La termalizzazione delle radiazioni elettomagnetiche Gamma all'interno dello schermo del reattore Hot-Cat

Questo Post prende spunto da una discussione sviluppata un paio di settimane fa insieme ad alcuni utenti del Forum Cobraf (gli utenti Raman e Nevanlinna che ringrazio per aver partecipato attivamente alla discussione) in merito alla questione della protezione necessaria per poter schermare e "termalizzare" le radiazioni elettromagnetiche di tipo Gamma eventualmente prodotte dal Hot-Cat. In sintesi le questioni che riporto di seguito:

1) Possono queste radiazioni elettromagnetiche di tipo Gamma (cioè fotoni), che secondo Rossi hanno energie tipiche nel range 50-150 keV, essere completamente termalizzate all'interno dello schermo del suo dispositivo Hot-Cat senza che dall'esterno sia possibile rilevarne una presenza residua anche con i più sofisticati strumenti di misura?

2) Lo spessore dello schermo del Hot-Cat (composto per ipotesi da Tungsteno W) e la sua massa (considerando anche le alte temperature di parete raggiunte di oltre 1000°C), sono compatibili con la termalizzazione dei fotoni Gamma delle caratteristiche di cui sopra?


Facciamo quindi l'ipotesi che come elemento schermante sia stato utilizzato del Tungsteno (se non ricordo male tale informazione era stata data da Rossi stesso, ma non trovo più i riferimenti di JoNP in rete).

Sono disponibili dei dati sull'assorbimento del Tungsteno in funzione dell'energia a questo link:
http://physics.nist.gov

In dettaglio, per energie prese ad esempio pari a 100 keV, consultando i dati di Total Mass Absorption riportati nella tabella si desume che:

Energy (MeV)   mu/ro (cm2/g)
1.00000E-01    2.100E+00

E' possibile fare qualche calcolo, ovviamente di massima, sull'assorbimento effettivo offerto da una schermatura di Tungsteno ipotizzando che la potenza complessiva generata dal Hot-Cat sia di circa una decina di kW.

Poniamo quindi che il dispositivo generari 10 kW (cioè 10 kJ/s) e consideriamo il caso in cui non fosse presente uno schermo.

Prendiamo come esempio una massa investita dalle radiazioni pari a 100 kg (la massa di una persona robusta), considerando 10 kW si ricava dalla definizione 1 Gray=1 J/kg una dose assorbita stimata di 100 Gray.

Per riferimento una dose intensa per il trattamento terapeutico tumorale è di 50 Gray complessivi, ovviamente suddivisi in un certo numero di applicazioni, qui invece si discute di esposizione per lunghi periodi di tempo a 100 Gray, pertanto è facile immaginare le possibili conseguenze se una persona rimanesse esposta per un periodo prolungato.

Il lettore mi passi l'approssimazione (non del tutto ortodossa) di corrispondenza dei 100 Gray ad una dose equivalente di 100 Sievert (Sv).


Il fondo di radioattività naturale è dato per valori nell'intorno di 2.4 mSv per anno, 0.274 uSv/h cioè ancora 76 pSv/s (per semplicità poniamo 100 pSv/s).

Tra 100 pSv e 100 Sv c'è un fattore 10^-12, fissiamo ancora un coefficiente di sicurezza ulteriore e saliamo a 10^-13.

Abbiamo detto che per energie dell'ordine di 100 keV il Tungsteno (W) ha un mu/ro pari a 2.1 cm2/g.
Considerando che la densità del Tungsteno è pari a 19.3 g/cm3 ed utilizzando la relazione:

I(x) = I(0) * e^(-mu*x)

dove I(0) rappresenta l'intensità iniziale, mentre x è lo spessore della superficie posta come schermatura
possiamo provare a calcolare lo spessore di uno schermo in Tungsteno necessario per ottenere il coefficiente voluto.

Svolgendo i calcoli si ottiene un mu di 40.53 cm^-1 da cui per ottenere I(x)/I(0) = 10^-13 si detemina che x (lo spessore della superficie schermante) dovrebbe valere:
7,4 mm.

Supponendo questo calcolo attendibile (ovviamente non essendo esperto del settore, non posso esserne certo) mi domando:
"Era realmente questo lo spessore delle pareti dello schermo in Tungsteno del Hot-Cat?"


Va inoltre considerato anche un aspetto che non mi sembra secondario, cioè che uno schermo posto a protezione verrebbe comunque statisticamente attraversato da radiazione residua, anche se minima per cui viene spontaneo chiedersi se in presenza di ipotetiche radiazioni sia proprio vero che dall'esterno essa non è rilevabile come eventuale residuo, ovviamente eseguendo le opportune misurazioni.

Si noti che per energie dei Fotoni nel range di 40 keV il valore di mu/ro risulta superiore, pari a circa 9.24 cm2/g.
Rielaborando il calcolo secondo la relazione utilizzata in precedenza, a parità di altre condizioni, si desume uno spessore del Tungsteno inferiore, circa 2 mm.


Nel caso che lo schermo fosse stato costituito da Piombo, che ha numero atomico superiore rispetto al Tungsteno ma è una ipotesi poco probabile date le elevate temperature di esercizio del Hot-Cat, si riporta di seguito il grafico dei Valori di "Total Mass Absorption" relativi. 

Oltre alla riflessione sul perchè non viene rilevata radiazione dall'esterno, sarebbe opportuna una ulteriore considerazione.

Come naturale conseguenza derivante dallo spessore dello schermo di Tungsteno ipotizzato da 7.4 mm, andrebbe valutato quanto il peso di uno schermo del genere sia compatibile con la massa totale del dispositivo, cioè con i valori delle "pesate" delle parti componenti l'Hot-Cat, pesate eseguite in fase di assemblaggio e documentate nel Report Penon. 

Sulla base dei contenuti del Report Penon, cerco di ricostruire al meglio le dimensioni dei due tubi che compongono l'Hot-Cat, il tubo esterno che denominiamo (A) e quello interno che denominiamo (B).

Per entrambi i tubi si tratterebbe secondo Penon di Steel Alloy AISI 316, acciaio in lega con una densità "d" pari a 8000 kg/m3.

http://www.substech.com

In particolare dal Report:

"The first component is made of AISI 316 paint-coated stainless steel: length 33 cm, Ø 8.559cm, weight 1272.7 g, as measured before assembly."

"The second component is the inner cylinder, made of the same stainless steel alloy: Ø 3.385cm, weight 705 g, as measured before assembly."

Se invece, come mi è stato fatto notare (e più probabilmente), fosse stato utilizzato acciaio AISI 310 che opera a temperature superiori compatibili con quelle del Hot-Cat, la sua densità sarebbe leggermente inferiore, 7900 kg/m3.

http://www.cogne.com

http://www.cogne.com

Viste le differenze ridotte, consideriamo come densità "d" nei calcoli 8000kg/m3

Il tubo esterno (A):

Il suo peso risulta essere 1.2727 kg, considerando la densità "d" il suo volume V1 sarebbe di 0.159*10^-3 m3.

Il Diametro_ext è misurato e pari a 8.559 cm e la lunghezza 0.33 m. Calcolando il volume di un cilindro pieno a cui poi sottrarre il volume V1, si ricava il Diametro_int del tubo che risulta essere 8.1928 cm.

Di conseguenza è possibile stimare lo spessore del tubo esterno (A) in circa 1.83 mm

In modo analogo per il tubo interno (B):

Il suo peso risulta essere 0.705 kg, considerando la densità "d" il suo volume V2 sarebbe di 8.8125*10^-5 m3.

Il suo Diametro_ext è misurato e pari a 3.385 cm e la lunghezza sempre 0.33 m. Come prima, calcolando il volume del cilindro pieno a cui poi sottrarre il volume V2, si ricava il Diametro_int del tubo che risulta essere 2.838 cm.

Di conseguenza è possibile stimare lo spessore del tubo esterno (B) che risulta maggiore di quello del tubo (A) e pari a circa 2.73 mm.

Le foto trasverse del dispositivo presentate nel Report Penon, sembrerebbero confermare i differenti diametri stimati.

Il "cuore", la parte attiva del dispositivo potrebbe giacere:

ipotesi a)

coassialmente tra i due tubi nello spazio a forma cilindrica tra il Diametro_int del tubo esterno (A) di 8.1929 cm e il Diametro_ext del tubo interno (B) di 3.385 cm

oppure ipotesi b)

direttamente all'interno del tubo interno (B), anche se la foto trasversa del dispositivo assemblato, quando privato dal "sealant", non sembra indicare che lo spazio interno al tubo (B) venga occupato da componenti ed inoltre risulterebbe a "vista" se non opportunamente circondato da uno schermo di protezione.

Dalle dimensioni riportare nelle foto, nel volume compreso tra i due tubi dovrebbero essere in ogni caso alloggiati i resistori e i resistori sono stati pesati, il loro peso è 2.2928 kg.

Veniamo ora allo schermo di Tungsteno.

Esso dovrebbe circondare completamente la parte attiva e le sue dimensioni essere tali da non fondere prima di aver trasferito la gran quantità di calore alle altre parti costitutive in acciaio.

Lo schermo è essenziale anche per la produzione del calore in quanto, come confermato più volte da Rossi, sede della termalizzazione dei Fotoni di bassa energia prodotti per ipotesi dal reattore.

Purtroppo la pesata della parte attiva, quella che viene documentata, da come valore appena 20.38 grammi e non vengono riportate informazioni su ulteriori elementi di schermatura posti successivamente.

(Si riportano anche 4 "ceramic fittings" del peso complessivo di 24.4 grammi, ma che probabilmente sono posti nella parte coassiale tra i due tubi e il "sealant putting" del peso di 27,7 grammi).

Secondo il Report Penon, il peso totale del Hot-Cat P1 è di 4343.4 grammi e viene assunto dalla somma delle parti poste a nostra conoscenza, dovrei dedurre che il peso dello schermo sia in qualche modo compreso ma date le dimensioni e la densità del Tungsteno, rimane difficile ipotizzarne la presenza sulla base del contenuto del Report.

Tubo esterno g  1272.7

Tubo interno  g    705

Gr.Resistori    g  2292.8

Ceramic fitt.   g      24.4

Seal. putting  g      27.7

Parte attiva    g      20.38

----------------------------- 

Totale P2        g 4342.98 

In definitiva: P1 - P2 = 4343.4 - 4342.98 = 0.42 g
una massa che appare po' troppo modesta per rappresentare quella di uno schermo.



Domande ancora senza risposta:
 

a) In primis: ... e la massa dello schermo?
b) C'era effettivamente uno schermo di Tungsteno?
c) L'Hot-Cat era provvisto di un plausibile schermo per abbattere le radiazioni?

d) Se sì, dove il Report Penon lo mostra o lo riporta?

e) Tenendo conto in particolare della quantità di calore che avrebbe dovuto smaltire, quali dimensioni fisiche aveva e di quale materiale era composto questo presunto schermo del Hot-Cat?

Le sezioni d'urto nelle reazioni nucleari del: Ni62 e del Ni64 con un Protone

La Sezione d’Urto di un processo di scattering o di assorbimento esprime, indirettamente, la probabilità che quel processo si presenti ad una fissata energia del fascio incidente.

Si ricorda che l'unità standard per misurare la Sezione d'Urto nucleare (simbolo σ) è il barn.
Equivale a 10⁻²⁸ m² oppure 10⁻²⁴ cm².

Di seguito si riportano due grafici relativi alle Cross Section (le Sezioni d'Urto appunto) in funzione dell'energia, di una reazione nucleare che coinvolga un Protone (ad esempio uno ione Idrogeno H+) e rispettivamente:

Isotopo del Nichel Ni-62 e

Isotopo del Nichel Ni-64

Dati disponibili attraverso il circuito internazionale dati nucleari del:

International Network of Nuclear Reaction Data Centres (NRDC)

Sezione d'urto Ni62 con un Protone

Sezione d'urto Ni64 con un Protone

 

Dai grafici sopra pubblicati, si può osservare che quando l'energia scende a valori inferiori a frazioni di MeV, la probabilià di fusione nucleare tra il Protone (Idrogeno H+) e gli Isotopi del Nichel si riduce drasticamente, per cui la reazione appare molto poco probabile.

  

I calcoli in base alle dimensioni del Hot-Cat

L'ing. Rossi ha finalmente pubblicato il Report dei test e delle misure da lui effettuate in questo periodo, Report comprensivo delle prove energetiche e calorimetriche relative a questo nuovo dispositivo E-Cat ad alta temperatura denominato Hot-Cat.

Il punto di partenza dell'analisi è sempre che se l'Hot-Cat produce calore ad elevate temperature, il trasferimento di calore stesso verso l'ambiente circostante avverrà prevalentemente per via elettromagnetica, cioè tramite irraggiamento termico dalla superficie calda pertanto non viene valutato il calore eventualmento trasferito dall'E-Cat per meccanismi di conduzione/convezione.

Ora consideriamo la potenza (termica) prodotta dal modulo Hot-Cat.
Come detto, dalla relazione di Stefan-Boltzmann, sappiamo che la trasmissione del calore per irraggiamento è legata alla temperatura da un fattore T alla quarta potenza.

In particolare possiamo considerare che la potenza termica scambiata P vale:

P = e * Sigma * A * (Th^4 - Ta^4)

dove:

e è l'emissività del corpo (vale 1 per un corpo nero)

Sigma è appunto la costante di Stefan che vale circa 5.6703*10^-8 [W/m2 * K^4]

A è l'area in m2 della superficie radiante

Th è la temperatura della superficie calda 801°C

Ta è la temperatura ambiente posta a 35°C

Tutte le temperature sono da intendere espresse in Kelvin.

La superficie radiante avrà un valore di e (emissività della superficie) inferiore all'unità, utilizziamo il valore riportato nel Report pari a 0.96.

La superficie radiante A ha un valore un valore effettivo, riportato nel documento di correzione al Report, pari a 0.1002 m2.

Per la temperatura media della superficie del modulo Hot-Cat Th utilizziamo il valore dichiarato nel Report pari a circa 801°C.

Per la temperatura ambiente Ta utilizziamo il valore dichiarato nel Report pari a 35°C.

Proviamo a ricavare l'irradiazione della superficie calda del Hot-Cat, dalla relazione sopra citata la potenza termica scambiata P vale 7212W.


Consideriamo ora la potenza elettrica assorbita.
Sono stati utilizzati due resistori elettrici collegati in parallelo, il cui valore ohmico complessivo stimato a freddo è risultato essere di circa 6 ohm. Potenzialmente quindi se alimentati dalla rete elettrica a 230Vac essi possono erogare circa 8.8kW.

Nel Report vengono riportati i seguenti valori di tensione e corrente misurata ai capi dei resistori:

a) Tensione massima applicata V pari a 147 V
b) Corrente nelle condizioni di cui sopra I pari a 24.28 A

Ipotizzando che si tratti di valori efficaci (Vrms e Irms) la potenza elettrica assorbita vale 147 * 24.28 = 3570W

Ne consegue un calcolo del COP di massima che da come risultato:

COP = 7212 / 3570  praticamente un COP = 2

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Di seguito riporto per futura memoria quanto pubblicato su JoNP e cioè il claim dell'ing. Rossi a riguardo dei prossimi test da eseguire sul Hot-Cat da parte di UniBO:

1. Andrea Rossi

   August 11th, 2012 at 3:35 AM

   INFORMATION:
   AFTER THE LEAKAGE MADE BY AN INSIDER WITH THE THE NICKNAME “CURES” REGARDING THE TESTS COMPLETED ON JULY 16TH, WHICH HAD TO REMAIN UNDER NDA, I HAVE TO INFORM THAT:
   THE TEST MADE ON JULY 16TH WILL BE REPEATED OFFICIALLY WITHIN THE HALF OF OCTOBER 2012 BY THE UNIVERSITY OF BOLOGNA AND THE RESULTS WILL BE PUBLISHED BY THE SAME UNIVERSITY.
   ANDREA ROSSI

Le dimensioni del reattore dell'E-Cat

E' di questi giorni l'annuncio dell'Ing. Rossi che il dispositivo E-Cat funzionerebbe regolarmente a temperature molto elevate.

In particolare un paio di mesi fa veniva annunciato che l'E-Cat opererebbe stabilmente a 600°C ma ulteriori novità sono giunte in questi giorni, è stato dichiarato un ulteriore incremento di temperatura che porterebbe il funzionamento del medesimo reattore a circa 1000°C.

Le prove ad alta temperatura dell'E-Cat, sempre secondo Rossi, non si sarebbero svolte producendo del vapore a 600 o 1000°C, ma queste sarebbero direttamente le temperature di "esercizio stabile" delle pareti del reattore.

Conferme e dati precisi ovviamente fino ad ora non ve ne sono.

Rossi ha promesso la pubblicazione di un Report dei test e delle misure da lui effettuate in questo periodo, Report che Rossi sostiene conterrà tutte le informazioni e le prove energetiche e calorimetriche relative a questo nuovo funzionamento dell'E-Cat ad alta temperatura.

E' stato promesso che questo Report verrà pubblicato entro Settembre 2012 e Rossi, anche se sollecitato più volte da domande sul suo Blog JoNP, non ne voluto anticipare alcun contenuto.

Ci poniamo, come obiettivo minimo in questo Post, quello di mettere a confronto le pochissime informazioni tecniche disponibili.

Il punto di partenza dell'analisi è che se l'E-Cat produce calore con queste elevate temperature, il trasferimento di calore stesso verso l'ambiente circostante avverrà prevalentemente per via elettromagnetica, cioè tramite irraggiamento termico dalla superficie calda pertanto non viene valutato il calore eventualmento trasferito dall'E-Cat per meccanismi di conduzione/convezione.

Ora consideriamo che la potenza (termica) prodotta dal modulo E-Cat si aggiri nell'ordine di 10kW, valore in accordo con le informazioni sin qui disponibili relativamente ad un singolo modulo standard dell'E-Cat, e calcoliamo le dimensioni della superficie necessaria per irraggiare questa potenza alle due temperature dichiarate.

Sappiamo dalla relazione di Stefan-Boltzmann che la trasmissione del calore per irraggiamento è legata alla temperatura da un fattore T alla quarta potenza.

In particolare possiamo considerare che la potenza termica scambiata P vale:

P = e * Sigma * A * (Th^4 - Ta^4)

dove:

e è l'emissività del corpo (vale 1 per un corpo nero)

Sigma è appunto la costante di Stefan che vale circa 5.6703*10^-8 [W/m2 * K^4]

A è l'area in m2 della superficie radiante

Th è la temperatura della superficie calda

Ta è la temperatura ambiente posta a 30°C

Tutte le temperature sono intese espresse in Kelvin.

Considerando che la superficie radiante sarà più simile ad un corpo "grigio" piuttosto che ad uno nero, scegliamo per i calcoli un valore di e (emissività della superficie) inferiore all'unità, cioè un valore ad esempio pari a 0.6 e proviamo a ricavare l'area A della superficie calda che sarebbe necessaria per irraggiare la potenza termica di 10kW per i due valori di temperatura operativa dichiarata, 600°C e poi 1000°C.

Eseguendo i relativi calcoli si ottiene:

per T=600°C è necessaria una superficie radiante di circa 5200 cm2

mentre

per T=1000°C è sufficiente una superficie radiante di circa 1200 cm2

Vorrei precisare che ho scartato l'ipotesi che le dimensioni della superficie calda del reattore si mantenessero costanti e dell'ordine di 5000 cm2 anche alla temperatura di 1000°C perchè, in questo caso, il calcolo porterebbe a stimare che la potenza termica irraggiata dal modulo E-Cat varrebbe circa 45kW e questo valore di potenza non mi pare trovi conferme da parte di Rossi.

A questo punto sorgerebbe spontanea una domanda:

Quale è l'effettiva superficie radiante dell'E-Cat?

Spero che l'Ing. Rossi, prima o poi, ci aiuti a rispondere a questo interrogativo.

Una teoria per capire come avviene la reazione nucleare tra Nichel-Idrogeno. Denominazione provvisoria: Teoria H-MIx / H-MIx Theory

Click here to download English version of H-MIx Theory

Prendendo spunto da quanto riportato nel documento domanda di Brevetto di Silvia e Francesco Piantelli WO/2010/058288 e tenendo presente quanto descritto nella domanda di Brevetto di Andrea Rossi WO/2009/125444, ho cercato di elaborare i loro contenuti al fine di delineare, per quanto mi è possibile, una bozza di teoria che descriva il meccanismo operante nella reazione nucleare Ni-H.

The Patent Piantelli

Voglio sottolineare che questo lavoro non è stato condotto utilizzando un rigoroso metodo scientifico-matematico, ma più modestamente (da semplice appassionato di L.E.N.R.), su basi deduttive ed intuitive.

La bozza di teoria viene proposta unicamente allo scopo di delineare le circostanze e i probabili meccanismi in essere durante la reazione nucleare tra Idrogeno e Nichel.

Il Nichel è un "metallo di transizione" dotato di struttura cristallina Cubica a Facce Centrate con il guscio orbitale 3d incompleto

e viene utilizzarlo per queste reazioni con l'Idrogeno. 
Anche altri metalli di transizione, aventi differente configurazione elettronica (esempio il Palladio Pd), vengono utilizzati per sperimentare reazioni con l'Idrogeno, ma in questo Post prenderemo in esame, come metallo, solo il caso del Nichel.

L'elemento fondante della teoria è dato dall'ipotesi che l'Idrogeno, immesso come elemento della reazione all'interno del reticolo di Nichel, possa giungere, dopo aver terminato il processo di trasformazione a partire dalla molecola biatomica H2, nella forma di ione negativo.

Hydrogen molecula

Hydrogen molecula energy vs atoms distance

L'energia di legame della molecola H-H ha un valore di 436 kJ/mole.

Considerando che una mole è composta da 6.022*10^23 atomi, l'energia di legame H2 risulta pari a circa 4.5 eV per atomo.

Durante il processo, la molecola si separa in singoli atomi di Idrogeno ed a seguito della cattura di un elettrone, può assume la conformazione di ione negativo H-.


In letteratura scientifica questo ione è anche noto con la denominazione di Hydride ion. 

Hydride ion

Questa trasformazione, per poter dare buoni risultati, necessita dall'uso di un catalizzatore chimico, il catalizzatore probabilmente è un idruro (esempio MgH2).

Dal documento Piantelli si evince chiaramente che, in determinate condizioni di pressione e di temperatura dell'Idrogeno gassoso posto a contatto con il Nichel, possono formarsi ioni H- per interazione del gas con la superficie del metallo di transizione durante quella che è denominata "fase  di assorbimento superficiale".

"The bonds between the atoms of the hydrogen molecules are weakened, up to having a homolytic or heterolytic scission of the molecules, obtaining, respectively, a couple of hydrogen atoms or a couple consisting of a hydrogen negative H- ion and a hydrogen positive H+ ion, from each diatomic molecule of hydrogen.
A contribution to this process of weakening the bond and of making, in particular H- ionsis given by a heating step of surface of the clusters up to a temperature Ti larger than a predetermined critical temperature TD, this heating causes furthermore, an adsorption of the hydrogen in the form of H- ions into clusters."

In particolare gli elettroni semi-liberi della fascia di valenza, elettroni che formano una sorta di plasma sulla superficie del metallo, interagiscono dando luogo alla ionizzazione dell'Idrogeno.
Si ha quindi come conclusione di questo processo di assorbimento, denominato "cattura orbitale", la dissociazione delle molecole di Idrogeno in atomi e successivamente la loro ionizzazione come H-.

L'Idrogeno rimane legato al Nichel fisicamente all'interno degli interstizi del reticolo, detti cluster micro/nano-metrici, o chimicamente formando Idruri.


*** Nella tesi del Dott. D.Pizzi viene descritto il fenomeno di caricamento del metallo (nel caso specifico Palladio) con Idrogeno gassoso.
Uno breve stralcio è riportato di seguito tra virgolette.

"L’assorbimento di idrogeno allo stato gassoso in palladio è un fenomeno notevolmente complesso e generalmente viene considerato come un adsorbimento del gas sulla superficie del metallo ed una successiva penetrazione nel seno della fase metallica (Me).

A basse concentrazioni l’idrogeno si dissolve nel metallo e mostra un comportamento lineare della concentrazione nel metallo con la radice quadrata della propria pressione parziale, ragionevolmente quindi si può considerare la seguente reazione di equilibrio per schematizzare il fenomeno di adsorbimento:
H2gas = 2Hads = 2HMe
Durante la reazione di adsorbimento e nella fase di penetrazione nel metallo l’idrogeno si va a collocare negli spazi interstiziali del reticolo della struttura metallica deformandola e formando successivamente un idruro metallico.

A livello atomico il processo può essere riassunto in una dissociazione molecolare superficiale dovuta alla collisione delle molecole di gas con gli atomi superficiali metallici e una successiva migrazione dell’idrogeno atomico verso posizioni a più bassa energia libera.
 

Durante il processo diffusivo all’interno del reticolo metallico, gli atomi di idrogeno dotati di alta mobilità vanno ad occupare i siti interstiziali ottaedrici e tetraedrici del reticolo stesso. 

...
Più precisamente la struttura cristallina base del palladio (cubica a facce centrate (CFC) di diametro atomico 2.745 Å offre un sito interstiziale ottaedrico (r =0.451 Å) e due tetraedrici (r=0.245 Å)." ***

Il processo opera una variazione di alcuni parametri fisici come ad esempio:
- la conducibilità termica
- la conducibilità elettrica
- l'indice di rifrazione
a seguito dell'avvenuto mutamento strutturale.


Ora se poniamo questa condizione come realmente ottenuta, i dubbi legati alla presenza della Barriera di Coulomb, quale ostacolo alla successiva fusione tra Idrogeno e Nichel, verrebbero ad essere dissipati.

Consideriamo utilizzando una espressione semplificata (ma sostanzialmente corretta) per i valori dell'energia della Coulomb Barrier, cioè l'energia calcolabile dalla relazione:

C.B. Energy = [k * (Z1*Z2*e^2) / R]

in cui:
k =1/(4*Pigreco*Eps0) = 8.99*10^9 N*m2/C2)
Z1 è il numero atomico dell'Idrogeno e vale 1
Z2 è il numero atomico del Nichel e vale 28
Eps0 permettività del vuoto vale 8.85*10^-12 F/m
e è la carica dell'elettrone che vale -1.602*10^-19 C
R è la distanza tra i nuclei

Fissiamo come dimensioni fisiche dei nuclei coinvolti il valore limite R, espresso in fm (10^-15m), pari a [(A1^1/3) + (A2^1/3)] dove A1 e A2 sono le masse atomiche rispettivamente di Idrogeno (1) e Nichel (62).

Per il calcolo è stato preso ad esempio l'Isotopo Ni-62 che è fortemente sospettato di essere protagonista della reazione nucleare e della trasmutazione in Rame stabile Cu-63.

e sviluppando i calcoli determiniamo l'energia della C.B. tra i nuclei di Nichel e di Idrogeno. In particolare:

C.B. Energy = {[8.99*10^9 * (1*28*(-1.602^-19)^2)] / [(1^1/3 + 62^1/3)*10^-15]} = {[6.44*10^-45]/[4.9*10^-15]} =1.31*10^-12 Joule

sapendo che 1*10^-12 Joule corrispondono a circa 6.24 MeV, quindi l'Energia della Barriera vale 8.17 MeV.

Questo valore di energia è molto elevato e sprigiona una forza repulsiva intensa che si oppone all'avviciamento dei nuclei quando dotati della medesima polarità della carica elettrica.

Se invece, come conseguenza della ionizzazione H-, le cariche elettriche dei nuclei coinvolti fossero dominate da polarità di segno opposto, allora la carica elettrica assumerebbe un ruolo favorente rispetto all'avvicinamento del nuclei e quindi determinante rispetto alla fusione Ni-H.


La condizione ionica dell'Idrogeno porta in se una ulteriore conseguenza, lo ione H- sebbene di massa superiore a quella di un elettrone, ne possiede la medesima carica elettrica complessiva (come accade per una particella della famiglia Fermione e del gruppo Leptone, il Muone μ).
Nulla vieta quindi di pensare che questo Hydride possa prendere il posto ad esempio di un elettrone orbitante intorno all'atomo di Nichel formando atomi complessi tipo Metallo-Idrogeno e, proprio in virtù della sua maggiore massa, il fermione ione H- è portato a posizionarsi in corrispondenza degli orbitali più interni cioè propro quelli più prossimi al nucleo.
Il riposizionamento avverrebbe con emissione di un elettrone per Effetto Auger e con emissione di radiazione elettromagnetica tipo X.

Si tenga presente che normalmente un passaggio quantico da livelli orbitali inferiori ad livelli orbitali superiori (Quantum Leap) è una condizione di "eccitazione" che necessita di energia da parte dell'elettrone, per esempio a seguito di assorbimento di un fotone secondo la relazione:

E = -E0 / n^2

in cui:
E0 per l'Idrogeno vale (Re*h*c) = 13.6 eV  
con Re = 1.09737*10^7 m^-1
n sono i livelli quantici interessati 1,2,3,...


e che spontaneamente la tendenza è quella di posizionarsi dai livelli eccitati verso quelli inferiori con emissione di energia secondo la relazione di Moseley:

E = {[me*qe^4] * [(Z-1)^2] / [8 * h^2 * Eps0^2]} * [(1/n1^2) - (1/n2^2)]




Come passo successivo quindi lo ione H-, posizionatosi in un orbitale interno molto prossimo al nucleo di Nichel ed essendo dotato di un raggio di Bohr R

R = {[4*Pigreco*Eps0]*[h/(2*Pigreco)]^2/(me*e^2)]}

in cui:
Eps0 permettività del vuoto 8.85*10^-12 F/m
h è la costante di Plank 6.626*10^-34 J*s
me è la massa dell'elettrone 9.109*10^-31 Kg
e è la carica dell'elettrone -1.602*10^-19 C

da cui R = 5.29*10^-11 m cioè di circa 53pm

confrontabile con le dimensioni orbitali del Ni, potrebbe essere intrappolato, nella cosidetta "cattura nucleare", provocando nel nucleo di Nichel un complesso riassestamento strutturale in accordo con la classica relazione di Einstein e determinando la liberazione di energia per difetto di massa.
In alternativa, nel caso di mancata fusione, il nucleo di H può essere espulso come singolo Protone, dando luogo eventualmente ad ulteriori processi di reazione con nuclei di altri atomi a contorno.

Per i calcoli dell'energia ricavabile dalla fusione Ni-H, si prega di fare riferimento ai Post #1 e Post #2 già in precedenza pubblicati.

Riassumendo, secondo questa bozza di teoria, sviluppata sotto le ipotesi e le condizioni sopra descritte, la Barriera di Coulomb non sarebbe un ostacolo insormontabile che impedisce la fusione del Nichel con l'Idrogeno, anzi essa potrebbe essere sfruttata a beneficio della reazione nucleare.

La denominazione della teoria come H-MIx riassume nella sintesi dell'acronimo, la necessaria ionizzazione H- dell'Idrogeno ed anche che nel reticolo di Nichel, dopo la fase di assorbimento del gas, vengono ad insediarsi atomi complessi tipo Metallo-Idrogeno, con lo ione H- che popola gli orbitali più interni di ciascun atomo complesso.


Credo ora di dover fare una riflessione sul discorso catalizzatore, elemento determinate del processo, in grado di favorirlo e soprattutto potenziarlo. 


Da quanto sopra esposto scaturisce la convinzione che sia necessario disporre di moltissimi elettroni liberi nelle bande di valenza del Nichel per favorire la formazione degli ioni H-.
L'idea base potrebbe essere quella di cercare di incrementare la quantità di elettroni liberi addizionandone al metallo e cioè depositarne sulla superficie del Nichel ad esempio attraverso l'effetto termoionico.

L'esempio più semplice potrebbe proprio essere costituito da un filamento (per esempio di Tungsteno) riscaldato dal passaggio di corrente elettrica e posizionato in prossimità del metallo, filamento che emettendo elettroni (nuvola elettronica), provvederebbe ad "inondare" continuamente la superficie del Nichel di cariche negative libere per tutta la durata del processo.

Il convogliamento del flusso di cariche, gli elettroni, sulla superficie del metallo avviene imponendo un campo elettromagnetico sul sistema Metallo-Tungsteno, cioè applicando una differenza di potenziale (generatore di tensione DC od impulsiva) con le polarità opportune in modo da favorire lo spostamento delle cariche elettriche negative emesse dal Catodo di Tungsteno verso la superficie del Nichel avente la polarità di Anodo.

Nickel powder on Anode side. Hydrogen gas inside

La produzione di calore deriva dall'energia liberata dalla reazione nucleare. In particolare il nucleo rilascia radiazione elettromagnetica ionizzante di tipo Gamma.

E' lecito interrogarsi su come venga prodotto il calore.
Considerando un rilascio di energia di 5 MeV, cioè circa 8*10^-13 J, e la relazione che lega l'energia alla frequenza v=E/h (h è la costante di Plank 6.626*10^-34 J*s) effettuiamo il calcolo della frequenza v di questa radiazione ottenendo il valore di 1.2*10^21 Hz.
La lunghezza d'onda corrispondente Lambda = c/v (con c è velocità della luce 299.79*10^6 m/s) vale 250 fm cioè una dimensione sub-atomica ma superiore alle dimensioni del nucleo di Nichel, nucleo stimabile secondo la relazione R0*A^1/3 in 5 fm (A è il numero di massa atomica del Ni-62 e R0 vale 1.2 fm).
La radiazione Gamma emessa dal un nucleo fuso, come tutte le radiazioni elettromagnetiche, si propaga all'interno del reticolo, arrivando ad interessare le strutture circostanti. Potrebbe essere in parte riflessa ed in parte assorbita dagli atomi che compongono il reticolo e poi restituita per effetto Compton ed effetto Fotoelettrico sotto forma di Raggi X e di energia termica. Dei granuli di Ferro, miscelati alla polvere di Nichel, potrebbero facilitare la dissipazione di energia.

Inoltre la reazione dovrebbe liberare anche Elioni He++, cioè radiazione Alfa da fissione del nucleo Ni+H, piccole quantità di elementi leggeri stabili come Potassio K e Calcio Ca e piccole quantità di Cobalto Co da decadimento isotopico.

 

Versione 1.1a

Nota a margine del Post...

Il mio interesse verso questo particolare argomento è di tipo amatoriale, però sarebbe bello poter avere un contatto diretto con persone che professionalmente sono coinvolte nella ricerca L.E.N.R, persone che magari abbiano la voglia, la pazienza e la possibilità di divulgare e condividere con altri le proprie conoscenze ed esperienze scientifiche.

Mi farebbe piacere se, attraverso questo Post, fosse possibile realizzare uno scambio di opinioni in merito e ringrazio fin d'ora tutti coloro che volessero contribuire all'elaborazione dei contenuti proposti.


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