Измерение скорости наработки трития

Регистрацию наработки трития в теплогенераторе Потапова авторы работы [244] осуществляли путём отбора проб по 50 мл рабочей жидкости из вихревой трубы до и после каждого эксперимента и измерения удельной ß - активности проб по жидко-сцинтилляционной методике, аттестованной стандартным раствором с использованием сцинтиллятора ЖС-8И. (Эффективность по тритию - 21 %, измерение активности - методом мажоритарных совпадений.)
Перед началом экспериментов, описанных в [244], были взяты пробы водопроводной воды, предназначавшейся для использования в вихревом теплогенераторе, а также пробы воды из другого теплогенератора "ЮСМАР", проработавшего на обычной (протиевой) воде в РКК "Энергия" в г. Королёве в течение 10-ти месяцев в режиме многократных включений. В них не было обнаружено удельной ß -активности, превышающей фоновое значение 0,5 Бк/мл.
Затем приготовили смесь из 10 л обычной (протиевой) воды с добавкой 70 мл тяжёлой воды. Удельная ß -активность этой смеси до экспериментов составила 28 ± 0,5 Бк/мл.
После первого однократного 12-минутного включения теплогенератора с этой смесью в качестве рабочей жидкости удельная ß -активность пробы составила 33 ± 0,5 Бк/мл, после второго 12-минутного запуска - 34 ± 0,5 Бк/мл.
Итак, после первых 12-ти минут работы вихревого теплогенератора зарегистрировано увеличение удельной ß -активности рабочей смеси на 20%, то есть на 5 ± 0,5 Бк/мл. А вот повторное включение практически не увеличило её дальше. Оставим пока вопрос, почему не произошло дальнейшее увеличение, а обсудим, что означает такое увеличение.
Активности источника 1 Бк соответствует, как известно, распад одной радиоактивной частицы в секунду. Кинетика распада описывается законом радиоактивного распада

(18.1)

в котором:

N0 - количество радиоактивных частиц до начала измерений,
N - количество их через промежуток времени t,
= ln2/t1/2 - постоянная распада.

Здесь t1/2 - период полураспада. У трития он составляет 12,26 лет, поэтому для него .
Если в пробе рабочей жидкости происходит ∆N /∆t = 5 распадов в секунду на 1 мл, то это значит, что . При объеме V рабочей смеси 10 л в ней до начала распада содержалось атомов трития, наработанных за 12 минут первого включения установки. Следовательно, скорость наработки трития в теплогенераторе с добавкой 0,7 % тяжёлой воды составляла атомов в секунду.
Если наработка трития в экспериментах происходила по ядерной реакции (17.1 то почти вся энергия этой реакции уносилась рождаемыми нейтрино, а ядра АТОМОВ трития получали всего лишь 6,4 кэВ энергии отдачи каждое. Поэтому при найденной здесь скорости наработки тритонов тепловая мощность, генерируемая за счёт этой реакции, составляла всего .
Понятно, что это ничтожная величина, которая, как мы и предполагали в разделе 3 5, не "сделает погоды" в теплогенераторе. Да и наработка трития для промышленности в таких количествах ( граммов в час) не может представлять интереса.
Полученная выше на основе экспериментов с добавками тяжелой воды величина скорости наработки трития атомов/сек позволяет нам оценить и скорость наработки трития при работе на обыкновенной воде, естественная концентрация примесей тяжёлой воды в которой составляет ndo ~ 0,015%. Ведь при малой концентрации этих примесей можно считать зависимость скорости реакции (17.12), ведущей к наработке трития, линейной от концентрации дейтерия в воде.
Поэтому искомую скорость наработки трития в теплогенераторе с обыкновенной водой легко найти как

(18.2)

Здесь nd1 - концентрация дейтерия в рабочей смеси, использованной в вышеописанных опытах. Когда в смеси было 70 мг тяжёлой воды на 10 л обыкновенной, то nd1 составляла 0,7 %.
Итак, с помощью результатов работы [244] мы нашли ответ на давно мучивший нас вопрос о том, какова скорость ядерной реакции (17.12) при работе теплогенератора Потапова на обыкновенной воде.
А теперь сравните найденную величину J0 с максимальной интенсивностью протекания в теплогенераторе, заполненном обыкновенной водой, конкурирующей ядерной реакции (17.10), ведущей к наработке гелия-3, которую мы вычислили в разделе 17.4 по формуле (17.11) на основании результатов измерений интенсивности у-излучения. Различие интенсивностей этих реакций составляет, как видите, 6 порядков величины. (В предположении, что реакционный объём в вихревой трубе составляет ). Такое соотношение очень близко к давно известному соотношению выходов трития и гелия-3 в экспериментах по холодному ядерному синтезу [191], о котором мы уже говорили в разделе 17.5. Это ещё раз подтверждает правильность нашей разгадки десятилетней загадки о причине такого соотношения.
К сожалению, в публикации [244] ничего не говорится об измерениях выхода гелия-3, поскольку по эрзионной модели он не должен был появляться. Поэтому мы не можем произвести здесь прямое сопоставление экспериментальных выходов трития и гелия-3.
Зато в работе [244], как и в работах других исследователей холодного ядерного синтеза, много внимания уделялось изучению выхода нейтронов, что частично компенсирует отмеченный дефицит информации.

18.4. Регистрация нейтронов

Нейтроны в работе [244] регистрировали блоком 5 (см. рис. 18.3) по двум каналам, содержащим 6 счётчиков СНМ-51 на в плексигласовом блоке для регистрации медленных нейтронов (первый канал) и 6 таких же счётчиков без замедлителя для регистрации быстрых нейтронов (второй канал). Чувствительность обоих каналов ~1 %. Каждое измерение нейтронного потока осуществлялось в течение двух минут и результаты по обоим каналам суммировались.
Многократные измерения, выполненные в работе [244] по этой методике, показали, что при работе вихревого теплогенератора "ЮСМАР" с обычной водой в качестве рабочей жидкости без каких-либо добавок к ней поток нейтронов, зарегистрированный обоими каналами блока регистрации нейтронов, как в первые часы работы теплогенератора, так и после 10-месячной эксплуатации его в РКК "Энергия" без замены рабочей жидкости, не превышает естественного фона (10,2 ± 25,5 нейтронов в течение 17-ти минут работы).
Выход нейтронов при работе установки начал превышать естественный фон только когда в воду, заливаемую в теплогенератор, добавили тяжелую воду в количестве 300 мл на 10 л обыкновенной воды. При этом удельная ß -активность трития в используемой неразбавленной тяжёлой воде составляла 3,5 кБк/мл. При экспериментах с этим составом рабочей жидкости после двукратного включения вихревого теплогенератора в течение 9-ти минут было зарегистрировано 38,5 ± 12,3 нейтронов.
Следовательно, интенсивность зарегистрированного потока нейтронов составляет раз меньше, чем скорость рождения ядер атомов трития в том же теплогенераторе, результаты измерения которо й обсуждались в предыдущем разделе. Такой результат качественно подтверждает известное из многих других экспериментов по холодному ядерному синтезу соотношение выхода тритонов к выходу нейтронов . В нашем случае оно получилось ещё большим потому, что регистрировались не все нейтроны, рождаемые в теплогенераторе, а только та часть их потока, которая попадала в датчики счётчиков нейтронов, установленные только с одной стороны от вихревой трубы теплогенератора.
Подчеркнём, что нейтроны у нас могут появляться лишь в результате ядерной реакции (17.1), скорость которой при малой концентрации дейтерия в воде ничтожно мала. Эти результаты ещё раз подтверждают правильность наших представлений.
И наконец надо отметить, что при некоторых описанных в работе [244] экспериментах с добавками в воду теплогенератора бромистого лития, сернокислого никеля и тяжёлой воды зарегистрировано излучение нейтронов из вихревой трубы теплогенератора не только во время его работы, но и после выключения его насоса, продолжавшееся с краткими перерывами полтора часа. Это так удивило авторов работы [244], что они назвали это "жизнью после смерти". По-видимому, они не знали, что у такого явления, которое наблюдали и другие исследователи в экспериментах по холодному ядерному синтезу, уже имеется название постэффект [191].
Обнаруженный постэффект подтверждает наше предположение, высказанное в разделе 18.1, о том, что ядерные реакции, стимулируемые остаточными торсионными полями в вихревой трубе теплогенератора, идут и после его выключения. Но если мы нашли подтверждение протеканию только реакции (17.10) в виде рождаемых ею жёстких у - квантов, то в работе [244] подтверждена реакция (17.1), сопровождающаяся излучением нейтронов и идущая с гораздо меньшей скоростью, чем реакция (17.10).
Для нас результаты работы [244] весьма полезны ещё и тем, что они показывают, что нейтронной опасности при работе вихревого теплогенератора на обыкновенной воде не может возникнуть даже после нескольких десятков лет непрерывной эксплуатации теплогенератора без замены в нем воды. Действительно, если в вихревом теплогенераторе идёт наработка ядер атомов дейтерия по гипотетической реакции (17.7) с оценённой в книге [263] скоростью на каждый кВт вырабатываемой им дополнительной мощности, то это приводит к повышению содержания дейтерия в воде на за каждые сутки непрерывной работы теплогенератора на каждый кВт вырабатываемой им дополнительной тепловой мощности. При этом концентрация получающейся тяжёлой воды в воде теплогенератора, сравнимая с той, какая была в искусственных смесях, использовавшихся в работе [244] (~1%), может быть достигнута лишь после 270-ти лет непрерывной работы теплогенератора при условии, что дейтерий в нем не расходуется, а только накапливается.
Но в том-то и фокус, что он не только нарабатывается, но и расходуется в других ядерных реакциях, в частности в реакции (17.12) синтеза трития, реакции (17,10) синтеза гелия-3, а возможно, и в тех ядерных реакциях, про которые мы ещё не знаем.
По-видимому, при длительной работе вихревого теплогенератора без замены рабочей жидкости в ней устанавливается динамическое равновесие всех этих ядерных реакций и достигается равновесная концентрация дейтерия. Определить её экспериментально было бы очень интересно и полезно.