cardoneD. CirilloRossi e FocardiF. CelaniG. PreparataMondaini

Franceso Celani:Motori non inquinanti

fonte: il periodico 1 Postato da Redazione 10th, 2010 sotto Primo You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0
Per il Format “New Life 2012” abbiamo il piacere di intervistare il dottor Francesco Celani proprio all’interno di uno dei laboratori del centro di fisica nucleare di Frascati. Dottor Celani con lei oggi vorremmo parlare di un argomento su cui poche persone sono informate, la fusione  fredda, cosa ci può raccontare di quest’affascinante tematica?
Per cominciare il termine fusione fredda è stato inventato dal professor Steven Jones nel 1986, quando parlava della fusione muonica, poi questo nome storico è stato assorbito da colleghi di Jones, tre anni dopo, ed è stato dato per convenzione a dei fenomeni anomali che venivano rilevati utilizzando particolari celle elettrolitiche in cui il  catodo era di palladio e la soluzione era basata sull’acqua pesante.
Che L’acqua pesante è un elemento naturale che al posto dell’idrogeno, che troviamo normalmente nell’acqua, ha il deuterio, che pesa di più, da qui il nome acqua pesante.
Il primo esperimento fu fatto negli Stati Uniti ?
Sì, a Salt Lake City nello Utah, ci furono momenti di gloria e tantissimi momenti di delusione, perché i due colleghi, Martin Fleischmann e Stanley Pons, pensavano di avere in mano il controllo della situazione, dell’esperimento, in cui, appunto, verificarono come in particolari condizioni, con un particolare catodo di Palladio, dopo precisi tempi di attesa di due, tre mesi, accadeva che la potenza elettrica immessa diventasse inferiore al calore sviluppato dalla cella. In verità una piccola differenza, ma non spiegabile né dalle reazioni chimiche note, né da quelle metallurgiche, e non avendo nessun’altra spiegazione plausibile ipotizzarono che potesse essere nucleare, tuttavia i giornalisti tolsero l’idea che fosse un’ipotesi, diedero per vera questa spiegazione creando  una serie di notevoli problemi.
E’ vero che loro hanno provato a ripetere questo esperimento, ma non vi sono più riusciti?
Hanno ripetuto più volte quest’esperimento, ma con risultati variabili, generalmente non funzionava e quando gli riusciva neanche loro erano ben consapevoli delle variabili incorse alla buona riuscita.
E poi cosa è successo?
E’ successo che tantissimi gruppi hanno provato a riprodurre l’esperimento, a quel tempo non era chiaro quale dovesse essere la concentrazione di deuterio nel palladio, non esisteva una metodologia affidabile per la misura di questo parametro così importante, diciamo che su 100 esperimenti effettuati 99 non  misuravano quello che sarebbe stato necessario misurare, tuttavia qualcuno, per bravura o per fortuna, questo non lo so, ha ottenuto un risultato simile a quello di Fleischmann e  Pons, e così gli studi sono proseguiti.
Quindi la concentrazione del deuterio è l’elemento discriminante?
Sì, uno è questo, l’altro è il fatto che il deuterio all’interno del reticolo deve muoversi, cioè in condizioni stazionarie non accade nulla. Il primo esperimento che ha dimostrato questo secondo parametro è stato realizzato alla Nasa, a dicembre del 1989, purtroppo però non è stato dato risalto all’evento, perché l’obiettivo della Nasa era capire se c’era emissione di neutroni per eventuali legami con le reazioni nucleari.
Gli altri parametri quali sono?
Alta concentrazione, movimento più rapido possibile, per ora sono questi due, se poi ne esistono altri, ad oggi, noi non lo sappiamo.
Questi esperimenti portano i vari scienziati ad entrare in contatto, dai  giapponesi, che sono molto avanti come studi, agli americani, ma anche agli italiani, vero?
In effetti le comunità più attive sono  Giappone, Stati Uniti, Russia, Cina e Italia, attualmente c’è un gruppo di persone molto capaci anche all’università di Berlino.
Da questi incontri delle varie comunità, se lei dovesse indicare, al 2010, il dato più positivo emerso, quale indicherebbe?
Uno dei dati più positivi è che si sono capiti in maniera seria almeno i due parametri importanti; si è compreso, infatti, che se non c’è il caricamento fuori dall’equilibrio termodinamico e non c’è movimento non accade nulla.
Se ci fossero altri eventuali parametri, ad oggi, sono incogniti, tuttavia tutti sono concordi con il ritenere i due, ad oggi conosciuti, sufficienti per avere fenomeni anomali. Ovviamente sono situazioni molto complesse, di non equilibrio, ovvero la natura non vuole stare in quelle condizioni e quindi cerca di tornare alla sua situazione iniziale, in cui questa reazione non avviene; la bravura del ricercatore è forzare la natura, ma non troppo, e farla oscillare intorno ai valori necessari senza però danneggiare il materiale.
Quindi, questi esperimenti hanno rilevato del calore che, secondo gli esperti, può essere trasformato in energia, giusto?
Diciamo che il 98 % di questi esperimenti sono stati fatti utilizzando sperimentazioni in elettrolisi, quindi ottenendo una temperatura di  40-50 ° C dell’acqua, l’unico obiettivo praticabile sembra quello di aumentare un po’ la temperatura, portandola a 80-90 ° C;  a questo punto si potrebbe usare come sorgente per il riscaldamento domestico, termosifoni o cose simili. Recentemente, in base ad alcune considerazione teoriche che il nostro gruppo di ricerca ha sviluppato, ci si è accorti che sarebbe possibile aumentare in maniera massiccia la temperatura da 70-80 ° C a 500-600 ° C, aprendo così la strada ad un’applicazione anche a livello industriale.
Sono due rmai che noi siamo impegnati in questo tentativo e alcuni risultati sono stati particolarmente interessanti, ad oggi siamo i più avanzati al mondo per quanto concerne questo settore delle alte temperature.
Da un punto di vista concettuale il processo è molto semplice, si parte da un tubo di rame, di circa 8 mm di diametro, attorno al quale si avvolge il filo di palladio dello spessore di un capello, che viene isolato elettricamente con delle guaine in quarzo. I fili di palladio e di platino sono avvolti intorno alla barra di rame ultrapuro poiché questa serve per omogeneizzare le temperature e dare così delle misure affidabili. 
La scelta del palladio è data dalle caratteristiche intrinseche di questo materiale, poiché è in grado di assorbire grandi quantità di idrogeno o deuterio; questo una volta assorbito viene sottoposto a situazioni di non equilibrio molto violente e tali situazioni di stress provocano un aumento delle temperature; questo fenomeno, che può protrarsi anche per alcuni giorni, non è giustificato, né da un punto di vista chimico, né in nessun altro modo, per questa ragione si è stabilito per convenzione di definirlo nucleare.
 In questo laboratorio siamo particolarmente bravi a preparare il palladio così da renderlo ancora più attivo per l’assorbimento del deuterio, un filo di palladio, normalmente, impiega da qualche ora ad un giorno per assorbire il deuterio, noi siamo in grado di attivare e compiere questo processo anche in dieci secondi.
Inoltre, solitamente, quando il filo di palladio si scalda perde tutto il deuterio, nel caso nostro ne rimane una porzione significativa all’interno.
Tutti gli esperimenti recenti sono pensati come un approfondimento di fenomeni osservati in maniera causale negli anni passati, volevamo essere sicuri che non fossero errori, attualmente siamo ragionevolmente sicuri che non ve ne siano stati, anche se, fino a quando tutto non sarà finito, non possiamo rilassarci.
Nei nostri laboratori abbiamo uno dei reattori che raggiunge le temperature più elevate in assoluto e che  produce la maggiore potenza in eccesso, a livello macroscopico di 5 W, e come densità di potenza dell’ordine di 400 W per grammo di palladio utilizzato.
Quindi il rendimento di questa macchina a quanto arriva?
Quest’oggetto è ottimizzato per capire, non per avere un rendimento assoluto elevato, a noi interessa capire qual è il valore di potenza che si riesce ad estrarre, quindi nel caso specifico 5 W e come densità di potenza 400 W per grammo di palladio, come ho già accennato prima; giusto per dare un riferimento, con un reattore nucleare convenzionale considerando l’uranio e l’involucro siamo nell’ordine di potenza di 40-50 W per grammo, questo reattore è come se fosse dieci volte più potente.
Per passare dalla fase di  sperimentazione di queste macchine a quella di applicazione delle stesse avete già stabilito dei tempi?
Ci sono dei passi intermedi che stiamo facendo; il primo passo è vedere se si riesce ad aumentare ancora la temperatura, vorremmo arrivare intorno agli 800° C, poiché più la temperatura è elevata e maggiore è il rendimento termodinamico, per esempio, per far un motore di un auto, questo è un nostro sogno, avremmo bisogno di una temperatura interna di 7-800 ° C.
Questo comporta una serie di grossi problemi tecnologici che stiamo cercando di risolvere un po’ alla volta. Stiamo facendo dei salti sperimentali, quando un tipo di preparazione  funziona, ne facciamo subito un’altra  in cui saltiamo volutamente dei passaggi intermedi, se funziona ugualmente continuiamo, se non va bene torniamo indietro e riproponiamo il passaggio saltato.
Quindi i tempi previsti?
Stiamo lavorando veramente tanto, nel giro di due anni abbiamo fatto dei passi da gigante, se per caso la dinamica dei progressi futuri sarà comparabile a quella di questi ultimi due anni, in un paio d’anni otterremmo dei risultati che potremmo “toccare con mano”.
Lei prima stava parlando di motori per le macchine come un  sogno a cui state lavorando, ma per utilizzare la fusione fredda per sostituire le varie centrali produttrici di energia ci sono ipotesi di lavoro o è un discorso per assurdo?
Le ipotesi di lavoro ovviamente ci sono, ogni ricercatore ha il suo sogno nel cassetto, poi quando questo sogno si possa realizzare dipende da tanti parametri, dai finanziamenti, alla qualità del lavoro.
 Un altro punto molto delicato è quello relativo al palladio, se funziona solo questo materiale si porrà presto la difficoltà di reperirlo.
 A questo proposito si stanno facendo degli studi paralleli sulla possibilità di utilizzare un altro elemento, come il nichel, per esempio, che ha un costo di 100 volte inferiore rispetto al palladio ed è diffuso in tutto il mondo. Gli esperimenti con il nichel sono molto recenti e li abbiamo cominciati da poco, anche se già nel ’96 sono state fatte  prove con questo elemento, tuttavia la sua comprensione è molto complessa e questo ci ha portato ad iniziare per primi gli esperimenti con il palladio, da cui, però, ora stiamo traendo i processi per quelli con il nichel-idrogeno, altro sogno, e con il nichel-deuterio.
Questo tipo di processi da luogo a scorie radioattive?
Per quello che abbiamo visto con il palladio non c’è nulla di realmente dannoso, qualche collega  in condizioni particolari ha rilevato leggere emissioni X, ma nulla di realmente pericoloso. Tendenzialmente direi di no quindi, ma fino a quando non si concludono tutti gli esperimenti non si può dire.
Quindi le applicazioni che potrebbero venir fuori da questi studi potrebbero essere, da una parte il riscaldamento domestico, da un’altra l’utilizzo come motore, per una produzione diciamo industriale, giusto?
La prima applicazione sembra quella più fattibile, prevede infatti un aumento delle temperature esiguo, mentre l’altro, diciamo che abbiamo osato osare,  prevede di portare il sistema a temperature di 500°C così da poter raccogliere il calore tramite una turbina, che in seguito dovrebbe azionare il motore. Il procedimento, ovviamente, è molto più complesso, ma anche per questo nutriamo delle speranze.
Ma tornando al primo caso, quello più fattibile, quali sono i tempi e quali potrebbero essere i relativi costi?
Generalmente queste esperimenti vengono fatti con il palladio, che, come ho già accennato, a costi molto elevati, senza considerare che la densità di potenza che si riesce ad estrarre è relativamente bassa a fronte dell’utilizzo di qualche grammo di palladio.
Per quanto concerne il discorso sulle alte temperature, noi abbiamo aperto la strada e adesso molti colleghi nel mondo ci stanno seguendo, principalmente americani e giapponesi, si riesce ad avere densità di potenze anche di 400-500 W per grammo di palladio, per cui il costo stesso del palladio, in questo caso, è marginale; tuttavia il sogno più grande è quello di riuscire a sostituire a questo il nichel. Del resto il palladio è monopolio di poche nazioni, Russia, Canada, Australia, mentre il nichel si trova in tutto il mondo.
Per ottenere dei risultati con gli esperimenti usando il nichel che tempi prevedete?
In realtà, come ho già accennato, li abbiamo appena iniziati, tuttavia i tempi potrebbero essere anche brevi, ma ad oggi non so proprio regolarmi.
Quando accadrà, però, lo farà sapere?