Om konsten att tämja solens energi

Essäer av
Åke Hedberg
Baningenjörsv. 13
981 34 Kiruna
Sweden.
lördag den 26 januari 2013
Om konsten
att tämja
solens energi
Vad händer på Solen? Egentligen?
Fusionskraft? Ja, tack!
Hemsida: http://www.linnea.com/~akejean/
1!
2
Förord
På våren 2010 sökte jag efter och studerade artiklar på Internet som handlade
om katalytisk fusion.1 Särskilt efter sådana som beskrev fusionsreaktioner med
hjälp av elektroner som katalysator. Jag misstänkte nämligen att det var sådana
katalytiska processer som förekom på Solen och det var ju denna typ av fusioner
som man försökte efterlikna här på Jorden i syfte att utnyttja och för att så att
säga tämja fusionskraften för energiproduktion och i fredliga syften. Att göra
vätebomber kunde man, men nu ville fysikerna alltså sedan många decennier att
”tämja” dessa krafter som fanns i solen och fick den att lysa och brinna. Och då
gällde det att verkligen förstå hur den fungerade. Men ännu efter ca sextio (60) år
hade man inte lyckats! Något måste ju uppenbarligen vara fel.
På Wikipedia kan vi läsa om begreppet och företeelsen katalysator:
Som "katalysator" betecknar man substanser som underlättar kemiska eller fysikaliska
förändringsprocesser utan att tillföra energi till processen. Katalysatorer av varjehanda slag
förekommer i en mängd olika organiska och oorganiska sammanhang. Enzymer, som reglerar
cellers funktioner och därmed de fundamentala livsprocesserna, är exempel på biologiskt viktiga
katalysatorer. Begreppet katalys är användbart i samband med alla fysiska eller kemiska
förändringsprocesser.
Jag fann många sådana ”papers” som handlade om katalys med myoner, en ”fet”
släkting till elektronen. Dussintals. Men inte någon som gällde just elektroner! Men så
råkade jag efter en tid av en ren händelse verkligen hitta en artikel som beskrev
katalytiska fusionsreaktioner med elektroner. Till min förvåning så fann jag snart att
den var skriven av en svensk fysiker2, visserligen för ett antal år sedan, men dock. Så
jag skrev ett e-bev till honom på hans institution och fick snart ett positivt och vänligt
svar. I ett par tre brev vanliga pappersbrev lade så jag fram min syn på det hela, där
jag även dristade mig till att komma med en del kritik av hans idé. Observera att det
som händer på Solen; dess sätt att fusionera och fungera ger enligt min mening
lösningen på hur vi kan göra här på Jorden.
På mitt sista brev fick jag inget svar. De nya idéer och den kritik jag kom med
blev kanske ”to much”. Så nu offentliggör jag dessa idéer och teorier på detta sätt
– som vi ska se så handlar det mer om än en katalytisk process. Må den eller de
som kan förvalta och utveckla dessa på ett gagneligt sätt göra det.
Kiruna, tisdag den 27 november 2012
Åke Hedberg
akehedberg@kiruna.nu
1
Observera att det inte handlar om någon form av så kallad cold-fusion. Absolut inte!
Catalyzing Fusion with Relativistic Electrons, Hanno Essén Mechanics, KTH January 1997. Uppdaterat 14
juli 2006.
2
3
Om fusionsprocesserna på solen och vad du bör veta
Naturen och samhället är våra främsta källor till kunskap. I naturen finner vi därför alla
de processer och mekanismer vi kan utnyttja för våra behov. Detta gäller inte minst
processerna på Solen om vi vill ”tämja” dess fusionsenergi.
”Generellt sett kan proton-protonfusion endast ske om temperaturen (den kinetiska energin) hos protonerna
är hög nog för att övervinna deras ömsesidiga krafter skapade av Coulombs lag. Teorin att protonprotonreaktioner var grundprincipen bakom solens och andra stjärnors förbränning togs fram av Arthur
Stanley Eddington på 1920-talet.” (Wikipedia).
De som fortfarande efter snart 90 år av forskning påstår att teorin om ”protonprotonreaktioner (är) grundprincipen bakom solens och andra stjärnors förbränning” har inte
tänkt sig för och studerat saken ordentligt. Solens grundläggande aktivitet är inte förbränning
av protoner till helium och andra tyngre grundämnen, som den gängse läran säger.
Grundprincipen är i stället produktion av neutroner (och energi). Solens metod att lösa
problemet med coulombarriären är sedan avgörande för varje försök att konstruera en
fusionsmaskin. Övervinnandet av coulombarriären sker inte som man tror genom våld utan
via en mycket finurlig process. Den nuvarande felaktiga teorin och synen på detta är den
huvudsakliga orsaken till alla hittillsvarande misslyckanden att lösa energifrågan. Vill du
verkligen veta lösningen på energifrågan genom principen att så att säga tämja den så kallade
fusionsenergi som solen och de andra stjärnorna utvecklar? Då bör du betänka följande saker:
a. För det första, glöm allt du ev. vet eller lärt om kvarkar. Glöm alltså u-kvarkar, d-kvarkar,
sär-kvarkar, anti-kvarkar etc. nyskapelser som inte logiskt kunnat härledas ur andra företeelser.
b. Återgå inte till tanken och den gamla bilden av hur en elektron, en proton eller neutron fungerar,
alltså som små obegripliga punktformade kulor. Lika obegripliga och punktformade som
kvarkarna, en ”uppfinning” som inte tillfört något nytt av förståelse, bara lagt till nya problem som
”klisterpartiklar” (gluoner) etc. Inse att du inte har en fungerande bild av dessa partiklars struktur.
Det saknas teori.
c. Ta istället detta till dig: Allt handlar om de väl kända och väl utforskade fotonerna och
neutrinerna och deras antipartiklar. Elektronen är en kombination av en neutrino och en foton,
protonen en kombination av två neutriner och en antineutrino, neutronen av en proton och en foton
och en antifoton. Allt detta ger en helt ny in i varje detalj begriplig struktur, teori och modell av
atomen, dess kärna, skal och sätt att fungera. När allt detta är klart är du kanske mogen att:
I. Förstå neutronsönderfallet
II. Lösa gåtan om fusionsprocesserna på Solen och varför den fortfarande lyser.
III. Lära dig konsten att att bygga en fungerande fusionsmaskin genom att tillämpa och
kontrollera dessa naturens fusionskrafter här på Jorden och därmed lösa energifrågan.
Med detta ifrågasättandet av grundläggande teoribildning och synsätt är vi nu inte
ensamma. Vi har naturforskare av världsklass på vår sida, sådana som Albert Einstein,
Karl Popper och Hannes Alfvén.
”All these fifty years of conscious brooding have brought me no nearer to the answer to the question, 'What
are light quanta?' Nowadays every Tom, Dick and Harry thinks he knows it, but he is mistaken. (Albert
Einstein, in a letter to his old friend M A Besso, 1954).
”Einstein /.../, believed that there must be a further, deeper level in physics, a level beyond quantum
mechanics.” (Karl Popper, Quantum Theory And The Schism In Physics).
“Since thermonucluar research started with Zeta, Tokamaks, Stellators – not to forget the Perhapsatron –
plasma theories have absorbed a large part of the energies of the best physicists of our time. The progress
wich has been achieved is much less than was originally expected. The reason may be that from the point of
view of the traditional theoretical physicist, a plasma looks immensely complicated. We may express this by
saying that when, by an immense number of vectors and tensors and integral equations, theoreticians have
prescribed what a plasma must do, the plasma – like a naughty child – refues to obey. The reason is either
that the plasma is so silly that it does not understand the sophisticated mathematics, or it is that the plasma
is so clever that it finds other ways of behaving, ways which the theoreticians were not clever enough to
anticipate. Perhaps the noise generation is one of the nasty tricks the plasma uses in its IQ competition with
the theoretical physicists”. /…/What is urgently needed is not a refined mathematical treament (…) but a
rough analysis of the basic phenomena. (Hannes Alfvén. Opening lecture at the “Double Layers and circuits
in astrophysics”, Marshall Space Flight Center, Huntsville, Alabama, March 17-19, 1986. TRITA-EPP -86-04.
Department of Plasma Physics, The Royal Institute of Technology, Stockholm Sweden )
4
En fungerande fusionskraft?
Ja, tack!
Fusionsforskningen går tillbaka till 20- och
30-talen då man tänkte sig att tämja den
energi som får solen att brinna och lysa. Med
den nya fysiken och kvantmekaniken trodde
man sig då helt förstå de processer som
förekommer på och i solen. I början 1950-talet satte man igång. Och håller
fortfarande på. Och inget fungerande fusionskraftverk finns i sikte de närmaste
decennierna, inte ens det ytterst dyrbara ITER-projektet. Sanningen är att man
inte vet hur man ska göra för att skapa de tekniska nödvändiga villkoren för en
framgångsrik fusion. Man vill inte, kan inte törs inte se sanningen i vitögat att det
är själva teorin det är fel på. Detta har Hannes Alfvén – nobelpristagare i
plasmafysik och expert på både fusionsteknik och teori – påpekat redan på 1980talet.
ITER går alltså ut på att ”tämja solkraften” (eller vätebomben) genom en
kontrollerad fusion (ej plötslig och explosionsartad) av bland annat väteisotoperna
deuterium, tritium eller isotoper av helium. Enkelt sagt är det en fråga om
motsatsen till fissionen, klyvningen av vissa tunga atomer som uran, thorium,
plutonium etc. och på så sätt frigöra energi. Här gäller det att istället slå samman
vissa lätta isotoper av väte, helium, litium etc. Projektet som sådant är mycket
vällovligt; att försöka tämja solenergin är i högsta grad nödvändigt och tiden håller
på att rinna ut. Ty i denna fusionsprocess blir det inget radioaktivt avfall i större
grad, endast i ringa mängd och lätt att hantera sedan. Ingen som helst risk för
härdsmältor eller dylikt och råvaran är i princip endast vanligt kranvatten (gäller
det sammanslagning av heliumisotoper finns myckat att hämta på Månen).
Problemet är dock att de ämnar tillämpa i princip samma gamla hopplösa
TOKAMAK-teknik som redan provats i snart sextio (60) år! En teknik som trots
långvariga och ihärdiga experiment och försök har misslyckats. Det fungerar helt
enkelt inte. Bevisligen. Och varför inte? Jo, som vi kanske nu förstår är det brist
på insikt om vad som egentligen händer på solen och överhuvudtaget om materiens
och verklighetens natur. Man har ändå tänkt sig gå på i de gamla ullstrumporna!
Absolut inga nya idéer här, inga nya skapande teorier eller tankar. Medvetenheten
om denna brist på fungerande teorier har funnits länge. Till exempel hos en av
europas erkänt främste plasmafysiker Hannes Alfvén på sin tid och som redan för
några decennier sedan varnade för denna brist.
Han har skrivit om mycket om detta. Han var med i experiment liknande
TOKAMAK-tekniken redan strax efter kriget i dåvarande Sovjet. Och det plasma han
och andra forskare med samma teknik eller varianter av den sedan arbetade med på
bl.a. KTH i Stockholm var för kaotiskt och oberäkneligt; det betedde sig (som vi har
sett) “likt ett olydigt barn – det vägrade att lyda”. Han drog slutsatsen att vad som
behövdes var en “hårdhänt analys av de grundläggande fenomenen”/../“inte en
förfinad matematisk behandling”. Som professor och nobelpristagare i fysik 1970
visste han.
5
Därför motsatte sig Alfvén den konventionella kärnkraften – fissionskraften – så
starkt (blev statsminister Fälldins vetenskaplige rådgivare i kärnkraftsdebatten
på 1970-80 talen). Man borde anstränga sig att lösa de grundläggande teoretiska
och filosofiska frågorna först, menade han. Den konventionella kärnkraften som
en slags nödlösning i väntan på en riktig fungerande fusionsteknik, ville han inte
godta. Nu är han död sedan länge, men hans insikt om avsaknaden av en vettig
teoribildning för dessa fusionsprocesser gäller i än högre grad idag. Eftersom
problemet bevisligen fortfarande och skandalöst nog är olöst. Men fortfarande är
det “urgently needed” med en “rough analysis of the basic phenomena”.
Skandalen ligger i detta. Fysikerna kan bevisligen efter cirka sextio år inte påstå
att det som krävs är “ytterligare forskning och experiment”. Allt är bokstavligen
redan prövat, som Alfvén kunde vittna om så tidigt som på 1980-talet. Många
gånger om alltsedan 1940-talet då experimenten påbörjades i Sovjet. Vad som
alltså behövs är en helt ny teoribildning, en ny syn på vår natur och verklighet
och därmed en helt ny teknik byggd på helt nya principer än den konstruktion
som den “Perhapsatron”som nu byggs i Frankrike har. Tragiskt nog så kommer
således detta dyra utsiktslösa bygge att hindra den praktiska lösningen av
energifrågan, medan tid pengar och energi till ingen som helst nytta rinner ut.
Och “the best physicists of our time” förslösar sin tid.
*
Jag är alltså inte den ende eller förste som påpekar bristen på teori. Det har tagit
mig många år, men nu tror jag mig veta hur det ska gå till. Hoppas med detta
kompendium kunna beskriva hur det hela kan gå till för att få tillstånd en
kontrollerad och ur energisynpunkt lönsam process. Men först en beskrivning
från KTH och Wikipedia av vad det handlar om:
Fusionsenergi är energi som frigörs vid sammanslagning av lätta atomer. Energiproduktionen i solen och andra huvudseriestjärnor bygger på fusion. Fusionskraftverk är en
hypotetisk framtida form av kärnkraftverk, som skulle använda fusionsenergi. Fördelen med
fusionskraftverk framom traditionella kärnkraftverk vore att processen inte behöver lämna
efter sig lika starkt radioaktiva ämnen som vid fission. Problemet med fusion är att extremt
höga temperaturer måste kunna kontrolleras, vilket inte lyckas med dagens teknik. Istället
för att klyva tunga kärnor (fission) kan energi frigöras genom fusion (sammanslagning) av
lätta atomkärnor med processer som är besläktade med energiproduktionen i solen och
andra huvudseriestjärnor. Inga sådana kraftverk finns ännu i kommersiell drift men det
pågår forsknings- och utvecklingsarbete eftersom de potentiella fördelarna är mycket stora.
Mest har man intresserat sig för följande reaktion:
D + T → 4He + n + 5.2 x 10-13J
eller
2H
+ 3H →4H + 3,5 MeV +n +14,1MeV
Större delen av den frigjorda energin utgörs av kinetisk
energi hos en neutron som frigörs. Ett sätt att åstadkomma
den här fusionen av deuterium (D) och tritium (T) är att upphetta
atomerna till extremt hög temperatur (över 100 miljoner grader)
och högt tryck (8 atm). Eftersom inga material tål sådana
temperaturer försöker man stänga inne den upphettade plasman i
ett magnetfält inuti ett torusformad tank, en så kallad tokamak.
Än så länge klarar man bara detta under mycket kort tid.
Neutronerna är opåverkade av magnetfältet och träffar tankens
6
väggar som är täckt av en filt som tar upp energin och där värmen förs bort med lämpligt
kylmedium, till exempel vattenånga eller en gas som helium. En annan metod är att
bombardera ett vätepraparat med högenergilaser från alla håll till extrem kompression,
varvid det med tillförande av en ytterligare laserpuls går att tända processen.
Hittills har det också krävts tillförsel av mer energi för att köra processen än vad man
kunnat utvinna ur den. Ett kommersiellt utnyttjande av fusionskraften ligger i bästa fall
troligen mellan 30 och 50 år in i framtiden.
Risken för katastrofala olyckor liknande exempelvis Tjernobylolyckan är obefintlig
eftersom mängden bränsle i reaktorn är väldigt liten jämfört med ett konventionellt
kärnkraftverk. Man räknar med att ingen som befinner sig utanför en fusionsanläggning
kan behöva bli utsatt för strålning utan strålningsskyddet behövs enbart för dem som
arbetar på verket. D-T-reaktionen ger inte upphov till radioaktivt avfall men material i
reaktorkonstruktionen kan bli radioaktivt. Med lämpligt val av konstruktionsmaterial blir
det radioaktiva avfallet förhållandevis kortlivat (upp till cirka 100 år).
Så fungerar ett konventionellt fusionskraftverk av tokamak-typ:
Tritium kan produceras i reaktorn från
litium-6 och litium-7 varvid också energi
produceras. Deuterium finns i havsvatten i
stor mängd och tillsammans med tillgängligt
litium har man beräknat att fusionsenergi
baserat på dessa båda isotoper skulle räcka
för mänskligheten under praktiskt taget
obegränsad tid (en miljon år[förtydliga]).
Samtidigt ifrågasätter vissa experter starkt
det realistiska i att producera tritium på
detta sätt.
Inneslutning
Trots att ovanstående temperaturer är höga,
är de nåbara. Forskare har vid exceptionella
förhållanden nått upp till temperaturer kring
500 miljoner grader Kelvin, vilket är fem
gånger mer än vad som krävs i ett fusionskraftverk. En del av lösningen till problemet
med att innesluta bränslet ligger i det faktum att vid ovanstående höga temperaturer
separeras atomkärnorna och elektronerna från varandra. Detta kallas jonisering och de
positivt laddade atomkärnorna uppför sig som joner. Den heta gas som innehåller fria
negativt laddade elektroner och positivt laddade joner kallas plasma. På grund av de
elektriska laddningarna som finns i elektronerna och jonerna kan plasman inneslutas i
ett magnetfält. Vid frånvaron av ett magnetfält så rör sig de laddade partiklarna i
plasmat i raka linjer och oregelbundna riktningar. Eftersom inget förhindrar de laddade
partiklarnas rörelser kan dessa träffa de omslutande väggarna vilket medför att plasman
kyls ned och fusionsreaktionerna hindras. Men i ett magnetfält så tvingas de laddade
partiklarna att följa magnetfältets fältlinjer. Det vill säga; de laddade partiklarna i det
heta plasmat är inneslutna i ett magnetfält och därigenom hindrade från att träffa de
omslutande väggarna.
Upphettning av plasman.
I en fungerande fusionsreaktor kommer en del av den energin som frigörs att användas
till att bibehålla plasmans temperatur allt eftersom nytt deuterium och tritium förs in.
Dock måste plasman hettas upp till 100 miljoner grader Kelvin vid uppstart, eller efter
ett temporärt stopp. I nuvarande magnetiska fusionsexperiment erhålls inte tillräckligt
med energi för att upprätthålla plasmatemperaturen. Följaktligen så opererar de i korta
pulser och plasman måste hettas upp igen inför varje puls.
7
Resistiv uppvärmning
Plasman kan hettas upp genom att en ström leds igenom den. Detta möjliggörs av att
plasman är en elektrisk ledare. Denna uppvärmning kallas resistiv uppvärmning och är
detsamma som händer i en glödlampa då en ström leds genom den. Detta kan göras på
två sätt. Antingen genom att inducera en ström i plasman (genom att ändra magnetfältet)
eller med mikrovågor. Det senare görs genom att plasman bestrålas med kraftiga
mikrovågor som skjutsar på elektronerna. Temperaturen som uppnås beror på hur stor
resistansen är i plasman och hur stark strömmen är. Allt eftersom temperaturen höjs i
plasman minskar resistansen. Detta gör att den maximala temperaturen som är nåbar
med hjälp av resistiv uppvärmning, är 20-30 miljoner grader Kelvin. För att uppnå högre
temperaturer måste andra uppvärmningsmetoder användas.
Magnetisk kompression
En gas kan värmas upp genom att komprimeras. På samma sätt kan plasman
komprimeras och temperaturen i den höjas genom att snabbt öka det omkringliggande
magnetfältet. I en tokamak görs detta genom att flytta plasman till ett område med högre
magnetfält (radien minskas) En positiv bieffekt vid komprimering av plasman är att
jonerna förs närmare varandra, vilket leder till att densiteten ökar. Hög densitet är ett av
grundkraven för att fusion skall kunna genomföras.
Neutralstråleinjektion
Deuterium- och tritiumatomer skjuts in i plasmat med hög hastighet. Väl inne i
plasmaringen joniseras atomerna, varefter jonerna bromsas upp och rörelseenergin
övergår till plasmat.
Radiovågor
Vid uppvärmning av plasman med hjälp av radiovågor så genereras kraftiga vågor av
oscillatorer utanför kammaren. Vågorna har en viss frekvens eller våglängd som är vald
att stämma med jonernas spiralrörelse runt magnetfältslinjerna i plasmaringen och
vågornas energi överförs till laddade partiklarna i plasman. Dessa i sin tur kolliderar
med andra partiklar vilket leder till att temperaturen i plasman ökar.
Ett troligt förfarande i ett fusionskraftverk av tokamak-typ är att en deuterium-tritium
blandning förs in i reaktorkammaren. Bränslet är skilt från kammarens väggar med
hjälp av ett mycket starkt magnetfält. Magnetspolarna ger upphov till ett ”torodialt”
magnetfält. Med transformatorn induceras en stark ström i plasmat. Strömmen ger
upphov till ett ”polodialt” magnetfält inuti maskinen. Tillsammans bildar de två
magnetfälten ett spiralformat magnetfält som håller det heta plasmat på plats.
När plasmat nått en tillräckligt hög temperatur kommer fusionsprocessen igång. Det
kallas att reaktorn ”tänder”. Fusionsenergin frigörs och neutronernas rörelseenergi
fångas upp i ett kylmedium (vatten, heliumgas eller flytande natrium) som finns i en
mantel i reaktorns vägg. Kylmediet för ut energin ur reaktorn via värmeväxlare och
turbiner, på samma sätt som i dagens kärnkraftverk. I manteln finns också en mantel av
litium som bestrålas med neutroner och på så sätt framställs reaktorn eget
tritiumbränsle. Det som håller fusionsprocessen vid fyr i en framtida fusionsreaktor är
det energin hos de så kallade alfapartiklarna (heliumjonerna). Så fort de överlämnat sin
energi till plasmat måste de föras bort för att inte späda ut bränslet och störa
fusionsprocessen. Detta kan göras genom en så kallad ”divertor” som styr magnetfältet
på plasmaringens yta. Heliumjonerna förs sedan ut ur reaktorn kammaren via ett rör i
botten. Fusion ur miljösynpunkt
De första fusionsreaktorerna kommer inte att vara helt fria från radioaktivitet. Den
starka neutronströmmen i reaktorns kärna kontaminerar väggarna vilket betyder att det
krävs lång tids förvaring av detta material. I framtida reaktorer kan man dock använda
sig av material som har en annan struktur vilket minskar radioaktiviteten till nivåer
långt under dagens kärnreaktorer. Även en fusionsreaktor kommer att producera
8
kärnavfall liksom dagens kärnkraftverk. Dock är det en viss skillnad på detta radioaktiva
avfall. Dagens kärnavfall avklingar på tiotusen år medan kärnavfallet från en
fusionsreaktor avklingar på 100 år. En annan väsentlighet är allt radioaktivt bränsle kan
skapas i reaktorn av icke-radioaktivt material. Transport av radioaktivt uran behövs ej.
Dessutom kan en fusionsreaktor inte råka ut för en härdsmälta, utan stänger av sig själv
om något fel skulle uppstå.
Framtidsplaner
Den största nu fungerande fusionsmaskinen är experimentreaktorn JET (Joint European
Torus) i England. Den är dock utkörd och kommer att läggas ned i december 1999. Nästa
steg i forskningen är att bygga ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).
Den skulle enligt planerna börja byggas 1999 men är tills vidare skrinlagd då prislappen
på 60 miljarder avskräcker. ITER är liksom JET en ”tokamak” men den är 20 gånger
större. ITER är tänkt som en försöksanläggning på vägen mot en riktig
fusionskraftanläggning. Den ska kunna ”tända” och ”brinna” i mer än tusen sekunder och
den skall testa moduler för tillverkning av eget tritiumbränsle. Steget efter ITER är att år
2020 bygga en demonstrationsreaktor som skall kunna producera elektricitet. Först
därefter, om femtio år, kanske den första kommersiella fusionskraftanläggningen ser
dagens ljus.
Källförteckning http://www.e.kth.se/~e97_bli/fusion.html
Böcker Hagler, Marion O. An introduction to controlled thermonuclear fusion, 1977
Tidskrifter
Ny Teknik 1998:17
Illustrerad Vetenskap 1995:2
Mer om ITER:
ITER (Akronym av International Thermonuclear Experimental Reactor) är en
experimentell anläggning för forskning kring fusion projekterad av ett flertal länder (EU,
Japan, Ryssland, Kina, USA, Sydkorea, Indien). Den beräknas stå färdig i Cadarache i
Frankrike 2018.[1] Reaktorn kommer att vara cylinderformad, 24 meter hög och 30
meter bred, en så kallad tokamak (betyder på ryska ”ringformig magnetisk kammare”).
Målet har sedan 1985 varit att bygga ITER genom internationellt samarbete. De
ursprungliga deltagarna var EU, Japan, USA och Sovjetunionen. USA hoppade 1998 av
processen, men kom tillbaka igen 2003. Senare har Ryssland tagit över Sovjetunionens
roll, och Sydkorea, Kina och Indien kommit med som nya partner.
Projektet genomgick en utdragen process för att bestämma anläggningens placering.
Cadarache stöddes av EU, Ryssland och Kina, medan USA, Japan och Sydkorea i
allmänhet tyckte att Rokkasho i Japan var en bättre plats. Båda platserna var lämpade
för byggnationen, och endast politiska åsikter som styrde åsikterna. Vissa har menat att
USA:s motstånd till att bygga i Frankrike grundar sig på den franska kritiken mot
Irakkriget.[2] Överenskommelsen att placera anläggningen i Frankrike nåddes 28 juni
2005.
År 2006 påbörjades arbetetet med att göra i ordning området anläggningen ska byggas
på. Byggandet av själva ITER påbörjades 2009 och den beräknas vara färdigställd 2018.
Kostnad. Kostnaden att bygga anläggningen beräknades år 2005 till 4,7 miljarder euro.
En ny rapport säger dock att priset kan bli upp till 30% högre. Anläggningen skulle enligt
planen år 2005 stå färdig år 2016.
Bränsle
Bränslet i kraftverket är planerat att vara väteformerna deuterium och tritium, som
kolliderar med varandra och bildar helium när de når temperaturen 108 °C.
9
Energin delas så att neutronen får 14 MeV och heliumet får 3,6 MeV i rörelseenergi.
Detta är samma reaktion som används i kärnvapen. Men eftersom frigörandet av
neutroner är mycket svårt att handskas med (en del används för att producera nytt
tritium i reaktorn, det övriga sätter sig på reaktorns väggar och bildar radioaktiva
ämnen), har helium-3 föreslagits. Väteformerna finns i obegränsad mängd, men det är
värre med helium-3.
Referenser
^ EnergyDaily: Nuclear fusion power project to start in 2018: official (hämtad 20100224)
^ BBC News: Fusion project decision delayed (20 december 2003)
M-G Axelsson, "Fusion - närmare än någonsin", Dagens Nyheter (7 mars 2004) http://
www.dn.se/nyheter/vetenskap/fusion-narmare-an-nagonsin-1.249759
M. Scott, D. Johnson, "Science matters — Nuclear Power" (1997)
Externa länkar
http://www.nature.com/news/2008/080612/full/453829a.html
Hämtad från "http://sv.wikipedia.org/w/index.php?title=ITER&oldid=15680531"
1
Kategorier: Kvalitetskontroll 2010-11Artiklar som behöver enstaka källor
2010-10Kärnteknik
■
■
Sidan ändrades senast den 18 januari 2012 kl. 09.12.
Wikipedias text är tillgänglig under licensen Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported. För bilder, se respektive bildsida (klicka på bilden). Se vidare
Wikipedia:Upphovsrätt och användarvillkor.
För att göra en första sammanfattning:
”Problemet med fusion är att extremt höga temperaturer måste kunna kontrolleras,
vilket inte lyckas med dagens teknik.” Nej, och kommer rimligen inte heller någonsin att
lyckas. Nej, TOKAMAK-tekniken är dödsdömd. Grundorsaken är alltså (citat från sid 1):
Sanningen är att man inte vet hur man ska göra för att skapa de nödvändiga
villkoren för en framgångsrik fusion. Man vill inte, kan inte törs inte se sanningen i
vitögat att det är själva teorin det är fel på. Detta har Hannes Alfvén –
nobelpristagare i plasmafysik och expert på fusionsteknik – påpekat redan på 1980talet.
Ett indirekt erkännande av dessa sakernas tillstånd är att ”Ett kommersiellt
utnyttjande av fusionskraften ligger i bästa fall troligen mellan 30 och 50 år in i
framtiden.”
I bästa fall 30 år men troligen 50! Vad behövs alltså? Jo, som Alfvén menade,
krävs en ny teori som tillåter en betydligt lägre arbetstemperatur än de100
miljoner grader man nu förutsätter vara det rätta. Eller rättare sagt: En korrekt
teori om hur fusionen egentligen går till i naturen och på Solen. Ty, det man nu
laborerar med kan inte vara riktig eftersom inget tycks fungera enligt den,
dessutom är det något fel med den teori som man utgår ifrån ska gälla på Solen.
Hittar vi denna nya teori kan vi lämna tekniken med de magnetiska
inneslutningarna av typ TOKAMAK bakom oss och de 100 miljonerna av grader.
10
Det finns alltså något som inte stämmer med den gängse teorin om de
mekanismer som alstrar solens energi. Solen utstrålar nämligen bara en tredjedel
så mycket solneutriner som den borde enligt den gängse solteorin. Lösningar på
sol-neutrino-problemet brukar klassificeras i en av två kategorier,
astrofysikaliska eller fysisk. Lösningar som kräver en förändring i hur vi ser på
solen kallas astrofysikaliska lösningar samtidigt lösningar som kräver en
förändring i hur vi tänker neutriner kallas fysiska lösningar. Min lösning är alltså
att det är fel på själva teorin för vad som egentligen händer på Solen.
Den grundläggande tanken i denna (gamla) teori är att två väte direkt fusioneras
till deuterium (se om proton-protonkedjan nedan) varvid stora mängder energi
bildas. Detta i ett första steg. Min idé är att neutroner bildas i ett första steg vilka
sedan tillsammans med protoner fusioneras till deuterium (egentligen deuteron).
Först i nästa steg bildas helium.
Proton-protonkedjan (Ur Wikipedia)
Proton-protonkedjan är en av flera fusionsreaktioner genom vilka stjärnor
omvandlar väte till helium, det främsta alternativet är CNO-cykeln. Protonprotonkedjan dominerar i stjärnor av solens storlek eller mindre.
För att övervinna den elektrostatiska repulsionen mellan två vätekärnor krävs en
stor mängd energi och denna reaktion tar i genomsnitt 109 år för den att slutföras
vid temperaturen i solens kärna. På grund av den långsamma reaktionen skiner
fortfarande solen; hade den varit snabb skulle solen ha förbrukat sitt väte för
länge sedan.
Generellt sett kan proton-protonfusion endast ske om temperaturen (den
kinetiska energin) hos protonerna är hög nog för att övervinna deras ömsesidiga
krafter skapade av Coulombs lag. Teorin att proton-protonreaktioner var
grundprincipen bakom solens och andra stjärnors förbränning togs fram av
Arthur Stanley Eddington på 1920-talet. Vid den tiden ansågs dock temperaturen
hos solen vara för låg för att övervinna Coulombbarriären. Utvecklingen av
kvantmekaniken öppnade emellertid snart för teorin, då det upptäcktes att
tunneleffekter kunde tillåta fusion vid lägre temperaturer än vad som förutspåtts
av den klassiska fysiken.
Proton-protonreaktionen
Första steget innebär fusion av två vätekärnor 1H (p+ = proton) till deuterium (D),
vilket frigör en positron och en neutrino eftersom en proton blir en neutron.3
p+ + p+ → 2D + e+ + ve + 0,42 MeV
Där p+ är en positivt laddad proton, e- är en negativ elektron, n en neutral neutron och ve (grekiska ny) en
elektron-neutrino, också elektriskt neutral.
3
11
Detta första steg är extremt långsamt, både eftersom protonerna
måste tunnla genom Coulombbarriären och eftersom det beror på
svag växelverkan. Positronen annihileras omedelbart med en
elektron och deras massenergi förs iväg av två gammafotoner.
e- + e+ → 2 γ + 1,02 MeV
Efter detta kan deuteriumet som skapades i första steget
fusionera med en till vätekärna och bilda en lätt isotop av
helium, 3He.
2D
+ 1H → 3He + γ + 5,49 MeV
Från denna punkt finns det tre möjliga vägar att bilda heliumisotopen 4He. Men
detta kan vi strunta i för närvarande, bara nämna en reaktion till:
Pep-reaktionen Deuterium kan också bildas av den ovanliga pep-reaktionen
(proton-elektron-proton).
p+ + e- + p+ → 2D + ve
(där p+ är en positivt laddad proton, e- är en negativ elektron, n en neutral
neutron och ve (grekiska ny) en elektron-neutrino, också elektriskt neutral).
I solen sker pp-reaktionen ungefär 400 gånger oftare än pep-reaktionen. Men
neutrinerna som skapas av pep-reaktionen är mer energirika. Medan de som
skapas i första steget av pp-reaktionen har en energi upp till 0,42 MeV ger pepreaktionen en skarp energilinje vid 1,44 MeV.
Pep- och pp-reaktionerna kan ses som två olika Feynmanrepresentationer av
den samma grundläggande reaktionen, där elektronen passerar till den högra
sidan om reaktionen som en antielektron.” (Slut på citat från Wikipedia).
Innan vi nu går in på min idé ska vi titta närmare på beta-sönderfallet, närmare
bestämt neutronsönderfallet i två steg; en process som fortfarande vållat och
vållar fysikerna mycken huvudbry. Förståelsen för denna process är avgörande
för att kunna förstå varför solen (fortfarande) brinner och lyser.
Vilket i sin tur är grundläggande för att finna lösningen på fusionsproblemet
här på Jorden.
12
De olikfärgade cirklarna symboliserar således fotoner (blå) och neutriner (röd) plus
deras antiformer (gul respektive grön). Hela den bakomliggande teorin för detta finns
att studera i mitt kompendium Del I. Kvarkarna är här ersatta med de väl kända
neutrinerna och anti-neutrinerna, kan man säga. Denna teori har alltså fullt stöd i
faktiska processer som här neutronsönderfallet, men också tusen sinom tusen
experiment och observationer.
*
Min grundidé om vad som egentligen händer på Solen och varför den brinner och
lyser som den gör är som sagt att neutroner bildas i ett första steg. Sedan
fusionerar denna neutron med en proton. Då har vi deuterium (D) vilket betyder
att resten är lätt; nu står vägen öppen för Solen att alstra den energi vi känner till
och som får den att lysa! Så i stället för de reaktioner som är beskrivet ovan och
som vi nu benämner reaktionerna (1) och (2):
p+ + p+ → 2D + e+ + ve + 0,42 MeV ...(1)
och
p+ + e- + p+ → 2D + ve ...(2)
13
så får vi
p+ + e- + γ → n + ve......(3)
Reaktion (1) är enligt min mening helt obevisad. Det är ett antagande som
gjordes på 1920-talet – en typisk första-bästa-tanke – i brist på annat. Den
korrigeras med hjälp av en vag teori om att en så kallad tunnling hjälpte till att
få tillstånd den önskade reaktionen deuterium plus fusionsenergi. Samma
kan sägas om reaktion (2). I båda fallen också neutriner, men varifrån de
kommit – därom veta vi icke! I min reaktion (3) uppfylls alla krav på
fundamental fysik och logik. Baryon-, lepton- och laddningstalet stämmer.
Energin som bildas när en neutron och en proton förenas är skillnaden i
massa gånger ljushastigheten i kvadrat (=1,29 MeV).
Vad som händer är således att elektronen (e-) med dess ena komponent –
en gammafoton – bildar tillsammans med gammafotonen som tillförs i
reaktionen en W-–boson (negativt laddad intermediär vektorboson) som
släcker och neutraliserar laddningen hos protonen (p+).
Om alltså (3) är en nettoreaktion, så ser detaljerna ut på detta sätt om vi
antar att steg 1 är:
e- + γ = W- + ve ... (4)
En inkommande gammafoton (γ) tar hand om elektronens gammafoton och
bildar en negativt laddad W-. En neutrino (ve) frigörs. Bosonen med laddnig -1
neutraliserar protonens laddning +1 enligt (5).
p+ + W- = n ...(5)
Summa summarium så får vi alltså (3). Vi ser att denna på sätt och vis är det
omvända neutronsönderfallet! (Neutronen sönderfaller i en boson och en
proton, där bosonen sedan delas i en gammafoton och en elektron så att en
neutrino bildas). Processen existerar bevisligen, är känd sedan länge och kallas
elektroninfångning som alltså kan betraktas som inversen till
neutronsönderfallet.4
Ingen proton omvandlas alltså till en neutron. En neutron byggs upp, bildas
tack vare att bosonen släcker de elektrostatiska motståndet från protonen som
tar upp två motsatt spinnande fotoner – en från elektronen och en från en
gammafoton – och bildar en neutron. Coulombbariären upphör att existera. Detta
kan ses som den eftersökta katalytiska effekten.
I vårt fall så gäller att elektronen indirekt här spelar rollen av katalysator och
neutraliserar och släcker protonens positiva laddning när väl den negativt
laddade W-– bosonen blivit verksam och bundits till protonen innan den hunnit
sönderfalla. Inget våld här alltså, utan en process som inträffar då alla
betingelser är för handen. Fotonen – gammapartikeln (γ) – förenar sig med den
ena av elektronens två komponenter – en annan foton – där sedan de båda
Electron capture also exists as a viable decay mode for radioactive isotopes with sufficient energy to decay
by positron emission, where it competes with positron emission. It is sometimes called inverse beta decay,
though this term can also refer to the capture of a neutrino through a similar process. (Wikipedia).
4
14
kopplar till protonen och bildar en neutron. Samtidigt frigörs den neutrino som
utgjort en av de två komponenterna som bildat en elektron. Vi observeraar alltså
att det inte är hela elektronen som nollställer protonen, utan endast dess ena
komponent som ingår i en s k W- – boson (Se grafik ovan!)! Den andra
komponenten, en neutrino, frigörs alltså i denna process, som vi har sett tidigare.
I det gängse synsättet, pep-reaktionen enligt formel (2), som alltså kräver ett
oerhört gravitationstryck och en temperatur på mer än 100 miljoner grader så
antas alltså att vi ett första steg får deuterium (2D). Deuterium har alltså precis
som protonen en positiv laddning. Frågan om varifrån dess neutrino kommer är
dunkelt. Det är i detaljerna som sanningen finns här. Man kan inte undgå
känslan av att de helt enkelt inte fått ihop det, utan bara hittat på! Här finns nog
också lösningen på den gamla gåtan om att teori och observationer inte stämmer
med antal observerade neutriner från solen.
*
Tyngdkraftens roll på Solen i vår syn på det hela är alltså att den samlar, ordnar
och organiserar men gör inte själva jobbet. De oerhört mäktiga krafterna och höga
temperaturen i Solens centrum har inte till syfte att utöva tvång och våld.
Uppgiften är inte att trycka ihop vätejoner och övervinna coulombbariären, utan
skapa de nödvändiga betingelserna för att få en fusionsreaktion till stånd. I
solens centrum är det inte ett virrvar av protoner och elektroner utan de
cirkulerar mycket välorganiserat i olika banor med hög hastighet och energi. Förr
eller senare korsas deras banor så att väte och elektroner plus fotoner kan
fusioneras till neutroner enligt formel (3).
Det är dessa banor med lämpliga energier och intensitet det är meningen att
medvetet efterlikna här på Jorden i särskilda anläggningar. Se grafiken på
sidorna 15 och 16!
Principskiss av en elektron (överst) och en W-boson (nederst). Hos
elektronen antas att den grå komponenten är en foton, med spinn
1. Den andre en neutrino med spinn ½. Hos W-bosonen antas
båda vara fotoner, men i motsatt spinn (±1), vilket också gäller
elelektronen.
Det är alltså denna ”coulombbarriär” i formlerna (1) och
(2) som måste övervinnas både på solen och i en
fusionsprocess här på Jorden är grundtanken sedan 1920talet. På solen görs detta, menar man, genom det stora
trycket och den extremt höga temeperaturen. Det behövs
alltså en temperatur på 108 °C, alltså 100 miljoner
grader. Vilket inget material kan tåla utan det behövs
ett magnetfält som processen kan utvecklas i. Och
detta har alltså efter 60 år som vi sett ännu inte
lyckats! Grundtanken är alltså att solkraften endast
kan tämjas genom ett oerhört våld! Det är deras syn på
naturen: pang bom krasch!! är det som gäller. Det
finns alltså inget vetenskapligt eller expeimentellt stöd för att ”(d)etta första steg”
ska fungera. Sextio år av fruktlösa försök och slöseri med tid och resurser talar för
detta. Att det skulle ske på solen är bara en gissning och dålig hypotes.
15
I den gängse atommodellen är
elektronen i stort sett en kompakt liten
kula som susar runt atomkärnan.
Denna mekaniska ”kula” finns endast
som en statistisk möjlighet i ett
”moln”.
I denna modell har elektronen alltså
två komponenter. På solen gäller att
fotonkomponenten kopplar till en annan
inkommande foton (se reak-tionsformeln!)
och fogas till protonen varvid vi får en ny
partikel: en neutron. Neutrinon (röd cirkel)
frigörs.
Vi ser alltså att i både det gängse
fallet och detta eftersträvas att
deuterium bildas. I deras fall efter
att protonerna övervunnit Coulombbarriären, pressats ihop av tryck
och temperatur och trots att en
tunneleffekt kan ernås så vill det
till. ”Detta första steg är extremt
långsamt”. Och tur är väl det,
annars hade solen brunnit upp på
mycket kort tid. Så då måste vi fråga
oss vad detta betyder för vår
föreslagna process. Ja, är den
tillräckligt långsam? Vad skulle göra den långsam överhuvudtaget? Vilket alltså
är nödvändigt. Låt oss betrakta reaktionen (3) än en gång:
p+ + e- + γ ---> n + ve .....(3)
Och konstatera att den ur gängse synpunkt är svårt att få att gå i hop. Men vi
som studerat Del I ur ”Mikrokosmos”5 förstår den mycket väl. Vi vet ju att en
proton är samansatt av tre neutriner, varav en är en antineutrino, en neutron
(n) av dessa neutriner plus två kopplade fotoner, en W--partikel faktiskt. En
foton (γ) ser vi ingår i formeln, men var är den andra fotonen? Jo, den finns som
en av komponenterna av elektronen. Tas denna bort, vad återstår? Jo, en
neutrino! (Just det, en neutrino och inte en antineutrino). Formeln stämmer
alltså. 6 Men varför är reaktionen så långsam? Mycket enkelt, det gäller att en
foton av exakt storlek på energin är närvarande plus att detta inträffar då de två
5
Introduktion till ett nytt naturvetenskapligt paradigm. Mikrokosmos. Del I.
En vanlig invändning mot reak. (1) är att den inte fungerar. Men det gäller då enbart protoner och
elektroner medverkar i s k elektroninfångning. Dessutom att den kräver tillgång till hög energi. Men det är
just vad som förutsätts och som finns i Solens centrala delar. Om energin blir ännu högre, som i stjärnor
något större än Solen, så får vi de s k netronstjärnorna. En stjärna av enbart neutroner. Processen
fungerar alltså bevisligen men kräver som sagt tillgång till gammafotoner med energier på exakt den nivå
som de närvarande elektronerna har.
6
16
övriga också är det. Dessa möten torde vara sällsynta. Men ändå gör det det,
annars skulle ju inte solen lysa och brinna i dag! Eller hur?
*
Brev till en kärnfysiker.
Kiruna 24 januari 2011
Hej,
I somras tog jag kontakt med dig för att diskutera din fantastiska idé om
katalytisk fusion. Inte med vad som helst (myoner, palladium etc) utan just med
elektroner. Samma idé som jag själv sent om sider kommit fram till. Du alltså
redan 1996. Du har tagit dig tid att svara ett par gånger.
Nu dröjer du dock med ett svar, Ok. Men innan du vänder blad, så låt mig
sammanfatta läget. Men först fråga: Varför har du nu ändrat dig beträffande
katalytisk fusion med elektroner. För att återgå till att tro på tokamak-tekniken?
Mycket sorgligt, tycker jag. (Den som läser den kritik som nu börjar komma mot
ITER- projektet och har nog anledning att hesitera en smula. Se bifogat material).
Varför just du av alla i hela världen blev kontaktad av mig i detta ärende berodde
alltså på detta med katalytisk fusion med elektroner som katalysatorer, vilket jag
redan har berättat. För mig blev det tämligen fantastiskt att åtminstone en person
till var inne på samma tanke. Ty, vad jag fann fanns ingen annan som behandlat
just denna fråga, utom möjligen en amerikan. Jag visste att det fanns och finns
massor av personer annars som behandlat just katalytisk fusion (CF) med andra
katalysatorer än just elektroner, så denna idé är helt unik. Jag återkommer till
detta.
Dock har jag påpekat att vår idé/hypotes skiljer sig åt vid närmare betraktande.
Vi har alltså olika uppfattningar om det grundläggande i processen. Egentligen
ingen dålig sak utan en god början på kanske något nytt och mycket bra. Ingen av
oss har ju påstått sig vara absolut hundra på sin sak. Vi är båda osäkra vill jag
påstå, kanske till och med tvivlande. Det finns ju skäl till det. Varför skulle just
denna form av fusion vara den som löser denna tydligen både oerhört svåra men
också väldigt angelägna fråga. Som det satsats så oerhört mycket resurser på under
så lång tid? Varför skulle till exempel jag inbilla mig ha något att komma med? En
gammal pensionär långt ifrån alla centra.
Vad jag säger är dock detta (efter ingående och långvariga studier i ämnet): den av
mig föreslagna anordningen är värd att pröva och testa. Ty, den bygger på ett helt nytt
sätt att behandla problemet. Ett nytt sätt att betrakta problemet. Ett helt nytt koncept.
Vilket gör att sannolikheten för en energimässigt lönsamt utfall är mycket stor.
Jag är helt överens med dig att den hypotes jag hittills presenterat också kan
innefattas i den gängse kvantmekaniken. Så du har frågat dig: vad nytt? Och kanske
17
jäspat en smula. Jo, det nya är att det lönar sig, trots vad de gängse resonemanget
om sannolikheter innebär. Det är vad jag påstår. Och det handlar inte enbart om
metoden och de mekanismer som ligger till grund för processen ifråga. Metoden och
mekanismerna är fundametala. Men utöver detta krävs något mer.
All these fifty years of conscious brooding have brought me no nearer to the answer to the
question, 'What are light quanta?' Nowadays every Tom, Dick and Harry thinks he knows it, but
he is mistaken. (Albert Einstein, in a (last?) letter to his old friend M A Besso, 1954)
The quanta really are a hopeless mess. (Albert Einstein, On doing Quantum Theory calculations
with W. Pauli)
I still do not believe that the statistical method of the Quantum Theory is the last word, but for
the time being I am alone in my opinion. (Albert Einstein, On Quantum Theory,1936)
Quantum theory is certainly imposing. But an inner voice tells me that it is not yet the real thing.
Quantum theory says a lot, but does not really bring us any closer to the secret of the Old One. I,
at any rate, am convinced that He (God) does not throw dice. (Albert Einstein, On Quantum
Physics, Letter to Max Born, December 12, 1926)
18
Nej, kvantteorins statistiska metod, kan inte vara sista ordet. Det tror inte jag
heller. Den kvantfysik som utvecklades på 1920- och 1930-talen var i stället för
något annat. Det var och är inte ”the real thing”. Absolut inte sista ordet eller så.
Men man visste inte bättre då. Mycket har hänt och mycket nytt har upptäckts
sedan dess! Datorerna har exempelvis gett oss nya verktyg att bättre förstå hur det
hela hänger ihop. Men bara några få verkar bry sig. Sådant är forskningsläget ännu
idag. Problemen har ju inte blivit lösta bara därför att tiden har gått. En del fysiker
vet ju detta mycket väl, men alla är tyvärr inte medvetna om situationen. (En del
verkar tycka det är häftigt att man inte begriper. Egentligen. Håhå jaja).
Processen kan endast bli framgångsrik: Om och återigen: om man vet vad man
sysslar med, ty då först kan processen styras och regleras på ett tillräckligt bra sätt.
Vilket alltså är helt och fullt möjligt i dag, till skillnad från för 30-40-50 år sedan.
Enligt (vårt?) mitt recept. Idag finns den tillräckliga datorkraften och den
nödvändiga tekniken överhuvudtaget. Men alltså inte i går. Jag vill betona detta. I
går fanns inte den nödvändiga precisionen. Och möjligheten. Men nu. Det gäller att
upptäcka och inse detta nya. Jag känner till tusen gånger om alla de gängse
invändningarna till detta: Kvantmekanikens matematiska formalism tillåter inte ett
gynnsamt utfall. Sannolikheten är för låg. Etc, etc. osv. Ja, jag vet detta. Men däri
ligger en feltanke. Ty, nu handlar det om fysik och inte om ett hasardspel och tafflig
matematik!
Jag har själv haft att göra med liknande problem i industrin. Det kunde ta timmar
innan processen med hjälp av en dator genom självreglering kunde styra in sig.
Ibland dagar. Men det gällde tämligen enkla kemiska processer. Fysikaliska av
detta slag kräver mycket mycket mer av datorkraft. Å andra sidan visste vi
tillräckligt exakt vad som hände. Vi kunde med full förtröstan invänta de maximala
värdena (fine-tuningen). Vi hade en klar bild av processen och kunde därför styra
och reglera den framgångsrikt. Ingen matematisk formalism som fördunklade
omdömena eller gav oss förutfattade meningar.
Detta är alltså haken idag, menar jag. Ingen tror att det kan löna sig därför att
man endast har suddiga luddiga bilder av vad som faktiskt händer och sker. Och så
är det och ska så vara enligt den gängse teorin i frågan. Sannolikheter för hela
aggregat och moln av partiklar är det som gäller. Inte för enskilda partiklar och
händelser. Och sannolikheten säger alltså att det inte lönar sig.
Det är lite lustigt att detta påstod man redan på 1930-talet! Visste du det? Just den
av mig föreslagna konfigurationen var i linje med den allra första idén som prövades
för mer än 70 år sedan. Det är ju så att säga den naturliga tanken. Men enligt den då
nya kvantmekaniken kom man på att det inte löna sig på grund av osv....Annars är
den grundläggande idén densamma: deuterium eller protoner bringas att kollidera
med lämplig fart. (Dock inga elektroner inblandade då, det tillhör det nya). Då fanns
alltså två hinder: både teori och praktik. Idag finns inga större hinder vad jag kan se.
(Naturligtvis duger det också med tritium, litium, helium och annat ”bränsle”).
Det är mycket lätt att missförstå mig här. Jag menar att det alltså är tillräckligt
svårt att styra in processen, att s a s pricka rätt vid rätt tidpunkt osv. Jag talar
alltså också om sannolikheter, men av ett annat slag än den gängse. Men vet man
vad man sysslar med, så kan man på rätt sätt ställa in alla parametrar och sätta in
alla nödvändiga resurser. Resurser som ändå är rena fikapengar jämfört med vad
den tritiumdrivna tokamak-mastodonten i Frankrike kräver. Se bifogad artikel!
Nog måste du hålla med om att 60 kanske 70 år av tillkortakommanden måste bero
på något. Hallå, hallå, något måste vara fel. Alla måste erkänna detta! Det är något
som inte stämmer! Kan det bero på att det saknas teori; teorin är ofullständig eller
till och med fel eller i vart fall att den frigjorda energin blir så kostsam att en
ekonomisk exploatering av kontrollerade termonukleära reaktioner inte blir möjlig i
19
rimlig tid. Vem eller vilka säger det? Jo, minst två Nobelpristagare: Albert Einstein
och Hannes Alfvén. Men också ”vätebombens fader” som i många år sysslade med
projekt att försöka tämja denna bomb: Edward Teller. Och många många andra fler
förstås.
Beträffande detta spörsmål så säger jag att den gängse teoribildningen tyvärr inte
bara är synnerligen bristfällig; det värsta är att den är direkt missledande. Den har
misslett forskare i 60-70-80 år. Den ger helt felaktiga modeller och bilder av vad som
faktiskt händer. Det märks exempelvis på idén om att använda myoner. (Myoner
anses ju kunna lägga sig närmare atomkärnan. Och därför bättre dämpa coulombeffekten en längre tid än den betydligt lättare elektronen. Eller något i den stilen
tycks tanken vara). Eller tron på tokamak-tekniken där det anses vara nödvändigt
att först hetta upp ett plasma till flera miljoner grader! Och därmed tror sig
efterlikna vad som händer på solen. Eller överhuvud tanken att maximalt våld
(miljoner av grader, enormt kraftiga elektriska urladdningar och enorma kaotiska
magnetiska fält, etc) måste till för att ”tämja” naturen och dess krafter. Jag skulle
kunna säga mycket om detta, men nu vill jag avrunda.
Vilka forskare är det som förordar ännu en omgång fusionsförsök med samma
gamla teknik som med apparaten ITER i Frankrike? Att okunniga politiker har
invaggats i tron att denna väg är den enda, är inte så konstigt. Energin är ju en
nyckelfråga för varje samhälle. Men alla naturforskare bör ställa sig upp och
fördöma detta slöseri (skojeri?) med allmänna medel. Man måste inse att man
hamnat i ett slutstadium av gigantism – av katedralbyggande. Och att det behövs en
ny teoribildning, precis som salig Alfvén menade för länge sedan. Jag säger också
som en god vän till mig sa: det påminner om den situation då barnet i sagan sa:
Kejsaren är naken!
*
Mitt recept är alltså detta. Se till att anordna två motsatta strömmar av deuteroner
(D+) som får cirkulera med lämplig hastighet, frekvens och intensitet. Låt dem
komma på kollisionskurs. Ordna sedan med en eller två strömmar av elektroner med
lämplig hastighet, frekvens och intensitet som får neutralisera eller excitera
enskilda joner i flödet strax före kollison. Det går naturligtvis också att se till att en
jon är negativt laddad en annan postivt. En katjon får möta en anjon. De olika
tillstånden hos varje partikel kan vara ett antal nanosekunder eller femtosekunder.
Instrument får mäta utfallet. Möjligheterna är stora och variationerna många vilket
ökar chanserna till framgångsrik fusion. Låt sedan datorer styra och reglera dessa
strömmar, parametrar och variabler till ett maximalt utfall. Då alla tvärsnittsytor är
väl kända är ju sannolikheten för lyckosam träff lätt att beräkna. Se till att det hela
får en keramisk inneslutning som tål upp till tio tusen grader. Låt den alstrade
hettan få värma upp vatten att driva ångturbiner etc.
Med risk nu för att bli övertydlig; låt oss betrakta den mest lovande reaktionen i två
steg. Först får en en katjon (D+) omvandlas (exciteras) till en anjon (D-) då den
bestrålas av elektroner. Katjonen befinner sig i ett kretslopp vi kan kalla A. Detta
tangerar ett kretslopp B med samma rotationsriktning, alltså här medsols (se
grafik).
20
Steg 1:
D+ + 2e- >>> DKretsen bestrålas alltså
med elektroner så att den
positiva jonen exciteras
till negativ D-. Denna
exciterade jon (D-) i
kretslopp A i punkt a får
följa med strömmen ett
antiparallellt i kretslopp
B. Denna jon kommer
alltså att röra sig motsols i
kretsloppet B (obs detta)
till dess den finner sin
motpart, en katjon (D+), i
punkt b. Den exciterade
jonen i kretslopp A
kommer alltså att aktivt
söka sin motpart i
kretslopp B. Jonen blir likt
en målsökande robot, för
att uttrycka sig militärt.
Fusionsprocessen blir
alltså till viss del både
självstyrande och
självreglerande! Detta
tack vare attraherande
coulomb-krafter! Detta sker alltså i steg 2, då också energi frigörs i form av
gammastrålning.
Steg 2:
D- + D+ >>> He2+ + 2e- + gammastrålning
Coulombkrafterna är som synes inget hinder eller problem med denna anordning,
tvärtom kan deras attraherande verkan utnyttjas för styrning. Eftersom alla
parametrar är kända och går att reglera, intill en viss grad av osäkerhet, kan
processen också simuleras med hjälp av datorprogam. (Tokamakens kaotiska
beteende är ett hinder för sådant).
Kostnaden för en anordning blir som sagt minimal jämfört med ITER-projektet,
särskilt för en test- och experimentanordning. För övrigt dras det nu i nödbromsen
för de skenande kostnaderna för ITER-projektet. Risken är nu stor att projektet inte
fullföljs.
Verkar mitt föslag till lösning på fusionsproblemet enkelt; alltför enkelt? Ingen
fara, det kommer att bli mycket svårt att styra och reglera processen med den
nödvändiga precisionen. Men då man inte famlar i blindo utan vet vad man
sysslar med och det hela till viss del är självreglerande och självstyrande så kan
21
man med förtröstan jobba på och invänta den önskade nivån på utfallet. Och på
alla sätt hjälpa till förstås. Mycket att analysera och diskutera, förändra och
förbättra osv. Något man med visst tålamod så småningom kan få kontroll över.
Kanske med hjälp av simuleringsprogram. Vägen till kontrollerad fusion till en
rimlig kostnad inom relativt kort tid är på så sätt möjlig. Spelar det då någon roll
att man sedan får ändra och revidera en del förutfattade meningar om hur det
kan tänkas fungera? När verkligheten tränger sig på. Experiment och
observationer måste ju få avgöra vad som är rätt eller fel.
Eller finns det kanske något grundläggande fel och någon verkligt allvarlig hake
i mitt förslag och upplägg? Allt är naturligtvis inte rätt och riktigt, men jag
undrar om det finns något verkligt avgörande fel. Vore tacksam om någon i så fall
kan upplysa mig.
Avslutningsvis. Lösningen på fusionsproblemet består inte i att finna en finurlig,
fiffig och smart ny mekanism som ingen annan tidigare kommit på. Det tror jag
inte, snarare gäller det att se vad som redan finns tillhanda och sätta in det i ett
fruktbart sammanhang. Och utveckla det till en konst. Varför det ändå hela tiden
dyker upp sådana försök att finna en smart mekanism, beror på – om någon frågar
mig – att ett eller annat missförstånd råder om vad saken gäller7.
Med vänlig hälsning
Åke Hedberg
Kiruna i maj 2011
Hej,
Du tvekar, antar jag. Du kanske struntar i att svara denna gång. Jag förstår;
jag kanske har förargat dig på något sätt; du har rätt att betvivla vad jag
påstår om elektroner och atomer, fusionsteknik, med mera.
Men jag rår inte för att jag upptäckt att elektronen är en neutrino bunden
till en foton. Härav dess egenskaper. Inte heller rår jag för att protonen är tre
neutriner bundna till varandra. Eller att neutronen är 2 fotoner bundna till 3
neutriner (= proton). Härav protonens resp. den fria neutronens egenskaper.
(Anti-formerna innebär att neutrinerna här byts mot anti-neutriner).
Se exempelvis bilagan: “Colliding beam” enhancement mechanism of deuteron-deuteron fusion reactions in
matter. Där föreslås ”ping-pong”-mekanismen.
7
22
Sammanfattningsvis:
elektronen är en neutrino bunden till en foton. En fri neutrino liksom en dito
foton har ingen elektrisk laddning. I bundet tillstånd kan dock neutrinon och
fotonen ha laddning.
protonen är tre neutriner bundna till varandra. De har tredejdelsladdningar. 8
neutronen är 2 fotoner (i motsatt spinn = -1 ) bundna till 3 neutriner.
Fotonerna neutraliserar neutrinernas/protonens laddningar ( +1).
atomen får därmed en annorlunda struktur än den gängse ”planetariska” och
”Schrödingerska” etc. Väteatomens kärna kommer alltså att innehålla, bestå
av fyra neutriner. ”Elektron”-neutrinon, som också är bunden till en foton,
neutraliserar protonens laddning.
Utifrån kända data om elektronens, protonens och neutronens vilomassor,
frekvenser och Plancks konstant h är det lätt att beräkna hur ”hårda” dessa
bindningar är. Och mycket annat intressant. Inte minst går strukturen hos
dessa partiklar att visualisera, därmed göras förståeeliga på ett helt annat
sätt än det gängse.
Studera t.ex. den fria neutronens sönderfall i två steg. I ett första steg i en
proton och en W– -boson. Alltså två produkter.
Steg 1:
n>>>p+ + W– (= 2 fotoner).
W– bosonens hemlighet är alltså att det är två fotoner bundna till varandra
med motsatt spinn. Laddningen blir -1. Konstellationen är instabil. Den
sönderfaller snabbt i en elektron och en anti-neutrino. Alltså två produkter
igen.
Steg 2:
W– >>> e- + ν (=anti-neutrino)
Regler:
En (1) foton kan ”klyvas” i en neutrino och en anti-neutrino. Detta sker alltså
i detta fall, varav den ena neutrino binds till en foton och blir en elektron.
Den andra – antineutrinon således – blir fri. W– bosonen försvinner.
neutrino + antineutrino >>> kan genom annihilation formas till en foton.
en foton kan i en motsatt process genom s k parbildning form av en neutrino
+ en antineutrino.
För ordningens skull. Detta är något förenklat. Det korrekta ska vara tre neutriner varav en är en antineutrino.
8
23
neutriner och fotoner kan på olika sätt under vissa omständigheter och i
olika proportioner forma elektroner, protoner, neutroner m. fl. partiklar.
Jag kan inte se något som strider emot fundamental fysik.
Till sist.
”(N)ågot stöd för dyra experiment av ditt slag kan jag inte ge”, skriver du. Det har
jag inte heller begärt. För mig är detta mest en kul grej, det är ju väldigt intressant
för mig att efter många decennier av studier äntligen börja förstå hur saker och ting
hänger i hop. Det har för mig varit ytterst tillfredsställande. Beklagar verkligen de
som fortfarande tröskar på i det gängse träsket, labyrinten eller snårskogen.
Men på tal om detta så behöver du nog inte bekymra dig värst. Ty, dels vad jag kan
se så behöver en testanläggning endast kosta en bråkdels bråkdel av vad Tokamakexperimenten kostar varje dag i dag. (Experiment som garanterat inte någon
kommer att få någon som helst glädje av annat än de som dagligen kan tjäna pengar
på projektet förstås. Det rent vetenskapliga värdet är dessutom enbart negativt.
Det ansåg din kollega H. Alfvén redan för mer än 25 år sedan. Och han varnade för
sådant som Tjernobyl och Japan. Eller hur?).
Efter vad som nu har hänt i Japan, behövs inte mycket mer sägas än att
energikrisen är akut. Men jag behöver en auktoritet som kan backa upp, en som
åtminstone inte är helt negativ.
Mina hälsningar
Åke Hedberg
*
Sammanfattningsvis och avslutningsvis
Vår kärnfysiker är alltså med på att min syn på coulombkrafterna kan
”innefattas i den gängse kvantmekaniken” men endast efter en glidande skala.
Min övertygelse är att dessa krafter och denna påverkan de gör är att betrakta
som ett kvantfenomen – coulombkrafterna är på eller av. Noll eller ett, plus eller
minus. Och det är under detta korta moment de är av, de är noll, som fusionen
kan ske. Hur kort det än är, så är det endast en teknisk fråga och en fråga om
precision att utnyttja den tid som finns till förfogande. Fusionsprocessen blir som
sagt till viss del på så sätt både självstyrande och självreglerande! Detta tack vare
attraherande coulombkrafter! En teknik som med känsla och precision dock
måste utvecklas till en slags konst.
Observera detta: ”Processen kan endast bli framgångsrik: Om och återigen: om
man vet vad man sysslar med (vilket definitiosnmässigt inte en ”statistisk”
24
kvantmekaniker gör) ty då först kan processen styras och regleras på ett tillräckligt
bra sätt. Vilket alltså är helt och fullt möjligt i dag, till skillnad från för 30-40-50 år
sedan. Enligt (vårt?) mitt recept. Idag finns den tillräckliga datorkraften och den
nödvändiga tekniken överhuvudtaget. Men alltså inte i går. Jag vill återigen betona
detta. I går fanns inte den nödvändiga precisionen. Och möjligheten. Men nu. Det
gäller att upptäcka och inse detta nya.” (Citat från brev till kärnfysiker”, januari
2011).
Om denna nya teori gäller är alltså lösningen tämligen trivial.9 Men eftersom den
kärnfysiker vi här har att göra med tydligen inte upptäckt, insett eller förstått
”detta nya”, och denna möjliga konst och eftersom han nu inte har hört av sig på
så länge, så går jag nu vidare. I stället framhärdar han, frångår sina tidigare idéer
och teorier om katalys med hjälp av elektroner för att återigen stöda, förfalla till,
den gamla Tokamak-tekniken.
Nyckelorden är således kunskap, teknik och konst. Efter decennier av
misslyckande trots miljarder av dollar, rubel och euro, enorma närmast
obegränsade tekniska resurser och tusen sinom tusen av forskare så torde det
vara uppenbart att det de saknar så är det erfoderlig kunskap. Därför förmår de
inte tillämpa och utveckla den teknik som behövs för att få det att fungera; och
allra minst kunna utveckla det hela till en konst.
Och det är klart att så länge som vår kärnfysiker och hans kollegor med sitt
ofruktbara, statistiska och mekaniska synsätt får fortsätta att dominera
naturvetenskapen så kommer ingen lösning av fusionsproblemet att ske. Tvärtom
kommer mänskligheten för eväderliga tider få dras med kol och olja och inte minst den
farliga och ytterst dyrbara kärnkraften och därmed förvärra miljö- och energikrisen,
något som den nuvarande världsordningen inte länge till kommer att palla för. Inte ens
de 30-50 år de satt som gräns för en möjlig lösning.
***
För ordningens skull så krävs för full förståelse den kaosteori som saknades så sent som på 1960-talet.
Dess plats i sammanhanget är utvecklad i det kompendium som tidigare hänvisats till.
9
25
Kontakt och beställningar:
Åke Hedberg
Baningenjörsv. 13
981 34 Kiruna
Tel: 0980 61739
E-post:
akehedberg@kiruna.nu
Hemsida:
http://www.linnea.com/~akejean/
PG: 4336510-5
26