Настольный реактор Thunderbird впервые зарегистрировал рост ядерных событий при насыщении палладия дейтерием

Исследовательский коллектив разработал компактный настольный ускоритель Thunderbird Reactor, помещающийся на типичном лабораторном столе размером около 120 × 80 × 70 см. В его конструкции поток ионов дейтерия (D+) формируется плазменным источником и направляется на палладиевую мишень, одновременно выполняющую функцию катода в электрохимической ячейке. Суть эксперимента — сочетание физической ионной бомбардировки металла и электрохимической загрузки дейтерием в одном компактном устройстве.

Система установлена внутри вакуумной камеры при давлении порядка 10⁻⁵ торр. При подаче на мишень напряжения −30 кВ формируется плазменная оболочка, ускоряющая ионы дейтерия до энергии около 30 кэВ. За это время атомы дейтерия проникают в металл на глубину приблизительно 0,18 мкм. Питающий плазменный источник микроволновой генератор работает на частоте 2,45 ГГц.

Изображение предоставлено Лабораторией Берлингуетта Университета Британской Колумбии

Нейтронную активность регистрировали сцинтилляционным детектором, установленным на расстоянии 12 см от мишени. Система подавления гамма-фона обеспечивала чёткое выделение энергетического спектра нейтронов с энергией 2,45 МэВ — характерного признака D–D-синтеза. В режиме прогрева фоновая активность в помещении составляла около 0,21 нейтрона/с, а при выходе на стационарный режим скорость регистрации нейтронов достигала 130–140 с⁻¹.

Тщательные контрольные измерения и численное моделирование подтвердили, что реакции протекают внутри кристаллической решётки палладия, а не в газовой или плазменной фазе. Факт насыщающегося характера эффекта при прекращении электрохимической подачи дейтерия дополнительно указывает на то, что именно локальная плотность дейтерия в металле определяет скорость ядерных преобразований.

Особое внимание уделено энергетическому балансу: на питание всей установки затрачивается порядка 15 Вт, тогда как мощность, эквивалентная нейтронному выходу, составляет лишь около 10⁻⁹ Вт. Это свидетельствует о том, что пока что устройство вырабатывает энергию многократно меньше затраченной, и для достижения энергетического паритета потребуются радикальные усовершенствования.

Ключевой вывод работы заключается в фундаментальном эффекте: коллективная электрохимическая загрузка дейтерия на уровне электронвольт способна существенно изменять вероятность ядерных событий на уровне мегаэлектронвольт, то есть распределение и концентрация дейтерия в металлической матрице критически влияют на скорость протекания D–D-реакций. Это новый шаг в исследовании взаимосвязи физики твёрдого тела и ядерных процессов в конденсированных средах.

Авторы подчёркивают, что полученные результаты ещё не приближают к практической генерации энергии, но открывают перспективные экспериментальные направления. В дальнейших работах планируется оптимизировать режим электрохимического насыщения, усовершенствовать материалы мишеней и расширить диагностические методы для выявления механизмов повышения эффективности и определения физических ограничений эффекта. Исследование закладывает прочную экспериментальную базу для последующих проектов на стыке ядерной физики и физики конденсированного состояния.

Источник: iXBT