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EVOLUZIONE DI UN GRANDE ECCESSO DI ENERGIA, PRODUZIONE DI NUOVI
ELEMENTI, ED EMISSIONE DI ONDE ELETTROMAGNETICHE E/O DI NEUTRONI NELL'ELETTROLISI IN ACQUA LEGGERA CON UN CATODO
DI TUNGSTENO
T. Ohomori, T. Mizuno
Facoltà di ingegneria, Università di Hokkaido,
Kitaku, Sapporo, JAPAN - 1999
Traduzione di Andrea Migli
RIASSUNTO
La formazione di una grande quantità di calore, sufficiente
da rendere incandescente l'elettrodo, è stata osservata applicando
una forte potenza elettrica. L'energia in eccesso ammonta a 183W,
che è 2,6 volte la potenza in ingresso. Contemporaneamente
sono state osservate emissioni di forti onde elettromagnetiche e di
neutroni che raggiungevano i 60.000 conteggi al secondo (misurato
con un rilevatore di neutroni). Durante l'elettrolisi è stato
prodotto un numero considerevole di nuovi prodotti, come Pb, Fe, Ni,
Cr e C.Gli strati di Fe, Cr e C dentro e sulla superficie dell'elettrodo
si sovrapponevano. La distribuzione isotopica di Pb deviava fortemente
dal valore naturale. Questi risultati mostrano che la reazione di
trasmutazione nucleare è avvenuta all'interno e sulla superficie
dell'elettrodo durante l'elettrolisi.
INTRODUZIONE
In molti articoli recentemente pubblicati è stato dimostrato
che, durante l'elettolisi in soluzione di acqua leggera di Na2SO4
e Na2 CO3,
sono stati prodotti molti tipi di nuovi elementi, come Hg, Os, Kr,
Zn, Cu, Ni, Fe, Cr, Si, Mg [1-7]. Sulla base di questi risultati abbiamo
concluso che deve aver avuto luogo qualche tipo di reazione nucleare,
avviata da un'interazione tra protoni (o atomi di H), elettroni e
materiale atomico dell'elettrodo attraverso la produzione di neutroni;
il materiale prodotto successivamente si disintegra per formare gli
elementi sopra nominati. Per ottenere un quantitativo maggiore di
energia nucleare sembra utile selezionare, come elettrodo, un metallo
con un alto numero di massa, così che abbia una bassa energia
di legame per nucleone.
Nello studio presente abbiamo scelto il tungsteno come materiale per l'elettrodo;
abbiamo condotto elettrolisi in acqua leggera applicando una forte potenza elettrica. Con nostra sorpresa, abbiamo
ottenuto una forte emissione di energia al punto che l'elettrodo è diventato incandescente e, contemporaneamente,
c'è stata un'intensa emissione di onde elettromagnetiche e/o di neutroni. Inoltre, sono state prodotte quantità
significative di C, Cr, Fe, Ni, e Pb. In questo articolo mostreremo i risultati e discuteremo delle possibili reazioni
nucleari.
ESPERIMENTO
La cella elettrolitica era un contenitore a base piana in quarzo fuso con una guarnizione in silicone, con un elettrodo
di lavoro, uno di conteggio, una termocoppia ed un termometro ad alcohol. L'elettrodo di tungsteno usato era una
piastra a bandiera collegata con un filo in tungsteno. L'elettrodo di conteggio era una garza in platino. La soluzione
elettrolitica era un 0.5 M di Na2SO4. Inoltre, una soluzione 0.5 M di K2CO3 fu usata per analizzare l'emissione dall'elettrodo incandescente. Entrambe le soluzioni
sono state preparate da reagenti Merck [sprapur grade?] ed acqua Milli-Q.
Le impurità contenute nella soluzione di Na2SO4
sono Ba (0,2-0,1 ppm), Si (0,1-0,01 ppm), K (0,01-0,001 ppm), Li, Mg, Ca, P, Sr, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Hg,
Pb (0.001-0.0001 ppm), Ti, Mn, e Cd (<0.0001 ppm). Le impurità contenute nella garza di platino sono
Rh (18 ppm) Pd, Cr, Si (2 ppm), Cu, Fe, B e Ca (<1 ppm). Le quantità di Fe e Cr nel tungsteno sono rispettivamente
0.003 e 0.001 ppm.
Il volume della soluzione elettrolita è di 120ml. L'elettrolisi è
stata condotta in aria la cui temperatura era mantenuta tramite un termostato a 20 ± 1°C. La temperatura
della soluzione era monitorata sia dalla termocoppia (alumel-cromo) e dal termometro ad alcohol. La prima era inserita
in un fodero di vetro al quarzo, con olio di silicone in fondo, mentre il secondo era rivestito con una pellicola
di Teflon. La corrente era fornita da una delle due batterie in corrente continua, una con 160 V e l'altra con
240 V di voltaggio massimo erogabile. L'analisi dell'emissione dall'elettrodo è stata fatta utilizzando
un contatore REM portatile (Fuji Electric NSN-10014), posto ad una distanza di 30 cm dalla cella elettrolitica.
Gli elementi prodotti furono analizzati da un analizzatore a raggi X a dispersione di energia (EDX), da un microanalizzatore
di elettroni (EPMA) e da uno spettrometro di massa di ioni secondari (SIMS).
RISULTATI E COMMENTI
In condizioni di elettrolisi a voltaggi sotto i 120-140 V si poteva osservare solo la convenzionale liberazione
di H2 gassoso all'elettrodo
di lavoro. Tuttavia, quando il voltaggio superò i valori sopra menzionati si cominciarono a vedere scariche
a scintilla. Quando il voltaggio superò i 160 V l'elettrodo era incandescente ed un alone purpureo poteva
essere visto attorno all'elettrodo, nella soluzione. La Figura 1 mostra la condizione dell'elettrodo incandescente.
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Fig. 1: L'elettrodo
in condizione di incandescenza. La sfera bianca nel centro è
l'alone.
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La densità superficiale di corrente
era di 1.4 ± 0.2 A/cm2 (intensità di corrente: 0.7 ±
0.1 A). Questa condizione è stata tenuta pressochè costante
durante l'elettrolisi. La temperatura della soluzione appena prima dell'accensione
dell'elettrodo era di 80-85°C e, dopo l'accensione, cominciò
a salire rapidamente raggiungendo il punto di ebollizione in 80 secondi.
Questo fenomeno fu riprodotto facilmente. Il rilevamento della temperatura
tramite la termocoppia diventò impossibile per la produzione
di un forte rumore. Più la termocoppia veniva allontanata dall'elettrodo,
minore era il rumore generato. Può darsi che questo sia connesso
ad un fenomeno di induzione delle onde elettromagnetiche che venivano
prodotte in concomitanza all'alone, come verrà spiegato dettagliatamente
in seguito.
Si pensa che l'onda elettromagnetica
sia causata da plasma generato da qualche reazione nucleare. È
soprendente il fatto che del plasma si possa essere generato persino
in una fase liquida. L'aumento di temperatura della soluzione dopo
l'accensione è stato seguito tramite il termometro ad alcohol.
Per stimare l'eccesso di energia prodotto, è stata tracciata
una curva di calibrazione nelle stesse condizioni di elettrolisi,
introducendo un riscaldatore di Nichrome [Nichrome-heater] nella cella elettrolitica. L'innalzamento
della temperatura della soluzione è stato seguito dando 112
W di potenza elettrica (0.7 A x 160 V), identica a quella applicata
al momento dell'accensione dell'elettrodo.
La Figura 2 mostra le curve di calibrazione
e dell'esperimento nell'intervallo di temperature corrispondente a
quelle riscontrate dopo l'accensione.
La pendenza della curva ricavata dall'esperimento
è di 0.15°C/secondo, cioè circa 3 volte maggiore
di quella della curva di calibrazione, 0.057°C/s. Quindi il tasso
di energia sviluppato dal tungsteno dopo l'accensione è stimato
attorno ai 295 W, dato ricavato dal prodotto della potenza in ingresso
per il rapporto della pendenza della curva sperimentale con quella
della curva di calibrazione, cioè 112W x 0.15/0.057. Quindi,
il tasso netto di energia prodotto (che d'ora in poi chiameremo energia
d'eccesso) è stimato a 183W, cioè 2.6 volte l'energia
in ingresso [in verità il rapporto netto è circa 1,6].
Questo risultato ha un significato importante, in quanto ad esempio
un'energia d'eccesso di 100 kW si può ottenere facilmente se
usiamo un elettrodo di 1000 cm2 ed una sorgente elettrica nell'ordine
dei 100 kW.
Durante la fase di incandescenza del tungsteno si è potuta
misurare una forte emissione di onde elettromagnetiche e/o di neutroni.
L'intensità di queste emissioni durante l'elettrolisi 0.5 molare
di Na2SO4 e di 0.5 molare di K2CO3
è riportata nella Figura 3, in funzione del voltaggio in ingresso;
l'intervallo è tra 0 e 15,000 per Na2SO4
e tra 0 e 60,000 per K2CO3.
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| Fig.
3: Intensità di emissioni al secondo dall'elettrodo
incandescente, utilizzando un contatore di neutroni REM |
È interessante notare che queste intensità, se dovute a neutroni,
sono di 5-6 ordini di grandezza maggiori rispetto ai valori normali. L'intensità di emissione per il K2CO3 è circa 100 volte quella del Na2SO4
ad un voltaggio di 140 V; in entrambe i casi essa cresce esponenzialmente con il crescere del voltaggio di ingresso.
Un comportamento simile è stato osservato nell'elettrolisi con elettrodo al platino [8]. Quando il voltaggio
è stato ridotto a 120 V (per K2CO3) - 140 V (per Na2SO4)
l'alone emesso è scomparso (sebbene avvenisse ancora qualche scarica di scintille) e l'emissione di neutroni
è pressochè cessata.
Naturalmente, la superficie dell'elettrodo dopo l'elettrolisi ha rilevato
una struttura piuttosto diversa da quella che aveva prima dell'elettrolisi.
La Figura 4 mostra un'immagine di un microscopio elettronico a scansione
(SEM) degli elettrodi di tungsteno dopo l'elettrolisi.
È possibile notare che l'intera superficie dell'elettrodo è cambiata
in una struttura simile a quella della lava: ciò indica che gli strati superficiali di tungsteno si sono
fusi, una conseguenza dell'incandescenza. Può essere che la temperatura sia salita fino a 3000°C, o
forse più. Inoltre, sulla superficie dell'elettrodo ed al suo interno sono state rinvenute tracce significative
di molti nuovi elementi. La Figura 5 mostra un tipico spettro EDX degli elettrodi di tungsteno prima e dopo l'elettrolisi.
[Commento alla figura 5: Tipico spettro EDX degli elettrodi W prima e dopo l'elettrolisi: A prima dell'elettrolisi,
B dopo l'elettrolisi]
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| Fig.
4: Immagine SEM della superficie dell'elettrodo W dopo
l'elettrolisi |
Si può vedere come si siano
formate significative quantità di Fe e Cr sull'elettrodo ed
al suo interno, dopo l'elettrolisi (Fig. 5B), mentre sono osservabili
solo tracce di W sull'elettrodo di tungsteno prima dell'elettrolisi
(Fig. 5A).La Figura 6 mostra immagini EPMA delle distribuzioni di
C, O, Cr, Fe e W sull'elettrodo mostrate in Fig. 4. I rapporti di
Fe, Cr, e W su tutti gli elementi costituenti sono rispettivamente,
in punti percentuali, al 67.4, 16.9 e 7.9, con delle quantità
di Fe e di Cr molto maggiori di quella di W. Tuttavia la quantità
di questi elementi decresce significativamente con l'allontanarsi
dal centro della struttura a cratere; sul bordo, i rapporti di Fe
e di Cr sono rispettivamente 6.7 e 1.9% (punto B). Da notare il fatto
che Fe e Cr, presenti in quantità infinitesime nel presente
sistema elettrolitico, sono distribuiti localmente soltanto nella
parte centrale della struttura a cratere, ed inoltre eccedono di molto
la quantità di W del materiale dell'elettrodo. Come è
stato detto in precedenza, le quantità di Fe e Cr sono nel
range di 0.01 - 0.001 ppm nei materiali di tungsteno e platino utilizzati
come elettrodi, e nel range di 0.001 - 0.0001 ppm nella soluzione
0.5 M di Na2SO4.
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| Fig.
5: Tipico spettro EDX degli elettrodi W prima e dopo
l'elettrolisi: A prima dell'elettrolisi, B dopo l'elettrolisi |
Tali quantità di Fe e Cr non
sono rilevabili tramite misura EDX, anche se tutti quegli atomi fossero
depositati sulla superficie dell'elettrodo di tungsteno. È
quindi lecito considerare questi elementi non come impurità,
bensì come prodotti di qualche reazione di trasmutazione nucleare.
Inoltre, il fatto che gli strati di questi elementi si sovrappongano
non è coerente con un eventuale fenomeno di deposito di impurità
tramite elettrolisi.
La distribuzione isotopica di Fe e Cr presenti nello spessore superficiale
di 160 Å dell'elettrodo, dopo l'elettrolisi, è 6.1 (4.31),
79.1 (83.75) e 12.4 (9.55) % per 50Cr, 52Cr e 53Cr; 91.0 (91.66) e
2.9 (2.19) % per 56Fe e 57Fe; 38.5 (25), 55.0 (22), 6.5 (52) % per
206Pb, 207Pb e 208Pb rispettivamente (i valori tra parentesi rappresentano
la normale presenza isotopica). In questo calcolo le presenze isotopiche
di 54Cr e di 54Fe sono considerate essere uguali a quelle normali,
per convenienza. Contrariamente alle aspettative derivate dai risultati
ottenuti, nell'elettrolisi in acqua leggera e pesante con elettrodi
in oro, nickel e palladio [1-9] le distribuzioni isotopiche di Fe
e Cr non deviano di molto dalla loro distribuzione naturale. Soltanto
il contenuto isotopico del Pb, che costituisce circa l' 1% degli elementi
costituenti della superficie dell'elettrodo differisce marcatamente
dai valori naturali. Questo risultato mostra che le maggiori trasmutazioni
nucleari avvenute sull'elettrodo di tungsteno riguardano il 56Fe ed
il 52Cr. Per quanto rigurarda la distribuzione a strati sovrapposti
di Fe, Cr e C al centro della struttura a forma di cratere, viene
naturale pensare che gli atomi di Fe, Cr e C sono stati prodotti contemporaneamente.
La produzione di una grande quantità di energia di eccesso,
rilevata assieme ad una forte emissione di onde elettromagnetiche
/ neutroni, supporta chiaramente l'ipotesi che durante l'elettrolisi
sia avvenuta una qualche reazione nucleare. Inoltre, il fatto che
questi risultati siano stati ottenuti in elettrolisi di acqua leggera
ha un significato particolarmente importante, in quanto la reazione
nucleare primaria avvenuta nel sistema elettrolitico non è
del tipo convenzionale 2H-2H
o 2H-3H.
In quanto reazione nucleare di innesco maggiormente agevolata, possiamo
pensare che all'interfaccia soluzione-elettrodo avvenga la seguente
reazione di cattura di elettrone [4]:
protone (o ione H) + e-  neutrone
(1)
Una piccola frazione degli elettroni che seguono il campo elettrico
presente in questa regione può essere catturata da protoni
o da atomi di idrogeno, sebbene la stragrande maggioranza venga coinvolta
nella classica reazione che libera idrogeno gassoso. Incrementando
il campo elettrico la reazione (1) accelera notevolmente, cosa che
potrebbe essere responsabile dell'incremento esponenziale dell'emissione
di neutroni, come mostrato in figura 3. La maggior parte dei neutroni
così prodotti verrebbe catturata dagli atomi di tungsteno dell'elettrodo,
ad esempio nella maniera seguente:
182W + n neutroni 182+nW
(2)
Soltanto una parte degli elettroni escono fuori dalla cella elettrolitica
se l'emissione rilevata dal contatore di elettroni è effettivamente
dovuta ai neutroni. Il 182+nW così prodotto è instabile,
e si disintegra immediatamente per formare Fe, Cr e C, ad esempio
con la reazione seguente:
184W 56Fe
+ 252Cr + 212C + 12ß- (3)
Dalle immagini EPMA mostrate in Figura 6, risulta chiaro che queste
reazioni di trasmutazione nucleare sono avvenute localmente sulla
superficie dell'elettrodo di tungsteno, e come conseguenza in quelle
regioni si sono formate le strutture a forma di cratere. Può
darsi che la reazione (1) occorra in zone specifiche dell'elettrodo,
dove il campo elettrico è estremamente intenso. Se il modello
della reazione è corretto, è prevista l'emissione dalla
cella elettrolitica di una certa quantità di raggi X. Finora
sono stati osservati raggi X utilizzando elettrodi di Pd e Ni [6,
11-12].
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| Fig.6:Immagini
EPMA della distribuzione di C, O, Cr, Fe e W sulla superficie
dell'elettrodo ed al suo interno dopo l'elettrolisi. Gli spettri
EDX, A e B, corrispondono a quelli dei punti A e B, rispettivamente,
della Figura 4 |
Il nostro studio fornisce un forte apporto alla realtà della
fusione nucleare a basse temperature in acqua leggera. Per arrivare
a delle conclusioni più definitive su questo argomento, sono
assolutamente necessarie analisi più dettagliate delle emissioni
dall'elettrodo incandescente.
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esperimento; 
calibrata