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REAZIONI NUCLEARI COERENTI NELLA MATERIA CONDENSATA Antonella De Ninno ENEA C.R. Frascati - UTS Fusione Associazione per la Fondazione Giuliano Preparata.

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1 REAZIONI NUCLEARI COERENTI NELLA MATERIA CONDENSATA Antonella De Ninno ENEA C.R. Frascati - UTS Fusione Associazione per la Fondazione Giuliano Preparata

2 Sommario Cosè la Fusione Fredda ? La Fusione Fredda: due spaventose anomalie ! E possibile che la Fusione Fredda sia reale ? La cura delle patologie: QED nella materia condensata La natura delle reazioni nucleari responsabili della produzione di energia La Fusione Fredda può costituire una nuova fonte di energia ? Conclusioni

3 Cosè la Fusione Fredda ? Si tratta di una reazione nucleare di fusione tra due nuclei di deuterio che presenta le seguenti caratteristiche: Ha luogo in un mezzo denso piuttosto che nel vuoto Non necessita di un elevato prodotto tra densità e temperatuta cosicchè può avvenire a temperatura ambiente alle densità ordinarie della materia.

4 Due spaventose anomalie ! Il calore misurato negli esperimenti di fusione fredda corrisponde ad un numero di reazioni nucleari alcuni ordini di grandezza maggiore di quanto ci si può aspettare avvenga nella molecola di D 2, in cui la distanza tra deutoni è inferiore a quella nel reticolo di Palladio. I prodotti di reazione osservati non sono quelli previsti nelle reazioni nei plasmi: D+D p(3.02 MeV) + 3 H (1.01MeV) D+D n(2.45 MeV) + 3 He (0.82 MeV)

5 E possibile che la Fusione Fredda sia reale ? Questa domanda è, di solito, posta nel contesto della meccanica quantistica, la quale dimostra inequivocabilmente che la fusione fredda è impossibile. La fisica che descrive le reazioni nucleari nel reticolo cristallino (su una scala spazio-temporale ben sei ordini di grandezza più piccola di quella del reticolo) non dovrebbe essere diversa dalla fisica nucleare nel vuoto. Questo è noto come principio di Asymptotic Freedom.

6 Tuttavia la AF non è un principio fondamentale nellambito della Elettrodinamica Quantistica

7 La Fusione Fredda non può essere un evento localizzato ma richiede una profonda revisione della nostra comprensione della materia condensata

8 La cura delle patologie: lelettrodinamica quantistica (QED) nella materia condensata ed i comportamenti coerenti dei sistemi di particelle

9 La Fusione Fredda può costituire una nuova fonte energetica ?

10 Un catodo di Palladio in film sottile dopo un esperimento di fusione fredda

11 Le obiezioni poste dalla comunità scientifica alla CF sono basate essenzialmente sullopinione che questo fenomeno è inconcepibile sulla base di quanto comunemente accettato nella fisica della materia condensata e sulle critiche alla scarsa riproducibilità degli esperimenti. In realtà, sappiamo bene che per riprodurre correttamente un esperimento occorre conoscere e tenere sotto controllo tutti i parametri significativi. Oggi sappiamo che un loading ratio=1 è una condizione necessaria perchè il fenomeno possa avere luogo

12 Alla fine del1999, il nostro gruppo di Frascati ha realizzato un esperimento dimostrativo che verificasse le tre previsioni contenute nella teoria di Preparata e Del Giudice: a) lesistenza di una soglia nella concentrazione di Deuterio in Pallladio; b) la produzione di eccesso di calore; c) la produzione di 4 He. Gli esperimenti hanno mostrato che lapplicazione di un opportuno potenziale elettrico ai capi del catodo può innescare un repentino aumento di concentrazione a cui è associato un aumento della potenza emessa dal sistema ed una misurabile produzione di 4 He

13 La natura delle reazioni responsabili della produzione di energia La produzione di 4 He senza emissione di -rays richiede un trasferimento di energia al reticolo molto veloce (t< sec). Il tempo T 0 necessario per rilasciare 3.4 MeV e mettere il nucleo composto/dd) sotto la soglia di splitting è: T 0 ~1/ sec < sec sec è il tempo richiesto dalle dinamiche nucleari per spezzare il nucleo.

14 There is however in the CD, during a very short time interval a short lived e.m. field having the frequency of -rays then we can ask if nuclear transmutations observed at low energies are consequences of QED coherence

15 Conclusioni La maggior parte dei fisici coinvolti sulla CF condivide le seguenti conclusioni: Lesistenza di una soglia di concentrazione di D in Pd; Lassenza del numero di neutroni e trizio che ci si aspetterebbe dalla analoga reazione nel vuoto; La presenza di 4 He come cenere nucleare del processo; Lesistenza di altre reazioni nucleari, come le trasmutazioni di elementi pesanti nella materia condensata a temperature ordinarie; La necessità di invocare comportamenti collettivi nella materia condensata per giustificare la fenomenologia osservata.

16 Can CF be envisaged, in a next future, as a new source of energy ? In order to project a device able to produce significant amount of energy for civilian uses, we still have to know: a) which is the highest temperature reached by the Palladium during the ignition: the extremely high density power (1-10 KW/cm 3 ) evaluated by the experiments poses severe limits to the design of the device; b) since the heat emitted at very high temperature is mainly emitted as Infrared radiation, we need to elaborate a technique of calorimetry out of equilibrium in order to evaluate and catch correctly all the heat produced; c) the duration of a possible device for energy production is subjected not only to the possible burning of the cathode but also to its eventual contamination due to several cycles of loading-deloading in occasions of switch-on-off of the device

17 Cold Fusion is a very high density source of energy, and doesnt requires large scale power plants. This means that its better use will be a non centralized energy production, right at the site where it will be consumed, thus reducing the cost of energy losses in distribution and increasing the efficiency of the process.

18 La semplice gestione del combustibile (acqua), del materiale (oggi Palladio, ma si puà già immaginare da materiali compositi di Palladio o, meglio, di usare un elemento economico ed abbondante come il Nickel) e delle scorie ( 4 He) fa della fusione fredda, in prospettiva, una sorgente energetica particolarmente appetibile….purchè si trovi la volontà politica di accettare le sfide che la ricerca scientifica presenta.

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