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Was ist LENR (Low Energy Nuclear Reactions)?

Grant W. Draper / Dr. Frank Hiroshi Ling:
LENRaries – A New Era of Renewable Energy
Anthropocene Institute, Menlo Park, USA, 2017

Den ersten dokumentierten Fall einer LENR-Entdeckung gab es in den 1920er Jahren bei der American Chemical Society. In einem von ihr veröffentlichten Bericht ist die Rede von einem Experiment, bei dem zur Explosion gebrachte Drähte zur Erzeugung von Helium führen. Bei LENR, die 1989 von der Universität von Utah ausgehend populär wurde, handelt es sich um eine Niederenergetische Kernreaktion, die bei niedrigeren Temperaturen abläuft als herkömmliche Kernspaltungs- oder Fusionsreaktionen. Viele Forscher auf dem Gebiet der LENR-Forschung glauben, dass die Reaktionen die schwache Kernkraft nutzen, im Gegensatz zu der starken Kernkraft, die von Spaltungs- und Fusionsreaktionen genutzt wird. Die Forschung an Kernreaktionen der schwachen Kraft verlief im Sande, als die zuverlässigere und wiederholbarere Forschung der Kernreaktionen der starken Kraft die Federführung übernahm.

In dieser Hinsicht können LENR-Reaktionen plausibel als schwache Krafttransmutationsreaktionen charakterisiert werden, die über den von chemischen Reaktionen zu erwartenden Energieniveaus und unter den für die Kernfusion erforderlichen astronomisch hohen Temperaturen und Drücken liegen. Wichtig dabei ist zu beachten, dass die mit LENR oder „Kalter Fusion“ verbundenen Verhältnisse nicht mit denen der „Heißen Fusion“ gleichzusetzen sind.

Entgegen dem herkömmlichen Mythos wurden die 1989 an der University of Utah angekündigten Experimente zur „Kalten Fusion“ bestätigt. Die als „Kalte Fusion“ identifizierte Anomalie wurde mehrfach repliziert. Was wir seit 1989 gelernt haben, ist, dass die Anomalie viel mehr den Materialwissenschaften zu verdanken ist als der „Kalten Fusion“.

In vielen LENR-Experimenten übertraf der beobachtete Überschuss an Wärme drastisch den von bekannten oder durchführbaren chemischen Reaktionen, was LENR-Wissenschaftler und -Forscher mit positiven Leistungszahlen (COP – Coefficient Of Performance) benennen. Überschüssige Wärme wurde im Milliwatt- bis Kilowatt-Bereich beobachtet. Ascherückstände boten Anzeichen dafür, dass bestimmte Metallisotope in den Reaktorkernen an Masse zunehmen, so als ob sie sich durch Neutronenanreicherung gebildet hätten. Eine erhöhte Konzentration an Deuterium und Tritium wird ebenfalls beobachtet. Tritium wird in unterschiedlichen Konzentrationen beobachtet. Neben schwachen Röntgenstrahlen werden Spuren anderer Kernteilchen beobachtet.

Viele Beobachtungen zeigen, dass ein Metallhydrid, das durch einen Anregungsreiz weit aus dem Gleichgewicht geraten ist, in der Lage ist, Helium-4 und Wärmeenergie in einem ähnlichen Verhältnis zu erzeugen, wie es von der Fusion erwartet wird, jedoch mit weitaus weniger energiereicher Strahlung als bei der Fusion. Bei LENR-Reaktionen ist es durchaus möglich, von Wasserstoff zu Helium überzugehen, indem man die Coulomb-Barriere umgeht und Wasserstoff in Helium umwandelt, was eine Menge Energie freisetzt. Im Jahr 1995 lieferte das Experiment von Dr. Melvin Miles in China Lake eine der ersten quantitativen Charakterisierungen der Ergebnisse einer Niederenergetischen Kernreaktion. Laut Dr. Miles setzt eine Niederenergetische Kernreaktion Helium-4 und überschüssige Wärme im gleichen Verhältnis frei wie die Heiße Fusion, aber Neutronenemissionen und Gammastrahlen lagen mindestens sechs Größenordnungen niedriger als erwartet.

LENR-Hersteller haben herausgefunden, dass LENR-Reaktionen schwach genug sind, dass eine Reaktion über ein speziell entwickeltes Anregungszündsystem dazu angeregt werden kann, zuverlässig zu arbeiten. Es wurden mehrere erfolgreiche Anregungszündsysteme entwickelt, darunter solche auf Basis von Hitze, Druck, Doppellaser, hohen Strömen und überlappenden Stoßwellen. Die meisten in LENR-Systemen verwendeten Materialien werden aufbereitet, um Fehler, Löcher, Defekte, Risse und Verunreinigungen zu erzeugen und zu manipulieren, die Oberfläche zu vergrößern und Protonen- und Elektronenströme mit einer hohen Durchflussmenge zu liefern. Feste Übergangsmetalle, einschließlich Nickel, Palladium und Platin, bilden die Trägermaterialien der Reaktion. Ein Chemiker könnte mutmaßen, dass LENR durch die Inputs (Wasserstoff) und Outputs (Helium-4 und Transmutationsprodukte) wie eine Fusion aussieht. Beurteilt man LENR aber anhand verräterischer radioaktiver Signaturen, sieht es überhaupt nicht nach einer Fusion aus.

Während der 1990er, 2000er und 2010er Jahre berichteten Forscher von vier Kontinenten, die unterschiedliche Methoden anwendeten, dass sie bei der Erzeugung von Low Energy Nuclear Reactions Nettoenergie beobachtet haben. Obwohl es zahlreiche empirische Belege für LENR gibt, existiert kein wissenschaftlicher Konsens zur Erklärung ihrer Funktionsweise.

Die intellektuelle Ehrlichkeit erfordert, dass wir in dem Bemühen, LENR-Systeme zu entdecken, mit ihnen zu experimentieren und sie zu validieren, uns an Unsicherheit gewöhnen. Das LENR-Ecosystem (siehe Anthropocene Institute) verfügt über ein Kompendium konkurrierender wissenschaftlicher Theorien, die alle zu erklären versuchen, wie es funktioniert. Folgende vier populäre Theorien zu LENR passen in das Standardmodell der Physik:

  • die Widom-Larsen-Theorie, die die schwache Kernkraft und den Beta-Zerfall beinhaltet;
  • die Bose-Einstein-Kondensation-Kernfusion, die die Coulomb-Barriere für die Fusion unterdrückt;
  • der Hagelstein-Spin-Boson-Oszillator, der eine D-D-Fusion innerhalb der freien Stellen der Oberfläche eines beschränkten Metallgitters in Ni/Pd-D-LENR-Systemen vorschlägt; und
  • Proton-Electron-Capture meint, dass Protonen in einem Metallgitter ein Elektron einfangen und zu einem ultrakalten Neutron werden können, das dann von bewegten Protonen „geschluckt“ wird, die so zu Deuterium (D), Tritium (T) und Wasserstoff-4 werden, welches dann unter Abgabe von β-Strahlung zu Helium-4 zerfällt.

Kernspaltungsexperten erwarten, dass sich schnell bewegende, heiße Neutronen spaltbare Atome aufspalten. Nach der Theorie des Protonen-Elektroneneinfangs werden LENR-Reaktionen von sich langsam bewegenden ultrakalten Neutronen angetrieben (die von Neutronendetektoren nicht detektiert, aber anhand von Isotopenänderungen leicht nachgewiesen werden können), die mit Protonen reagieren. Um LENR-Reaktionen hervorzurufen, die einen Überschuss an Energie erzeugen, ist es notwendig, dass ein stark mit Wasserstoffisotopen beladenes Metallgitter durch ein Anregungssystem, welches einen Protonenfluss und wahrscheinlich die Elektromigration von Atomen in einem Metallgitterraum (Pd, Ni) einschließt, weit aus seinem Gleichgewicht gebracht wird.

Im Gegensatz zu den zuverlässigeren Spaltreaktionen hat sich die Steuerung von LENR-Reaktionen als schwierig erwiesen. Der häufigste Grund, warum viele LENR-Replikationen zu intermittierenden COP-Ergebnissen führen, ist das Fehlen einer Echtzeitkontrolle der Reaktionen. Dies ist auch der Grund dafür, dass bisher der unumstößliche Beweis für das LENR-Phänomen nicht erbracht werden konnte.

Bei LENR-Reaktionen ist es schwierig, die Erzeugung von überschüssiger Wärme aus den Anomalien nach Bedarf zu reproduzieren, geschweige denn zu steuern. Manchmal sind sie vorhanden, meistens aber nicht. Die Anomalie nach Bedarf zu reproduzieren, zu befördern und zu steuern, hat sich vielen Wissenschaftlern, Forschern und Enthusiasten im Bereich der LENR-Forschung entzogen.

Es dauerte eine Ewigkeit, bis die Menschheit die chemischen Prozesse verstanden hatte, die mit dem Feuer verbunden sind, und Jahrzehnte, bevor sie nach der Kommerzialisierung der Röntgenstrahlung deren Funktionsweise richtig einzuschätzen vermochte. Die bei LENR auftretenden Anomalien finden sich in der Natur und wurden vielfach beobachtet und bestätigt, müssen jedoch noch vollständig verstanden und für kommerzielle Zwecke weitaus weniger kontrolliert werden.

Zum Bericht der American Chemical Society aus dem Jahre 1922

J. Am. Chem. Soc.1922 44 9 1887-1894 Publication Date:September 1, 1922
Gerald L. Wendt and Clarence E. Irion: Experimental Attempts to Decompose Tungsten at High Temperatures