5.     Баланс энергии при делении ядра изотопа урана U-235

Принято считать, что огромная энергия при взрывах первых атомных бомб подтвердила предсказание теории Эйнштейна о превращении ядерного вещества в энергию.Однако данные измерений баланса энергии при делении ядра изотопа U-235опровергают это положение. Согласно этим данным, выделение энергии (в Мэв) на один акт деления ядра U-235 на 2 осколка распределяется следующим образом [5]:

Кинетическая энергия осколков ……………………………..168

Кинетическая энергия нейтронов……………………………….5

Энергия γ-квантов………………………………………………..7

Энергия β-распада………………………………………………..8

Полное энерговыделение……………………………………...188

Как следует из приведенных данных, основной вклад вэнерговыделение вносит кинетическая энергия осколков (~ 90 %), которая определяется кулоновским ускорением, а не превращением ядерного вещества вэнергию. При делении ядра его внутренняя потенциальная энергия (не зависящая от массы) переходит в другие виды энергии, включая: кинетическую энергию продуктов реакции (образующихся осколков и нейтронов, энергию γ-квантов и энергию β-распада. Потенциальную энергию U, высвобождаемую при делении ядра на 2 осколка, можно определить, используя формулу (4) и зная заряды осколков (в сумме равны заряду ядра урана) и расстояние между ними. Рассмотрим в качестве примера одну из возможных реакций деления ядра U-235:

U(235,92) + n(1,0) → Ba(145,56)* + Kr(88,36) + 3n(1,0).

Символ *означает радиоактивность.

Заряды осколков определяются как Z·e, где Z- число протонов, е - единичный заряд. Расстояние между зарядами rопределяется как сумма радиусов осколков: r = R₁+ R₂. Радиусы ядер  определяется по эмпирической формуле: R ~ R₀·А^1/3, где R₀ =1,3÷1,5·10^-15 м. Величина е²= 1,44·10^-15 Мэв·м. С использованием формулы (4) определяем значение потенциальной энергии U, принимая R₀ =1,5·10^-15м, оно соответствует минимальному значению величины U. Тогда получаем U = 199 Мэв, что согласуется с данными, приведенными в физическойэнциклопедии (расхождение порядка 6 %).

Важно отметить, что превращение внутренней потенциальной энергии ядра в другие виды энергии: кинетическую энергию продуктов реакции (осколочных ядер и нейтронов),  энергию γ-квантов и энергию β-распада происходит в полном соответствии с законами сохранения материи и энергии. Объяснение баланса выделяемой энергии при делении ядра U-235 как превращение внутренней потенциальной энергии ядра в другие виды энергии несовместимо с утверждением о превращении ядерного вещества в энергию, как это следует из формального толкования соотношения E = mc².

Поскольку ядерное вещество не превращается в энергию,то для термоядерного реактора, не имеющего источника запасенной энергии, единственным источником энергии на выходе может быть только энергия, поступающая на вход реактора. С учетом неизбежных потерь энергия на выходе такого устройства не может быть больше, энергии, подаваемой на вход. То есть в понятиях термодинамики создаваемый термоядерный реактор можно рассматривать как вечный двигатель. 

 Приведенные данные о балансе энергии при делении ядра U-235 известны давно. Они вполне определённо указывают на теоретическую ошибочность положения о превращении вещества в энергию и, соответственно, невозможности создания энергетической установки, основанной на этом принципе. Почему они не были учтены ранее и до настоящего времени не принимаются во внимание приверженцами идеи получения энергии путем синтеза легких ядер, остаётся загадкой. 

 к началу страницы

Заключение

"

Бросая камешки в воду, смотри на круги,ими образуемые, иначе твое занятие будет пустою забавою".

Козьма Прутков

Физику-профессионалу трудно представить, что Эйнштейн был неправ. В среде профессиональных физиков критика в адрес теории Эйнштейна воспринимается как лай собачонки на слона. Поэтому причину многолетних безуспешных попыток продемонстрировать возможность получения энергии в результате синтеза легких ядер могут ещё долго искать где угодно: в технических проблемах, недостаточном финансировании работ и др. Но только не в ошибочности самой идеи превращения ядерного вещества в энергию, как это следует из соотношения ЭйнштейнаЕ = mc².

Прошло уже 6 десятилетий безуспешных попыток подтвердить возможность реализации идеи в действующем устройстве.Уже сам по себе этот факт говорит о том, что изначально концепция создания термоядерного реактора не была достаточно проработана теоретически. Для сравнения отметим, что первый реактор на урановом топливе заработал в 1942 году, т.е. через 4 года после открытия спонтанного деления урана. При этом объем опытных данных и возможности экспериментальной базы были неизмеримо меньше. Не нужно быть большим специалистом в области ядерной физики, чтобы в результате несложных логических построений усомниться в возможности превращения ядерного вещества в энергию . В создаваемом термоядерном реакторе в рамках международного проекта ITER предполагают получать энергию в результате слияния ядер дейтерия d и трития t:

d(2,1) + t(3,1) → α(4,2) +n(1,0).

В результате образуется ядро гелия α и нейтрон n. Разница масс продуктов реакции эквивалентна энергии 17,6 Мэв, как это определяется из соотношения Е = mc². Чтобы по-лучить эту энергию, необходимо затратить энергию, достаточную для преодоления куло-новских сил отталкивания ядер дейтерия и трития. Полагают, чтов расчёте на один акт слияния этих ядер затраченная энергия будет меньше получаемой.

class=">В этой реакции суммарное число нуклонов (протонов и нейтронов) остается неизменным: 5 нуклонов слева и 5 справа, из них 2 протона и 3 нейтрона.Массы протонов и нейтронов определены с точностью до 9 знаков после запятой и приводятсяв перечне фундаментальных констант. Но если это так, то суммарная масса ядерных частиц в результате указанной реакции остается неизменной. Это означает, что ядерное вещество не превращается в энергию. Тогда единственным источником энергии на выходе термоядерного реактора может быть только энергия, подаваемая на его вход. С учетом неизбежных потерь энергия на выходе реактора не может быть больше энергии, подаваемой на вход. Таким образом, в понятиях термодинамики создаваемый термоядерный реактор можно рассматривать как вечный двигатель.

Какова причина изменения массы в результате слияния ядер дейтерия и трития? Это изменение массы связано с изменением энергии поля взаимодействующих частиц, которую соотношение Эйнштейна не учитывает. Следовательно, влияние кулоновских сил и обусловленной ими внутренней потенциальной энергии ядра в ядерных реакциях не учитывается. Соответственно,не учитывается и масса, эквивалентная этой потенциальной энергии. Итак, изменение массы в указанной реакции (как и в других ядерных реакциях) связано с изменением энергии поля взаимодействующих частиц (потенциальной энергии) и, соответственно,изменением полевой компоненты массы, а не превращением массы ядерного вещества в энергию.

Утверждениео превращении материи в энергию высмеивал Тесла еще в то время, когда не было необходимых опытных данных для проверки выполнения соотношения Эйнштейна в ядерных реакциях(1938 год). Тесла утверждал: "Нет в материи иной энергии, помимо полученной ею из окружающей среды". Но мнение великого ученого было проигнорировано и предано забвению. В настоящее время опытных данных достаточно, чтобы проверить,кто был прав, Эйнштейн или Тесла.

Количественная оценка баланса энергии, выделяемой в результате деления ядра изотопа U-235, показала,что основная доля энергии – это кинетическая энергия продуктов деления, определяемая кулоновским ускорением осколочных ядер (~ 90 %). Эти данные общеизвестны и приведены в физической энциклопедии [5]. Они несовместимы с утверждением, что выделяемая энергия связана с превращением ядерного вещества в энергию. При делении ядра U-235 его внутренняя потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию образующихся осколков. При этом не нарушаются законы сохранения энергии и материи, так как энергия одного вида превращается в энергию другого вида, а изменение массы в результате реакции связано с изменением полевой компоненты массы взаимодействующих частиц,а не превращением вещества в энергию.

Почему эти общеизвестные данные не принимаются во внимание специалистами, остаётся загадкой. Вероятная причина - слепая вера в теорию Эйнштейна. Нельзя исключать также как одну из причин непрекращающееся бюджетное финансирование проекта, обеспечивающее работой ученых и специалистов стран участниц проекта.

Ошибочное толкование соотношения Е = mc² как превращение вещества в энергию породило иллюзию возможности получения энергии в результате принудительного синтеза легких ядер. Для термоядерного реактора нет готового топлива как в действующих реакторах, т. е. нет источника запасённой энергии. Поэтому единственным источником энергии на выходе реактора может быть только энергия, подаваемая на его вход. Пока эта истина не будет осознана, работы по созданию вечного двигателя под названием "термоядерный реактор" будут продолжаться без реальных шансовна успех.

Источником ядерной энергии может быть только внутренняя энергия,запасенная в атомных ядрах, а не ядерное вещество, как полагают создатели термоядерного реактора.

Ученые - люди в большинстве с достаточно развитым интеллектом. В чем же состоит феномен появления у них камней в голове?  По-видимому, в отключении мозгов там, где бы следовало их включить на полную мощность. Они считают, что не следует тратить силы и время на проверку того, что уже много раз было проверено и признано авторитетными учёными. Полагают, что общепринятая теория не может быть ошибочной,и если предсказания теории не получают подтверждение в действующем устройстве, то причину неудач следует искать в устройстве. Пока под обещания осчастливить человечество неисчерпаемой термоядерной энергией выделяют бюджетные деньги, работы будут продолжаться без реальных гарантий успешного завершения работ. Сами учёные придумали удобную для себя формулу: отрицательный результат - тоже результат.

к началу страницы

 Литература

1. Гинзбург. О физике и астрофизике. Какие проблемы представляются сейчас особенно важными и интересными. - М. "Наука". 1974.

2. О'Neill J. Prodigaqal GTenius. Life of Nicola Tesla. New York, 1944. (Пер. с англ. О'Нил. Дж.   Гений, бьющий через край. – М., «Саттва». С. 224-225).

3. Эйнштейн А. Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии? Собр. сочинений. Т.1. – М., «Наука», 1965. С. 36-38.

4. Эйнштейн А. Е = mс²: настоятельная проблема нашего времени. Собр. сочинений. Т.2. – М., «Наука», 1966. С. 653-656.

5. Бриллюен Л.. Новый взгляд на теорию относительности. Пер. с англ. – М., «Мир», 1972.

6. Физическая энциклопедия. - М., "Советская энциклопедия". Т.1.1988. С.580.

7. Серга Э.В.  Масса ядра и потенциальная энергия. – М., Труды Российской инженерной академии (СИП), 2008. Вып. 16.  С. 155-159.

 к началу страницы

 Приложение 

 Учёному, проводящему инициативные исследования по интересующей его проблеме, недостаточно решить эту проблему. Необходимо, чтобы его результат был признан научным сообществом. Восприятие новых идей и результатов научным сообществом – это отдельная и важная тема. Поэтому она вынесена в приложение и рассматривается применительно к проблеме создания термоядерного реактора. При этом автор не ставил цель всестороннего охвата этой проблемы, ограничился только своими соображениями и личным опытом. 

Автор далёк от мысли злорадствовать по поводу неудач в работах по созданию промышленного термоядерного реактора. Когда эти работы начинались, учёные были уверены в реализуемости концепции получения энергии в результате управляемого термоядерного синтеза. Но миновало 6 десятилетий безуспешных попыток подтвердить возможность получения энергии таким путем. Настало время прислушаться к мнению оппонентов. Обещания решить проблему в ближайшем   будущем уже не имеют той убедительной силы, что была в начале работ.  

Автор данного исследования самостоятельно пришел к выводу о том, что положенная в основу создания термоядерного реактора идея, теоретически несостоятельна. Из простых логических умозаключений следует, что масса ядерного вещества не превращается в энергию. Мало кто знает, что принцип взаимопревращения массы и энергии высмеивал Тесла еще в то время, когда не было данных измерений баланса энергии, выделяемой в ядерных реакциях (1938). Провал программы создания термоядерного реактора, который, по убеждению автора, неминуем,- это расплата за слепую веру в теорию Эйнштейна и игнорирование мнения его оппонентов, включая великого Теслу.

Представители академической науки воспринимают заявленные авторами новые научные идеи и результаты, исходя из их соответствия общепринятым положениям и мнению авторитетных  специалистов. Существует своего рода фильтр, через который пропускают новые идеи и результаты. Если эти идеи и результаты не противоречат сложившейся системе взглядов, то их могут рассматривать на предмет наличия в них новизны и актуальности, а если противоречат, то их, как правило, не рассматривают, игнорируя аргументы автора. 

В одном извыступлений Председателя Комиссии по борьбе с лженаукой РАН академика Э. Круглякова говорится: «Всякий новый эффект, всякое открытие должны найти признание в первую очередь в научном сообществе. Поэтому авторы любого значимого научного результата стремятся опубликовать его в наиболее престижных журналах (разумеется, рецензируемых)». Однако, как показывает опыт, журнал может отклонить статью на основании отзыва анонимного рецензента без какой-либо убедительной аргументации или просто отделаться бюрократической отпиской. На мотивированное возражение последует вторая бюрократическая отписка. При этом автор лишён возможности защищать свой результат, так как существующая практика исключает конструктивный диалог автора с его оппонентами - сотрудниками редакции. Тогда автор, потеряв терпение и время, будет искать другие способы публикации своих результатов. В этих условиях любой значимый результат растворяется среди других, менее значимых, ошибочных и лженаучных. При этом наши так называемые престижные академические журналы со временем теряют свой авторитет как источники новых знаний, о чём говорят их низкие рейтинги по сравнению с рейтингами многих зарубежных журналов. Теряет авторитет и наша наука. 

Лженаучные концепции могут существовать и в общепринятой системе взглядов, включая признанные и, как полагают, многократно проверенные теории. Принцип эквивалентности массы и энергии в его толковании как превращение вещества вэнергию, является одной из таких лженаучных концепций. Формула Эйнштейна E =mc² - это камень  в головах учёных, мешающий, в частности, осознать истинную причину неудач в создании термоядерного реактора. Наличием камней в голове можно объяснить также игнорирование мнения таких ученых с мировым именем как Тесла и Бриллюен в части оценки теории относительности. 

Учёные, за очень редким исключением, считают, что правильность формулы E = mc² - это экспериментально установленный факт, к тому же многократно проверенный. И подвергать его сомнению могут только малограмотные дилетанты. Когда автор на встрече с одним известным специалистом в области ядерных технологий сказал ему, что эта формула не отражает физическую реальность, и заявил о готовности изложить свои аргументы, специалист посмотрел на часы и вспомнил о неотложных делах. Обсуждение данной темы так и не состоялось. 

Вместо конструктивного диалога, целью которого должно быть установление истины, ортодоксальные оппоненты обычно навязывают полемику по второстепенным вопросам, которые автор не поднимал. В частности, по термоядерной бомбе, экспериментах на китайском токамаке EAST и др.  Они не хотят обсуждать даже такие, казалось бы, очевидные аргументы как постоянство массы протонов и нейтронов и их неизменное количество в ядерных реакциях. Из этого положения однозначно следует вывод о том, что ядерное вещество не превращается в энергию. Не убеждает даже такой аргумент, как данные измерений баланса энергии, выделяемой в реакции деления ядра U-235. Эти данные приведены в физическойэнциклопедии [6], где говорится, что при делении ядра U-235 энерговыделение определяется кулоновским ускорением осколков (~ 90 %). То есть внутренней потенциальной энергией ядра, высвобождаемой при его делении и не зависящей от массы осколков. Путаница и неопределённость в части определения связи массы и энергии обусловлена тем, что в соотношении Эйнштейна не учитывается энергия поля (потенциальная энергия) и, соответственно, полевая компонента массы ядра. 

Приведу пример, характеризующий, с одной стороны, темпы продвижения работ по созданию термоядерного реактора, с другой стороны, утрату интереса к этой проблеме. В V томе общего курса физики профессора Д.В. Сивухина " Атомная и ядерная физика" (третье издание) в разделе "Термоядерная проблема" говорится о работах по созданию опытного термоядерного реактора в рамках проекта ITER (Интернациональный термоядерныйэкспериментальный реактор).  В тексте указано, что проект должен быть разработан к концу 1990 г. Но книга вышла в2006 г. Оплошность автора и редакции можно понять, если учесть, что за прошедшие 16 лет не произошло существенных событий, которые следовало бы учесть в данном разделе. Поэтому его оставили без изменений.

Наличие камней в голове - неотъемлемое качество многих чиновников, ответственных за определение приоритетных направлений научно-технического развития. Привожу с некоторыми сокращениями свое письмо в Комитет ГД РФ по науке и наукоемким технологиям, а также ответ из Комитета за подписью его председателя. Желтым цветом выделены фрагменты письма и ответа в части проблемы термоядерного реактора. Ниже даётся краткий комментарий к ответу.

Продолжение »