COLD FUSION AND NEW ENERGY TECHNOLOGY RESOURCE GUIDE*

1995, Edition No. 1 Copyright, 1995 Eugene F. Mallove and Jed Rothwell
[Included on the INE Web Site with formal permission.]

"Nothing is too wonderful to be true".

Frequently Asked Questions

I thought cold fusion was dead - proved to be a mistake or a hoax. Is cold fusion research really still going on?

Cold fusion, the "miracle or mistake", that was announced at the University of Utah by Drs. Martin Fleischmann and Stanley Pons in March 1989 is far from dead. It is alive not only in dozens of laboratories in the United States, but in numerous foreign research centers, particularly in Japan. Cold fusion research is now a world-wide activity in over a dozen countries.

What is "cold fusion"?

"Cold fusion" is a real but still incompletely explained energy-producing phenomenon, that occurs when ordinary hydrogen and the special form of hydrogen called deuterium are brought together with metals, such as palladium, titanium, and nickel. Usually, some triggering mechanism, such as electricity or acoustic energy, is required to provoke the "cold fusion" effects. Both ordinary hydrogen and deuterium are abundant in ordinary water - whether fresh water, ocean water, ice, or snow - so the process will help to end many of the world's energy concerns, if it can be developed commercially. Now this is all but certain. (The deuterium form of hydrogen is present naturally as one out of every 7,000 hydrogen atoms and is easy to separate.)

Are there good sources of information about cold fusion?

If you would like to read about the evolution of this scientific controversy and the impending technological revolution, please read < (John Wiley & Sons, May, 1991), by Dr. Eugene F. Mallove. This work, which Arthur C. Clarke has called "the only good book on the subject", covers the first two years of the cold fusion era. For more technical information, consult the reference sections of this Resource Guide.

What is "hot" fusion?

Hot fusion is the kind of nuclear reaction that powers the Sun and the stars. At temperatures of millions of degrees, the nuclei of hydrogen atoms can overcome their natural tendency to repel one another and join or fuse to form helium nuclei. This releases enormous energy. Fusion is the opposite of fission, which is the release of energy by splitting heavy uranium or plutonium nuclei.

What is the present status of "hot" fusion?

Scientists the world over have spent more than four decades and billions of dollars (an estimated $15 billion in the U.S. alone) to investigate the possibility of mimicking with devices here on Earth the fusion reactions of the stars. These are complex and large machines that rely on high magnetic fields or powerful lasers to compress and heat fusion fuel - typically the isotopes of hydrogen, deuterium and tritium. The controlled hot fusion program has made enormous strides, but all agree that the earliest possible time when practical hot fusion devices might be available is about three decades away. Hot fusion is a very tough engineering problem. Many engineers - even those favorable to hot fusion-suggest that the "tokamak" reactor approach being followed by the U.S. Department of Energy will never result in commercially viable technology. The U.S. hot fusion people now want to build a big, complex test reactor called ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), which might begin to operate in 2005. A commercial hot fusion power plant would not be on-line until at least 2040. The annual budget for hot fusion research in the U.S. schneide; page: 2 of 4 regularly exceeds $500 million, and the program now seek increased funding for ITER and other experiments.

How does cold fusion differ from hot fusion?

Cold fusion releases enormous quantities of energy in the form of heat, not radiation, as in hot fusion. This heat energy is hundreds to thousands of times what ordinary chemical reactions could possibly yield. If "cold fusion" is a heretofore unknown form of benign nuclear reaction - as many researchers in the cold fusion field believe - there is more potential cold fusion energy in a cubic mile of sea water than in all of the oil reserves on earth.

Cold fusion, in contrast to hot fusion, occurs in relatively simple apparatus, albeit not yet without some difficulties. Cold fusion reactions are not at all like conventional hot fusion rmactions. If they were, cold fusion experimenters would have been killed by massive flows of radiation-neutrons and gamma rays. The continuing wonder of cold fusion is that - whatever it is - it is apparently a very clean reaction that gives very little of the radiation common to fission and fusion reactions.

Are there theories that can explain "cold fusion"?

Cold fusion researchers have attempted to find theoretical models to explain the observed cold fusion effects - the large thermal energy releases, the low-level nuclear phenomena, and the absence of massive harmful radiation and other conventional nuclear effects. In cold fusion experiments, low-level neutrons, tritium, helium-4, and isotope shifts of metal elements have been seen.

There is yet no single, generally accepted theory that explains all these phenomena. There is no doubt, however, that the phenomena exist and will eventually be explained - most likely in the next few years. It is very hard, however, to come up with a theory that fits all the data. The explanation might lie in nuclear reactions, exotic "super-chemistry" requiring some modifications to quantum mechanics, or something even more bizarre (such as tapping of the zero-point energy of space at the atomic level).

What is the main evidence for "cold fusion"?

The most important evidence for cold fusion is the excess heat energy that comes from special electrochemical cells-much more heat coming out than electrical energy being fed in. Competent and careful researchers have now confirmed that under the proper conditions it is possible to obtain excess power output beyond input power anywhere from 10% beyond input to many thousands of times the input power!

In fact, in experiments reported at the Fourth International Conference on Cold Fusion (December, 1993), one researcher, Dr. T. Miz}no of Hokkaido University, reported an output/input power ratio of 70'000. Sometimes this power comes out in bursts, but it has also appeared continuously in some experiments for hundreds of hours and in some cases even for many months. When this power is added up to give kilowatt-hours, the inescapable conclusion is that much more energy is being released than any possible chemical reaction (as we ordinarily understand such reactions) co}ld yield.

And thmre is more: In the past few years, there has also emerged a startling body of experimental evidence that elements have been transmuted in cold fusion experiments. Helium-4, for example, has been found by several laboratories, and low levels of radioactive metal atoms, e.g. isotopes of silver and rhodium, have appeared in palladium electrodes from cold fusion cells where no such atoms existed before the experiments began.

How can we be sure that the cold fusion heat-measuring experiments are not mistaken?

Many of these cold fusion experiments differ significantly from one another in their approach and conditions. So there is no chance that the various laboratories are all making the same systematic errors in all these experiments. The excess energy in some of these experiments is proof that something very extraordinary and of enormous potential technological significance has been discovered. In the early days of cold fusion research, when scientists were struggling and learning how to replicate the effect, there were many poorly done experiments, and many mistakes. In the weeks following the 1989 announcement by Drs. Martin Flmischmann and Stanley Pons at the University of Utah, large numbers of scientists tried to replicate the phenomenon, and failed-or thought they had failed, but actually might have obtained positive results but for various reasons falsely interpreted and improperly reported their data. The experiment is considerably more complicated and difficult to perform than originally reported in some scientific and popular news journals. The possible measurement error in many cold fusion experiments today are much, much smaller than the huge effects being measurmd.

Are there other ways of getting excess energy in "cold fusion"?

The original cold fusion experiment of Drs. Fleischmann and Pons has now been joined by many other schneide; page: 3 of 4 methods to obtain excess energy. This is the current (and growing) list of apparent "cold fusion" processes giving excess energy:

1. The Original Pons-Fleischmann Process

Heavy water solution with a current-carrying electrolyte such as lithium deuteroxide (LiOD). Current is passed between palladium-alloy cathode and a platinum anode.

2. Molten Salt Process

High-temperature molten electrolysis process involving typically lithium chloride (LiCl) and potassium chloride (KCl) molten solution saturated with lithium deuteride (LiD). Electrodes of palladium and aluminium.

3. The Randell Mills Process

Ordinary water solution with (typically) potassium carbonate (K2C03) electrolyte. Electrodes: nickel cathode and platinum or even nickel anode.

4. Deuterium Gas Discharge Process

Low voltage electrical discharge onto various metals through a deuterium gas atmosphere.

5. Ultrasonic Activation

Using ultrasonic frequencies, acoustic energy bombards palladium or other metal submerged in heavy water, producing excess energy and helium-4.

6. Ceramic Proton Conductors

Certain ceramic materials such as strontium-cerium-oxide and aluminum-lanthanum-oxide, when very low current is passed through them in a deuterium gas atmosphere, give significant excess energy.

7. Magnetic Field and Radio Frequency Stimulation

Magnetic fields and radio-frequency stimulation have now been proved to enhance the excess energy from other cold fusion processes, e.g. electrochemical cold fusion cells.

8. Turbulent Activation

A massive aluminum cylinder with a geometric hole pattern on its periphery rotates at close tolerances within a steel casing. Ordinary water is pumped through the interface and is heated or flashes to steam. The Hydrosonic Pump (of Hydro Dynamics, Inc.) has now shown convincing evidence of massive excess power production. Similar devices have been reported by others.

9. Piantelli-Habel-Focardi Process

A nickel substrate is subjected to high temperatures in a hydrogen atmosphere. Process details have not been released, but evidence for massive excess energy production is clear.

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GUIDA ALLA FUSIONE FREDDA E ALLA TECNOLOGIA DELLA NUOVA ENERGIA*

1995, copyright Edition No. 1, 1995 Eugene F. Mallove e Jed Rothwell
[Inclusa sul sito Web INE con permesso formale.]

"Nulla è troppo meraviglioso per essere vero."

FAQ – Domande più frequenti

Ho pensato che la fusione fredda fosse morta, che fosse un errore o una truffa. Ma la ricerca sulla fusione fredda procede veramente?

La fusione fredda, il "miracolo o errore" come fu annunciato all'Università di Utah da Dr. Martin Fleischmann e Stanley Pons nel Marzo 1989 è lontana dall'essere morta. È viva non solo in dozzine di laboratori nei Stati Uniti, ma in nummrosi centri di ricerca esteri [rispetto agli USA, NdT], particolarmente in Giappone. La ricerca sulla fusione fredda è ora un'attività su scala mondiale, in una dozzina di paesi.

Cos'è la "fusione fredda"?

La "fusione fredda" è un fenomeno - vero ma ancora non completamente spiegato - di produzione di energia, che avviene quando normale idrogeno e la forma speciale di idrogeno chiamato deuterio è portato assieme con metalli, come palladio, titanio, e nichelio. Di solito alcuni meccanismi scatenanti, come elettricità o energia acustica, sono necessari per provocare gli effetti della "fusione fredda". Idrogeno e deuterio sono ambedue abbondanti nella normale acqua - acqua fresca, acqua dell'oceano, ghiaccio, o neve - così il processo aiuterà a por fine a molte preoccupazioni sull'energia nel mondo, se potrà essere sviluppato commercialmente. Questo è poco ma sicuro. (La forma deuterio dell'idrogeno è presente in natura nel rapporto di uno ogni 7,000 atomi di idrogeno ed è facile da separare.)

Esistono buone fonti di informazione sulla fusione fredda?

Se vuoi leggere qualcosa sull’evoluzione di questa controversia scientifica e la incombente rivoluzione tecnologica, per favore leggi <John Wiley & Sons, Maggio 1991>, del Dr. Eugene F. Mallove. Questo lavoro che Arthur C. Clarke ha chiamato "l'unico buon libro sull’argomento", copre i primi due anni dell'era della fusione fredda. Per informazioni più tecniche, consulta la sezione Referenze di questa Guida.

Cosa è la fusione "calda"?

La fusione calda è il tipo di reazione nucleare che scalda il Sole e le stelle. A temperature di milioni di gradi, i nuclei degli atomi di idrogeno possono superare la loro repulsione naturale, e congiungendosi formano nuclei di elio. Questo rilascia una energia enorme. La fusione è l'opposto di fissione, che è la liberazione di energia spezzando nuclei di uranio pesante o di plutonio.

Qual è lo stato attuale della fusione "calda"?

Il mondo scientifico ha speso più di quattro decadi e miliardi di dollari (si stima 15 miliardi di dollari solo negli Stati Uniti) per investigare la possibilità di riprodurre con apparecchiature qui sulla Terra le reazioni della fusione delle stelle. Queste sono macchine complesse e grandi che contano su alti campi magnetici o potenti laser per comprimere e scaldare il combustibile di fusione – tipicamente gli isotopi di idrogeno, deuterio e trizio. Il programma per la fusione calda controllata ha fatto passi da gigante, ma tutti sono d'accordo che i dispositivi pratici non saranno disponibili prima di circa tre decenni. La fusione calda è un problema di ingegneria molto difficile. Molti tecnici - anche quelli favorevoli alla fusione calda - ritengono che l’approccio a reattore "tokamak" seguito dal Dipartimento USA per l’Energia non produrrà mai tecnologia commercialmente realizzabile. I ricercatori Americani sulla fusione calda vogliono ora costruire un grande, complesso reattore di prova chiamato ITER (Reattore Sperimentale Termonucleare Internazionale) che comincerebbe a operare nel 2005. Un impianto commerciale a fusione calda non sarebbe on-line fino almeno al 2040. Il bilancio annuale USA per la ricerca sulla fusione calda (Schneide, pagina 2/4) eccedono regolarmente 500 milioni di dollari, e il programma ora sta cercando di aumentare gli stanziamenti per l’ITER e per gli altri esperimenti.

In cosa differisce la fusione fredda dalla fusione calda?

La fusione fredda rilascia quantità enormi di energia in forma di calore, non in radiazioni come nella fusione calda. Questa energia di calore è da centinaia a migliaia di volte quella che le normali reazioni chimiche potrebbero produrre. Se la "fusione fredda" è un forma finora ignota di reazione nucleare benigna - come molti ricercatori nel campo della fusione fredda credono - c'è più energia potenziale di fusione fredda in un miglio cubico di acqua marina che in tutte le riserve di petrolio sulla terra.

La fusione fredda, contrariamente alla fusione calda, avviene in un apparato relativamente semplice, benché non ancora senza qualche difficoltà. Le reazioni di fusione fredda non sono del tutto simili alle reazioni convenzionali di fusione calda. Se lo fossero, gli sperimentatori della fusione fredda sarebbero stati uccisi da flussi massicci di radiazione di neutroni e raggi gamma. La continua meraviglia della fusione fredda è che - qualunque cosa sia - è apparentemente una reazione molto pulita che dà molto poca della comune radiazione di fissione e della reazione di fusione.

Ci sono teorie che possono spiegare la "fusione fredda"?

I ricercatori della fusione fredda hanno tentato di trovare modelli teorici per spiegare gli effetti osservati della fusione fredda – il grande rilascio di energia termica, il basso livello di fenomeni nucleari, l'assenza di massicce radiazioni dannose e di altri effetti nucleari convenzionali. Negli esperimenti di fusione fredda sono stati osservati neutroni di basso livello, trizio, elio-4 e spostamenti di isotopi metallici.

Non c'è ancora nessuna teoria singola e generalmente accettata che spieghi tutti questi fenomeni. Non c’è dubbio, comunque, che i fenomeni esistono e che saranno spiegati, ma più probabilmente fra qualche anno. È molto difficile immaginare una teoria che si accordi con tutti i dati. La spiegazione sarebbe nascosta nelle reazioni nucleari, in una esotica "super-chimica" implicante modifiche alla meccanica quantistica, o qualche cosa ancora più bizzarro (come estrarre energia dal punto-zero dello spazio a livello atomico).

Qual’è l'evidenza principale della "fusione fredda"?

L'evidenza più importante della fusione fredda è l'energia del calore in eccedenza che viene dalla speciale cella elettrochimica - molto più calore di quello prodotto dalla energia elettrica che la alimenta. Ricercatori competenti e prudenti hanno ora confermato che in condizioni corrette è possibile ottenere - oltre la potenza immessa - dal 10% a molte migliaia di volte la potenza in entrata!

Infatti, negli esperimenti riportati alla Quarta Conferenza Internazionale sulla Fusione Fredda (Dicembre, 1993), un ricercatore, il Dott. T. Mizuno dell’Università di Hokkaido, riportò un rapporto di potenza di output/input di 70'000. Qualche volta questo potenza è impulsiva, ma è apparsa anche in modo continuativo in alcuni esperimenti per centinaia di ore, e in alcuni casi per molti mesi. Quando di questa potenza si accumulano i chilowattora, la conclusione inevitabile è che viene rilasciata molta più energia di quella che qualsiasi possibile reazione chimica (come noi ordinariamente comprendiamo tali reazioni) potrebbe produrre.

E c'è di più: Nei pochi anni passati, è emersa anche una sorprendente evidenza sperimentale del fatto che negli esperimenti di fusione fredda sono stati trasmutati elementi. L’elio-4, per esempio, è stato trovato da diversi laboratori, e piccoli quantitativi di atomi di metalli radioattivi, come gli isotopi di argento e rhodio, sono apparsi negli elettrodi di palladio delle celle a fusione fredda, nelle quali nessuno di tali atomi esisteva prima che gli esperimenti cominciassero.

Come possiamo essere sicuri che le misurazioni del calore negli esperimenti di fusione fredda non siano errori?

Molti di questi esperimenti di fusione fredda differiscono significativamente l'uno dall'altro nel loro approccio e condizioni. Così non c'è possibilità che i vari laboratori stiano commettendo sistematicamente gli stessi errori in tutti questi esperimenti. L'eccesso di energia prodotta in alcuni di questi esperimenti è la prova che qualcosa di veramente straordinario e di enorme significato tecnologico potenziale è stato scoperto. Nei primi giorni della ricerca sulla fusione fredda, quando gli scienziati stavano lottando e imparando come replicare l'effetto, erano stati fatti pochi esperimenti, e molti errori. Nelle settimane che seguirono l’annuncio di Martin Fleischmann e Stanley Pons all'Università di Utah nel 1989, un gran numero di scienziati tentarono di replicare il fenomeno, e fallirono - o pensarono di aver fallito, o di fatto davvero ottennero ris}ltati positivi, ma per varie ragioni furono falsamente interpretati e i loro dati impropriamente riportati. L'esperimento è considerevolmente più complicato e più difficile da compiere rispetto a come originariamente riportato in qualche giornale scientifico o rivista popolare. I possibili mrrori di misurazione in molti esperimenti di fusione fredda sono oggi molto, molto più piccoli degli enormi effetti misurati.

Esistono altri modi di ottenere energia in eccedenza dalla "fusione fredda"?

L'esperimento originale di fusione fredda di Fleischmann e Pons è ora stato affiancato da molti altri metodi per ottenere energia in eccedenza. Questo è l’attuale (e crescente) elenco di apparenti processi di "fusione fredda" che danno energia in eccedenza:

1. Processo Originale di Pons-Fleischmann

Soluzione di acqua pesante con un elettrolita come il deuterossido di litio (LiOD), trasportato dalla corrente. La corrente è fatta circolare tra un catodo in lega di palladio e un anodo di platino.

2. Processo al Sale fuso

Processo elettrolitico in fusione ad alta temperatura che coinvolge tipicamente cloruro di litio (LiCl) e cloruro di potassio (KCl) in soluzione fusa resa satura con deuteride di litio (LiD). Gli elettrodi sono di palladio e alluminio.

3. Processo di Randell Mills

Soluzione di acqua normale con (tipicamente) potassio carbonato come elettrolita (K2C03). Elettrodi: catodo in nichelio e platino, o anche anodo in nichelio.

4. Processo di scarica in gas deuterio

Scarica elettrica a bassa tensione su vari metalli in atmosfera di gas deuterio.

5. Attivazione Ultrasonica

Usando frequenze ultrasoniche, l’energia acustica bombarda il palladio o altri metalli sommersi in acqua pesante, producendo energia in eccedenza e elio-4.

6. Ceramica conduttrice di protoni

Certi materiali ceramici come ossidi di stronzio-cerio e ossido di alluminio-lantanio, quando sono attraversati da una corrente molto bassa in un'atmosfera di gas deuterio, danno una significativa energia in eccedenza.

7. Stimolazione con campi magnetici e radiofrequenze

E’ stato verificato che la stimolazione con campi magnetici e radiofrequenza migliorano l'energia in eccedenza degli altri processi di fusione fredda citati, come la fusione fredda in cella elettrochimica.

8. Attivazione turbolenta

Un cilindro di alluminio massiccio con una serie regolare di fori sul bordo ruota molto ravvicinato ad un telaio d'acciaio. Normale acqua è pompata attraverso l'interfaccia e si riscalda di colpo vaporizzandosi. La Pompa Idrosonica (della Hydro Dynamics, Inc.) ha ora mostrato una convincente evidenza di massiccia produzione di calore in eccedenza. Apparecchiature simili sono state riportate da altri.

9. Processo di Piantelli-Habel-Focardi

Un substrato di nichelio è sottoposto ad alte temperature in un'atmosfera di idrogeno. Dettagli del processo non sono stati svelati, ma l’evidenza di una massiccia produzione di energia in eccedenza è chiara.

[continua...]