Douglas Arthur Pinnow: Aus seiner Patentschrift US20160314856A1

United States Patent Application Publication US20160314856A1, Publication Date: October 27, 2016
Spontaneous Alpha Particle Emitting Metal Alloys and Method for Reaction of Deuterides
Applicant/Inventor: Douglas Arthur Pinnow, Lake Elsinore, CA (US)

1. Überblick

Das Folgende ist eine informative Perspektive auf das Gebiet der Niedrigenergetischen Kernreaktionen (LENRs), die einem nicht klassifizierten Bericht der US-Regierung, erstellt durch die Defense Intelligence Agency (DIA-080911-003) vom 13. November 2009 mit dem Titel „Technologie-Prognose: Weltweite Forschung zu Niedrigenergetischen Kernreaktionen nimmt zu und gewinnt an Akzeptanz“ entnommen wurde:

„1989 gaben Martin Fleischmann und Stanley Pons, beide Chemieprofessoren an der Universität von Utah, bekannt, dass ihre elektrochemischen Experimente unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen Energieüberschüsse erzeugt hatten. Da sie dieses physikalische Phänomen aufgrund bekannter chemischer Reaktionen nicht erklären konnten, schlugen sie vor, dass die überschüssige Wärme nuklearen Ursprungs sein könnte. Ihre Experimente zeigten jedoch nicht die Strahlung oder Radioaktivität, wie sie von einer Kernreaktion erwartet werden. Viele Forscher versuchten die Ergebnisse zu replizieren und scheiterten. Infolgedessen verachtete ein beträchtlicher Teil der Physiker ihre Arbeit als wenig glaubwürdig, und die Presse bezeichnete diese fälschlicherweise als Kalte Fusion. Verwandte Forschungen litten auch unter der negativen Publizität der Kalten Fusion in den letzten 20 Jahren ab dem Datum 2009 dieses DIA-Berichts, aber viele Wissenschaftler glaubten, dass etwas Wichtiges vor sich ging, und setzten ihre Forschungen mit geringer oder keiner Sichtbarkeit fort.

Die Wissenschaftler waren jahrelang fasziniert von der Möglichkeit, große Mengen sauberer Energie durch Niedrigenergetische Kernreaktionen (LENR) zu erzeugen, und nun hat diese Forschung begonnen, in der wissenschaftlichen Gemeinschaft als reproduzierbar und legitim akzeptiert zu werden.

Wissenschaftler weltweit haben in den letzten 20 Jahren still und heimlich nukleare Reaktionen mit niedriger Energie untersucht. Forscher auf diesem umstrittenen Gebiet behaupten nun, sie hätten paradigmen­wechselnde Ergebnisse erzielt, darunter die Erzeugung großer Mengen überschüssiger Wärme, nukleare Aktivität und die Transmutation von Elementen. Obwohl es keine aktuelle Theorie gibt, um alle berichteten Phänomene zu erklären, glauben einige Wissenschaftler nun, dass Kernreaktionen auf Quantenebene statt­finden könnten. DIA geht mit großer Sicherheit davon aus, dass diese disruptive Technologie die Energie­erzeugung und -speicherung revolutionieren könnte, wenn LENR bei Raumtemperatur Energie aus Kernkraft erzeugen kann, da Kernreaktionen millionenfach mehr Energie pro Masseneinheit freisetzen als jeder be­kannte chemische Brennstoff.

Obwohl nach wie vor große Skepsis besteht, werden LENR-Programme weltweit verstärkt unterstützt, einschließlich staatlicher Förderung und Finanzierung durch große Unternehmen. DIA schätzt, dass Japan und Italien auf diesem Gebiet führend sind, obwohl Russland, China, Israel und Indien erhebliche Mittel für diese Arbeit aufwenden, um eine neue saubere Energiequelle zu finden. Wissenschaftler auf der ganzen Welt berichten seit Jahren über anomale Überhitzungserscheinungen sowie Hinweise auf Kernpartikel und Transmutation.“

Von den zahlreichen Berichten und Veröffentlichungen, die die jüngsten Fortschritte auf diesem Gebiet zusammenfassen, fällt einer als besonders informativ auf. Die hoch angesehenen Autoren sind Peter L. Hagelstein (MIT), Michael C. H. McKubre (SRI International), David J. Nagel (George Washington University), Talbot A. Chubb (Research Systems) und Randall J. Heckman (Heckman Industries) und ihr Bericht trägt den Titel NEUE PHYSIKALISCHE EFFEKTE IN METALL-DEUTERIDEN, US-Energieministerium LENR Review (2004). Sie kommen zu dem Schluss, dass „der experimentelle Nachweis von Anomalien in Metalldeuteriden, einschließlich Überhitzung und Kernemissionen, die Existenz neuer physikalischer Effekte nahelegt“.

Wenn diese „neuen physikalischen Effekte“ hinreichend verstanden werden könnten, um Niedrig­ener­ge­tische Kernreaktionen, die nützliche Energiemengen erzeugen könnten, zu steuern, hätte dies zweifellos erhebliche Auswirkungen auf die Zivilisation, insbesondere wenn diese Reaktionen nur eine sehr geringe Strahlenabschirmung zum Schutz des Menschen erfordern.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Während der 26 Jahre, seit Pons und Fleischmann 1989 ihre experimentellen Ergebnisse bekannt gaben, die ihrer Ansicht nach auf einige ungeklärte Kernreaktionen zurückzuführen sein könnten, gab es viele Versuche, ihre Arbeiten mit unterschiedlichem Erfolg und größtenteils Misserfolg zu duplizieren. Un­glück­licher­weise für Pons und Fleischmann hatte sich keine tragfähige Theorie herauskristallisiert, die die fünf wichtigsten Einwände gegen die Zuordnung der von Pons und Fleischmann gemeldeten Ergebnisse zu einer Kernreaktion oder multiplen Reaktionen erklären könnte. Sie sind:

1. Die scheinbare Unmöglichkeit von Kernfusionsreaktionen bei Raumtemperatur,

2. Geringe oder keine Neutronenstrahlung (wie aufgrund der heißen Fusion von Deuterium zu erwarten),

3. Wenig oder keine beobachteten Fusionsnebenprodukte (wie aufgrund der Heißfusion von Deuterium zu erwarten wäre),

4. mangelnde Wiederholbarkeit des Prozesses und

5. Keine bekannte Möglichkeit, den Prozess zur Erzeugung und Änderung von Ausgangsleistungspegeln bei Bedarf zu steuern

Bevor wir fortfahren, sollte angemerkt werden, dass aufgrund des umstrittenen Charakters der Arbeiten von Pons und Fleishman die spätere Veröffentlichung verwandter Ergebnisse in traditionell überarbeiteten wissenschaftlichen und technischen Fachzeitschriften überhöht wurde und ein Großteil der einschlägigen frühen Arbeiten auf diesem Gebiet von renommiertem Fachpersonal angesichts des breiten Interesses an dieser Geschichte und der enormen finanziellen Auswirkungen durch Zeitungen und neue Magazine, darunter das Wall Street Journal, die Los Angeles Times und das TIMES-Magazin abgedeckt wurde. Dieser Kommen­tar soll erklären, warum die folgende Diskussion teilweise auf diese nicht traditionellen Ressour­cen für wissenschaftliche und technische Informationen zurückgreift.

Das Folgende ist eine alte, aber prägnante Beschreibung des Pons- und Fleischmann-Experiments von Jerry E. Bishop (Reporter des Wall Street Journal) in seinem Artikel vom 7. Februar 1991: „Das vielfach publizierte Kaltfusionsexperiment legt einen elektrischen Strom an eine Palladiummetallstabkathode und eine umlau­fende Platindrahtanode, die in eine Laborflasche mit schwerem Wasser getaucht sind. Das Gerät ist im Wesentlichen eine Elektrolyse-Wasser-Zelle, die in Chemie-Klassenzimmern der High School üblich ist, mit der Ausnahme, dass die Elektroden Edelmetalle und der Elektrolyt schweres Wasser sind, in dem die Wasserstoffatome die doppelt schwere Art sind, die als Deuterium D bekannt ist. Die Kontroverse ist in Rage wegen der Behauptung, dass die Fusion von Deuteriumatomen im Palladiumstab überschüssige Energie freisetzt.“

Und obwohl dies 1991 geschrieben wurde, hält die Kontroverse bis heute an, wobei das USPTO die Mehr­heits­position übernimmt, indem es sich auf die Seite der Skeptiker stellt. Insbesondere hat das USPTO die Kalte Fusion in dieselbe Kategorie wie ein Perpetuum Mobile (siehe MPEP2107.01) aufgenommen, das nicht patentiert werden kann, da das zugrunde liegende Konzept unglaubhaft oder spekulativ ist. Der vorliegende Erfinder ist mit dieser Position einverstanden, da die Behauptung einer Fusionsreaktion, die Deuterium bei oder um die Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) einschließt, von niemandem mit normalen Kenntnissen oder Fähigkeiten auf dem Gebiet der Wissenschaft und / oder Technologie von Kern­reaktionen zu glauben wäre.

Trotzdem ist die Energiemenge, die von einer Wasserstoffbombe freigesetzt wird, ein Zeugnis dafür, dass Fusionsreaktionen immense Energiemengen produzieren können, wenn Wasserstoffkerne reagieren. Und viele Regierungen, einschließlich der US-Regierung, unterstützen seit Jahrzehnten Heißfusionsprogramme mit ionisierten Gasplasmareaktoren und Laserstrahlkompression kleiner Brennstoffpellets, um die Wasser­stoff­fusionsreaktion zu zähmen, mit dem Ziel, kontrollierbare Fusionsenergie zu erzeugen, um die Ver­brennung fossiler Brennstoffe zu ergänzen oder zu ersetzen. Obwohl inkrementelle Fortschritte erzielt wurden, kann man mit Recht behaupten, dass diese Arbeit mit einer Investition von über 40 Milliarden Dollar noch nicht den „Break Even“ erreicht hat, an dem die Energieleistung eines heißen Fusionsreaktors den Wert des Energiezuflusses erreicht oder überschritten hat.

Der Grund dafür, dass bei einige der heißen Fusionsreaktoren ionisierte Gasplasmen eingesetzt werden, weil bekannt ist, dass die Wasserstoffionen (typischerweise Ionen des Wasserstoffisotops Deuterium, D, das ein Proton und ein Neutron aufweist, und / oder Tritium, T, mit einem Proton und zwei Neutronen) müssen ineinander "prallen", um eine Fusionsreaktion auszulösen. Die Hochtemperatur-Plasmaumgebung liefert diesen zufällig bewegten Wasserstoffionen (Kernen) eine ausreichende kinetische Bewegungs­energie, um die natürlichen Abstoßungskräfte zwischen Ionen aufgrund der von ihren Protonen getragenen positiven elektrischen Ladungen zu überwinden. Die elektrische Abstoßung zweier solcher Ladungen wird oft als Coulomb-Abstoßung bezeichnet oder wird durch die elektrostatische Coulomb-Barriere verursacht. Damit eine heiße Fusionsreaktion auftritt, müssen die Plasmatemperaturen im Bereich von 100 Millionen Grad Celsius oder höher liegen! Und der „Break Even“, eine sehr hohe Dichte und eine hohe Temperatur von Wasserstoff- (Deuterium- und / oder Tritium-) Ionen, muss für eine ausreichend lange Zeit aufrecht­erhalten werden, so dass viele abgestürzte Fusionsreaktionen auftreten können. Diese extrem anspruchs­vollen Bedingungen haben zu vielen technologischen Problemen im Zusammenhang mit Plasmain­sta­bi­li­täten geführt, die einen frühen Erfolg mit dem Heißfusionsansatz verhinderten. Angesichts der aufge­tre­tenen Schwierigkeiten wurde die staatliche Unterstützung auch für den alternativen Heißfusionsansatz zur Verfügung gestellt, bei dem mehrere fokussierte Laserstrahlen zum Komprimieren und Erhitzen von kleinen Brennstoffpellets, die Deuterium und Tritium enthalten, verwendet werden.

Dennoch ist es Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Heißfusion allzu gut bekannt, dass eine Temperatur im Bereich von 100 Millionen Grad und darüber erforderlich ist, um eine Wasserstoff-Heißfusionsreaktion auszulösen. Dies führt direkt zum ersten Einwand von oben:

1. Die scheinbare Unmöglichkeit von Kernfusionsreaktionen bei Raumtemperatur.

Und es ist seit Jahrzehnten bekannt und gut dokumentiert, dass die heiße Fusion von beispielsweise zwei Deuterium (D)-Ionen fast ausschließlich durch eine der folgenden zwei Reaktionen erfolgt:

[math]D + D \to \left(^4He\right)^* \to \, T + proton + (Energy \; of \; 4.0 \, MeV)[/math]

(1)

oder

[math]D + D \to \left(^4He\right)^* \to \, ^3He + neutron + (Energy \; of \; 3.3 \, MeV)[/math]

(2)

mit ungefähr gleichen Eintrittswahrscheinlichkeiten (ungefähr 50% Wahrscheinlichkeit für jede Reaktion). In beiden obigen Gleichungen (1) und (2) stellt das Zwischenreaktionsprodukt (He)* einen angeregten Zustand des Heliumkerns dar ["*" impliziert einen angeregten Zustand und die hochgestellte "4" bezieht sich auf ein Atomgewicht von 4 Einheiten, was zwei Protonen und zwei Neutronen für Helium entspricht] und die Energie auf der rechten Seite beider Gleichungen ist gleich der Summe der kinetischen Energien der Reaktionsnebenprodukte - das T (Tritium, das ein Isotop von Wasserstoff mit einem Proton und zwei Neutronen ist) und das Proton in der ersten Gleichung und das 3He und das Neutron in der zweiten Gleichung.

Das Gute an der obigen ersten Reaktion ist, dass sowohl die energetischen T- als auch die Protonen­nebenprodukte (beide mit elektrischen Ladungen) gestoppt werden, nachdem sie nur eine sehr kurze Strecke in einem festen Material zurückgelegt haben. Sie können sogar durch ein Blatt Papier oder eine Metallfolie gestoppt werden. Dies gilt jedoch nicht für das Neutron (das keine elektrische Ladung aufweist) in der zweiten Reaktion. Das Neutronen-Nebenprodukt der Heißfusion ist eine hochgradig durchdringende Form oder Strahlung, die eine erhebliche Abschirmung zum Schutz des Menschen erfordert. Für die Über­wachung von Uranspaltungsreaktoren und Wasserstoff-Heißfusionsreaktoren wurden Neutronen­strah­lungs­detektoren entwickelt. Wenn dieselben Strahlungsdetektoren jedoch zur Überwachung Niedrig­ener­getischer Kernreaktionen verwendet wurden, haben sie noch keine wesentliche Neutronenstrahlung gemes­sen! Das führt direkt zum zweiten Einwand:

2. Keine Neutronenstrahlung (wie aufgrund der heißen Fusion von Deuterium zu erwarten).

Schließlich ist bekannt, dass das Nebenprodukt der Tritium (T)-Reaktion in der obigen Gleichung (1) mit einer Halbwertszeit von 12,26 Jahren radioaktiv ist, und sein Vorhandensein kann leicht durch Erfassen des Beta-Strahls, der beim Zerfall zu einem Heliumisotop (He) unter Beta-Emission emittiert wird, festgestellt werden. Dies ist die Quelle des dritten Einwandes:

3. Wenig oder keine beobachteten Fusionsnebenprodukte (wie aufgrund der Heißfusion von Deuterium zu erwarten)

In einem interessanten Artikel des Wall Street Journal (WSJ) vom 3. April 1990 wurde berichtet, dass in 25 verschiedenen Laboratorien Versuche unternommen wurden, die Ergebnisse von Pons und Fleischmann mit insgesamt 40 Reaktorzellen zu wiederholen, die einige anomale extrathermische (Wärme) Abgaben zeigten. In dem Artikel von Jerry E. Bishop (WSJ Staff Reporter) hieß es jedoch weiter:

„Die Kaltfusions­forscher räumten ein, dass sie ihre Experimente immer noch nicht nach Belieben ein- und ausschalten können. Die Experimente schalten sich ein, wenn sie sich zu völlig unvorhersehbaren Zeiten überhaupt ein­schalten und noch niemand herausgefunden hat, was sie auslöst.“

Dies führt direkt zu den Einwänden 4 und 5:

4. Mangelnde Wiederholbarkeit des Prozesses und

5. Keine bekannte Möglichkeit, den Prozess zur Erzeugung und Änderung von Ausgangsleistungspegeln bei Bedarf zu steuern

Tatsächlich können die Einwände 4 und 5 als Quelle der Ermutigung für einige Wissenschaftler angesehen werden, da diese Einwände anzuerkennen scheinen, dass ein tatsächlicher (realer) Prozess stattfindet, der jedoch nicht ausreichend verstanden wird, um gesteuert zu werden. Das folgende Zitat aus einem späteren Artikel von 1991 von Jerry E. Bishop (WSJ Staff Reporter) fügt den unerklärlichen Ergebnissen menschliches Interesse hinzu: „ … Ein Dutzend Laboratorien berichteten auch über die Messung von Überschusswärme aus ähnlichen elektrolytischen Experimenten wie Pons und Fleischmann, obwohl die Mengen solcher Wärme stark variieren. Einer der Berichte … wurde von Richard A. Oriani, Professor für Chemieingenieurwesen an der University of Minnesota, gegeben.

Herr Oriani sagte, seine Skepsis gegenüber den Utah-Behauptungen von Pons und Fleischmann habe sich zunächst bestätigt, als seine ersten Experimente im vergangenen Frühjahr zu keinen Ergebnissen führten. Dann lieh er sich einen Palladiumstab von Chemikern bei Texas A & M, die sagten, sie bekämen übermäßige Hitze. Die Ergebnisse waren faszinierend, sagte er. Beim vierten Versuch mit dem geliehenen Stab begann das Experiment, überschüssige Wärme zu erzeugen. Der Versuch wurde kurz abgebrochen, um ein Instru­ment zu wechseln. Als es wieder gestartet wurde, nahm die Wärmeabgabe wirklich ab und erzeugte meh­rere Stunden lang überschüssige Wärme, bevor sie nachließ, sagte er.

Typisch wie für andere Experimente auch, sagte Herr Oriani, sein Experiment sei sehr unberechenbar. Es würde nichts weiter tun, als das schwere Wasser in einem Pons / Fleischmann-Reaktor zu dissoziieren, wie oben beschrieben, und dann zu völlig unvorhersehbaren Zeiten 10 bis 11 Stunden lang überschüssige Wärme zu erzeugen, bevor es sich beruhigt. Die überschüssige Wärme war 15% bis 20% höher als die Energie, die bei der Elektrolyse von Wasser anfällt.

Herr Oriani sagte, die Hitzeausbrüche seien zu groß und zu lang, um durch die plötzliche Freisetzung von Energie erklärt zu werden, die sich während der Ruhezeiten der Experimente langsam angesammelt haben könnte, wie einige Wissenschaftler vorgeschlagen haben. ‚Es gibt eine Realität der überschüssigen Energie.‘ sagte er.“

Wenn die Gesamtheit der Ergebnisse, über die die Professoren Pons und Fleischman ursprünglich berichteten und die später von Professor Oriani und vielen anderen bestätigt wurden, so gut verstanden werden könnte, dass nützliche Energiemengen erzeugt werden, könnte dies einen erheblichen Einfluss auf die Zivilisation haben, insbesondere wenn die sich daraus ergebenden Geräte nur einen sehr geringen Strahlenschutz zum Schutz des Menschen erfordern würden.