Como va a ser una entrada bastante larga, facilitamos un índice para que puedan fragmentar la lectura y hacerla más cómoda. Haciendo clic en los títulos es como se va y vuelve entre éstos y el índice. En este enlace puede encontrar la primera parte del artículo.
En Facebook se puede seguir una discusión sobre el energy catalyzer y en los comentarios de los artículos aparecidos en la revista online Journal of Nuclear Physics. En la web New Energy Times hay una recopilación de artículos por el título desde 27/01/1994 hasta junio de 2011.
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La primera parte fue una mera introducción periodística al asunto. En esta segunda se entrega información mucho más ampliada sobre el experimento de Rossi y Focardi. Se hace por no encontrarse explicaciones completas en español al respecto. Nos hemos esforzado en recoger textos asequibles para todo el mundo (adjuntando notas y enlaces aclaratorios), relegando a los documentos que se adjuntan otras explicaciones más precisas para el que quiera acceder de una forma más técnica y propia del colectivo científico. Por supuesto, los propietarios de este blog no quieren polemizar sobre el asunto y tampoco participarán en un debate mediante comentarios aquí o en los canales de Facebook correspondientes. Emplazamos a las personas que deseen debatir o polemizar que contacten con los investigadores/promotores del experimento o los departamentos correspondientes de las universidades de Bolonia o Uppsala.
No obstante, nuestra posición es seguir de momento la línea abierta por el doctor Sven Kullander, pues se desmarca de los escépticos al mismo tiempo que mantiene unas reservas teóricas razonables, pero sin prejuzgar nada. Por eso estaremos atentos tanto a sus declaraciones futuras como a la evolución de este proceso energético, su viabilidad técnica y económica mediante el futuro reactor en Grecia (país que es el primer productor de níquiel europeo) y el desarrollo de la patente y la reproducción de partes del experimento o su totalidad en un futuro por investigadores independientes.
Somos conscientes de las dificultades teóricas para explicar lo que sucede dentro del reactor y también que cabe la posibilidad de que termine todo en un nuevo fiasco o en una estafa muy sofisticada. Pero el Sr. Rossi merece todo nuestro respeto como persona y como científico, por su intenso y tenaz trabajo y por las enormes repercusiones de sus estudios. Por ello creemos que en su conjunto es merecedor de la “presunción de inocencia científica” porque nadie ha observado hasta el momento presente motivo alguno en sus investigaciones para dudar de sus buenas intenciones, ni tampoco nadie ha encontrado nada en los experimentos que suponga algún tipo de fraude. Reconocemos al mismo tiempo que controlar la fusión nuclear supondría un salto cualitativo importante para nuestra civilización, además de ser el aprovechamiento práctico de la energía más importante de la historia de la humanidad en caso de consegirse, después del fuego evidentemente.
Según este documento (página 8), con 1gr de níquel se podría generar una energía equivalente a 517 Tm de petróleo o 3.790 barriles. Como se producen unas 10.000.000 Tm de níquel al año en todo el mundo, considerando que sólo un 0,0001% se destinara al proceso se obtendría una energía equivalente a 51.700.000.000 toneladas de petróleo al año. Eso es lo mismo que producir diariamente 1.038 millones de barriles (mb/d), cuando actualmente se está poniendo en el mercado en torno a los 85 mb/d.
En los procesos realizados de forma experimental el níquel resulta menos energético de lo que se supone a nivel teórico, porque el polvo entregado a Sven Kullander para analizar en Uppsala ha sido utilizado en un proceso experimental durante dos meses y medio, consiguiéndose según Rossi una energía total de 18 MWh con un consumo de 12,5 gr de níquel sobre 100 introducidos. Eso quiere decir que para producir el equivalente a 517 Tm de petróleo se necesitarían unos 3 Kg de níquel y no sólo el gramo antes mencionado. Pero aún así el resultado es sorprendente, porque con unas 25.000 Tm de níquel se conseguiría el equivalente energético a la producción actual de 85mb/d durante todo un año. Por supuesto, estos cálculos son sólo aproximativos.
Recordemos del artículo anterior que Rossi y Focardi defienden que en su reactor se produce una fusión de los núcleos de níquel e hidrógeno, generándose cobre y una cantidad considerable de energía. Se ha podido comprobar que el reactor necesita menos de un 1 gr de hidrógeno y un arranque de 1.000W de electricidad, pero después de unos pocos minutos se reducen a 400W. Cada minuto la reacción convierte 292 gr de agua a 20ºC en vapor seco a 101ºC. Como ese aumento de 80ºC requiere de unos 12.400W, el experimento proporciona una ganancia de 12.400/400 = 31. Por lo que respecta a los costes operativos y sin márgenes comerciales ni impuestos, los científicos estiman que la electricidad se puede generar con un precio inferior a 1 cent/kWh.
Es fácil comprender que universalizar este abaratamiento de los costes energéticos supondría un cambio en las estructuras económicas, políticas y sociales de enormes proporciones a nivel internacional. Además se descentralizaría el control monopolístico de las fuentes energéticas (y posiblemente a continuación las monetarias en torno a los bancos centrales), trastocando de raíz una de las bases más importantes de las estructuras actuales de poder. Al mismo tiempo que se podrían expandir los procesos de industrialización hacia zonas del planeta que hasta el momento habían sido incapaces de subirse al tren del desarrollo. Por estos motivos y otros semejantes, de ser operativo el proceso energético se podría encontrar con miles de opositores que intentarían impedir con métodos legales o no su evolución y comercialización. La primera y más inmediata que se nos ocurre es ilegalizarlo por ser una reacción nuclear si detectan rayos gamma, aún siendo despreciables por su baja intensidad.
En efecto, Rossi y Focardi dicen que la reacción produce radiación, entregándose así una clara evidencia de que no se trata de un proceso químico, sino nuclear. A continuación y a modo de introducción se muestra el paper de los autores explicando el proceso y que no consiguieron publicar en revistas especializadas revisadas por otros colegas físicos. De ahí que se decidieran a publicar online el Journal of Nuclear Physics.
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2. Programa sobre la fusión fría en L’inchiesta, con Torrealta y Focardi
La investigación en los sistemas níquel hidrógeno comenzó con una observación experimental realizada por F. Piantelli a finales de 1989, en referencia a un extraño efecto térmico que se producía a baja temperatura en una muestra de hidrógeno y níquel. Piantelli habló sobre este efecto con sus amigos S. Focardi y R. Habel durante un congreso del SIF en Trento (octubre de 1990). Decidieron entonces verificar experimentalmente el fenómeno observado, que había sido obtenido en un contexto completamente diferente al electroquímico de Fleishmann, Hawkins y Pons en 1989. Además de partir de una hipótesis completamente diferente que no podía ser del tipo fusión fría o interacciones electrodébiles (página 171 del documento inferior).
Cold Fusion – The History of Research in Italy
El programa está en italiano, pero se puede seguir bastante bien.
Entrevista radiofónica a Focardi sobre la historia y desarrollo de la reacción Ni-H.
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Rossi y Focardi han desarrollado varias pruebas experimentales, entre las que destaca la realizada en Bolonia el 29 de marzo ante Sven Kullander y Hanno Essén. Kullander es un físico sueco, profesor emérito de física de alta energía en la Universidad de Uppsala y es miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias encargada de conceder los Premios Nobel de física, además de ser presidente de su Comité de Energía. Hanno Essén es profesor asociado de física teórica y presidente de la Swedish Skeptics Society.
A continuación se presenta el vídeo que hay grabado sobre una prueba parecida realizada para Ny Teknik un día antes.
Sobre ésta prueba Kullander escribió lo siguiente en el blog de Kjell Aleklett:
Junto con Hanno Essén visitamos Bolonia entre los días 28 y 30 de marzo. Las mediciones que hicimos se encuentran disponibles en un documento que preparamos… Son las clásicas que se suelen hacer sobre el flujo de agua, cambios de temperatura y vaporización. Hanno y yo estuvimos haciendo las calibraciones, el arranque de los procesos y seguimos todas las implementaciones que completaron el proceso. Las temperaturas eran monitorizadas continuamente.
Se midieron 25 kWh durante 6 horas de funcionamiento y esa generación energética no puede ser explicada por un proceso químico. 25 kWh es la energía que deberían producir unos 2.500 cm3 de petróleo, pero la cámara sólo tiene un volumen de 50 cm3. Así que si esa cámara se hubiera llenado completamente de combustible, su densidad tendría que ser de 20 x 25 = 500 kWh por litro o por Kg si el material tuviera una densidad de la unidad. Pero ¡no existe ninguna sustancia química que tenga esa densidad energética! Por lo tanto, la única posibilidad es que se estén produciendo procesos atómicos y moleculares.
El físico nuclear Levi en Bolonia hizo un test de 18 horas [el documento está disponible más abajo] llegando a la misma conclusión: la energía producida no puede tener un origen químico. Existen planes para hacer una prueba de 100 horas y tener así la seguridad completa de que los procesos son de carácter molecular, incluyendo la medición de los rayos gamma.
Otra explicación alternativa es que no se estarían produciendo reacciones nucleares y que hay algo que está modificando las mediciones del proceso. O que existe algo con lo que Rossi nos estaría intentando engañar. Pero pienso que tanto Rossi como los físicos de la Universidad de Bolonia parecen sinceros en sus intenciones y no están intentando engañarnos de forma deliberada.
No creo que pase mucho tiempo antes de que encontremos mejores respuestas que indiquen cómo se está produciendo el proceso y que es efectivamente algo real. Las empresas de Rossi están construyendo en EEUU una planta de 1MW ¡que estará funcionando en Atenas en otoño! Esta instalación podría terminar entonces con cualquier escepticismo sobre los procesos.
[N del T: Garoña, por ejemplo, tiene una potencia instalada de 460 MW]
Por otro lado, en el documento que prepararon Kullander y Essén se puede leer lo siguiente:
Al no tener acceso al diseño interno del contenedor central de combustible y tampoco ninguna información sobre el protector exterior de plomo y el sistema de refrigeración, sólo podemos hacer comentarios muy generales.
El contenedor central tiene un volumen de 50cm3 y contiene 0,11 gramos de hidrógeno y 50 gramos de niquel. La entalpía de la reacción química de níquel e hidrógeno para formar un hidruro de níquel es de 4.850 julios/mol. Si se tratara de un proceso químico, sólo se podría haber producido un máximo de 0,15 watios/hora con el níquel e hidrógeno proporcionados.
Por otro lado, 0,11 gramos de hidrógeno y 6 gramos de níquel (suponiendo que sólo empleamos un único protón por cada átomo de níquel), son suficientes para producir 24 MWh mediante un proeso nuclear, asumiendo que pueden liberarse 8 MeV por reacción como energía libre.
Por comparación, para poder producir 20 KWh mediante combustión química se necesitan 3 litros de petróleo o 0,6 Kg de hidrógeno. Por lo tanto, debe descartarse cualquier proceso químico que produzca 25 KWh con ningún tipo de combustible en un contenedor de 50 cm3. La única explicación alternativa es que se está produciendo algún tipo de proceso nuclear, que es el que permitiría explicar toda la producción energética que se está midiendo.
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4. Entrevista de Ny Teknik a Kullander y Essén
Ny Teknik invitó a Sven Kullander y Hanno Essén a ver el experimento de Rossi y Forcardi y a participar en una discusión científica con el ingeniero italiano y su Energy Catalyzer. Esta es la transcripción de la entrevista.
NyT: Estamos sentados en la redacción de Ny Teknik y vamos a hacer unas preguntas sobre el energy catalyzer inventado por el ingeniero Andrea Rossi y el aparato que produce energía con algo que parece ser un tipo de reactor de fusión, aunque tal vez no deberíamos llamarlo así.
Conmigo se encuentra el profesor Sven Kullander y el profesor asociado Hanno Essén. Me gustaría saber de forma resumida qué piensan, cuáles son sus consideraciones sobre este asunto y cómo creen que deberíamos considerarlo actualmente.
Kullander: Ahora mismo tenemos que creer al inventor Rossi, que dice haber producido calor sin introducción alguna de energía, excepto la que se obtiene del aparato. Así que tenemos 100 KWh en 10 horas.
Además han estado calentando un edificio en Bolonia durante un año.
Por otro lado tenemos la reacción en cuanto tal, es decir la captura del protón por el níquel, que es algo completamente nuevo en el contexto de la fusión fría y no puede ser rechazado sin haberse realizado alguna investigación.
Pero el problema es que Rossi (y hasta cierto punto también Focardi) no van a revelar ningún detalle. Se desconoce lo que el reactor opera en su interior y qué sustancias contiene. Como la patente no ha sido aprobada, el experimento no puede repetirse. Así que el proceso no puede ser fundamentado científicamente.
La cuestión ahora es la credibilidad de la información que se nos ha suministrado. Pienso que tenemos que continuar monitorizando el desarrollo. Porque si el experimento es verdadero, entonces estamos ante una nueva fuente energética muy abundante y muy barata.
NyT: ¿Qué es lo que les hace pensar que puede ser creíble a pesar de que faltan algunas piezas esenciales de información?
Kullander: En parte por lo que dice, en parte porque es perfectamente posible a nivel cinemático que esa reacción produzca energía, si es que realmente sucede. Y en parte también porque ha optimizado el proceso de diferentes formas. Por ejemplo, maximizando la superficie de contacto del níquel con el hidrógeno para optimizar las condiciones experimentales. Un punto tras otro Rossi se ha comportado de forma racional para poder optimizar las condiciones experimentales. Aunque por otro lado nos encontramos con que no tenemos una explicación aceptable ni en la física molecular ni en la nuclear. Necesitamos más datos del experimento antes de que podamos comenzar a pensar en conseguir ninguna explicación científica.
Essén: Por mi parte, lo que pienso es que es muy importante que por primera vez haya un aparato hecho de varias unidades y que ya está siendo vendido. Además se encuentra en proceso de fabricación un primer prototipo a nivel industrial. Finalmente, las salidas y entradas más la energía de entrada y salida ha sido todo ello comprobado por gente independiente.
Y nunca se habían obtenido resultados semejantes en este contexto y de forma continuada. Eso mismo piensan los físicos Levi y Focardi. Y yo también creo que su credibilidad está por encima de toda duda. Por supuesto, es difícil evaluar al inventor Andrea Rossi, pero hay suficiente gente involucrada y suficientes buenos datos e informes para que a estas alturas parezca algo realmente serio.
NyT: ¿Cuál fue su primera impresión cuando leyó información sobre el tema?
Essén: Lo que más me impactó fueron las diferencias con respecto al pasado. Se han producido muchos fallos en el contexto de la fusión. Todo comenzó con Pons y Fleishmann (con su famoso experimento de 1989, que no podía repetirse) y más recientemente con la fusión en burbujas, que también tenía irregularidades en los métodos científicos.
Así que ésta área se encuentra afectada por muchos eventos de este tipo. Pero lo que les diferenciaba esta vez es que otro físico (Giuseppe Levi) había podido testar el proceso de forma independiente, midiendo la energía de entrada y la de salida. Éste es el documento que ha preparado recogiendo sus observaciones:
Specifics of Andrea Rossi’s “Energy Catalyzer” Test – University of Bologna (1/14/2001)
Kullander: Hay mucha gente que cree y ha podido experimentar que es imposible obtener un saldo energético positivo con el experimento de Bolonia (una fusión entre un núcleo de níquel con un protón), pero desde que comencé mi carrera de investigador llevo midiendo las separaciones de protones más las energías que unen las capas exteriores y la cantidad de movimiento de los protones en núcleos de níquel y otros con mayores pesos atómicos.
Así que me era muy fácil entender que el proceso era bastante posible a nivel cinemático y en consecuencia fácil de entender y calcular. Cuando ocurre algo de estas características se tiene que producir una reacción emisora de energía.
El prejuicio para un físico nuclear reside en que tenemos muchos esquemas sobre cómo obtener energía de la fisión y la fusión nuclear, pero tenemos dificultades para aceptar que se pueda obtener energía de un núcleo tan fuertemente atado.
Nota de NyT: Kullander se refiere al hecho de que las reacciones nucleares que proporcionan energía se encuentran encabezadas por el hierro en la tabla periódica, pues las partículas del hierro son las que se encuentran más fuertemente unidas de todos los elementos químicos. Cuanto más fuertemente unidas se encuentren las partículas, más energía se podrá liberar. Eso es lo que sucede cuando se separan grandes núcleos y se van bajando hasta el hierro (proceso de fisión). Pero también se libera energía cuando se funden núcleos más pequeños hasta conseguir hierro (proceso de fusión). Pero esta regla es válida sólo para núcleos que son más o menos del mismo tamaño.
En el caso del E-Cat se trata de un núcleo de níquel con partículas fuertemente atadas y un único protón (el núcleo del átomo de hidrógeno), que se encuentra completamente libre. Si el protón puede ser capturado por el núcleo de níquel, entonces pasaría a estar fuertemente atado al convertirse níquel en cobre, liberándose energía en el proceso de fusión. Esto es a lo que se refiere Kullander cuando dice que la reacción es cinéticamente posible y que si ocurre, entonces debe evidentemente liberarse energía.
Kullander: El segundo pensamiento que nos vino es que es imposible (y así le parecerá a cualquiera que haya trabajado con la dinámica de las reacciones nucleares) que suceda una reacción entre un protón y un núcleo de níquel con 28 cargas positivas, por lo que debe haber algo más. Pero no debemos excluir a priori que pueda producirse una reacción nuclear apoyándose en algún tipo de catalizador apropiado.
Nota de NyT: Se refiere al hecho de que tanto el protón como el núcleo de níquel se encuentran cargados positivamente, por lo que se repelen debido a fuerzas electrostáticas. Esto es lo que en física se conoce como barrera de Coulomb. Y según la física actual se necesitarían temperaturas de varios millones de grados para entregar al protón y al níquel la suficiente energía cinética como para pasar esa barrera. Por lo tanto, debería introducirse algún fenómeno físico diferente y nuevas teorías, como la fusión catalizada por muones, donde la barrera de Coulomb pierde importancia.
Kullander: Pienso entonces que debemos considerar los hechos experimentales y no caer en la tentación de perdernos en una especulación estéril sobre lo que debería suceder en teoría. Nos tenemos que asegurar entonces de que las mediciones y las observaciones son tan precisas como sea posible. Y también que el experimento pueda ser repetido por investigadores independientes (algo que ahora mismo es imposible porque el catalizador se encuentra dentro de un dispositivo secreto). Por lo tanto, debemos ceñirnos a lo que dice el Sr. Rossi y aceptar que es verdad lo que nos está transmitiendo. Y gracias a las conversaciones que hemos mantenido con él podemos intentar concluir el grado de fiabilidad que tenemos en nuestras mediciones.
Porque si esto es verdad, nos encontramos ante un descubrimiento de una envergadura gigantesca. Así que debemos actuar con una prudencia proporcional al fenómeno, manteniendo en secreto todo aquello que el Sr. Rossi considere oportuno.
Pero como la patente tenderá que ser aprobada, entonces podremos encontrar suficientes datos porque todo tendrá que ser publicado. A partir de ese momento investigadores independientes podrán repetir el experimento. Es así como finalmente podremos tamizar las especulaciones teóricas y pasar a buscar las explicaciones necesarias.
Essén: Es en ese momento cuando pasará a ser científico el experimento. Porque cuando toda esa información salga al exterior se podrá hacer mucha investigación y entonces podremos entender todo esto en uno o dos años.
NyT: ¿Qué grado de credibilidad tiene la información presentada?
Essén: Es muy difícil defenderse contra alguien que estuviera mintiendo en un contexto de este tipo. Es casi imposble para nosotros saber si hay mentira o engaño. Lo único que podemos hacer es evaluar la física involucrada en el proceso y asumir los datos presentados tan honestamente como sea posible. Es esto lo que debemos hacer en cuento físicos. Ahora bien, humanamente hablando siempre se pueden tener todo tipo de reflexiones sociológicas y psicológicas sobre lo que hay detrás de todo esto. Pero no me cabe la menor duda de que si la información de Rossi es válida, entonces estamos ante algo sensacional.
Kullander: Bueno, yo pienso que han usado una aproximación bastante científica. Y eso con independencia de que hayan calentado un edificio y lo hayan estado hacieno durante un año (según Rossi), y de que hayan hecho funcionar el experimento durante 10 horas sin más electricidad de entrada que 80 vatios para hacer funcionar los instrumentos. [se trata del experimento de Bolonia].
Anteriormente todos los problemas de la fusión fría tenían que ver con las intermitencias: funcionaban durante un rato y a continuación se detenían. Pero esta vez parece suceder que se produce de forma continuada, con una generación constante de calor y eso se ha conseguido además en varios resultados consistentes en repetidas pruebas. Esto es lo que hace al experimento tan interesante.
NyT: Ustedes han tenido la oportunidad de preguntar directamente a Rossi por e-mail y han recibido contestaciones. ¿Cuál es la impresión que han tenido de este primer intercambio?
Kullander: Pues a mí me ha reforzado la impresión de que es una persona seria. Encuentro que es una persona interesante para hablar con ella y me resulta muy difícil imaginar que ha montado todo esto para tomarnos el pelo a nosotros o a todo el mundo.
Essén: A mí me ha producido la misma impresión. Parece muy poco probable que todo esto sea simplemente un fraude.
NyT: ¿Cuáles son las principales incertidumbres que observan en los materiales?
Essén: Un físico nuclear de la universidad de Lund con el que he estado hablando (Peter Ekström) piensa que aparecen muy pocos rayos gamma y en ese sentido se puede decir que no se está desarrollando un proceso de física nueclear normal. No tendrían que bastar unas láminas de plomo de tan pocos centímetros. Si se estuviera produciendo un proceso de fusión nuclear tradicional serían necesarios unos muros de plomo de 80 cm para poder detener los gamma emitidos de radiación.
Kullander: Peter Ekström está en lo correcto con esa objeción, pues la escasa cantidad de gamma es evidente. Para que se conservara la energía y la cantidad de movimiento sería necesario que apareciese un fotón de elevada energía.
Nota de NyT: En una conversación posterior mantenida con Kullander informaron que la energía generada, en el caso que se supone de capturar un protón por el núcleo de níquel, debe ser de una magnitud de unos 3,5 MeV, apareciendo expulsado en el proceso como un fotón gamma de elevada energía. Es decir, lo que se debería estar obteniendo no es una fuente de calor, sino una fuente de radiación gamma. El argumento de Rossi es que la radiación emitida es muy débil porque sólo resulta de un proceso de desintegración beta de las partículas y mediante interacciones muy débiles. Cómo sucede esto es lo que se explicará en el último apartado.
Hay dos tipos de desintegración beta. En la que se muestra a la izquierda, un neutrón se convierte en un protón emitiendo un antineutrino y una partícula beta cargada negativamente. En la de la derecha, un protón se convierte en un neutrón emitiendo un neutrino y una partícula beta positivamente cargada. Las partículas beta positivas se llaman positrones, y las negativas electrones. Después de la desintegración, el núcleo del átomo contiene un protón más o menos, por lo que constituye un elemento nuevo, con número atómico distinto.
NyT: ¿Entonces, cuál puede ser la explicación física?
Essén: Puede ser que se esté formando un plasma de electrones y protones de alguna forma y próximo a la superficie del metal. Yo mismo he estado realizando un montón de estudios teóricos sobre plasmas y su mecánica estadística térmica, cuando se toma en consideración el magnetismo. Algo que muy pocos físicos han estudiado. Y puedo decir que en esas situaciones suceden cosas muy extrañas.
En primer lugar, cuando nos acercamos al equilibrios térmico se consiguen fuertes corrientes y grandes campos magnéticos. En ese momento es cuando se consiguen velocidades muy elevadas e incluso algunos efectos relativistas. A partir de ese momento, cuando nos acercamos a la velocidad de la luz, la barrera de Coulomb deja de comportarse como tal porque el magnetismo y la barrera son aproximadamente del mismo orden de magnitud. Esta es la única especulación que puedo aportar y lo único que puedo adivinar que debe estar pasando en el experimento de Rossi.
NyT: Pero, aún siendo así, ¿no encuentra problema en la ausencia de rayos gamma?
Essén: Bien, en el caso de alcanzar un estado de plasma eso ya estaría sucediendo. Pero hay que tener en cuenta muchas cosas: mecánica cuántica, mecánica estadística, electrodinámica… y es muy fácil perderse en algún momento. Así que se hace muy difícil pensar que alguien pueda calcularlo.
NyT: Parece como si existiera una gran incertidumbre a la hora de encontrar explicaciones teóricas, ¿no?
Essén: Si, definitivamente. Los plasmas nunca han sido muy bien entendidos y las teorías que los explican son todavía muy débiles.
Kullander: Rossi y Focardi hablan de una extensión del núcleo (es decir, de dónde actúan las fuerzas del núcleo) de 2 fermi (femtometros). Pero podría ser mucho más. Las capas más exteriores podrían llegar a alcanzar posiblemente los 10 fermi.
Mi explicación es que posiblemente están interactuando al mismo tiempo procesos de física atómica, física molecular y física nuclear. Además hay que tener en cuenta que Rossi ha elegido un elemento con elevada afinidad para unirse (el hidrógeno) y que además parece haber tenido éxito a la hora de maximizar la superficie del níquel.
Debemos tener presente que el núcleo del níquel se encuentra muy extendido, probablemente a 20 fermi de su centro. Y tiene una carga positiva de 28 unidades. Por lo tanto, puede ser que llegue un único protón y se entremezcle con las fuerzas nucleares, liberando energía y gamma.
NyT: ¿Cuál es la reacción de la gente cuando se le explica el trabajo de Rossi?
Essén: Un 50/50. La mayoría de los escépticos presentan el mismo argumento que hacen todos los investigadores sobre física: no puede franquearse la barrera de Coulomb. Pero pienso que esto es simplificar demasiado las cosas.
Kullander: He hablado con otros colegas físicos y la mayoría son muy críticos y no creen en el experimento, pero también he escuchado afirmaciones diciendo que podría estar produciéndose algún tipo de resonancia molecular. Pero como soy un investigador y estoy delante de un descubrimiento tan grande y que podría ayudar a resolver los problemas energéticos de la humanidad, creo que debo analizar con total seriedad el realismo de la propuesta, por lo menos hasta que pueda ser rechazada.
NyT: ¿Piensan los escépticos que es puro fraude y falsedad?
Essén: Si. Hablan por ejemplo de un hombre llamado Randell Mills, que ha estado trabajando mucho tiempo en algo que dice haber encontrado finalmente. Pero yo no le creo en absoluto y su página web no me resulta convincente. El hydrino del que habla dice que es el resultado de un colapso de la órbita del electrón del átomo de hidrógeno, liberando energía cuando el electrón se acerca más al núcleo. Pero eso contradice el Principio de Incertidumbre y yo no me lo creo.
NyT: ¿Cuál es la diferencia entre ese fenómeno del hydrino y el experimento de Rossi?
Essén: Bueno, pues que yo no conozco ningún informe independiente de producción energética, como se ha hecho en el caso del profesor Levi en Bolonia. Y tampoco conozco que nadie haya vendido aparatos, como es el caso de Rossi. Esa es la gran diferencia.
Kullander: Lo del hydrino suena a un proceso realmente improbable y choca frontalmente con la teoría cuántica. Pero la captura de un protón de hidrógeno en un núcleo de níquel es algo que acepto completamente, aunque se puede producir con una probabilidad muy baja. Es decir, es cinemáticamente posible pero dinámicamente improbable.
Pero el criterio cinemático parece estar cumpliéndose siempre, es ese el motivo por el que la reacción es exotérmica (desprende energía) y no endotérmica (requiere de energía).
NyT: ¿Podría observarse este proceso en algún fenómeno natural?
Kullander: Si claro. En el universo. Lo que es interesante es que en un primer momento todos los elementos salieron de la fusión. Al principio sólo había hidrógeno y helio. Pero a partir de ese momento comienzan a suceder fusiones de hidrógeno para producir helio, que a su vez se fusiona para producir boro y así hasta llegar al carbono, el magnesio, el silicio, el azufre… y finalmente el hierro.
Pero cuando los elementos llegan al hierro ya no se puede producir más fusión (entre núcleos del mismo tamaño) porque los elementos alrededor del hierro y el níquel son los que tienen más fuertemente ligadas sus partículas elementales. Así que para poder formarse elementos más pesados tuvo que entrar en acción un nuevo mecanismo mediante la captura de neutrones y desintegraciones beta. Por este proceso es como se crearon todos los elementos más pesados del universo, hasta llegar al uranio.
Así que la reacción de los investigadores de Bolonia podría denominarse perfectamente “reacción cósmica”. Han comenzado con el elemento que tiene sus partículas más fuertemente unidas. No pueden alcanzar elementos más elevados con la fusión convencional. Por eso se deduce que debe estar desarrollándose algún tipo de captura de protón con la consiguiente desintegración beta. De hecho los materiales más pesados se forman en el niverso mediante capturas de protones, no de neutrones.
Y algo que encontré realmente provocativo en la primera publicación de Rossi y Focardi en 2008 fue su hipótesis de lo que debía estar sucediendo en el caso del níquel-hidrógeno: el isótopo níquel-58 captura un protón y se transforma en cobre-59, trasladándose a níquel-59 mediante desintegración beta, continuando la cadena hasta llegar a niquel-60, níquel-61 y níquel-64. [Este proceso se explica en el último apartado]
Por eso el níquel no se consume, sino que según Focardi y Rossi va pasando durante el proceso hacia isótopos más pesados. El níquel produce energía con el hidrógeno, pero sólo se emplea la energía para unirlos y transformarlos sucesivamente hasta un isótopo de cobre estable.
Esta explicación me pareció en un principio completamente irracional, aunque al mismo tiempo tuve un presentimiento. Este es un proceso que ha sucedido (y sucede) durante la formación de los elementos en las estrellas, pero ahí los neutrones son capturados en una cadena que es la que dirige la creación de los elementos más pesados que el hierro y que llega hasta el uranio. ¡Pero a muy diferentes temperaturas que en Bolonia!
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5. El polvo empleado en el reactor contiene un 10% de cobre
Según ha informado Ny Teknik, los análisis del polvo de níquel empleados en el energy catalyzer muestran que se ha formado una gran cantidad de cobre. Para que se pueda formar cobre del níquel su núcleo debe captar un protón. Y como es eso lo que parece estar sucediendo en el reactor de Rossi, es por lo que se está hablando de fusión nuclear. Más concretamente de LENR o Low Energy Nuclear Reaction.
Ny Teknik ha preguntado sobre este polvo a Sven Kullander después de haber sido analizado en Suecia.
NyT: ¿Durante cuánto tiempo ha sido empleado este polvo en el proceso?
Kullander: Lo que nos han dicho es que este polvo ha sido empleado de forma continuada durante dos meses y medio y que ha generado 10 kW (siempre según Rossi). Eso corresponde a una energía total de 18 MWh, con un consumo de algo más de 100 gr de níquel y dos gramos de hidrógeno. Habrían sido necesarias dos toneladas de petróleo para producir la misma energía.
NyT: ¿Qué otros análisis han hecho a ese polvo?
Kullander: Análisis a los elementos y a los isótopos. En el laboratorio Angström de Uppsala en Suecia los análisis se han hecho mediante fluorescencia de rayos X (XRFS), que sirve para hacer análisis químicos y a nivel de partículas elementales en los metales. El Dr. Erik Lindahl fue el que llevó la analítica. Además, en el centro Biomédico de Uppsala se han realizado tanto análisis de los elementos como de los isótopos mediante espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS), que es una técnica de análisis inorgánico que permite determinar y cuantificar la mayoría de los elementos de la tabla periódica en un rango dinámico lineal de 8 órdenes de magnitud (ng/l – mg/l). Éstas mediciones las he realizado el profesor asociado Jean Petterson.
NyT: Y ¿cuáles han sido los resultados obtenidos?
Kullander: Suponiendo que el cobre no es uno de los aditivos que se emplean como catalizador, los isótopos de cobre 63 y 65 sólo pueden haberse formado durante el proceso. Su presencia es entonces una prueba de que en el proceso han sucedido reacciones nucleares. No obstante, es remarcable que el níquel-58 más hidrógeno hayan podido formar cobre-63 (en un 70%) y cobre-65 (en un 30%). Esto quiere decir que en el proceso el níquel-58 original tiene que haber crecido entre cinco y siete unidades de masa atómica respectivamente durante el proceso de transmutación nuclear. No obstante hay dos isótopos estables de níquel en una concentración muy baja (níquel-62 y níquel-64) que son los que probablemente han contribuido a la producción de cobre o son simplemente isótopos intermedios que han quedado de forma residual al haberse detenido finalmente el proceso.
Repito que según Rossi el cobre no se encuentra entre los aditivos. Se han usado 100 gramos de níquel durante dos meses y medio de forma continuada produciendo calor equivalente a 10kW. Cualquiera que haga un sencillo cálculo puede comprobar que se debería haber consumido buena parte del níquel si se hubiera ‘quemado’ mediante un proceso nuclear. Pero lo que se observa es una desaparición de níquel no por ‘combustión’, sino por transmutación. Es decir, hay una conservación clara de la materia. Como la composición isotópica no difiere de la natural, se puede descartar.
NyT: ¿Tienen planificados más análisis?
Kullander: Todavía no hemos planificado nada definitivo. Aunque es posible que refinemos aún más nuestras mediciones isotópicas. Porque es muy importante sobre todo medir la proporción de masas atómicas 60 y 65. Hemos discutido también con Rossi instalar un catalizador energético en el laboratorio de Uppsala para poder realizar mejores mediciones. Esto podría formar parte de una colaboración científica con la universidad de Bolonia.
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6. ¿Cómo puede transmutarse el 30% del níquel del reactor de Rossi en cobre?
Este es uno de los mejores vídeos que he encontrado, donde el propio Rossi explica el funcionamiento externo del reactor.
En este documento Levi plasmó todas las mediciones cuando se hizo la demostración frente a un público de 50 personas:
INFN Scientific demonstration of the Andrea Rossi E-Cat Boiler in Bolognia (2011/01/14)
Ahora bien, ¿qué debe estar sucediendo dentro de la cámara del energy catalyzer? Eso es lo que intenta explicar de forma simple pero precisa por el doctor Giuliano Bettini. En el momento de traducirlo esa entrada del Journal of Nuclear Physics tiene 670 comentarios, entre los que no he observado ninguno desde España. ¡Así es como están nuestras universidades!
Cómo funciona
Según Focardi y Rossi (3) un núcleo de Ni-58 produce un núcleo de cobre según la reacción:
Ni58 + p → Cu59
El núcleo de cobre Cu-59 sufre una desintegración hacia ni-59 con una emisión de un positrón (e+) y un neutrino (v):
Cu59 → Ni59 + ν + e+
A continuación el (e+) se elimina con el (e-) en dos rayos gamma:
e- + e+ → γ + γ
Comenzando con el Ni-58, que es el isótopo más abundante del níquel, podemos obtener mediante el proceso descrito formaciones de cobre que decaen hacia el níquel, produciéndose Ni-59, Ni-60, Ni-61 y Ni-62. A partir de ese momento, cuando se produce Cu-63 desde Ni-62 ese isótopo ya no se desintegra por su estabilidad natural. Así que la cadena se detiene en Ni-62 o Cu-63. Por otro lado, en este proceso se liberan MeV.
Ahora bien, ¿cómo puede capturarse un protón por un núcleo de Ni-58 (y por los sucesivos isótopos de níquel)? Según Stremmenos (4) una partícula parecida a un neutrón (un par protón/electrón) o un “neutrón enmascarado” puede ser capturado por el Ni-58.
Si el “neutrón enmascarado” pasa a ser un neutrón, entonces el resultado es el Ni-59. Pero si pasa a ser un protón entonces se debe rechazar el electrón (del “neutrón enmascarado”) y se pasa a obtener Cu-59.
Este mismo proceso es el que se repite con todas las siguientes formaciones hasta llegar al Cu-63. A continuación sólo queda calcular la radiación gamma por lo que respecta a los MeV.
Unos sencillos números sobre los MeV en cada transformación Ni
Por simplificar asumimos que que:
Las masas son las siguientes:
1 uma = 931 MeV, por lo tanto 0,04013 x 931 MeV = 37,36 MeV.
De esta forma tenemos que cada transformación de Ni-58 en Cu-63 libera 37,36 MeV de energía nuclear.
Consumo de níquel
Veamos cuánto Ni-58 debería transformarse en 1 año de operación continua para generar 20 Kw, que es una estimación aproximada a la energía que se ha obtenido en los experimentos.
20 Kw = 20.000 J/s = 1,25 x 10^17 MeV/s
Cada transformación de Ni-58 en Cu-63 produce 37,36 MeV de energía nuclear
El número de Ni-58 transformaciones debe ser igual a (1,25 x 10^17)/37,36 = 3,346 x 10^15 por segundo.
Multiplicando el número de segundos por 12 meses (3,10 x 10^7), el número total de núcleos de Ni-58 transformados es de 10,372 x 10^22, que son aproximadamente 10 gramos de Cu-63.
El orden de magnitud no es exactamente el mismo al obtenido en las pruebas experimentales, pero es plausible porque se han asumido muchas simplificaciones.
Notas
[1] Enlace, Cold Fusion “Andrea Rossi” Method
[2] L. Kowalski, Rossi’s Reactors Reality or Fiction?, March 2011
[3] A.Rossi, S. Focardi, http://www.journal-of-nuclear-physics.com
[4] E. Stremmenos, Hydrogen/Nickel cold fusion probable mechanism, March 2011
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