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Fusione fredda – fonti e link di approfondimento

Come già anticipato nel primo articolo di questa ultima serie tutto ciò che abbiamo pubblicato è tratto dall’imponente massa di materiale presente sul web. A tutte le persone che, da molto tempo, fanno informazione alternativa in rete va il nostro ringraziamento. É merito loro e dei coraggiosi ricercatori che non hanno abdicato al loro ruolo e alla loro missione se l’indagine scientifica è rimasta viva e, alla fine, ha preso il sopravvento indicandoci forse, ancora una volta, la strada del nostro futuro.

Segue un rapido elenco delle fonti sulle quali Eugenio, che ringraziamo nuovamente, ha basato le sue ricerche:

 

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Fusione fredda – L’offerta commerciale oggi

Sempre grazie all’accurato lavoro di Eugenio proviamo ad affrontare il tema dell’offerta commerciale oggi. I dati riportati (così come il logo) provengono dal web ed, in particolare, dal sito ECAT.com, “The Official ECAT Website” .

I MODELLI PER USO DOMESTICO (MODELLO MINIMO)

S’intende per modelli per uso domestico quelli di potenza fino a massimo 10 kW. Su questi apparati la situazione tecnica industriale è in continuo divenire ed i motivi sono tre:  1) da una parte risulta effettivamente più oneroso realizzare un piccolo apparato che sia stabile dal punto di vista della reazione nucleare e , al tempo stesso, non troppo costoso ( i 2.000 $ /kW della tab. 1 costituiscono ancora un costo troppo elevato );  2) poi c’è il problema delle autorizzazioni nei diversi paesi ad introdurre tecnologie nucleari in ambienti che tipicamente non sono protetti e non sono presidiati come le abitazioni private ( i tempi autorizzativi potrebbero essere molto lunghi );  3) infine gioca un ruolo determinante l’immaturità del mercato, ovvero la quasi totale assenza di concorrenza, fino a pochi giorni fa, nei confronti della Leonardo Corporation che, senza vincoli di natura commerciale, aveva deciso di curare il mercato degli apparati domestici in un secondo momento a partire dal 2013.

Immagine proposta da James Rodney

Tutte queste condizioni sono venute meno in questi giorni, quando cioè la greca Defkalion Green Technology, primo partner di Andrea Rossi per la realizzazione industriale di impianti a fusione fredda, ha annunciato che, per fine Novembre, metterà sul mercato un suo apparato domestico chiamato Hyperion. Con molta probabilità la temporanea collaborazione, fortemente voluta dal fisico di Bologna Christos Stremmenos e interrotta per motivi poco chiari ad Agosto 2011, tra Rossi e i greci della DGT, ha permesso loro di ricostruire l’apparato di Rossi sprovvisto di brevetto internazionale. Per ora si ignorano i dettagli dell’offerta della DGT, anche se si parla di un apparato evoluto da 5 kW e del costo di 5.000 €. Rimangono gli interrogativi sui percorsi autorizzativi: dal sito DGT dal 30 Novembre si legge: “Il brevetto europeo Hyperion è in attesa di rilascio da parte delle autorità competenti. Le prove sul prodotto saranno simili a quelle applicate ai normali prodotti disponibili in commercio sottoposti a  procedure standardizzate in base alle prestazioni, alla stabilità, funzionalità e sicurezza”.

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Fusione fredda – Arriva l’E-Cat di Rossi – Il 2011 sarà un anno di svolta ?

Il Times in questi giorni sta facendo la solita selezione per eleggere l’uomo o l’evento dell’anno, dibattendosi tra i cittadini americani di Zuccotti Park, i giovani rivoluzionari del Maghreb e il defunto Steve Jobs. Quindi, come la totalità della stampa mondiale, il Times ignora Rossi e il suo apparato e le ragioni sono gli ovvi interessi legati al probabile spostamento radicale degli equilibri di potere su scala planetaria che ne risulterebbero. Ancora più impressionante è poi il silenzio del mondo accademico ufficiale; quello cioè che vive dei fondi che gli stati destinano alla ricerca. Li, almeno per motivi deontologici, non ci sono scuse e fa bene il Prof. Focardi a parlare esplicitamente d’invidia.

Ma questo silenzio, speriamo, durerà poco. Vediamo perché ripercorrendo brevemente i successi segnati dall’E-Cat di Andrea Rossi nel 2011.

Rossi e Focardi il 14 Gennaio 2011

Rossi e Focardi il 14 Gennaio 2011

Il 14 Gennaio 2011, a Via dell’Elettricista a Bologna, si è tenuto il primo test pubblico sul funzionamento del dispositivo denominato E-Cat: un apparato di 80 cm di lunghezza in tutto che produce energia da un processo nucleare non ben identificato.

Sono due italiani i protagonisti di questo avvenimento: l’Ing. Andrea Rossi, laureato in filosofia della scienza e ingegneria chimica (e noto ai media italiani per l’oscura vicenda Petroldragon), e il Prof. Sergio Focardi, un’autorità in Italia in tema di fusione fredda.

Rossi, Stremmenos e Focardi in fondo

Rossi, Stremmenos e Focardi in fondo

Da quel primo test ne sono seguiti ben altri cinque, con cadenza quasi mensile, tutti con lo stesso scopo, quello cioè di persuadere il mondo scientifico accademico della veridicità del fenomeno LENR (reazione nucleare a bassa energia) pur mantenendo il segreto industriale sul funzionamento del nucleo del reattore (il famoso catalizzatore segreto).

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Fusione fredda – Il funzionamento dell’E-Cat

PREMESSA

Tutto ciò che seguirà sono considerazioni altamente speculative, basate sulle poche informazioni ottenibili da alcune immagini dell’E-Cat e dalle poche notizie rilasciate dalla coppia Rossi-Focardi. Cercare di capire come funziona l’invenzione del millennio è un gioco divertente, ma probabilmente utile solo agli irriducibili curiosi. Il punto è questo: com’è possibile che un tubo di rame dall’apparenza mesta e poco signorile possa rivoluzionare il mondo ?

Speriamo che Rossi non se la prenda, in fondo in tutto quello che segue non c’è niente di riservato. È un modo per riassumere le idee e le notizie tecniche apparse sull’ E-Cat nei diversi mesi, alcune addirittura nate nei blog (vedi in seguito il catalizzatore a membrana PEM). Da questo, aggiungendo qualche disegno CAD ed un po’ di fantasia, ecco nascere un reverse engineering molto, ma molto, approssimativo. Tutti gli interessati possono quindi esprimere ogni loro dubbio o perplessità nei commenti. Il nostro amico Eugenio sarà felice di aggiornare questo “Fanta-E-cat” con i ragionamenti di tutti quelli che intendono collaborare… alla ricerca del gatto perfetto ! Ovviamente: Don’t try this at home !

COMINCIAMO A PARLARE DEL NOSTRO TUBO

Come si vede da qualsiasi foto e dal modello semplificato 3D, l’E-Cat è un tubo sagomato in rame. Ci sono chiari i punti di ingresso dell’acqua ed il punto di uscita. Si dà per scontato che l’acqua non tocchi mai ne l’idrogeno e ne la miscela di Nickel. La camera interna, ovvero il cuore del reattore, è un contenitore di acciaio inox in cui dentro è contenuta la miscela in pressione satura di H2 probabilmente a 20/30 bar.

Il sistema si scalda a mezzo di due termoresistenze. La prima interna più piccola e la seconda esterna molto corposa. La prima domanda è: perché due ? La resistenza interna, che secondo noi Rossi chiama “di controllo”, è la principale responsabile del riscaldamento della miscela. L’abbiamo piazzata sull’asse del tubo al centro del nucleo del reattore. Mi sembra il punto più sensato dove il suo effetto sul nickel possa essere massimizzato. La termoresistenza scalda in pratica tutto il core di acciaio inox. La seconda resistenza è molto esterna. La sua missione è probabilmente quella di scaldare tutto il tubo in modo che si raggiunga velocemente la temperatura di innesco della reazione Ni-H. È sicuramente utile anche per preriscaldare l’idrogeno che si trova nel tubo.

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Fusione Fredda – E-Cat, la rivoluzione di Rossi e Focardi (dal 2008 ad oggi)

L’INTERRUZIONE DEGLI ESPERIMENTI E LA SVOLTA

Torniamo al 2004. Il Prof. Sergio Focardi è distratto da seri problemi di salute a causa di un tumore alla prostata, per cui per un po’ di tempo cessa le sue ricerche a Siena con Piantelli. Successivamente, però, la sua salute migliora perché si opera ed il cancro gli viene ben curato, e nel frattempo è andato in pensione. Proprio quando ormai egli è alleggerito dagli incarichi di docenza e dalle preoccupazioni per la propria salute, entra in gioco Andrea Rossi, un ingegnere chimico che all’epoca viveva negli Stati Uniti. Rossi, essendosi messo in testa di occuparsi di fusione fredda, raccoglie per telefono informazioni su chi fosse il massimo esperto in Italia sull’argomento e gli viene fatto il nome di Sergio Focardi. Così, nel 2008 Focardi conosce Rossi e si rende conto del fatto che costui aveva delle idee innovative: ad esempio, aveva anch’egli pensato di utilizzare polvere di nichel, poiché la polvere aumenta la superficie, per cui accresce la quantità di idrogeno che entra nella matrice del metallo.

La polvere di nichel e (a destra) suoi granuli visti attraverso un microscopio elettronico.

LA COLLABORAZIONE TRA FOCARDI E ROSSI

Focardi e Rossi, trovandosi sulla stessa “lunghezza d’onda”, decidono di instaurare una collaborazione e si mettono subito al lavoro per realizzare dei nuovi esperimenti, che vengono fatti a Bondeno (FE), dove Rossi ha un’impresa. I due si concentrano sulle reazioni tra nichel e idrogeno, risultate le più promettenti dalle precedenti ricerche di Focardi, ed ottengono i primi risultati importanti, che hanno portato al prototipo dell’E-Cat. Focardi si preoccupa più degli aspetti “nucleari” degli esperimenti, ad esempio verificando che nelle reazioni nucleari non vi siano emissioni di neutroni, che sarebbero estremamente pericolose per la salute. Infatti, negli esperimenti svolti in passato da Focardi quando lavorava con Piantelli a Siena, usando materiali diversi dal nichel erano state osservate emissioni di neutroni. Rossi, invece, si concentra principalmente su come si possa aumentare la produzione di energia dell’apparato sperimentale facilitando la reazione per via chimica, cioè va alla ricerca di un “catalizzatore”.

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Fusione fredda: Lo studio in Italia

Di nuovo grazie al lavoro del nostro amico Eugenio proseguiamo la serie di approfondimenti con l’analisi di ciò che è successo in Italia dove, sin dal suo annuncio, la Fusione Fredda è stata studiata da vari gruppi di lavoro ed industrie. Per una migliore interpretazione del fenomeno, nonché dell’attuale stato di percezione di esso all’interno del mondo scientifico, è utile riportare alcuni riferimenti ai lavori svolti dal 1989 ad oggi.

1989: PRIMI ESPERIMENTI ITALIANI SVOLTI DAL GRUPPO ENEA/TIB

A poco più di un mese dalla pubblicazione del lavoro sulla Fusione Fredda di Fleischmann e Pons (fine marzo 1989) il Dipartimento FUS fece partire un programma promosso dalla direzione dell’ente che aveva come scopo quello di verificare l’ipotesi di una correlazione tra l’emissione neutronica e formazione di trizio con una corrispondente produzione di calore. Nello stesso periodo, sempre in ENEA, partì spontaneamente dalla sezione di criogenia del Laboratorio di Spettroscopia Molecolare del dipartimento TIB (Tecnologie Intersettoriali di Base) un tentativo di produrre reazioni di fusione utilizzando un differente approccio da quello classico seguito da Fleischmann e Pons. Il nuovo approccio prevedeva di utilizzare la proprietà di alcuni metalli di assorbire gas di idrogeno/deuterio in opportune condizioni di temperatura e pressione. L’esperimento, concettualmente piuttosto semplice, era stato preparato con rapidità in quanto il materiale necessario (trucioli di titanio e gas di deuterio) era direttamente reperibile in laboratorio. Fu preparato un contenitore in acciaio inox che potesse resistere alle condizioni sperimentali, ovvero alla pressione di alcune decine di bar ed a una temperatura di circa 400 °C. Il contenitore d’acciaio fu allora riempito con il truciolo di titanio e gas di deuterio e quindi posto in un vaso di Dewar nel quale poteva essere versato azoto liquido a 77 °K (-196 °C). In prossimità del dispositivo fu inserito un misuratore di neutroni che nel giro di due settimane rilevò alcune emissioni neutroniche, della durata di diverse ore, che sembravano fortemente correlate alla variazione di temperatura del cilindro di acciaio contenente il truciolo di titanio e il deuterio in pressione.

A questo punto il fisico italiano Francesco Scaramuzzi, dell’ENEA di Frascati, presentò una relazione in cui mostrò l’emissione di neutroni da parte di una cella deuterio-titanio sottoposta a pressioni di alcune decine di bar, Scaramuzzi fu successivamente convocato per un’audizione parlamentare.

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Fusione fredda: la storia fino al 2008

Proseguiamo, sempre grazie all’accurato lavoro del nostro amico Eugenio, nella serie di articoli di approfondimento sull’appassionante tema della fusione fredda. In questo vogliamo approfondirne la storia fino al 2008.

La Fusione nucleare fredda, detta comunemente Fusione Fredda o Fusione a Freddo (in inglese Cold Fusion, “CF”, ma indicata anche come Low Energy Nuclear Reactions, LENR, “reazioni nucleari a bassa energia”, o Chemically Assisted Nuclear Reactions, CANR, “reazioni nucleari assistite chimicamente”), è un nome generico attribuito a presunte reazioni di natura nucleare, che si produrrebbero a pressioni e a temperature molto minori di quelle necessarie per ottenere la fusione nucleare “calda”, per la quale sono invece necessarie temperature dell’ordine del milione di kelvin e densità del plasma molto elevate. Alcuni studiosi ritengono che il termine fusione fredda sia da sostituire con il termine LENR, in quanto tutti i fenomeni qui di seguito descritti appartengono alla famiglia delle reazioni nucleari a bassa energia.

Dopo il clamore provocato nel 1989 dagli esperimenti di Martin Fleischmann e Stanley Pons (Università di Salt Lake CityUtah), poi ripetuti in diversi laboratori, sono seguiti degli studi teorici, tra i quali quelli di Giuliano Preparata, docente di Fisica Nucleare all’Università di Milano, che elaborò la sua “teoria coerente sulla fusione fredda”. Nel maggio 2008 Yoshiaki Arata, uno dei padri della fusione nucleare calda nipponica, insieme alla collega Yue-Chang Zhang, ha mostrato pubblicamente ad Osaka un reattore funzionante con pochi grammi di palladio. Se il successo di questo esperimento sia dovuto alla fusione fredda o piuttosto ad una forma ancora non conosciuta di sviluppo di energia è tuttora oggetto di controversie.

METODI PER PRODURRE REAZIONI DI FUSIONE NUCLEARE FREDDA

Così come per la fusione nucleare calda (fusione termonucleare), anche per ottenere la fusione nucleare fredda è necessario avvicinare i nuclei atomici di deuterio e trizio a distanze tali da vincere la reciproca forza coulombiana di repulsione dei nuclei carichi positivamente. Ma, diversamente dalle reazioni di fusione termonucleare, coloro che sostengono sia possibile ottenere la fusione nucleare fredda affermano che si può raggiungere lo stesso risultato spendendo molta meno energia, grazie allo sfruttamento di una poco chiarita azione da parte di un catalizzatore, quale ad esempio il palladio.

A seconda del tipo di catalisi utilizzata, si possono avere vari tipi di fusione nucleare fredda:

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Fusione Fredda – alla ricerca della verità

Vi sembra possibile che il primo apparato commerciale per la produzione di energia pulita da fusione fredda veda la luce in Grecia, dalle parti di Xanthi? Questo è quello che qualcuno sta sostenendo… Ma poi questa “scatola magica” in cui idrogeno e nichel si fondono producendo rame e potenza termica è il “miracolo” che attendevamo o qualcosa di diverso che si colloca tra l’inganno e la frode ? Qualcosa sta certamente accadendo a livello internazionale, qualcosa che potrebbe avere le dimensioni di una “rivoluzione nel campo della fisica”, o di una gigantesca bolla di sapone. Nel primo caso avremmo una promessa di energia economica e pulita, prodotta a temperatura ambiente da una manciata di terra con un dispositivo dalle dimensioni di una macchina per il caffè. Nel secondo caso si tratterebbe di un colossale inganno e delle conseguenti false speranze.

Ma cerchiamo di capire meglio:

Il sogno di un’energia senza fine

Dal 1989, anno in cui i fisici americani Stanley Pons e Martin Fleischmann annunciarono di aver realizzato la “fusione fredda” distruggendo contemporaneamente la loro carriera, dobbiamo attendere fino al 23 marzo del 2009 affinchè un ente di ricerca ufficiale – il centro di ricerca della U. S. Navy (SPAWAR), San Diego, California – comunichi qualcosa di rilevante. I ricercatori hanno pubblicato su Naturwissenschaft che inserendo un elettrodo di nichel o d’oro in una soluzione di cloruro di palladio mescolata con “acqua pesante” (cioè deuterio, un isotopo stabile dell’idrogeno) e facendo scorrere corrente elettrica sono state osservate particelle ad alta energia e neutroni, emessi dalla fusione degli di atomi di deuterio. E queste particelle sono state prodotte solo quando l’esperimento conteneva deuterio. Una spiegazione teorica di come sia avvenuta questa “fusione fredda” non è stata data, ma questo studio è stato catalogato come l’indicazione più seria dell’esistenza di questo misterioso fenomeno.

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Approfondimenti – Alcuni link sui temi fusione fredda ed E-Cat

L’interesse sul tema E-Cat di Andrea Rossi è in continuo aumento. Cresce, a quanto dicono i meglio informati,  il fermento tra le Società che sarebbero “in lotta” per accaparrarsi fette di un mercato, quello di un energia pulia ed inesauribile, che ovviamente fa molta gola. Iniziano a definirsi, sempre secondo i meglio informati, i primi accordi commerciali che coinvolgerebbero direttamente gli inventori dell’E-Cat. Insomma questa volta sembra che la partita stia veramente iniziando.

Per chi volesse approfondire maggiormente i temi fusione fredda ed E-Cat di Andrea Rossi riportiamo una prima serie di link utili da cui iniziare:

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Approfondimenti – Guida alla comprensione della fusione fredda

Vista la portata del tema fusione fredda e della sua prima concreta implementazione, l’E-Cat, che se si confermasse “reale” darebbe immediatamente l’impulso ad una vera rivoluzione energetica (sempre che ciò non stia già accadendo … !), abbiamo deciso di pubblicare alcuni articoli di approfondimento sul tema.

Iniziamo quindi, senza la presunzione di voler essere esaustivi, con un primo articolo preparato dal nostro amico Eugenio (che speriamo di avere presto tra i ns. redattori !).

Guida alla comprensione della fusione fredda

 1) IL GERGO DELLA FUSIONE FREDDA: LE “LENR” E LE “TRASMUTAZIONI”

Nel gergo scientifico le reazioni che, attraverso un meccanismo sconosciuto, realizzano un processo di reazione nucleare “fredda” (per distinguerla da quella “calda” che avviene nelle stelle a temperature e pressioni assai elevate) sono oggi chiamate – anche per evitare la connotazione negativa a lungo associata con il nome originale – “Reazioni Nucleari a Bassa Energia” (Low Energy Nuclear Reactions, o LENR), oppure “Reazioni Nucleari Assistite Chimicamente” (CANR). Un altro termine spesso usato per descrivere il processo che si verifica negli esperimenti ormai chiamati di “fusione fredda” da media e grande pubblico è trasmutazione: una trasmutazione nucleare è la conversione di un elemento chimico o di un isotopo in un altro, e ciò si verifica o attraverso reazioni nucleari (in cui una particella esterna reagisce con un nucleo) o attraverso un decadimento radioattivo (nel quale non è necessaria la particella esterna). Trasmutazioni naturali attraverso reazioni nucleari sono prodotte, ad es., dai raggi cosmici.

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