Art.92 — Esperimento pratico di fusione fredda ( LENR ) con cella elettrolitica ad alta tensione — Antonio Dirita

per approfondimenti      www.fisicauniversale.com/wp

Dato che l’assorbimento dell’idrogeno negli spazi interstiziali del catodo si realizza solo a temperatura elevata, dipendente dal materiale
catodico, per elevare la temperatura del catodo, si può utilizzare anche il calore prodotto dalla combustione dell’idrogeno.
Affinchè questo accada, è necessario che il vapore prodotto alla temperatura di circa 3000 °C investa il catodo prima di cedere il calore
alla soluzione, che si trova a bassa temperatura, certamente non maggiore di quella di ebollizione.
Se come catodo si usa un elettrodo di metallo puro, una soluzione può essere quella indicata in figura.
cella retroazionata
Subito dopo la combustione nella parte alta della cella ( zona  ) si ha un aumento di pressione che abbassa il livello della soluzione
elettrolitica, che defluisce dal basso nella zona C.
L’abbassamento del livello scopre il catodo che inizialmente si trova immerso nella soluzione per una lunghezza di circa 5 mm . Esso
viene quindi investito dal vapore caldo prima che l’energia venga ceduta alla soluzione.
Prima che si abbia la scarica disruptiva, i gas H2  e O2  che si sviluppano agli elettrodi si accumulano nel volume A , con un aumento
della pressione, essendo tale volume chiuso ermeticamente.

Quando nella parte immersa del catodo s’innesca l’arco, si ha l’immediata combustione dei gas accumulati ( che si sono sviluppati nella
giusta proporzione stechiometrica ) con iniziale aumento della pressione, associata all’elevata temperatura del vapore prodotto.

La pressione generata dalla combustione raggiunge un valore tale da scoprire completamente il catodo con arresto della produzione di
gas e quindi di nuovo vapore. La cella rimarrà dunque inattiva fino a quando la condensazione del vapore contenuto nella zona   non
avrà fatto risalire la soluzione, ristabilendo il contatto con il catodo.
La pressione di lavoro della cella nella zona A , e quindi la frequenza delle scariche, dipende dal volume iniziale di catodo immerso nella
soluzione. Se il catodo è poco immerso, per esempio 1 mm , la durata dell’interruzione dipende dalla velocità di risalita della soluzione.
Si ha quindi una frequenza delle scariche bassa, con il catodo attivo praticamente solo nella sezione di base.
Aumentando la lunghezza di catodo immerso aumenta la pressione di lavoro e la frequenza delle scariche, che raggiungerà il così valore
massimo, che coincide con quella propria della cella, quando l’abbassamento del livello della soluzione generato da un impulso non è più
sufficiente per scoprire completamente il catodo, isolandolo.
Il valore minimo del volume di catodo da immergere per un corretto funzionamento della cella si dovrà quindi ricavare sperimentalmente.
Il circuito di alimentazione della cella può essere ancora quello proposto nell’  Art.91   oppure, un’alternativa può essere l’impiego di un
circuito risonante alimentato con tensione regolabile con un variac .

1
——————————————————————————————————————————————————————————————————
alimentatore variabile 
Dato che la cella lavora in regime impulsivo ed il livello della soluzione è oscillante, tutto il ciclo di lavoro risulta estremamente variabile e
quindi si ha una imponente produzione di disturbi a bassa e ad alta frequenza, che rendono molto imprecise le misure.
Per le basse frequenze è sufficiente uno schermo elettromagnetico formato da un rivestimento di nichel di spessore (0.1÷0.2) mm,
che però risulta del tutto inefficace per le alte frequenze, e quindi sovrapponiamo al nichel uno strato di rame approssimativamente dello
stesso spessore.
Nell’  Art.91    abbiamo abbiamo visto che la prima fase di lavoro è finalizzata a favorire l’assorbimento di idrogeno da parte del catodo.
Si tratta di un processo esotermico e quindi l’aumento di temperatura della soluzione dipenderà anche da questo contributo.
Fissata l’alimentazione, la quantità di idrogeno assorbito sarà elevata quando il catodo è vergine e si ridurrà gradualmente, tendendo a
zero quando si è in prossimità della saturazione. Di pari passo si ridurrà quindi il suo contributo all’aumento di temperatura.

Dato che lo scopo di questa fase del nostro lavoro è fare assorbire al catodo idrogeno atomico e non aumentare la temperatura Ts della
soluzione, dobbiamo cercare di giungere alla saturazione nel minor tempo possibile con il minor dispendio di energia. Dobbiamo quindi
rendere massimo l’assorbimento di idrogeno e minima la temperatura Ts e comunque evitare di giungere al valore di ebollizione.
La quantità di idrogeno atomico che viene assorbito dal catodo dovrà essere proporzionale al numero di atomi che si fermano sulla sua
superficie, prima di ricombinarsi in molecole per allontanarsi, e dalla pressione con la quale vengono attirati verso l’interno.

2
——————————————————————————————————————————————————————————————————

E’ chiaro che non possiamo aumentare il numero di ioni H⁺che giungono al catodo aumentando senza limiti la corrente di alimentazione
in quanto si ha anche un rapido aumento della temperatura della soluzione, che dissipa una potenza  Pw = I²⋅ R, e un notevole
sviluppo di idrogeno molecolare dovuto a un’eccessiva ricombinazione legata all’elevata concentrazione di ioni sulla superficie del catodo.
Per raggiungere lo scopo, è dunque necessario impedire la ricombinazione degli atomi di idrogeno ed aumentare la pressione che
essi esercitano sul catodo.
Questo risultato si può ottenere con una scelta opportuna dei materiali.
Esistono infatti metalli (generalmente quelli di transizione) capaci di scindere molecole di idrogeno in atomi e dunque anche di impedire
la ricombinazione degli ioni che giungono al catodo.
Purtroppo però questa capacità si manifesta generalmente alle temperature elevate e solo in casi particolari a bassa temperatura.  Per
esempio, nel caso del tungsteno, che noi pensiamo di usare, l’andamento della dissociazione in funzione della temperatura si presenta
qualitativamente come in figura.
cella elettrolitica tungsteno 
Il diagramma mette chiaramente in evidenza come, per produrre una frazione apprezzabile di molecole dissociate, è necessario superare
temperature del catodo maggiori di 2500 °K .
Nella nostra cella, sulla superficie attiva del catodo, immersa nella soluzione, viene raggiunto un valore di temperatura di questo ordine di
grandezza attraverso la combustione delle molecole di idrogeno che si sono accumulate alla distanza di qualche mm dalla superficie, con
il processo di assorbimento e con l’impatto degli ioni accelerati.

3
——————————————————————————————————————————————————————————————————
La pressione generata dalla combustione abbassa il livello della soluzione, che si trova a temperatura molto più bassa, separandola dal
catodo, che altrimenti si raffredderebbe immediatamente. Questo meccanismo consente un aumento della temperatura anche degli strati
più interni del catodo.
L’isolamento del catodo ha due importanti effetti. Il primo è un aumento della sua temperatura con emissione termoionica e il secondo
una momentanea interruzione della corrente di alimentazione dovuta al fatto che le molecole di idrogeno che circondano il catodo
impediscono ai cationi dell’elettrolita di scaricarsi costringendoli a fermarsi a distanza delle dimensioni molecolari.
Il sistema così formato è di fatto un condensatore con armatura positiva data dallo strato di cationi e quella negativa formata dal catodo
mentre il dielettrico è formato dal sottile stato di idrogeno molecolare frapposto (  Art.91   ).
In queste condizioni, essendo molto sottile lo strato dielettrico, se la tensione applicata è sufficientemente elevata, nei punti più caldi si
manifestano delle scariche elettriche generate dalla perdita delle caratteristiche isolanti del dielettrico e questo apre la via ad alcuni cationi
che riescono ad arrivare sul catodo, scaricandosi.

Nello stesso tempo, la caduta della corrente consente alle molecole di idrogeno di evacuare la zona, muovendosi verso l’alto, con il
conseguente ripristino della conduzione e rapida scarica di tutti i cationi che erano presenti sull’armatura positiva del condensatore e inizia
così un nuovo ciclo.
In definitiva, il primo problema da risolvere in questa prima fase di lavoro è quello di portare il catodo a una temperatura che consenta di
assorbire idrogeno atomico fino a saturarlo.
Ricordiamo che la combustione (H₂ + O₂) in proporzioni stechiometriche, in ambiente libero genera una fiamma che raggiunge la
temperatura massima di  2830 °C  che si espande con una velocità Vf14.36 m/sec .
Se la parte attiva del catodo (coperta inizialmente dalla soluzione) ha una lunghezza Lc di circa 7 mm, si avrà conduzione attraverso
la cella per un tempo :                    

Dopo il tempo tc (si tenga conto che il calcolo è molto approssimato) il catodo viene completamente scoperto dalla soluzione e quindi
s’interrompe del tutto la corrente elettrica. Esso viene dunque investito dalla fiamma che, in questo spazio limitato, avrebbe la possibilità
teorica di raggiungere temperature molto più elevate di 2830 °C . Tuttavia, a 3500 °C circa le molecole del vapore, di cui la fiamma
è formata, si dissociano già in una proporzione del 50% circa con un forte assorbimento di energia e questo limita la temperatura massima
raggiungibile dalla fiamma.
Questo limite di temperatura superficiale del catodo si potrà quindi superare solo con una fornitura di energia elettrica se il catodo non è
completamente scoperto, ma presenta ancora un tratto in contatto con la soluzione . L’aumento di temperatura si ha comunque sempre
attraverso i processi che abbiamo indicato e non per effetto Joule, il cui contributo è assolutamente trascurabile.
Dall’analisi che abbiamo fatto risulta chiaro che la temperatura raggiunta dal catodo, dunque la quantità di idrogeno assorbito, dipende
fortemente dalla geometria della cella, in particolare dalla superficie attiva del catodo, e dalla distanza temporale che separa due scariche
consecutive prodotte dall’alta tensione che innesca la combustione, e quindi dalla costante di tempo del gruppo RC presente sull’uscita.
Si potranno quindi avere temperature catodiche elevate imponendo sul catodo una densità di corrente molto alta associata a una ridotta
superficie attiva, e con una scelta opportuna della distanza tra le scariche elettriche.
Il secondo obiettivo da raggiungere è quello di tenere bassa la temperatura della soluzione elettrolitica pur avendo il catodo ad
una temperatura molto alta.Abbiamo già visto che questo si può ottenere solo isolando termicamente il catodo dalla soluzione e limitando
la produzione di calore che si genera nella soluzione per la corrente che l’attraversa.
Abbiamo dunque due esigenze in contrasto fra loro : inviare molti ioni   H⁺ al catodo perchè vengano assorbiti e ridurre la corrente
per limitare l’aumento di temperatura della soluzione. Un metodo per risolvere il problema è quello di alimentare la cella con impulsi di
tensione di valore dipendente dalla fase di lavoro considerata.

4
——————————————————————————————————————————————————————————————————

alimentatore impulsivo

La tensione di alimentazione viene fornita dalla rete a   220 V — 50 Hz  , che viene raddrizzata e livellata per alimentare un circuito
risonante a una frequenza prossima a quella propria della cella, regolabile, durante la messa a punto, con lo spostamento di un nucleo in
ferrite tra i due avvolgimenti che formano l’induttore-trasformatore di uscita.
I due condensatori in polipropilene, a basse perdite, da 4 μF con l’induttanza primaria regolabile del trasformatore formano un circuito
risonante alla frequenza FC .
Se i due  IGBT  vengono pilotati alternativamente con una frequenza prossima al valore di risonanza  FC  , mentre il punto B varia tra
0 V  e 310 V , l’estremo flottante   , raggiunge un valore massimo di circa (2,5 ÷ 3)⋅ 310 V .
Il primario del trasformatore viene così alimentato con una tensione sinusoidale (deformata) con un valore massimo di circa 900 V.
Sul secondario si avrà quindi una tensione di valore massimo uguale a circa 3600 V.

Queste condizioni si verificano quando il catodo della cella è isolato dallo strato di idrogeno molecolare e quindi la resistenza della cella è
molto elevata, tale da poter considerare il trasformatore funzionante praticamente a vuoto con tensione secondaria al valore massimo.
Questa tensione viene raddrizzata con un ponte di diodi realizzato con diodi ultra veloci e utilizzata per alimentare la cella.
Quando sul catodo s’innesca l’arco, la resistenza della cella, applicata al secondario del trasformatore, diminuisce notevolmente e quindi
il circuito risonante parallelo LC risulta caricato con una resistenza in parallelo di basso valore , diventando in realtà RLC con una
frequenza di risonanza più bassa , regolabile attraverso la frequenza di comando dei due  IGBT fino a superare il valore critico, in
corrispondenza del quale il circuito cessa di oscillare, fornendo una tensione secondaria uguale a zero e quindi la cella non viene più
alimentata. L’arco si spegne e la resistenza della cella aumenta nuovamente.

5
——————————————————————————————————————————————————————————————————

Durante la fase di messa a punto si potrà regolare la frequenza di comando degli IGBT in modo che durante il funzionamento normale,
in assenza di scarica, la corrente attraverso la cella sia uguale al valore di mantenimento, necessario per portare il catodo all’isolamento
con l’idrogeno molecolare.
Un circuito di comando adatto al nostro scopo può essere il seguente.
circuito di comando

6
——————————————————————————————————————————————————————————————————
Il circuito è composto da tre alimentatori stabilizzati indipendenti, isolati fra loro. Uno da  15 V — 2 VA , che alimenta l’oscillatore
modulato che pilota i due opto isolatori TLP250H TLP250L le cui uscite comandano i driver che pilotano i due IGBT di potenza.
Dato che gli IGBT presentano una tolleranza nei tempi di commutazione, per evitare la sovrapposizione dei comandi, sono stati inseriti
i due diodi zener da 7,5 V che li separano durante la commutazione dell’uscita dell’ NE555(2) .
In assenza di commutazione i due optoisolatori non vengono comandati e la cella non viene alimentata. Questo protegge gli IGBT , che,
con un comando continuo, non previsto, potrebbero danneggiarsi.
Per aumentare l’isolamento dei potenziometri di regolazione, e dunque la sicurezza dell’operatore, l’uscita di questi optoisolatori non
comanda direttamente i driver di potenza, ma attraverso altri due optoisolatori  TLP250(1)  e  TLP250(2.

Per rientrare nei limiti della tolleranza dei tempi di commutazione degli  IGBT  , i fronti di salita di questi due ultimi optoisolatori sono
stati ritardati di circa  1,5 μsec  rispetto a quelli di discesa.
I segnali di comando che giungono al gate degli IGBT si presentano quindi sfasati come è indicato nel diagramma temporale seguente.
tensione di gate 
Per le ragioni indicate nell’   Art.91   , a valle degli optoisolatori sono stati previsti due driver di potenza tipo L6203 in grado di fornire
al gate un impulso di corrente maggiore di 10 .
Dato che i due  IGBT  hanno l’emettitore su livelli di tensione diversi , per le linee di comando sono stati previsti due alimentatori da
19 V indipendenti, isolati fra loro.
La probabilità che si possano realizzare delle trasmutazioni nucleari a bassa temperatura, secondo le teorie correnti, anche le
più accreditate, è praticamente uguale a zero.

Questo risultato deriva dal fatto che il neutrone viene ritenuto una particella elementare con una massa ben definita, per cui, in caso di
decadimento, si dovrebbe avere la reazione :
                                                      n → p + e + En

dove  En = Δm ⋅ Cl² = 0.782291 MeV rappresenta l’energia che si dovrebbe fornire alla coppia protone — elettrone
per risintetizzare il neutrone, secondo la reazione inversa :
                                                      p + e + En → n

Si noti che, per una sintesi spontanea, i protoni e gli elettroni si dovrebbero trovare ad una temperatura data dalla relazione :
             
7
——————————————————————————————————————————————————————————————————

Questo risultato ci dice che, secondo le teorie note, nelle condizioni ordinarie la probabilità che la reazione si realizzi è pressochè nulla.

Nella teoria degli spazi rotanti il neutrone non è una particella elementare
con caratteristiche definite, ma un aggregato protone — elettrone in
equilibrio metastabile, che ha una energia di eccitazione dipendente
dal momento della sua vita che viene considerato.

Se eccitiamo un elettrone con un’energia   ΔEe  0.782291 MeV , siamo nel campo ultrarelativistico perciò, con l’aumento
dell’energia cinetica, non si ottiene sull’elettrone un incremento apprezzabile della velocità, ma un equivalente aumento della massa.

Nel nostro caso, con   ΔE = En = 0.782291 MeV   si ha :      ΔE = (γ –1)⋅ me⋅ Cl²

da cui :              
la velocità risulta :         
la massa associata sarà :
                                                 me ≥ γ ⋅ m= 2.530905 ⋅ me

Con questo valore della velocità l’elettrone potrebbe trovare equilibrio nello nello spazio rotante del protone sull’orbita di raggio :

ossia in prossimità della prima orbita di raggio r1P = 2.81794092⋅10⁻¹⁵ , dove la velocità di equilibrio è uguale a quella della
luce (dunque irraggiungibile).
Su quest’orbita l’elettrone non si trova però in equilibrio stabile con lo spazio rotante del protone e quindi, secondo quanto abbiamo visto
nell’   Art.89   , irradia energia elettromagnetica ( non fotoni, ma onde elettromagnetiche distribuite in tutto lo spazio circostante ), che
si riduce nel tempo con legge esponenziale del tipo:    
Essendo la velocità dell’elettrone prossima a quella della luce, la riduzione di energia cinetica si traduce in una diminuzione della massa,
mentre la velocità rimane pressoché invariata.
Dato che la legge che regge l’equilibrio dello spazio rotante      V²⋅ R = K²    non dipende dal valore della massa in orbita, ” il raggio
dell’orbita varia molto lentamente e quindi l’elettrone si ferma in prossimità dell’orbita  r1P    per un tempo sufficientemente
lungo da
consentire di rilevare la presenza del sistema p–e come aggregato definito (neutrone) “.
Anche se molto lentamente, percorrendo una spirale, l’elettrone si allontana dall’orbita e quando la massa si approssima al valore di
riposo, abbandona definitivamente il protone.
Secondo questo modello, il neutrone nasce nell’istante  t  in cui
forniamo all’elettrone l’energia  En  e cessa la sua esistenza dopo un
tempo  t  , quando si allontana definitivamente dal protone.

Il neutrone è dunque un aggregato ” protone — elettrone ” con energia di eccitazione variabile nel tempo, quindi con caratteristiche
dipendenti dall’istante della sua vita che viene considerato.

8
——————————————————————————————————————————————————————————————————
Se indichiamo con   Ei l’energia irradiata come onde elettromagnetiche dal neutrone in tutta la sua esistenza, ossia nel tempo   ,
l’energia che si libererà quando l’elettrone cade sull’orbita circolare stabile, ossia quando il neutrone cessa di esistere come tale e si
trasforma in un atomo di idrogeno, sarà dato dal residuo di energia di eccitazione :

                                                         Ee = En – Ei

In accordo con la legge empirica di  Geiger  Nuttal oppure di Sargent , nel momento in cui il neutrone decade, l’energia dell’elettrone
liberato sarà tanto minore quanto più lunga è stata la sua vita.
Naturalmente, il valore massimo sarà uguale a En e si ottiene se la scissione si verifica subito dopo la sintesi.
A questo punto osserviamo che, in una vita media di circa 13 min , il neutrone irradia nello spazio una potenza massima :
           
Un elettrone avente un raggio  r1e = 1.53⋅10⁻¹⁸ ,  in equilibrio alla distanza   R11e = 5.292⋅10⁻¹¹ m   dovrà rilevare la
potenza irradiata attraverso il valore di eccitazione dato da :
         
L’energia che esso riesce ad assorbire in un periodo orbitale risulta, approssimativamente :

                                               Eecc = Pecc ⋅ T11e = 5.104⋅10⁻⁴⁸ J

E’ un valore assolutamente non misurabile con gli strumenti che sono disponibili.

Questa energia, che non riusciamo a misurare, ci appare come difetto tra l’energia che viene fornita per sintetizzare il neutrone e quella
che esso fornisce quando decade nei componenti iniziali.
Dato che della vita del neutrone non viene considerata tutta l’evoluzione, ma solo l’istante iniziale e finale, possiamo verificare il principio
di conservazione dell’energia considerando il processo come se l’energia elettromagnetica venisse irradiata ” tutta “ in un solo istante,
durante l’abbandono definitivo dell’elettrone.
E’ chiaro che, avendo l’energia elettromagnetica massa nulla, per descrivere il decadimento, diremo che con l’elettrone viene emessa
anche un’entità fisica di massa nulla,
alla quale è associata tutta l’energia Ei .
Questa entità, nelle teorie correnti viene introdotta “arbitrariamente” ed è indicata come ” neutrino “.
Secondo la teoria degli spazi rotanti essa non è una particella reale ( del resto, dovrebbe avere massa nulla ), ma potrebbe essere solo un
comodo artificio per descrivere il processo.
La descrizione che abbiamo fatto della vita del neutrone, giustifica anche lo spettro continuo dell’energia degli elettroni emessi durante il
decadimento di un numero elevato di neutroni.
Finora abbiamo trattato l’evoluzione del neutrone dalla sintesi alla scissione. Quello che però a noi interessa, per realizzare trasmutazioni
nucleari a bassa temperatura, è il passaggio inverso, ossia la trasmutazione di un atomo di idrogeno in un neutrone.
Secondo quanto abbiamo visto, se nello spazio rotante di un protone viene inviato un elettrone avente energia   E0e  , si formerà un
aggregato  p – e  che si presenterà con le stesse caratteristiche di un neutrone in evoluzione verso la scissione, nel momento in cui ha

già irradiato nello spazio l’energia :                                        E= En – E0e

9
—————————————————————————————————————————————————————————————————–

L’energia  E0e   che viene fornita all’elettrone definisce quindi la vita residua del neutrone sintetizzato e quando si ha  E0e = En
viene sintetizzato un neutrone con l’intera vita media di 13 min .
Se durante la sua vita residua, dunque prima che decada, il neutrone che è stato sintetizzato riesce a interagire con un protone, ha una
probabilità non nulla di formare un deutone con emissione di energia uguale a :

                                                  Eγ = ED – En + E0e

La probabilità che la sintesi del deutone si verifichi dipende dall’energia   E0e    che è stata fornita all’elettrone, che deve essere tale da
portate il neutrone in formazione ( con energia di eccitazione E0e ) a interagire con il protone nella fase in cui la reazione inizia ad essere
esotermica.
Il neutrone è dunque un aggregato p-e eccitato con un’energia iniziale En  , che ha una capacità di sintetizzare
un deutone inversamente proporzionale alla sua età.

Più il neutrone è vecchio maggiore risulta il valore dell’energia che gli dobbiamo fornire per consentirgli
di sintetizzare un deutone.

In pratica, se  E0e  supera questo valore critico, l’energia cinetica che serve all’elettrone per raggiungere l’orbita r1P del protone viene
” anticipata ” dal deutone che si sta formando con una reazione esotermica.
Questo è possibile perchè in realtà al termine della sintesi nel deutone non si ha nessun neutrone, ma una struttura assolutamente
simmetrica. 
Se ipotizziamo un valore critico E0cr = 1000 eV , al termine della sintesi del deutone verrà liberata l’energia :

                    Eγ = ED – En + E0e = 2.22457 – 0.782291+10⁻³ = 1.443279 MeV

La conferma che anche con bassi valori dell’energia cinetica dell’elettrone si ha una probabilità, piccola ma finita, di realizzare la sintesi del
neutrone con le caratteristiche che sono state descritte, ci viene dal processo di cattura K , che si verifica spontaneamente in alcuni nuclei,

con la sintesi di un deutone orbitale e liberazione dell’energia      Eγ = ED – En + EKe .

L’energia cinetica dell’elettrone K è piuttosto modesta, calcolabile, in prima approssimazione, con l’espressione teorica :
         
Il valore massimo si ottiene per valori elevati di    , per esempio per l’ultimo elemento stabile, il bismuto, si ottiene :

                                   Eeq1(83) = 13.6057 eV ⋅ 832/3 = 258.89 eV

La probabilità di cattura di un elettrone da parte di un protone si può dunque aumentare notevolmente se l’elettrone viene accelerato con
una tensione, per esempio, di 50 kV.
In un catodo saturo di protoni interstiziali, prima ancora di interagire con i protoni nucleari, gli elettroni accelerati urtano i protoni
interstiziali assorbiti dal catodo e quindi è in questo punto che hanno origine le trasmutazioni di cui ci vogliamo occupare.
Il processo ha dunque inizio con una cattura elettronica fuori dal nucleo, nello spazio interstiziale del cristallo, con formazione di ” uno
pseudoneutrone “
che, con uno degli ioni  H⁺ presenti sul catodo, può sintetizzare un atomo di deuterio liberando l’energia :

                    Eγ = ED – En + E0e = 2.22457 – 0.782291 + 0.05 = 1.492279 MeV

Nella soluzione elettrolitica si avrà quindi un aumento del pH e del numero di atomi di deuterio in rapporto all’idrogeno, che nell’acqua
normale vale circa 1/6410 .  E’ opportuno che nella cella questi parametri vengano monitorati entrambi.
Se questa reazione si verifica, si ha l’emissione di un fotone  γ , con l’energia che abbiamo calcolato, che può essere rivelato con un
contatore Geiger, dal quale bisogna comunque proteggersi con schermo di piombo.
Un percorso alternativo dello pseudoneutrone sintetizzato, che si realizza con maggiore probabilità, è la penetrazione spontanea
all’interno di un nucleo di materiale catodico, con un processo sempre esotermico, con liberazione dell’energia :
      
10
——————————————————————————————————————————————————————————————————

dove E(Z) è l’energia per strato (   Art.75    ), caratteristica nota del materiale catodico e p il livello sul quale il neutrone viene assorbito.

Se iniziamo l’esperimento utilizzando un catodo di tungsteno con Z = 74 , si ha :
             
la configurazione dei livelli nucleari degli isotopi naturali del tungsteno risulta dall’   Art.77.74

Ec(MeV)/Es(MeV)  Sa    mc/ms    n 1    2     3     4     5    6   7   Ep(eV)/(p -T1/2)
(( 1 444. 83)/(1444. 6)) W₇₄¹⁸⁰ (179.94644)/(179.946704)  74n 2+0 8+0 18+0 12+10 1+19 1+3 0+0 ((147.2K)/
(2ce6.6⋅10¹⁷a)/(0.12%)
((1 450. 96)/(1451. 3)) W₇₄¹⁸¹ (180.94853)/(180.948197)  74n 2+0 8+0 18+0 12+10 1+19 0+4 0+0 ((188.0K)/(ce121.2d))
((1458. 82)/(1459. 3)) W₇₄¹⁸² (181.94876)/(181.948204)  74n 2+0 8+0 18+0 12+10 0+20 0+4 0+0 ((st)/(26.50%))
((1 464. 94)/(1465. 5)) W₇₄¹⁸³ (182.95085)/(182.950223)  74n 2+0 8+0 18+0 10+11 0+20 1+4 0+0 ((1.6753M)/
(α1.3⋅10¹⁹a)/(14.31%)
(( 1 472. 79)/(1473. 6)) W₇₄¹⁸⁴ (183.95109)/(183.950223)  74n 2+0 8+0 18+0 8+12 1+20 1+4 0+0 ((1.6514M)/
(α1.8⋅10²⁰a)/(30.64%)
(( 1 478. 93)/(1478. 7)) W₇₄¹⁸⁵ (184.95316)/(184.953419)  74n 2+0 8+0 18+0 8+12 1+20 0+5 0+0 ((432.6K)/(β⁻75.1d))
(( 1486. 78)/(1485. 9)) W₇₄¹⁸⁶ (185.95340)/(185.954364)  74n 2+0 8+0 18+0 8+12 0+21 0+5 0+0 ((491.4K)/
(2β⁻2.3⋅10¹⁹a)/(28.43%)

Dall’elenco vediamo che gli isotopi W₇₄¹⁸⁰ , W₇₄¹⁸³ e W₇₄¹⁸⁴ sono quelli con i protoni orbitali più esterni, precisamente
sul sesto livello. E’ quindi su questo livello che il neutrone verrà catturato da un protone per sintetizzare sull’orbita un deutone.
In tutti e tre i casi, trascurando l’energia  E0e  fornita per accelerare l’elettrone iniziale, l’energia liberata risulta :
      
Dopo la sintesi si hanno le seguenti trasmutazioni :        W₇₄¹⁸⁰ → W₇₄¹⁸¹ + γ(6,13696 MeV)
con emissione di un fotone γ senza ulteriori assestamenti.
L’isotopo W₇₄¹⁸¹ così formato, per cattura un elettrone K , in un tempo medio di 121.2 giorni si trasforma nell’isotopo stabile
Ta₇₃¹⁸¹ con emissione di un fotone di energia uguale a 188 KeV.

 

Ec(MeV)/Es(MeV)  Sa    mc/ms    n 1    2     3    4     5    6   7   Ep(eV)/(p -T1/2)
((1 453. 01)/(1452. 2)) Ta₇₃¹⁸¹ ((180.94717)/(180.947996)) 73n 2+0 8+0 18+0 10+11 0+20 0+4 0+0 ((st)/(99.988%))
((1 450. 96)/(1451. 3)) W₇₄¹⁸¹ ((180.94853)/(180.948197)) 74n 2+0 8+0 18+0 12+10 1+19 0+4 0+0 ((188.0K)/(ce121.2d))

11
——————————————————————————————————————————————————————————————————

Si noti che la quantità di Ta₇₃¹⁸¹ che si forma sarà proporzionata all’isotopo di partenza W₇₄¹⁸⁰ .
Essendo il nucleo atomico un sistema conservativo, per l’isotopo  W₇₄¹⁸³ , per semplificare il calcolo, saltiamo alcune transizioni
intermedie, e consideriamo l’assorbimento del neutrone direttamente sul quarto livello, con la liberazione dell’energia ( considerando  la
energia spesa inizialmente En , che spesso non viene considerata ) :
          
il nucleo ha acquisito la configurazione transitoria seguente

Ec(MeV)/Es(MeV)  Sa    mc/ms    n 1    2     3    4     5    6   7   Ep(eV)/(p -T1/2)
W₇₄¹⁸³ 74n 2+0 8+0 18+0 9+12 0+20 1+4 0+0

il quarto livello risulta sovrassaturo con una massa in eccesso e quindi, parte dell’energia En/4 disponibile viene utilizzata per eccitare
un protone che si sposta dal quarto al quinto livello, assorbendo l’energia :
   
viene così formato l’isotopo W₇₄¹⁸⁴  con l’emissione di un fotone  γ  di energia :

                                      EW183/184 = En/4 – Ep4/5 = 7.0761 MeV

in buon accordo con il valore sperimentale uguale a  7.411 MeV

L’isotopo W₇₄¹⁸⁴si comporta esattamente come il W₇₄¹⁸⁰e si trasforma senza transizioni di assestamento nell’isotopo instabile

W₇₄¹⁸⁵ con l’emissione di un fotone  γ(6,13696 MeV).

In un tempo di circa  75.1 giorni isotopo W₇₄¹⁸⁵ emette un raggio β⁻ formando l’isotopo stabile Re₇₅¹⁸⁵, che presenta
la seguente configurazione dei livelli nucleari  (   Art.77.75     ).

Ec(MeV)/Es(MeV)  Sa    mc/ms    n 1    2     3    4     5    6   7   Ep(eV)/(p -T1/2)
(( 1 478. 93)/(1478. 7)) W₇₄¹⁸⁵ ((184.95316)/(184.953419)) 74n 2+0 8+0 18+0 8+12 1+20 0+5 0+0 ((432.6K)/(β⁻75.1d))
((1478. 50)/(1478. 3)) Re₇₅¹⁸⁵ ((184.95278)/(184.952955)) 75n 2+0 8+0 18+0 10+11 1+20 1+4 0+0 ((st)/(37.40%))

Si ha dunque la trasmutazione :                                    W₇₄¹⁸⁵ → Re₇₅¹⁸⁵ + β⁻(432.6 KeV)

L’isotopo Re₇₅¹⁸⁵ così formato presenta un protone sul sesto livello e quindi è in grado di assorbire facilmente un neutrone per
sintetizzare un deutone per formare l’isotopo  Re₇₅¹⁸⁶  che, come si vede dal confronto delle configurazioni nucleari, non richiede
ulteriori transizioni di adattamento.

12
——————————————————————————————————————————————————————————————————

Ec(MeV)/Es(MeV)  Sa    mc/ms    n 1    2     3    4     5    6   7   Ep(eV)/(p -T1/2)
((1478. 50)/(1478. 3)) Re₇₅¹⁸⁵ (184.95278)/(184.952955) 75n 2+0 8+0 18+0 10+11 1+20 1+4 0+0 ((st)/(37.40%))
((1484. 65)/(1484. 5)) Re₇₅¹⁸⁶ (185.95485)/(185.954986) 75n 2+0 8+0 18+0 10+11 1+20 0+5 0+0 ((1.0717M)/(β⁻3.7186d))

Considerando anche l’energia di eccitazione del neutrone En , la radiazione γ emessa dalla trasmutazione Re₇₅¹⁸⁵Re₇₅¹⁸⁶
risulta :     
L’isotopo  Re₇₅¹⁸⁶  in  3.7186 giorni si trasforma in   Os₇₆¹⁸⁶  con la configurazione seguente   (   Art.77.76    ) .

Ec(MeV)/Es(MeV)  Sa    mc/ms  n 1   2    3    4     5    6   7   Ep(eV)/(p -T1/2)
((1484. 65)/(1484. 5)) Re₇₅¹⁸⁶ (185.95485)/(185.954986) 75n 2+0 8+0 18+0 10+11 1+20 0+5 0+0 (1.0717M)/(β⁻3.7186d)
((1484. 04)/(1484. 8)) Os₇₆¹⁸⁶ (185.95466)/(185.953838) 76n 2+0 8+0 18+0 12+10 1+20 1+4 0+0 (2.8204M)/(α2.0⋅10¹⁵a)/(1.59%)

                                    Re₇₅¹⁸⁶ → Os₇₆¹⁸⁶ + β⁻(1.0717 MeV)

L’isotopo  Os₇₆¹⁸⁶ , presentando un protone sul sesto livello, può assorbire con molta facilità ancora un neutrone per trasformarsi

nel nucleo stabile  Os₇₆¹⁸⁷ :

Ec(MeV)/Es(MeV)  Sa    mc/ms  n 1   2    3    4     5    6   7   Ep(eV)/(p -T1/2)
((1484. 04)/(1484. 8)) Os₇₆¹⁸⁶ (185.95466)/(185.953838) 76n 2+0 8+0 18+0 12+10 1+20 1+4 0+0 (2.8204M)/(α2.0⋅10¹⁵a)/(1.59%)
((1 490. 22)/(1491. 1)) Os₇₆¹⁸⁷ (186.95669)/(186.955750) 76n 2+0 8+0 18+0 12+10 1+20 0+5 0+0 ((st)/(1.96%))

Dal confronto tra le due configurazioni dei livelli nucleari si vede che la trasmutazione si realizza senza alcuna transizioni di assestamento
e l’energia del fotone emesso risulta :

Dopo queste trasmutazioni nel catodo, inizialmente di tungsteno puro, si avrà qualche traccia di Ta₇₃¹⁸¹ , una maggiore quantità di
Re₇₅¹⁸⁵ e una maggiore presenza di Os₇₆¹⁸⁷ .
Le trasmutazioni che abbiamo indicato sono solo quelle che si verificano con maggiore frequenza.
Con minore probabilità il neutrone sintetizzato all’esterno interagisce anche con i protoni che si trovano sul quinto livello e, con probabilità
ancora minore, su quelli più interni e questo porta alla formazione di molti isotopi più o meno vicini all’elemento catodico di partenza.

13
——————————————————————————————————————————————————————————————————

 Art.92 — Esperimento pratico di fusione fredda ( LENR ) con cella elettrolitica ad alta tensione — Antonio Dirita

Lascia un commento