Come replicare il reattore E-Cat di Andrea Rossi

In questo articolo, illustrerò l’esecuzione di un esperimento di replica dell’Hot-Cat – o E-Cat ad alta temperatura – di Andrea Rossi, il rivoluzionario reattore che produce grandi quantità di energia termica usando solo una piccola quantità di energia in ingresso e, come combustibile, una miscela di polvere di nichel e di “litio alluminio idruro” (LiAlH4). L’esperimento descritto è stato eseguito dal fisico russo A.G. Parkhomov, ed in seguito replicato da molti altri ricercatori nel mondo. Il COP ottenibile con questa replica raggiunge valori sufficienti a dimostrare la realtà dell’effetto scoperto da Rossi.

Alexander Georgievich Parkhomov, discepolo e collega del premio Nobel Andrei Sakharov, è nato il 31 gennaio 1945. Nel 1968 termina i suoi studi alla facoltà di Fisica sperimentale e teorica, presso l’Istituto tecnico-ingegneristico di Mosca. Nel 1975, ha conseguito un dottorato di ricerca presso la facoltà di “Fisica delle radiazioni” dello stesso istituto. Nel 1979-81 ha lavorato come impiegato scientifico senior presso il Politecnico “Vladimir”, e dal 1987 al 1993 ha diretto un gruppo di ricerca presso l’Istituto Aeronautico di Mosca. È autore di circa 100 articoli scientifici, di cui 45 con coautori.

Parkhomov ha descritto il suo reattore, quasi una replica dell’Hot-Cat di Andrea Rossi, nelle diapositive di una presentazione pubblicata online, preparata per il suo seminario dal titolo “Fusione fredda e sfere di luce”, tenutosi alla People’s Friendship University of Russia il 25 dicembre 2014. Sembra proprio che abbia raggiunto un COP = 2,58 ad una temperatura T = 1290 °C, quindi il suo reattore merita grande attenzione.

Progettazione del reattore di Parkhomov (sopra) e reattore usato nell’esperimento (sotto).

Il reattore costruito da Parkhomov nel suo laboratorio di casa differisce dall’Hot-Cat versione “Dog Bone” (Osso di cane) di Andrea Rossi in molti aspetti, di cui i principali sono: (1) geometria, che è simile a un precedente reattore brevettato da Rossi, ma non identica; (2) il fatto di non usare un’alimentazione elettrica trifase, ma una normale alimentazione monofase; (3) forse la mancanza di uno o più componenti chimici del catalizzatore usato da Rossi, ancora segreto per ragioni di proprietà intellettuale.

Per queste ragioni, possiamo parlare di una sorta di design distinto dai precedenti design del reattore Hot-Cat di Rossi. Inoltre, il reattore di Parkhomov utilizza una configurazione sperimentale molto semplice, soprattutto per quanto riguarda la misura del calore in eccesso. Invece, si sa poco su come l’atmosfera è stata rimossa dal reattore. E non ci sono immagini del combustibile dopo che il test è stato completato per vedere se è stato sinterizzato.

Il reattore di Parkhomov durante il funzionamento. Le coperture dell’isolamento termico e del recipiente sono state temporaneamente rimosse.

Possiamo vedere nella foto le apparecchiature di misurazione essenziali utilizzate da Parkhomov. Da destra a sinistra dell’immagine: alimentatore per riscaldatori, display del contatore Geiger, amperometro, amplificatore per termocoppia, display della temperatura del reattore, registratore dati per computer, voltmetro digitale. Sul lato destro: reattore nel calorimetro. In alto: rilevatore Geiger. Sulla superficie laterale: dosimetro di radiazione. Un computer portatile viene utilizzato per la registrazione dei dati della temperatura del reattore e del contatore Geiger.

Per misurare l’energia elettrica consumata, è stato utilizzato il contatore elettrico “Mercury 201” che consente il trasferimento delle informazioni al computer, anche quelle dal voltmetro e dall’amperometro. Durante i primi esperimenti, l’alimentazione elettrica per il riscaldamento del reattore è stata prelevata direttamente dalla rete mediante tiristori.

Gli esperimenti successivi hanno utilizzato un avvolgimento di un trasformatore variabile. Sia la commutazione manuale che quella automatica sono state utilizzate dal regolatore di temperatura. Questo ci consente di fornire un funzionamento continuo del reattore alle temperature date, migliorando la stabilità del funzionamento del reattore. Puoi vedere lo schema del circuito nella foto qui sotto.

Schema circuitale del sistema di alimentazione e controllo usato da Parkhomov.

La tecnica di misurazione del calore liberato usata da Parkhomov per controllare le prestazioni del suo reattore è semplice: si basa sulla quantità di acqua vaporizzata, perché quella basata sulle immagini termiche IR utilizzate nei Rapporti di terze parti (TPR) relativi al reattore di Rossi era troppo complessa. Il metodo di misurazione adottato dall’esperto fisico russo era stato elaborato e verificato sperimentalmente più volte dal suo collega Yuri N. Bazutov.

Come viene effettuata la misurazione calorimetrica? Puoi vedere nella figura il semplice calorimetro usato da Parkhomov. Il reattore è racchiuso in un contenitore metallico, che ha una pesante copertura. L’isolamento termico è fatto di polistirolo espanso e su questa copertura è posizionato un contatore Geiger. Questo contenitore è immerso in acqua all’interno del contenitore esterno.

Quando inizia l’ebollizione dell’acqua, parte di essa polverizza sotto forma di vapore. La quantità di calore rilasciata viene stimata misurando la quantità di acqua prima e dopo l’esperimento. Misurando la diminuzione di acqua e dal noto calore di vaporizzazione (2260 joule / kg), è facile calcolare il calore generato. La correzione del calore perso attraverso l’isolamento può essere stimata dalla velocità di raffreddamento del calore dopo lo spegnimento del reattore.

Schema del semplice calorimetro usato da Parkhomov.

Pertanto, la misurazione della quantità di acqua vaporizzata nell’esperimento attivo e in quello di confronto (svolto senza usare combustibile) è molto semplice. Come spiega Parkhomov: “Durante l’esperimento, dopo l’ebollizione dell’acqua, ho mantenuto invariabile il livello più alto di quest’acqua con l’aggiunta graduale di acqua fresca. La massa dell’acqua evaporata è stata considerata uguale alla massa dell’acqua aggiunta”.

L’esperto di LENR Michael McKubre ha commentato positivamente questo tipo di calorimetria: “Il metodo è stato impiegato con precisione per oltre 100 anni. Con semplici precauzioni, dovrebbe essere accurato entro pochi punti percentuali su un’ampia gamma di potenze e temperature del reattore. Ci si deve preoccupare di stimare il calore che lascia il calorimetro con mezzi diversi dal vapore che fuoriesce a pressione ambiente, del fatto che l’acqua non lasci il recipiente nella fase liquida come goccioline o nebbia (nebbia), e di misurare accuratamente la perdita di massa d’acqua (o il suo tasso) per determinare la potenza di uscita”.

Come rivelato più tardi dallo stesso Parkhomov in una comunicazione privata a Frank Acland di E-cat World, furono prese delle misure con un reattore che non conteneva combustibile e con un riscaldatore elettrico portato fino alla potenza di 1000 W. La quantità di energia elettrica consumata dopo l’ebollizione dell’acqua e la quantità di calore necessaria per il riscaldamento e l’evaporazione aggiunti per la conservazione del livello iniziale hanno coinciso entro il 10%.

Un giovane Alexander Parkhomov nel suo laboratorio di casa.

Il reattore è costituito da un tubo di ceramica fatto di allumina (Al2O3). Tale cilindro ha una lunghezza di 120 mm, un diametro esterno di 10 mm e un diametro interno di 5 mm. Un riscaldatore elettrico viene avvolto attorno al tubo interno spesso 2,5 mm. Il riscaldatore è realizzato in una lega “nichrom” resistente al calore. Il filo è stato arrotolato direttamente sul tubo di corindone con intervalli di 0,5 mm tra un giro e l’altro, quindi è stato coperto con cemento resistente al calore.

Come ha risposto il dott. Parkhomov a una domanda sulla costruzione del reattore, “La ricerca del cemento che resiste ad alte temperature è stato il problema più complesso da affrontare preparando l’esperimento. Non è necessaria solo la giusta struttura chimica, ma anche una ingegneria di processo – per l’applicazione del cemento – comprese alcune fasi. La creazione del reattore è durata 3 giorni”.

Qui sotto puoi vedere l’analisi delle dimensioni della polvere di nichel utilizzata nel mix di combustibile, come illustrata da Parkhomov in risposta a una domanda specifica fatta da Frank Acland. Vediamo che la dimensione media dei grani è di 12,85 μm, e che meno del 10% della polvere è inferiore a 3,150 μm. Probabilmente, Parkhomov ha usato questa vasta gamma di distribuzione per aumentare la probabilità che fosse stato trovato un effetto simile a quello di Rossi.

L’analisi delle dimensioni della polvere di nichel utilizzata da Parkhomov.

La superficie esterna del cilindro è a contatto con una termocoppia, che è collocata nella parte centrale del tubo, come mostrato nella figura di progettazione del reattore, che illustra anche i cavi del riscaldatore e della termocoppia. Le estremità del tubo sono sigillate con cemento ceramico resistente alle alte temperature. L’intera superficie del cilindro è ricoperta dallo stesso cemento (probabilmente, l’allumina, già utilizzata per il tubo di ceramica).

L’”Hot-Cat” di Parkhomov è caricato con una miscela di nichel e del cosiddetto “litio alluminio idruro” (LiAlH4), o tetraidrolluminato di litio. Più esattamente, all’interno del tubo c’è 1 grammo di polvere di nichel puro + 10% di LiAlH4 (10% in peso). La quantità di litio alluminio idruro non è stata scelta a caso, ma secondo una precisa valutazione quantitativa.

Quando il litio alluminio idruro viene riscaldato, c’è una decomposizione di tale composto chimico e l’idrogeno viene progressivamente rilasciato come un gas, quindi la sua pressione nel reattore aumenta. Possiamo vedere, con un semplice calcolo, che 1 g di litio alluminio idruro libera 0,105 g di idrogeno o, passando da peso a volume, eroga 1,17 l di idrogeno (a pressione e temperatura normali).

Decomposizione del litio alluminio idruro che rilascia l’idrogeno.

Supponendo che l’interno del reattore sia un canale con un diametro di 4 mm, il volume della cavità è di circa 2 ml. Dal calcolo precedente, sappiamo che 100 mg di litio alluminio idruro producono circa 100 ml di idrogeno (in condizioni normali di pressione e temperatura). Quindi, se 100 ml vengono compressi fino a 2 ml, alle temperature tipiche dell’aria la pressione sale a 50 atmosfere.

Alla temperatura di lavoro del reattore di Rossi, il nichel si mescola con l’alluminio liquefatto e appare un ambiente gassoso di litio e idrogeno. Quando la temperatura supera i 1.000 °C, l’aria residua che reagisce con l’idrogeno, il litio e l’alluminio – sotto una pressione che può raggiungere oltre 100 atmosfere – produce una piccola quantità di azoto, ammoniaca, ossido nitrico e ossidi di litio e alluminio.

La potenza di riscaldamento fornita al riscaldatore all’interno del reattore – attraverso una normale tensione alternata a 60 Hz senza altre stimolazioni di frequenza, tagli dell’onda o campi magnetici – è stata variata gradualmente da 25 W a 500 W, e dopo 4 ore la temperatura esterna del reattore ha raggiunto i 1.000 °C. Questo si riflette in un aumento graduale mostrato nella foto qui sotto.

Temperatura del reattore e conteggi di un contatore Geiger durante l’esperimento.

Lo stesso diagramma mostra il tasso di conteggio (in conteggi / sec) fornito da un contatore Geiger-Muller – probabilmente auto-costruito e collegato a un PC tramite un datalogger – basato sulla sonda russa per pancake ad alta sensibilità SI-8B. Questo tipo di sonda Geiger risponde a alfa, beta, gamma e raggi X. Si può notare che, durante l’intera fase di riscaldamento, la frequenza di conteggio non è molto diversa dal livello di fondo (circa 2 impulsi/sec).

Un piccolo aumento trascurabile della radiazione di fondo viene osservato sporadicamente. Infatti, alcuni picchi che raggiungono un valore di 3 conteggi/sec sono evidenti a temperature intorno a 600 °C e 1000 °C. Sono quindi necessari ulteriori studi per dimostrare se si trattasse solo di un evento occasionale o di una sorta di fenomeno caratteristico. Tuttavia, un dosimetro tascabile di tipo DK-02 non ha trovato una radiazione nei limiti degli errori di misurazione (5 mR).

Per la rivelazione dei neutroni, Parkhomov usava una lamina di Indio immerso nell’acqua del calorimetro, tuttavia durante i suoi esperimenti non vi era alcuna attivazione osservabile della lamina (quindi la densità del flusso di neutroni non supera 0,2 neutroni/cm2). L’attività dell’Indio è stata misurata utilizzando due contatori Geiger. Gli impulsi dei contatori sono stati registrati da un computer specializzato. Lo stesso computer registra gli impulsi dai tubi Geiger posti sopra e sotto il film del dosimetro, nonché l’energia elettrica consumata.

La figura seguente mostra in dettaglio il cambiamento di temperatura che si verifica alla potenza di riscaldamento elettrica di 300, 400 e 500 watt. Si può vedere che, con una potenza di riscaldamento costante, si ha un graduale aumento della temperatura, particolarmente forte nell’ultima parte dell’esperimento, a 500 W di potenza di riscaldamento costante. Alla fine della parte con la temperatura più alta visibile in questa tabella, iniziano alcune oscillazioni di temperatura.

Modifiche nel processo di riscaldamento: zoom nell’area delle alte temperature.

L’intero esperimento del reattore di Parkhomov termina a causa dell’interruzione del riscaldamento elettrico, a seguito di una combustione del riscaldatore. Dopodiché, per 8 minuti la temperatura rimane a quasi 1.200 °C, e poi inizia a scendere bruscamente. Questo indica che nel reattore, in questo momento, il calore viene prodotto ad un livello elevato senza alcun riscaldamento elettrico.

Pertanto, per questa durata (8 minuti) viene prodotto un calore a livello di chilowatt all’interno del reattore senza riscaldamento elettrico. Quindi, la figura mostra che il reattore è in grado di generare una potenza termica significativa che è maggiore del riscaldamento elettrico. Secondo il rapporto di Parkhomov, durante il periodo totale di funzionamento (90 minuti), l’energia termica in eccesso prodotta dal reattore è stata di circa 3 MJ o 0,83 kWh.

Una tabella pubblicata nella presentazione preparata dal fisico russo mostra il calore estratto ed i calcoli di efficienza termica effettuati per i tre “modi” di funzionamento corrispondenti a una temperatura di circa 1000 °C, 1150 °C e circa 1200-1300 °C. Si può vedere che, a temperature di 1150 °C e nell’intervallo 1200-1300 °C, il calore prodotto dal reattore è molto maggiore dell’energia elettrica consumata.

Stima dell’energia rilasciata sotto forma di calore. I calcoli sono fatti per tre modalità di funzionamento con una temperatura di circa 1000 °C, circa 1150 °C e 1200-1300 °C.

Il COP del reattore di Parkhomov, come mostrato nella tabella sopra, a 500 W di potenza assorbita (potenza media effettiva assorbita = 1290 W) è risultato pari a 2,58. Poiché, da quello che ha detto Parkhomov, la produzione di energia nell’esperimento di confronto senza combustibile era entro il 10% livello di riferimento calcolato sulla base della chimica dell’acqua (corrispondente a un COP di 1,1 invece di COP = 1,0), ci vorrebbe un errore maggiore del 200% per ottenere un COP di 2.5.

Quindi, il COP calcolato è significativamente al di sopra del margine di errore e non ci sono dubbi sul calore in eccesso generato, e l’esperimento di Parkhomov ha dimostrato che questo dispositivo produce effettivamente più energia di quanta ne consuma. Rappresenta la prima conferma dei principali risultati ottenuti nel test di Lugano di Andrea Rossi descritto nel Rapporto di Terze Parti (TPR-2). Questa è anche la prima “replica” completamente indipendente da parte di “qualcuno esperto nell’arte”.

Abbiamo descritto l’esperimento condotto da Parkhomov il 20 dicembre 2014. A gennaio 2015, ha eseguito altri esperimenti su un reattore con combustibile e su un reattore di confronto, cioè riscaldando il reattore senza combustibile. La tabella mostra i risultati ottenuti in diversi esperimenti. In esperimenti con il reattore senza combustibile e con reattori con combustibile a una temperatura inferiore a 1000 °C, il COP è vicino a 1.

I risultati ottenuti da Parkhomov nei suoi numerosi esperimenti di replica.

Il rapporto COP / temperatura che emerge da tutti questi esperimenti è stato mostrato dal lettore “Sanjeev” in un grafico pubblicato sul blog E-Cat World. Ho aggiunto alla tabella i punti corrispondenti al test di Lugano dell’Hot-Cat di Rossi e ad altri test ufficiali dell’Hot-Cat descritti in un report di terze parti (TPR-1). Possiamo vedere dalla curva estrapolata che probabilmente nessun catalizzatore è stato utilizzato nel test di Lugano, mentre è stato utilizzato negli altri test sull’Hot-Cat.

I numerosi test di Parkhomov rispetto al test di Lugano e ai test 2 e 3 del TPR-1. Possiamo vedere che probabilmente nessun catalizzatore era presente nel test di Lugano.

A volte, il reattore fatto di polvere di allumina è stato versato in un involucro metallico per fornire isolamento termico. Ciò consente una riduzione di 2-3 volte della potenza necessaria per riscaldare il reattore; tuttavia, il funzionamento in questo regime è meno stabile rispetto al caso del reattore “nudo”. Secondo Parkhomov, molte volte nei suoi esperimenti un surriscaldamento incontrollato locale ha portato alla distruzione del reattore.

Alcuni reattori dopo gli esperimenti effettuati da Parkhomov.

In un altro esperimento, il reattore è stato coperto con un ulteriore isolamento termico dalla polvere di allumina invece che dall’involucro metallico, quindi ha funzionato per 38 minuti ad una temperatura vicina a 1080 °C, ma quando Parkhomov ha provato ad aumentare la temperatura il riscaldatore si è bruciato. Pertanto, il problema principale è il funzionamento a breve termine dei reattori, associato alla distruzione causata dal surriscaldamento locale.

Questa esperienza è riservata esclusivamente a persone adulte, preferibilmente con un background fisico o ingegneristico, e può essere utile anche a team di ricerca.

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