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第二十届冷聚变会议观后感(张武寿老师)
2016-10-24 20:29:40   来源:冷聚变世界   评论:0 点击:

中科院的张武寿老师是国内冷聚变领域的重量级人物之一,他从事冷聚变研究多年,在氘钯重水冷聚变研究颇有建树,张武寿老师参加完第二十届冷聚变会议后写了一篇笔者认为既有深度又有广度的观后感。感谢张武寿老师将他的观点和想法和大家分享,冷聚变世界对内容没有做改动。

  第二十届国际凝聚态核科学会议(国际冷聚变会议,ICCF20,http://iccf20.net)于2016年10月2至7日在日本仙台召开,以下内容为我所见所闻、所读所记综合而成,文中引用的序号来自会议摘要集。

  本次会议共有来自19个国家的145名代表,其中日本78人,美国34人,法国8人,中国和瑞士各4人,意大利3人,印度、瑞典和乌克兰各2人,比利时、加拿大、德国、英国、冰岛、哈萨克斯坦、韩国和波兰等8国各1人。国内除笔者外还有厦门大学的田中群院士、时康教授和黄崇恩老师。此次会议中田中群院士当选为国际顾问委员会委员,连同李兴中教授,我国就有了两个席位,这是国际冷聚变界对我们工作的肯定!

  华人代表还有美国SKINR(Sidney Kimmel Institute for Nuclear Renaissance)的何敬皓(Jinghao He),美国Target Technology公司的倪汉(Han Nee),Cypress River Advisors公司的凌富郎(Frank Hiroshi Ling)。清华李兴中教授因病未赴会,在日的中国学者张月嫦和王晓峰也未赴会。

  缺席本次会议的名人还有美国的McKubre(已从SRI退休在新西兰老家养病,刚做了心脏手术,通过自家花园里拍摄的视频向与会者问候)和Storms,日本的水野忠彦和荒田吉明,还有意大利的Violante。

  会议共接收摘要98篇,其中47篇列为口头报告,并分为热产生(4场)、气相系统(2场)、异常中间态、超声\激光\放电、理论研究(3场)、嬗变、电解、束靶、材料\应用\其他等9大类;其他列为墙报(实际展示37篇)。本次会议由东北大学电子光理学研究中心凝缩核反应研究部主办,岩村康弘和笠木治郎太教授共同主持,会上国际凝聚态核科学学会(ISCMNS)授予笠木治郎太Preparata奖。

  此次会议前,厦门大学于9月28 ~30日举行了相应的卫星会议(SSICCF20,http://ssiccf-20.xmu.edu.cn),笔者与厦大三人团及美、法、意、日、印等5国的15位学者共19人全程参加了两会。

  下面按实验和理论两大块分别介绍,其中实验又分成两大部分:主要系统、其他激发冷聚变的方法及相关问题。

  1.主要系统

  现在研究较多的系统是Ni-H(又可粗分气相、电解两类,气相中镍又分粉、膜和丝等多种形态)和Pd-D,日本有几个小组(号称6家,核心是神户大学和东北大学)合作研究纳米镍合金复合材料,还有岩村康弘型嬗变系统和束靶系统。本次会议大部分工作是在以前基础上的继续深入,感觉还是全面开花的结果多,仍期待个别系统其他小组的独立重现。兹分述如下:

  1.1. Ni-H系统
与2013年ICCF18时希腊Defkalion公司在意大利米兰远程演示泡沫镍-氢气体放电产超热实验和2015年ICCF19众人围观重复Lugano超热结果的Parkhomov的热闹场面相比,本次会议的Ni-H2超热遇冷。前段时间Rossi与工业热力公司(Industrial Heat)的官司已给超热蒙上不祥的影子,会上报道的超热皆远低于以前结果。工业热力公司的高级顾问J. Dewey Weaver虽未在大会上报告其结果,但私下明确说他们没有测到任何超热;SKINR遵循Parkhomov和MFMP(Martin Fleischmann Memorial Project)的实验步骤,用补偿法测量Ni+LiAlH4的超热,最高温度达1300 ℃,12轮实验无任何超热[A17]。我们在卫星会议上报告用Seebeck量热法的15轮重复结果是最大超功率为输入功率的0.45%,在正式会议上因时间有限未及报告该结果,Weaver便在问答环节发言让本人确认该结果的正确性;西安秋然实验室张航高工在卫星会议上报道用热电偶测温法(相当于等温外套量热法)加热34 g镍粉和2.7克LiAlH4混合物到800 ℃时获得输入功率750 W的1.9%的超热(14 W);这些结果皆远小于Parkhomov的70 ~ 170%以及Lugano实验的220%。

  厦大田中群院士组对Ni粉+LiAlH4实验的产物进行了分析,其中一例的6Li为12.4%,7Li为87.6%,显著不同于同位素的天然丰度7.6%和92.4%,再次测量该样品仍有此异常,说明非偶然现象 [A86]。

  水野忠彦的摘要提到Ni-H扩散系统中的超热,但无具体技术细节。他也提到早期超热是猝发式的,很难重复 [AD3]。

  乌克兰的Zelensky报道用Ni-H2放电系统获得COP = 1.8 ~ 1.9的超热(输入约35 W),气体是85%D2 + 15%H2的混合气。反应后Ni同位素除62Ni增加外其他都降低了,作者认为Ni与H反应生成了Co (笔者根据核素表查阅稳定同位素间只有58Ni + H 59Co一个反应道)[AD2]。厦大田中群院士组用类似于希腊Defkalion公司的Ni-H2气体放电装置测到最多14%的超功率,但不易重复[A85]。

  Ni-H2O电解系统超热以Brillouin公司结果最为显著。Halem(美国LENR-Invest LLC)验证了Brillouin Energy公司的氢热管(Hydrogen Heat Tube,HHT)超热,最好的一例是2015年春好几次在18到24 hr时间内产生12到20 W的超热[A32]。

  SRI的Tanzella与Brillouin能源公司合作用等温外套量热法测量高气压Ni丝电解轻水产生的超热,通过调节激励波形、波宽、重复率及幅度可实现超热的开关。在250 ℃时COP = 1  ~2;在600 ℃时无超热。超热还依赖于气体组分,芯部的金属与合金涂层,最外侧涂层一般是镍,电流脉冲可激发超热。多层金属\介电层\金属涂层有利于300 ℃时H的溶解度和迁移性,在该温度下COP = 1.01 ~ 1.44 [A83]。

  印度IIT Kanpur的Rajeev报道(由Srinivasan代讲)直径0.75 mm的99.99%纯度的 Ni阴极在0.5 ~ 1 M K2CO3轻水中用4 A电解一周(每天约7 hr),然后把电极变黑的部分做EDS分析,发现表面产生了新元素K、Fe、Cu、O、Rh、Zr和Pb,变化大于1%的元素有Cu-20%、K-10%、Rh-10%、Zr-6%和Fe-2.5%。电极样品的ToF-SIMS分析表明产生了K、Si、Mg、Zn、O和Rh。Ni的同位素58Ni: 60Ni: 62Ni由天然值68:26:3.6变为75:22:3.1 [A66]。该结论与Zelensky的正相反。倪汉认为这类测量极不可靠,只有多样品统计比较才有意义,这恐怕也是冷聚变研究中元素测量的通病。

  1.2. Pd-D系统

  Miles介绍了F-P型杜瓦电解池的热测量要点[A53],以前有多人认为Pd|D2O+LiOD电解系统中超热来自Li+D反应,Miles专门用KNO3代替LiOD也测到超热,说明Li与超热无关。他给我回忆Fleischmann说实验中用Li盐时Pd表面变黑,而不用Li盐时表面光亮,说明Li沉积到了Pd表面。此外,他的超热产生很快,几乎没有长的等待时间,这一点与我们结果一致,说明超热的孕育时间是实验的问题而非内在的物理机理;此外,他用的是开放系统,每天损失约4%的重水,在实验中添加重水总会抑制超热一段时间。他解释说这有两个原因,一是重水中的轻水杂质影响、二是温度降低。其实这两个因素是可以分开的,如果是温度原因可用注射泵持续滴入预热的重水,如果无影响说明不是温度原因;至于轻水杂质的影响,可通过有意加入轻水来验证。

  我们报道了Pd|D2O电解量热中两方面的进展[A92],一是用多轮实验数据说明超功率与温度正相关,而与D/Pd和电流密度相关性不明显;另一个是发现在各种表面预处理方法中开放电解好于酸中加热,后者又好于仅仅在王水(或氘代王水)中腐蚀,说明仅靠腐蚀形成粗糙表面是不够的。岩村康弘说该工作具有benchmark(基准)意义,我相信他不是客套。

  SKINR的Azizi在Pd|H2O+LiOH电解系统中加入ppb级的Hg,可使H/Pd很快超过0.9,实验重复性大于95% [A2],这与Celani在ICCF8、ICCF9报道的工作类似。SKINER的何敬皓报道用时间微分扰动角关联(Time Differential Perturbed Angular Correlation,TDPAC)作为原子探针研究Pd中H(D),首先在Pd样品中离子注入< ppm级的181Hf(181Ta),然后550 ℃真空退火消除缺陷。用电解0.1 M LiOH(或LiOD)的方法充H(D),充D后平的未扰动谱变为典型的高斯型电场梯度(Electric Field Gradient)分布,由于Pd中D原子随机运动,EFG分布以0点为中心。随着D浓度进一步增加,非零EFG分布取代了高斯分布。但H的结果与D显著不同,EFG信号小于D的 [A37] 。总而言之,SKINR还在遵循McKubre-Storms早期的技术路线前进。

  密苏里大学的朴善远(Sangho Bok)在Pd表面沉积30 nm厚的荧光物质R6G/PMMSQ,用CMOS相机测量荧光强度可反推表面温度分布(二者成反比),并进而推测其物理起因。一般的温度测量会丢失局域信息,该方法可用于冷聚变的微观深入研究[A7]。

  Hagelstein用Lacher模型描述H同时占据Pd的八面体位和四面体位,以前对于四面体位占据主要出于猜想并无具体计算结果,他说用该模型可描述实验中H/Pd > 1的结果[A31]。他很自豪其理论与实验结果符合很好,从参考文献看部分结果发表在凝聚态核科学杂志(JCMNS)17 (2015) 35和67上(最后一篇刚于15日在Vol. 20, p. 54刊出),我就问他为什么不发表在Phys. Rev.或J. Alloy Compd.等专业杂志上,让更多的人看到该结果,因为四面体位占据是争论多年的问题,他说我要支持Jean-Paul 啊!笔者认为该结论还缺少中子衍射、XRD等微观测量的直接证据。如最近Akiba等人用8.0 ± 0.9 nm粒径的钯吸氘到PdD0.363的Rietveld分析表明有30%的D占据四面体位,有70%的D占据八面体位,但作者认为前者集中于下表面位置[Akiba et al, JACS, 138 (2016) 10238]。

  Swartz(Hagelstein代讲)用NANOR®(ZrO2PdD)材料,施加532 nm激光照射样品,发现施加0.11 mA,2.5 kV电流引发冷聚变时样品上拉曼信号的反斯托克斯线强度大于斯托克斯线的,而未发生冷聚变时样品只有斯托克斯线,这说明声子参与了冷聚变[A79]。根据10月16日Hagelstein学生Florian Metzler来京顺访时的介绍,Swartz的NANOR®是一种以ZrO2为基底的纳米Pd复合材料,用成人食指大小(看图估计的尺寸)的玻璃管装样后最高可放出几百mW的超热,一般有几十mW,但到目前为止Hagelstein实验室尚未用预充氘的NANOR®样品获得超热。

  高桥亮人总结说如果只有Pd纳米粒子,因为容易烧结,所以在100 ℃以上高温时无超热[A81]。他总结说100 nm尺寸Pd粒子的结果次于钯黑的,钯黑的次于10 nm Pd/ZrO2复合纳米材料。

  Parchamazad(美国La Verne大学,Miles代讲)把0.1 mg纳米钯粒子按0.15wt%比例掺入沸石微孔(孔径0.76 nm)内以保持钯的纳米形态(有SEM证据),曾有一例从19到26 ℃的异常温升,估计功率密度为10 kW/g-Pd [A68]。类似地,日置晨视(Tatsumi Hioki,名古屋大学)把纳米Pd粒子掺入介孔氧化硅(mesoporous silica,简称MPS)形成纳米复合材料,XRD和TEM显示氢处理后纳米形态未变[A35]。此外,美国独立学者Frank Dodd Smith简略讨论了沸石中147个Pd原子形成的二十面体促使4D反应放出两个4He的过程,虽然该文以理论为主,但所引文献有详细的材料介绍,可作为该类系统的入门读物 [A74]。

  1.3. Ni合金-H系统

  印象中是日本的荒田-张(Arata-Zhang)小组最早报道ZrOx基底中Pd纳米复合材料在氘气中的超热,此后北村晃(A. Kitamura)和高桥亮人把纳米Pd扩展到纳米Ni合金系统(原始文献见Current Science 108 (2015) 589-593)。最近北村晃等人用熔融纺丝(melt spinning)法制作Pd0.044Ni0.31Zr0.65(简称PNZ3)和Cu0.044Ni0.31Zr0.65(简称CNZ5),然后在空气中723 K下60 h氧化Zr为ZrO2,如此形成纳米Ni基合金复合材料,样品分成两份,一份自用,一份交东北大学测试。

  北村晃和高桥亮人用自己的PNZ3在室温下达到D(H)/(Pd-Ni) ~ 4,在几次200 ℃脱气后室温下比值降为~ 2。而CNZ5样品的D(H)/Ni ~ 0.2。在350 ℃高温下都表现出5 ~10 W的超热达好几天,对应的总热量为5 keV/atom-D(H) [A46]。

  岩村康弘重复了北村晃和高桥亮人的超热,用流油式量热计,用PNZ3从333 K升到473 K无超热,从500 K升到570 K产生约10 W持续90 h的超热,总超热有几个MJ(16 eV/D);用CNZ5给出的超热对应于67.8 eV/H。与北村晃的报道结果定性一致[A41]。

  意大利都灵(Turin)大学的Marano用高压DSC(耐驰HP 204)和热重研究PdxNi35-xZr65(0 < x < 35)吸氢,升温到800 ℃增重10%左右(根据笔记图估计的约数)。DSC显示第一次吸氢时组分变化明显,因为氢还原NiO和PdO为金属。在400和600 ℃存在明显的相变点(根据笔记图估计的约数),结果表明Pd5Ni30Zr65Ox对 H2的活性最高。XRD显示存在NiO、PdO、NiZr2和Pd等晶型[A49]。

  岩村康弘仿效水野忠彦的专利[WO2015/008859A2],先用Ar气等离子体放电的方式在Pd丝表面沉积90%Pd+10%Ni纳米颗粒,然后通入氘气。用热电偶测量温度,发现1 Pa气压,通入7 W加热功率时有120 K的温升,相应58 W超热。即无纳米膜时为581 K,有Pd/Ni纳米膜时700 K,其他条件相同。270 Pa时,有25%超热(2.5 W),温升32 K。实验中要先Ar气放电,然后100 ~200 ℃烘烤50 h,最后才通入氘气[A40]。该装置多处类似国内田坚教授组的;结果类似于梁昌林教授(李兴中教授组)在卫星会议上报道用钯沉积层氘气放电得到的超热。

  意大利INFN的Celani从2011年开始研究康铜(Cu55Ni44Mn1,简称CNM)丝-氢(氘)气系统,他说该材料能分解氢分子为氢原子,氢气使康铜表面出现分形结构,用20 kVA/g-CNM的脉冲活化表面,充入几个大气压的氢气可产生超热(用了测温法)但不可重复。他总结出的超热重复性条件为:(1)表面添加铁;(2)表面电沉积SrO;(3)表面打结,会上还展示了一段打结的康铜丝;(4)加热过程中出现自发电压,笔者猜测似乎氢还引起Seebeck效应。当然还有其他实验技巧[A9]。

  1.4. 岩村康弘型系统

  日本东北大学的伊藤岳彦(Takehiko Itoh)用岩村康弘构型研究106Pd、79Se、93Zr和137Cs的嬗变,在样品表面掺杂并通氘气一周后用XPS和ICP-MS测量表面,发现106Pd变为114Sn,Se掺杂的表面测到弱的Zr(= Se + 3D)和Sr(= Se + 2D)信号,但掺杂Zr的无变化。

  笠木治郎太用40Ar的卢瑟福背散射(RBS)验证了岩村康弘型实验中133Cs嬗变为141Pr,因有人怀疑ICP-MS的141Pr测量结果是复合核的,而背散射结果只与束靶间的库伦相互作用有关,证据更直接,容易为核物理学家们承认。虽然统计显著性只有2.5,但确实说明产生了141Pr,此外RBS测到的141Pr只有ICP-MS测量结果的6 ~ 20%;RBS测到的133Cs只有ICP-MS测量结果的18 ~50% [A43]。

  1.5. 束靶系统

  日本东北大学笠木治郎太组继续其束靶反应工作,现在消除了以前靶中氘密度的不确定性,定期清洁靶表面以消除污染。在In中的屏蔽能为220 ~ 110 eV;在Pd中为290 ~100 eV,都远高于托马斯—费米(T-F)模型的结果。他们认为氘分子在金属内散射时存在合作碰撞机理(cooperative colliding mechanism,CCM)[A36]。

  波兰从事束靶反应工作多年的Czerski发现晶格缺陷和杂质使屏蔽能增加100 ~ 500 eV,表面污染使屏蔽能减小,他用阈值共振来解释DD反应的分支比异常。此外什切青(Szczecin)大学建立了可以测量低于1 keV能量的束靶反应装置,即以后工作可向更低能量发展[A12]。

  2.其他激发冷聚变的方法及相关问题

  美国独立学者Fomitchev-Zamilov报道重复了1922年Wendt和Iron钨丝在真空中电爆产生He的工作,他用直径35 微米、长4 cm的钨丝,把1.3 uF的电容充到24 kV,然后在1/150,000秒内放电(电流20 ~ 30 kA,应该是峰值)。用RGA分析气体中产生了1 ~ 10%的氦(其他为H2、H2O、N2、O2、Ar和CO2),当RGA电离源的电势小于20 V时质量数为4的组分稀少,说明确实是4He;光谱中有很强的氦587.6 nm黄线。质量数为3的应该是HD,因为其强度不受电离源电势影响,D产生很典型。但作者说He并非如Wendt设想的来自钨的分解,应该是Pyrex玻璃中B俘获中子产生的a粒子,此外以前其他人用石英玻璃管无法重复实验就是因为其中不含B。如果作者说法为真,那意味着中子产量很大足以致命,当年的Fleischmann悖论会出现在他身上。当然,该工作很值得重视,说明近百年前的发现是可重复的,具有科学研究和科学史的双重价值,也说明冷聚变本该早点发现的。此外,作者还重复了1951年Sternglass的工作,用20 ~30 kV电压,20 ~ 30 mA电流在填充低压氢气的X射线管中,用3He正比计数管直接测量和金属膜空化间接测量两种方法测到中子。作者还认为是大电流的集合效应导致电子与质子合成了中子 [A19,A20]。

  超声波对冷聚变的激发是多年来的热点之一,乌克兰的Vysotskii用高速空化的水流轰击Ag靶,5 hr后在Ag背面发现C、O和Mg分别增加了2.4、2.9和1.2倍,水流冲击波还伴生X射线[A89]。相关的基础工作有日本东北大学的Soyama报道用激光熔样(laser abrasion)技术在水中的钛靶表面产生半球形空化气泡并测量了其光谱和压力 [A75]。

  乌克兰的Vysotskii还继续其生物核嬗变的工作,培养液中是产甲烷海泥中的需氧微生物,加入133CsNO3(等价于~ 210 mg-133Cs/L),在1、2、6、8天后用原子吸收光谱测量提取物,发现产生了Ba,用ICP-MS验证是134Ba,反应为133Cs + p 134Ba,在8天内133Cs减少了56%。用放射性的137Cs做实验,NaI计数器测量r放射性,结果发现12天后放射性降低22%(另一些是43%和70%),同时观测到138Ba的增加。对照组变化与自发衰变一致。

  俄罗斯的Rusetskii小组报道用X射线束照射含氘靶(CVD金刚石、钯和钛),用3He计数管、CR-39和硅面垒探测器测量核产物,结果发现产生> 10 MeV的中子,7 ~ 15 MeV的a粒子 [A71]。

  法国的Biberian用把质子导体LaAlO3置于H2(D2)气氛中,用测温法量热。在D2气氛中,输入7.7 W(但图上显示输入功率> 44 W)时,温度为330 ℃,超功率达3.5 W;输入9.2 W(但图上显示输入功率> 53 W)时,温度为367 ℃,超功率达3.4 W。H2气氛中无超热。实验可重复 。

  法国的Dufour用0.259 g Na,1.087 g铁粉+1.087 g SiC粉,装入内径8 mm管内,通氢气,外部加热,到1050 ℃时出现热效应。此处Na用于提供自由电子,作者认为钠比锂好,是Fe与H发生了核反应 [A15]。

  匈牙利的Egely把U2SO4研细与碳粒子混合,然后在0.5 bar的真空中微波下加热3到4分钟,结果发现降低了混合物的r辐射,加入重元素如氧化铅则辐射降低更明显,加入轻元素则2 ~3周后辐射消失。但另一方面,ß放射性增加了[A16]。

  SKINR的Pease讨论了冷聚变研究中的测量问题,该文举的误测结果有:(1)Pd膜电解池中声波、射频和20 kHz磁场引起的低能X射线探测器的非预期响应;(2)高温Ni-H2系统中商用交流功率计不准确导致的虚假超热;(3)Pd电解池中A-D卡周期采样引起的高频噪声对电流、电压FFT测量的影响;(4)Pd/Pt电解池中,射频激发和测量的复杂响应导致虚假的热信号 [A69]。

  虽然为时尚早但仍有人讨论冷聚变的应用:Nagel小组讨论用冷聚变生产洁净水[A60]。lenr-canr.org网站主办者Jed Rothwell讨论冷聚变如何大幅度降低能源和设备价格,他估计发电机价格会降低200倍,小型机械将代替笨重的机器,冷聚变对生活的影响将是全方位的[A70]。

  3.各种理论

  冷聚变理论仍是人言人殊,众说纷纭。此次会议安排了3场理论报告,其中有一个专场是电子深能级理论。Andrew Meulenberg还自行组织了一次理论圆桌会议,有十来个代表参与了讨论。Storms投递了一篇谈冷聚变理论的摘要,其内容与2012年发表的大同小异,主要论述核活性环境(NAE)及理论的约束条件等问题,奇怪的是他没有展示去年网络上报道的Pd-D2O电解工作进展[A77]。为便于表述,此处把理论粗略分5类来介绍,其中各类小氢原子模型是本次会议中谈得最多的,似乎也是历次冷聚变会议中唯一的一次,所以着重介绍。

  3.1. 各种小氢原子模型

  在ICCF9上,本组张中良教授报道过薛定谔方程的奇点解,最近几年笔者也考虑过如果电子以高速绕核近距离运动,势必考虑电子的相对论效应,且必须用狄拉克方程来描述该过程。大概从ICCF15开始,Andrew Meulenberg开始发展奇点解,最近他与Jean-Luc Paillet(法国Aix-Marseille University,与Biberian同校)合作研究电子深狄拉克能级问题,二人都在大会上从不同侧面讲解了该工作,认为电子存在约509 keV的束缚态能级[A50,A51,A67]。

  俄罗斯Dubna的Ignatovich也提出类氢原子存在奇点束缚态,该态存在连续谱和零角动量,数学上求解也不需要超几何函数[A38]。

  Morris(美国霍华德大学)介绍了他与PSU的Kurtz合作的理论工作,他们认为薛定谔方程存在分数态深能级,最深能级量子数是1/137 [A56]。该工作类似于Mills多年来的理论。

  意大利的Celani张贴了一个理论工作的墙报,以量子力学的颤动(Zitterbewegung,此乃德文,简称Zbw)解释为框架讨论超高密度氘(Ultra Dense Deuterium,UDD)与低能核反应。Zbw解释认为电子无静止质量,以光速绕康普顿波长(约2.42631 pm)的半径做圆周运动,相应的UDD内氘核间距约为2.3 pm。虽然这篇文章中Celani是第一作者,摘要上也留着他的电邮地址,但明显不是他的工作,我询问时他让我与其他作者联系[A8]。该模型与国内张信威院士的小氢(氘)原子模型有诸多类似处。

  法国的Dufour提出氢与金属(Fe、Ni等)可通过电子绕质子和金属核转动的偶极作用而形成皮级金属氢化物(pico-hydride,简称pH),他还说用DSC测得Fe-pH的生成焓为4.1 keV/atom-Fe [A15]。

  冰岛的Olafsson和Holmlid认为冷聚变是氢原子在里德堡态下自催化的结果,在该状态下氢会形成超高密度结构,Ni吸H也是里德堡态,否则吸不了H。这些年来,Holmlid发表了很多关于氢里德堡态的实验和理论文章,自成一家之言[A64]。

  Alexandrov(加拿大湖首大学)讨论了重电子理论,与早期类似理论的不同处是认为电子有效质量与温度有关,存在电子质量最大的最佳温度,电子-质子(氘核)间距可小于2 fm [A1]。

  Miley认为在金属空位和位错环可形成超高密度H团簇,团簇内H之间发生核反应,因为能量低,所以形成的复合核没有激发态,只能生成稳定核产物 [A54]。类似的,亚美尼亚的Tumanyan(未赴会)也认为合金中的空位可以聚集燃料[A88]。

  ISCMNS的秘书William Collis也提了个中性粒子模型[A10]。乌克兰的Zelensky用化学核聚变来描述冷聚变,他认为氘吸收电子形成双中子从而发生各种核反应[AD1,AD2]。

  从实验角度而言,上述各种小氢原子模型的基本问题是如何与已有物质世界图像相容并寻找支持证据。如果存在这种小氢原子,那么正常氢原子在何种条件下会发生转变?如何在理论上保证现有世界正常运行而没有全部坍塌为“白矮星”?

  3.2. 传统核模型的扩展

  李兴中教授根据其多年理论推算认为p + 6Li反应在~50 eV时存在很大的共振截面,以此解释含Li系统的超热[A48]。从实验角度而言,该理论应该可从天文观测(如特征r射线)或热核试验中获得证据,如结论为真,宇宙中锂含量比现有理论估算值应该低很多。

  Norman D. Cook(关西大学,大阪)继续其fcc固体密堆积核结构理论,还命名为量子核动力学[A11],我问他如果该理论有效,应该比现有的液滴模型给出更符合实验数据的核激发态能级,他点头称是。此外,理论上应该在某核温度下也存在核结构的固液相变才对。类似地,比利时的独立学者Hatt基于D、T、3He和4He束缚能(或强相互作用能)数据研究其他核的结构,并认为Pd电子壳层异常是核结构异常的结果,Pd-D系统中的异常可由此得到解释[A33,A34]。

  普度大学的金英一(Y.E. Kim,未赴会)基于量子散射理论和低能核反应的光学定理提出了玻色-爱因斯坦凝聚核聚变(BECNF)模型,并用于解释岩村康弘的Cs + 4D Pr型核嬗变和6Li(p,a)3He及7Li(p,a)4He的无中子聚变[A44,A45]。日本Tsuchiya遵循此路线,讨论了在固体中谐振子势阱底部束缚的玻色型带电粒子的多体问题,该文主要是简化了计算,收敛性好于往年[A87]。

  3.3. 化学动力学、热力学理论的扩展

  Miles用化学中的Eyring Rate Theory理论解释冷聚变现象,即把核聚变过程等同于化学反应[A52]。笔者认为该理论也面临着如何处理现实世界稳定性的问题。

  法国空中客车公司的J.-F. Geneste提出新的热力学理论来解释冷聚变[A22]。

  美国加州的独立学者Daniel S. Szumski也提出了一个新的热力学理论[A80],并且自费出版了Least Action Nuclear Process—Theory of Cold Fusion—A Theory of Heat的专著,在两次会议上都免费散发该书,他宣称可解决冷聚变中很多谜团。其核心观点是核反应不是沿着放出能量最多的路径,而是沿着能量变化最小的路径,所以他承认Miley的结果但不承认Pd-D系统中2D反应生成4He的结论。

  2013年,早稻田大学的内藤健(Ken Naitoh)发明了一种新的发动机压缩燃烧技术,他说该理论可描述冷聚变的发生和维持等动力学过程。计算表明压缩氘可达最大60 MPa,20,000 K(笔者按D-D等离子体核聚变公式推算,如此条件下的聚变率为8× 10负25次方 cm负3次方 s负1次方,仍远低于观测水平),作者期望将此原理用于制造冷聚变发动机(简称为Fusine)[A61,A62]。


  3.4. 各种场增强效应

  日本京都大学的Katsuaki Tanabe讨论纳米粒子表面的场增强可能引发聚变[A82]。该思路与丁松园博士在卫星会议上报道的类似,他认为只有红外线波段的固体表面近场增强效应引发冷聚变才能解释实验。笔者从2008年开始注意到近场光学的异常增强效应,当然意大利的Violante小组也朝着这个方向努力,所以他们特别注意研究钯表面粗糙度与热效应的关系。因Fleischmann是SERS效应的发现者,如果冷聚变真与此有关,那么Fleischmann的一生将多一个传奇。

  乌克兰的Volodymyr Dubinko认为局域非谐振子催化了低能核反应[A13,A14]。Hagelstein继续其核-声子耦合机制研究[A30];该组的Florian Metzler试图验证Hagelstein的机制,所以着眼于金属样品的振动测量 [A29]。

  乌克兰的Vysotskii认为是相干相关态(Coherent Correlated State, CCS)导致冷聚变,按他估算在300 ~ 500 K之间DD聚变几率能从1080提高到0.1 [A89,A90]。


  3.5. 其他更激进的理论

  德国独立学者Jaitner提出凝聚态等离子体团(condensed plasmoids)——这是LENR的中间态,并能形成闭环,一种自组织结构是柱状闭环,环内物质密度很高,库伦排斥受到屏蔽,光子发射受到抑制 [A42]。听其理论,似乎是一种类似球形闪电的自组织、自维持结构。

  莫斯科技术大学的Sapogin提出了统一量子论,说可解释Rossi的E-Cat结果[A72]。

  东京日本大学的Sawada认为是磁单极子催化了冷聚变[A73]。

  哈萨克斯坦的Tarassenko把很多地质现象归因于冷聚变[A84],这也是冷聚变中多年来的说法之一,卫星会议上也有一个广东企业家提出过类似设想。

  4.冷聚变界形势

  从第一天Takao Kashiwagi(东京工业大学,今年诺贝尔医学奖得主大隅良典所在学校)的报告看,日本在2011年海啸引起福岛核事故以后加强了核安全、核废物处理和新能源研究, 东北大学的工作就受到2015年通产省“用核嬗变降低或循环利用高放射废物”计划的资助。此外,意大利早已通过全民公投放弃热核聚变计划,所以在政策上也对冷聚变有强大的支持作用。因此这两国的冷聚变政策环境好于其他国家。美国的Grimshaw(德州大学Austin分校)的总结表明,虽然美国负责能源的机构众多,但属于九龙治水的格局,冷聚变现状是小公司在干,大公司在看 [A27]。在国际层面上,MFMP从2012年底开始了一个网络公开直播科学计划,来自英、法、美的自愿者通过网络集资获得经费,直播实验过程,完全公开原始数据并讨论其成败得失,目前仍以爱好者为主,结果尚属业余,如能长期维持,也许可从此取得突破。

  此次参会,仍以老面孔居多。新面孔多是有意研发冷聚变或打探风声的公司,以及感兴趣的个人。

  最后,工业热力公司计划于2018年6月在美国北卡莱罗纳州Raleigh举办ICCF21。

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