 2 $ il gallone, significa 84 $ al barile di petrolio. Questa stima non comprende anche i costi derivanti dall’inquinamento e le inevitabili perdite accidentali che accadono quando si lavora con combustibili fossili volatili. Alcuni esperti hanno stimato che i costi sociali ed economici non considerati condurrebbero il prezzo del gasolio a 5 $ al gallone. Ma gli automobilisti, pagando solo 2 $ al gallone, costringono le altre categorie a pagare inconsapevolmente gli altri 3 $ al gallone per i problemi collegati all’inquinamento, alla salute pubblica, ecc. La Tab. 2.2 mostra i consumi relativi ai tre principali combustibili fossili; i dati sono ricavati dall’Annual Energy Review 2002,(44) e dalla pagina web dell’EIA(45).   tab. 2.2 La produzione annuale derivante da queste tre principali fonti fossili è di 335 quads. Altre importanti fonti energetiche – includendo il gas naturale liquefatto, il nucleare, l’idroelettrico, la geotermia e altre (incluso l’eolico) – aggiungono altri 68 quads, portando a 403 quads (dati 2001) il totale dell’energia prodotta. Se con la fusione fredda venissero prodotti 0,9 quads dell’energia derivante dalle fonti fossili, si consumerebbero circa 15 ton di acqua pesante, che costerebbe circa 1,5 * 106 di $ (la stima di 100 $/kg è spiegata di seguito). Inoltre si avrebbe bisogno di ulteriori 2 * 106 di $ l’acqua pesante, per un totale di 3,5 milioni di dollari. In altre parole, questo combustibile sarebbe circa 1.000 volte più economico rispetto a quello equivalente rimpiazzato di origine fossile e, con il miglioramento della tecnologia, lo sarà ancora di più. In un futuro non molto lontano, la fusione fredda sarà più economica dell’idroelettrico o del nucleare. La conclusione è che il settore energetico, che è la più grande industria del mondo – un colosso da 2,8 trilioni di dollari – si contrarrà di 1,3 miliardi di dollari, che è circa un quarto del movimento finanziario dell’industria della gomma da masticare (46). In altre parole, l’energia costerà in media a persona sulla Terra 22 centesimi di dollaro all’anno. Poiché gli Americani consumano molta più energia rispetto agli altri popoli, l’energia costerà ad ogni Americano circa 1 $ all’anno, rispetto ai 2.499 $ all’anno attuali. Il costo totale per l’intero USA scenderà dagli attuali 703 miliardi di dollari a circa 280 milioni di dollari (47). Su questo si basa la stima che saranno necessarie 15 ton al giorno di acqua pesante vergine, il cui costo sarà di 3,5 milioni di dollari. Infatti, la fusione del deuterio produce 3,45*1014 joule/kg (345 milioni di megajoule) (48), mentre il gasolio combustibile ha un potere calorifico di circa 45 megajoule/kg (ovvero 132 megajoule/gallone), cosicché 1 kg di gas di deuterio possiede un contenuto energetico pari a circa 7,6 milioni di kg di gasolio (ovvero come 2,6 milioni di galloni). Una mole di acqua pesante consiste di 16 grammi di ossigeno e 4 grammi di deuterio, da cui si ricava che il gas deuterio possiede 5 volte tanto l’energia per kg di acqua pesante. Un kilogrammo di acqua pesante produce 69 milioni di megajoule, tanta energia quanto prodotta da 1.533 ton di gasolio combustibile (circa 523.000 galloni). Ogni kg di acqua ordinaria contiene circa lo 0,015 % di deuterio, ovvero 1 atomo di deuterio ogni 6.700 atomi di idrogeno (alcuni riferimenti dicono 1 ogni 5.400) (49). Quando fuso, il deuterio nell’acqua ordinaria produce quindi 13.000 megajoule (98 galloni di gasolio combustibile). Il mondo intero consuma 403 quads, ovvero 4,3 * 1014 megajoule. Se tutta questa energia provenisse dalla fusione fredda o dalla fusione al plasma, si consumerebbero 6.162 ton di acqua pesante per anno, che potrebbe essere prodotta in 8 grandi impianti industriali. I combustibili fossili producono 335 quads; i rimanenti 68 quads derivano dal nucleare, dall’idroelettrico e altre fonti minori. Per rimpiazzare solo i combustibili i fossili sarebbero necessarie 5.000 ton all’anno di acqua pesante, ovvero circa 15 ton/giorno. In una cella chiusa a fusione fredda, solo una piccola parte dell’acqua pesante sarà consumata nell’arco di vita della cella stessa. Quando la cella deve essere eliminata, l’acqua pesante rimasta al suo interno può essere recuperata, nel qual caso nel nostro pianeta sarebbero necessarie solo qualche migliaio di tonnellate al giorno di acqua pesante. In ogni caso l’acqua pesante è molto costosa. L’acqua pesante usata nei reattori nucleari di CANDU, non è portata via, ma viene depurata e riciclata. Finchè l’acqua pesante rimarrà costosa, probabilmente sarà recuperata dalle celle a fusione da eliminare. Fig. 2.5. L’Ontario Hydro International Bruce Point Heavy Water Plant ha una capacità di produzione di 800 ton/anno. Ha subito un fermo di produzione nel 1997. Otto impianti di questa dimensione potrebbero bastare per rifornire di tutta l’acqua pesante necessaria per produrre tutta l’energia consumata oggi nel mondo. Fig. 2.6. L’avanzato impianto pilota per acqua pesante dell’Atomic Energy of Canada Ltd, in Hamilton, ON. Foto cortesemente messa a disposizione dalla Atomic Energy of Canada Ltd. Questo impianto produce 1 ton/anno di acqua pesante. La versione industriale di questo impianto dovrebbe essere più efficiente e meno inquinante del vecchio Bruce Point visto sopra. L’acqua pesante costa oggi al dettaglio intorno ai 1.000 $/kg per vari gradi di purezza, sebbene una società Cinese ha recentemente spedito messaggi e-mail offrendo acqua pesante al 99,85 % a 460 $/kg. In grandi quantità, il suo costo è di circa 300 $/kg (50). Una industria di produzione di celle a fusione fredda dovrà avere i propri impianti di estrazione del deuterio dall’acqua ordinaria in sito, cosicché si pagherà un prezzo a corpo; con la fusione fredda, il prezzo scenderà del 50 – 80 % e forse più, in quanto il maggior costo di produzione è da imputare al costo energetico. In altre parole, solo una piccola frazione dell’acqua pesante sarà destinata alla produzione degli impianti stessi, circa lo 0,05 %. Questo almeno dovrebbe valere con le tecniche di estrazione attuali, che sono poco efficienti e non hanno subito miglioramenti dal 1940. La Mitsubishi ed altre industrie hanno proposto nuovi, più efficienti, poco inquinanti metodi di estrazione dell’acqua pesante, e l’Atomic Energy of Canada Ltd sta testando uno di questi metodi in un impianto pilota ad Hamilton, ON. (51). Ma anche con gli attuali poco efficienti metodi, la fusione fredda potrebbe ridurre i costi di produzione dell’acqua pesante intorno a 100 $/kg. Con il progredire della tecnologia il costo scenderà sotto i 50 $/kg e riciclando l’acqua pesante delle celle esauste si avrà un costo ancora più economico tanto da arrivare a qualche dollaro per kilogrammo. Per sostituire tutti i combustibili fossili si dovrebbe avere probabilmente bisogno di 15 ton di acqua pesante vergine e 2.000 ton di acqua pesante di riciclo al giorno. Le celle a fusione fredda sono probabilmente più pratiche da usare con gas deuterio al posto dell’acqua pesante, ma questo non cambia la stima dei costi e delle quantità di acqua pesante necessaria.Tutto il deuterio della Terra sta nell’acqua pesante che è presente nell’acqua normale. Il gas deuterio costa molto di più dell’acqua pesante quando è acquistato al dettaglio, ma in un’industria di produzione di celle a fusione costerà meno, in quanto i miglioramenti delle tecniche di estrazione produrranno gas deuterio al posto dell’acqua. Le 6.162 ton di acqua pesante che dovrebbero essere usate per produrre tutta l’energia di cui necessita la popolazione mondiale, dovrebbero trasformarsi in 4.930 ton di ossigeno libero, 1.227 ton di elio e 5 ton di materia dovrebbero essere annichilite e convertite in energia, in accordo con la teoria della relatività di Einstain secondo la formula E=mc2. Le stesse 5 ton di materia sono ora annichilite attraverso l’energia chimica e solare. Tutte le fonti e le forme di energia convertono la massa in energia. Sulla Terra vi sono 2 * 1013 ton di acqua pesante, sufficienti, con l’attuale ritmo di consumo di energia, per 3,2 miliardi di anni, che è quasi il tempo di vita residuo del Pianeta; ci si aspetta che il sole continui ancora la sua esistenza per 4 o 5 miliardi di anni prima di diventare una nana bianca. Vi è una grande quantità di acqua pesante in altri posti del sistema solare, più concentrata in alcuni pianeti. Sulla Terra vale circa lo 0,015 % dell’acqua, su Marte è lo 0,1 % e si Venere il 2,2% (52). Tra le altre cose, il consumo medio delle automobili sarà circa di un grammo all’anno di acqua pesante; ciò assumendo che i motori termici a fusione fredda di prima generazione avranno una efficienza degli odierni motori a combustione interna, convertendo solo il 20 % dell’energia per la propulsione del veicolo. (E’ difficile immaginare che essi avranno in futuro un rendimento minore. Ci vorrebbe un genio perverso per concepire un moderno veicolo, energeticamente più dispendioso delle automobili di oggi. La media dei passeggeri U.S.A. nelle auto è di 11.766 miglia (18.936 km) all’anno, consumando 532 galloni di carburante (2.014 litri) (53). La combustione genera 70.000 megajoule di energia termica primaria, dei quali solo 14.000 megajoule utilizzati per la propulsione dell’autoveicolo. La propulsione degli autoveicoli finisce quindi per surriscaldare l’atmosfera. Tutta l’energia alla fine degrada in calore di rifiuto, ovvero aumenta l’entropia dl sistema. Posto in altri termini, le automobili U.S.A. farebbero in media 48 milioni di miglia con un solo gallone di acqua pesante. NOTE (17) Storms, e., A student’s guide to cold fusion. 2003, LENR-CANR.org http://lenr-canr.org/acrobat/StormsEastudentsg.pdf (18) Mallove,E.,Fire from ice. 1991, NY:John Wiley, p.104 (19) Kim, Y.E.,Possible evidence of cold D(D,p)T fusion from Dee’s experiment. Trans.Fusion Technol., 1994. 26(4T): p.519. ICCF-4 version: http://lenr-canr.org/acrobat/KimYEpossibleeva.pdf (20) Mizuno, T Nuclear transmutation: the reality of cold fusion. 1998, Concord, NH: Infinite Energy Press, p.35 (21) Riordan,M and L. Hoddeson, Crystal fire, the birth of the information age. 1997:W.W. Norton & Company. (22) Calcolato come segue: 0.2 grammi=0.002 moli di Pd. Caricato completamente con rapporto 1:1 con idrogeno, 0.002 moli di Pd trattengono 0.002 moli di H (0.002 grammi) che si convertono in 0.001 moli di H2O. Il calore di formazione dell’acqua è 285 800 joules per ogni mole. E’ realmente difficile caricare con un rapporto così alto come 1:1, eccetto che a temperature molto basse. Gli accendini a palladio raggiungevano al massimo il rapporto di 1:0.5 con una miscela di alfa e beta Pd-H caricati. In altre parole, un’oncia (28 grammi) di accendino al palladio potrebbe trattenere grosso modo tanta energia quanta quella di 20 fiammiferi. (23) S.K.Borowski, NASA Technical Memorandum 107030 AIAA-87-1814, “Comparison of fusion/Antiproton propulsion System for Interplanetary Travel” Table1,”Cat-DD” data, http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/1996/TM-107030.pdf (24)Schwinger,J.,Cold fusion: does it have a future? Evol.Trends.Phys.Sci.Proc., Yoshio Nishina Cent. Symp: Tokyo 1990,1991, 57:p.171. http://lenr-canr.org/acrobat/schwingerJcoldfusiona.pdf. ....... (33) Krakowski, R.A., e Al., Lessons Learned from Tokamak Advanced Reactor Innovation and Evaluation Study (ARIES). 1993, Los Alamos National Laboratory. (34) U.S. Department of Energy, NREL, Wind Energy Resource Atlas of the United States, http://rredc.nrel.gov/wind/pubs/atlas/ (35) American Wind Energy Association, http://www.awea.org/ (36) Danish wind industry Association, http://www.windpower.org/en/core.htm (37) NASA, Space Radioisotope Power System, Multimission Radioisotope Thermoelectric Generator, April 2002, http://spacescience.nasa.gov/missions/MMRTG.pdf (38) Uranium Information Center, Melbourne, Australia, Plutonium, Nuclear Issues Briefing Paper 18, http://www.uic.com.au/nip18.htm (39) NASA Vision Mission, Nuclear Systems Program Office, “Project Prometheus”, http://spacescience.nasa.gov/missions/npsfactsheet.pdf (40) NASA, Environmental Effects of Plutonium Dioxide, http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/appende.pdf (41) Sutcliffe, W.G., e al., A perspective on the Dangers of Plutonium, Lawrence Livermore National Laboratory, April 14, 1995, UCRL-JC-118825, http://www.llnl.gov/csts/pubblications/sutcliffe//118825.html (42) Gabbard, A. , Coal Combustion: Nuclear Resource or danger. 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Wrigley Jr. Company, la più grande industria della gomma da masticare, riferisce di un mercato complessivo di 3,6 miliardi di dollari all’anno (inclusi anche altri prodotti alimentari). Le loro vendite valgono circa 2,7 miliardi di dollari, circa la metà del mercato mondiale. (47) Annual Energy Review 2002. 2003, Energy Information Administration, U.S. Department Of Energy. http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/ , p. 13, dati anno 2000. (48) Borowski, S.K., Comparision of Fusion/Antiproton Systems for Interplanetary Travel. 1996, NASA, Tabella 1, dati “Cat.DD”, http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/1996/TM-107030.pdf (49) Hamer, W., Peiser, H., A Hydrogen Isotope of Mass 2, NIST, http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/sp958-lide/043-045.pdf . Confronta: “The modern best estmate of the ratio is 5.433,78 in unaltered terrestrial hydrogen”. (50) Miller, A.I. (Atomic Energy of Canada Ltd.), Heavy Water: A Manifacturere’s Guide for the Hydrogen Century. Canadian Nuclear Society Bulletin, 2001. 22(1), http://www.Cns-snc.ca/Bulletin/A_Miller_Heavy_Water.pdf (51) Miller, A.I., ibidem (52) Miller, A.I., ibidem (53) Annual Energy Review 2002. 2003, Energy Information Administration, U.S. Deparment of Energy. http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/ , p.61