Kall fusion i Italien

av Göran Ericsson, docent i tillämpad kärnfysik, Uppsala universitet

En duo forskare kallar till presskonferens och hävdar att man löst gåtan med världens energibehov genom ”kall fusion”. De använder en apparat med ett delvis okänt innehåll som ger ett stort energiöverskott: endast 1 kW tillförd eleffekt ger 10, 20, ja kanske 100 gånger mer värmeeffekt ut. Produktion av stora mängder billig energi ligger inom räckhåll; man spekulerar kring ”kall fusion” [1]. Känns det igen? Har vi helt plötsligt blivit förflyttade 20 år tillbaka i tiden, till University of Utah, 1989[2]? Nej, detta är inte ”Fleischman och Pons” i repris, utan två italienska forskare, Rossi och Focardi, från Bolognauniversitetet, som kommer med påståendena, i januari 2011. Och de har en apparat som ”bevis” för sina påståenden. Men mycket känns förstås igen från tidigare, och för en skeptiker ringer så gott som alla varningsklockor man kan tänka sig: gott om påståenden, men väldigt lite av detaljerade beskrivningar och verifierbara data. Detaljer undanhålls med hänvisning till liggande patentansökningar och affärshemligheter. Investerare står enligt uppgift på kö för att få köpa apparater så snart de är kommersiellt tillgängliga – vilket enligt uppfinnarna bara är en fråga om månader. En artikel [3] som beskriver apparaten har blivit refuserad, ja, patentet [4] visar sig också ha fått preliminärt avslag. Apparaten har visserligen demonstrerats inför en speciellt inbjuden publik den 14 januari i år (2011), men ingen utom uppfinnaren själv (Rossi) får inspektera apparatens innandöme. Oberoende mätning (av gammastrålning) tilläts ej heller under demonstrationen [5] – och den av uppfinnarna sanktionerade mätningen av strålning gav vid handen att inget utöver bakgrund kunde observeras [6]. Så nog finns det god anledning att vara misstänksam.

Eftersom Rossi och Focardi ställt sig vid sidan av den vetenskapliga processen så går det inte att komma så särskilt långt i en vetenskaplig granskning av apparaten och fenomenet i nuläget. Vad man kan göra är att försöka hitta små korn av information i tidningar och på hemsidor och spekulera utifrån det. I Sverige är det framför allt Ny Teknik och TV4 som varit relativt aktiva med att rapportera om detta.

I korthet hävdar Rossi och Focardi att de kan utvinna stora mängder överskottsenergi (20-100 ggr) genom att låta vätgas flöda genom ett uppvärmt pulver av mestadels nickel, med några ytterligare tillsatser. Rossi och Focardi spekulerar i att en kärnreaktion mellan proton (vätekärnan) och nickel ligger bakom det stora energiöverskottet. Det kan vara värt att i sammanhanget notera att Focardi under 90-talet var med och publicarade en rad artiklar i italienska Il Nuovo Cimento om överskottsenergi från Ni-H-system [7].

Det mesta av informationen om demonstrationen den 14 januari finns på en hemsida med det pretentiöst klingande namnet ”Journal of Nuclear Physics” [8]. Namnet till trots får detta nog anses vara mer av en blogg där Rossi och hans vänner lägger upp olika inlägg kring den nya apparaten och de processer som skulle kunna ligga bakom energiöverskottet. Här hittar man t ex den artikel där Rossi och Focardi ger sig ut för att förklara den nya apparaten och dess funktion. Artikeln har som sagt refuserats för publikation (oklart vilken tidskrift man vände sig till), och det till synes på goda grunder. Artikeln innehåller helt enkelt inte tillräckligt med information för att man på något rimligt sätt ska kunna bedöma trovärdigheten i deras påståenden och inga egentliga detaljer om apparaten. Det är alltså omöjligt för någon annan att testa deras påståenden.

För att kunna göra en vetenskaplig bedömning hade det behövts en noggrann beskrivning av apparaturen – framför allt de detaljer som är avgörande för eventuell ”energiproduktion”, en detaljerad beskrivning av de observationer som gjorts som stödjer påståendet om överskottsenergi och dess ursprung, en noggrann redovisning av mätdata, till exempel bokföring av ingående/utgående flöden (elektricitet, vatten, vätgas och annat relevant), mätningar av strålning (gamma, beta, neutroner), mätningar av värmemediets tillstånd (vatten/ånga, flöde och kvalitet), mätningar på restprodukter (koppar, kobolt etc) med mera.

Varken artikeln eller patentansökan innehåller sådana detaljerade beskrivningar och de kan därför inte bedömas på ett vetenskapligt sätt. Att Rossi och Focardi inte heller kan förklara fenomenet teoretiskt är då av mindre vikt, har man bara säkra och väldokumenterade observationer och en klar beskrivning av sin instrumentering så borde en publicering kunna genomföras. Men nej, sådant klarspråk är man inte beredda att tala – affärshemligheter sätter hinder, tydligen. Man skulle ju kunna tycka att de som för fram sådana här sensationella påståenden borde ha lärt sig vad som krävs för att få publicera i vetenskapliga tidskrifter vid det här laget, här är ju dessutom en professor emeritus en av författarna. Jag får en känsla att man förstås vet att man kommer att bli refuserad, men vill kunna använda detta som ett argument i de kretsar där ”forskningsetablisemanget” ses som korrumperat och konservativt.

Rossi och Focardi medger på flera håll att man inte förstår hur energiproduktionen går till. Samtidigt ger man sin artikel om apparaten en titel som innehåller ”nuclear fusion” och spekulerar i kärnreaktioner mellan protoner och nickel som ursprunget till energiöverskottet. Hur man skulle kunna övervinna den mycket starka elektriska repulsionen mellan kärnorna vid den temperatur ”under 1000K” som apparaten drivs vid kan man inte förklara, men spekulerar i någon typ av skärmningseffekt där en elektron i metallen binds till protonen i ett tillstånd med mycket liten radie, så att kärkrafterna mellan proton och nickelkärna skulle kunna verka och därmed möjliggöra en kärnreaktion (som då bildar koppar). Detta försök till förklaring måste ses som ytterst spekulativt, men uppfinnarna betonar att det viktiga är ATT apparaten fungerar; HUR den fungerar får man reda ut senare, menar de.

Kärnreaktioner (infångning) mellan proton och nickelkärna är förstås väl kända för kärnfysiker, och i de acceleratorexperiment som genomförts åtföljs de alltid av gammastrålning, dels vid själva proton-infångningen (processen är då en s k ”radiative capture” reaktion) samt vid det efterföljande sönderfallet av den instabila kopparkärnan. Detta sönderfall sker via beta-plus-sönderfall då en positron avges varvid en proton i kopparkärnan omvandlas till en neutron och kärnan därmed omvandlas till en nickelkärna igen, fast nu en isotop med en enhet högre masstal än den ursprungliga. Denna nickelkärna avger normalt också karakteristisk gammastrålning. Så om kärnreaktioner proton+nickel är grunden till energiutvinningen borde karakteristisk gamma från ett antal nickelisotoper kunna observeras, liksom en stark komponent av annihilationsstrålning (den frigjorda positron annihileras snabbt mot en elektron i omgivningen vilket ger upphov till två gammakvanta av 511 keV energi). Och omvänt – om ingen gammastrålning observeras förefaller hypotesen att det rör sig om någon typ av kärnreaktion som ytterst osannolik.

Men som sagt, vid mätningen av gammastrålning i samband med demonstrationen av apparaten kunde ingen strålning utöver bakgrundnivån noteras – och kanske var det tur för de ca 50 gästerna vid demonstrationen att denna ”fusion” inte bara är kall utan även strålningslös. Hur de påstådda kärnreaktionerna i apparaten skulle kunna ske utan gammastrålning är alltså ytterst oklart, men på Rossis hemsida spekuleras i att apparaten är så väl skärmad så att ingen strålning skulle ”läcka ut”. Som bekant attenueras gammastrålning av skärmning, men en viss andel (om än liten) tränger alltid igenom – det borde alltså finnas strålning att mäta om den föreslagna processen är korrekt. Och enligt vad som angivits och visats upp är apparaten inte alltför skrymmande och tung, så det är knappast fråga om mer än cm-tjocka lager skärmning kring själva ”reaktorn”. Och om man är riktigt seriös borde förstås ett kontrollerat experiment UTAN skärmning ske och redovisas, för att bekräfta den nukleära hypotesen. Att en oberoende observatör förbjöds mäta strålningen kan ju förefalla lite underligt då denne troligen heller inte kunnat påvisa någon strålning – då under antagandet att inga kärnreaktioner faktiskt sker i apparaten.

En lite längre rapport från två olika demonstrationer av apparaten har författats av en professor Levi, kollega till Rossi och Focardi vid Bolognauniversitetet, samt också en av ”Advisors” till Rossis ”Journal of Nuclear Physics” [9]. Levis rapport diskuterar resultat dels från 16 december 2010, dels från den ”offentliga” demonstrationen den 14 januari 2011. Rapporten är mycket skissartad, men viss information går att utläsa, särskilt från körningen den 16 december. Levi har använt kokning av vatten som indikation på energiproduktionen. Vattenmängden har mätts med en av Levi kalibrerad pump (224 g vatten/min)och man har mätt vattenångans kvalitet med ett system som verkar avsett för monitorering av inomhusluft för ventilationsändamål (DeltaOhm HD374AB1347 instrument, HP474AC prob [10]). Det går inte att utläsa det exakta händelseförloppet avseende vattnet i systemet, t ex verkar det ha tagit ca 1 timme för apparaten att komma upp i ”full effekt”, då produktion av ånga vidtar; om vatten strömmat igenom och kylt apparaten under den tiden och sedan lämnat systemet är inte helt klart. Enligt Levi har i alla fall vatten av 15 °C omvandlats till torr ånga vid 101 °C under de ca 20-25 minuter då apparaten gick för full ”effekt”. Detta motsvarar en energimängd av ca 15 MJ, eller en effekt av 10 kW (Levi anger 9.8 kW i sin redogörelse). (Som jämförelse, 1 liter bensin har ett energiinnehåll på ca 37 MJ.) Totalt sett var apparaten påslagen under ca 40 minuter, vilket med 1.15 kW tillförd eleffekt ger en tillförd energi på ca 2.8 MJ. Och här är det alltså lite svårt att utläsa vad som egentligen hände med vattnet i systemet ; kan det ha cirkulerat runt i systemet och värmts upp successivt eller var det en ”once-through” krets? Som ses av ovanstående har alltså en elektrisk energimängd motsvarande lite knappt en femtedel av vad som behövs för att producera ångan tillförts under den period apparaten var påslagen. Den resterande energimängden, 12 MJ, motsvarar vad som kan fås vid fullständig förbränning av ca 3.3 dl bensin – eller på annat sätt. Så några enorma energimängder är det ju egentligen inte.

En pikant detalj i hela affären är att Rossi verkar har ett visst ”förflutet” [11]. På 80-talet var han inblandad i illegal import av guld till Italien från Schweiz, och även i ett dubiöst företag för att omvandla sopor till biobränsle. Av vad som går att läsa på internet blev han i ett läge arresterad för dessa aktiviteter.

Vad är en rimlig vetenskaplig hållning? Ja, som sagts ovan ger inte upphovsmännen tillräckligt med information för att en ordentlig vetenskaplig granskning ska kunna göras. För det behövs mycket mer detaljer i beskrivningar av apparatur, mätningar och resultat. Klart är att en rad nya – ja, i princip idag helt okända – fysikaliska fenomen måste samverka för att den typ av ”fusionreaktioner” som Rossi och Focardi diskuterar ska kunna vara grunden för eventuellt energiöverskott. Demonstrationerna har också varit alltför kontrollerad av Rossi för att man ska kunna helt lita på de fragmentariska uppgifter som lämnats ut. Hela förfarandet luktar tyvärr bluff lång väg. Det ska förstås bli intressant att följa vart detta tar vägen. Kommer fler demonstrationer? Kommer det så småningom uttalanden om ”oförutsedda problem”, ”fördröjning i patentprocessen” o dyl, problem som dock ”snart” ska vara lösta, bara ytterligare resurser skjuts till? Kommer det hela att bara sjunka tillbaka i tystnad? Och hur blir det med det 1MW värmeverk som ska stå klart i Aten till hösten[12]? Tiden får utvisa.

Men personligen skulle jag inte satsa några av mina sparslantar på denna uppfinning eller dess uppfinnare.

KÄLLOR

1. Ny Teknik 20 januari, 2011, http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/energi/article3073394.ece
2. M.Fleischmann, S.Pons, (1989), ”Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium”, Journal of Electroanalytical Chemistry 261 (2A): 301–308, doi:10.1016/0022-0728(89)80006-3
3. A.Rossi, S.Focardi, (2010), “A new energy source from nuclear fusion”, http://www.journal-of-nuclear-physics.com/files/Rossi-Focardi_paper.pdf
4. Patentansökan kan hittas på t ex: http://newenergytimes.com/v2/news/2011/36/Rossi-Patent-Application-WO-2009-125444.pdf; Patentverkets avslagsuttalande: http://newenergytimes.com/v2/news/2011/36/Rossi-Patent-Application-WO-2009-125444-PrelimReport.pdf
5. http://blog.newenergytimes.com/2011/01/18/rossi-and-focardi-lenr-device-celani-report/
6. Mätning av strålning (Bianchini) (länken krånglar tyvärr ofta): http://www.journal-of-nuclear-physics.com/files/Levi,%20Bianchini%20and%20Villa%20Reports.pdf
7. Focardi, S., R. Habel, and F. Piantelli, Anomalous heat production in Ni-H systems., Nuovo Cimento Soc. Ital. Fis. A, 1994. 107A: p. 163.; Focardi, S., et al., Large excess heat production in Ni-H systems. Nuovo Cimento Soc. Ital. Fis. A, 1998. 111A: p. 1233.
8. Journal of Nuclear Physics; http://www.journal-of-nuclear-physics.com/
9. Uppskattning av genererad värmeeffekt (Levi): http://www.journal-of-nuclear-physics.com/files/Levi,%20Bianchini%20and%20Villa%20Reports.pdf
10. DeltaOhm hemsida: http://www.deltaohm.com/ver2010/uk/st_airQ.php?str=HD37AB1347
11. Italienska Wikipediaartikeln om Petroldragon med hänvisningar till italienska tidningar
12. Ny Teknik 2 februari, 2011, http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/energi/article3080567.ece