Учёные создали компактный настольный ядерный реактор под названием Thunderbird Reactor, который способен уместиться на стандартный лабораторный стол со размерами примерно 120 х 80 х 70 сантиметров. Этот инновационный прибор представляет собой прорыв в области ядерных технологий и способствует развитию исследований в области энергетики и материаловедения. В основе его работы лежит процесс ускорения ионов дейтерия (D⁺), которые проходят через плазменный источник и направляются на палладиевую мишень, одновременно выполняющую функцию катода электрохимической ячейки. Такой подход сочетает два метода — физическую бомбардировку металла и электрохимическую загрузку дейтерия — интегрировать оба процесса в одном компактном устройстве и позволяет получить новые данные о взаимодействии металлов с водородоподобными ионами.
Установка работает в герметичной вакуумной камере с давлением около 10⁻⁵ торр, что обеспечивает необходимую чистоту условий для высокоточного эксперимента. Когда на мишень подается напряжение — около -30 киловольт, формируется плазменное облако, которое ускоряет ионы дейтерия до энергии порядка 30 килэвольт (кэВ). Каждая ионизация проникает внутрь металла примерно на 0,18 микрометра, что способствует более эффективному взаимодействию металла с дейтерием. Подача электроэнергии осуществляется с помощью микроволнового генератора, работающего на частоте 2,45 гигагерца, что обеспечивает стабильность и точность создания плазмы.
Одним из важнейших элементов эксперимента является измерение нейтронной активности. Внутри камеры установлено сцинтилляционное устройство, располагающееся всего в 12 сантиметрах от мишени. Благодаря системе подавления гамма-фона удалось зафиксировать энергетический спектр нейтронов с энергией примерно 2,45 мегаэлектронвольт — типичный показатель ядерных реакций D–D-синтеза. В режиме нагрева уровень фоновых нейтронов составляет около 0,21 нейтрона в секунду, тогда как в рабочем режиме он стабильно достигает 130–140 нейтронов в секунду, что свидетельствует о протекании ядерных реакций внутри металлической решётки палладия, а не в газовой фазе или в плазменной среде.
Особое значение в исследовании имеет анализ энергетического баланса. За всю работу установки потребляется порядка 15 ватт, а мощность, генерируемая за счет обнаруженных нейтронов, составляет всего около 10⁻⁹ ватт. Это говорит о том, что на сегодняшний день установка не может обеспечить положительный энергетический баланс — затрачиваемая энергия значительно превосходит энергию, выделяемую ядерными реакциями. Однако такой результат важен для фундаментальных исследований, поскольку подтвержден эффект влияния электрохимической загрузки и концентрации дейтерия в металле на вероятность ядерных процессов. Исследования показывают, что именно управление плотностью дейтерия внутри металла существенно повышает частоту D–D-реакций и открывает новые горизонты в понимании взаимодействия ядерных процессов с твёрдыми телами.
Одна из ключевых концепций, подтверждённых экспериментом, — коллективная электрохимическая загрузка дейтерия на уровне электронвольт существенно влияет на инициирование ядерных реакций с энергииями в миллионы раз выше. Этот эффект свидетельствует о том, что распределение и концентрация дейтерия внутри металла является критическим фактором, способствующим ускорению реакции. В данный момент работа не предназначена для разработки коммерческих энергоустановок, однако она прокладывает путь к более глубокому пониманию физических основ и механизма увеличения ядерных реакций в конденсированных средах.
Авторы подчёркивают, что текущие результаты свидетельствуют о фундаментальных открытиях, расширяющих знания о связи между физикой твёрдых тел и ядерной физикой. Они планируют далее совершенствовать параметры загрузки, улучшать качество мишеней, расширять диагностические возможности и искать механизмы повышения эффективности. Эти исследования закладывают основу для будущих экспериментов в области «холодного синтеза», а также предоставляют новую платформу для междисциплинарных исследований, объединяющих физику твёрдых тел, ядерную физику и материаловедение. В перспективе такие разработки могут привести к новым энергетическим технологиям, основанным на управляемых ядерных реакциях, что потенциально может изменить облик энергетической индустрии в будущем.