Rapport sur L’International Conference on Cold Fusion ICCF10

Boston, Etats-Unis, 24-29 août 2003

 

Auteur: Jean Paul Biberian

CRMC2-CNRS Département de Physique Faculté des Sciences de Luminy, 138 Avenue de Luminy, 13288 Marseille cedex 9

tél : + 33 660 14 04 85, biberian@crmc2.univ-mrs.fr

 

1 - Introduction

La dixième conférence internationale sur la fusion froide ICCF10 s’est tenue à Boston aux Etats-Unis, du 24 au 29 août 2003. 120 personnes de 15 nationalités différentes y ont participé. Elle était organisée par le Professeur Peter Hagelstein, du MIT. Ce fut l’occasion de prendre connaissance des derniers développements sur le sujet. Depuis 10 ans que je travaille sur ce thème, et ayant participé à ma septième conférence, j’ai été très impressionné par la qualité du travail présenté, tant du point de vue expérimental que théorique. Elle s’est encore améliorée par rapport à ce qui avait été présenté l’an dernier à Pékin.

La conférence suivante se déroulera à Marseille probablement en octobre 2004 .

Une analyse globale fait apparaître quelques point intéressants :

Deux démonstrations de fusion froide ont été présentées : l’une par le professeur John Dash de l’université de l’Oregon à Portland, et l’autre par le Dr Mitchell Swartz. Les deux expériences ont démontré la production d’excès de chaleur.

Une société israélienne : Energetics Technologies Ltd. a commencé à travailler sur la fusion froide, et a obtenu des résultats positifs avec une cellule similaire à celle du Dr Violante de l’ENEA à Frascatti, Italie.

Les Dr Denis Letts et Denis Cravens ont montré l’augmentation de chaleur d’un facteur 10 lorsqu’un laser He-Ne de 30 mW est envoyé sur la cathode d’une cellule active. Cette expérience a été reproduite par quatre autres laboratoires .

Le professeur John Dash a montré que la radioactivité de l’uranium électrolysé dans l’eau lourde s’accélérait de 20%, avec formation de plomb ayant une distribution isotopique anormale.

Le site internet www.lenr-canr.org a un très grand succès, il possède près de 2000 références, et 200 articles complets au format pdf. Depuis son lancement en octobre 2002, près de 200 000 articles ont été téléchargés.

Un journal électronique : Condensed Matter Nuclear Science, dédié à la fusion froide est maintenant opérationnel. Il est géré par le MIT à l’adresse : http://cmns.mit.edu

2 Les résultats expérimentaux

2.1 - La production de chaleur

Comme toujours la production de chaleur est à la fois l’expérience la plus concluante et la plus difficile à réaliser quand on cherche des gros excès de chaleur. Néanmoins des résultats importants ont été montré à cette occasion :

2.1.1 - La diffusion gazeuse

Plusieurs équipes ont montré que de la chaleur anormale se produisait lorsque du deutérium passait au travers des films de palladium.

J. Patterson a fabriqué par cracking à 700°C de chlorure de palladium dans des micro tubes de silice, un matériau dans lequel il a fait circuler du deutérium, en appliquant un potentiel de 60 Volts aux bornes de la cellule. Un excès de chaleur de 40% a été observé pendant au moins 47 jours.

X.Z. Li, Pékin, a fait des expériences de perméation à travers des tubes de palladium chauffé recouverts de nickel montrant un excès de chaleur. Il montre que l’excès de chaleur dépends du flux de deutérium.

2.1.2 - Les expériences d’électrolyse en D2O

M. Miles a fait l’électrolyse de billes de palladium et de platine de 0.6mm, en lit fluidisé. Il a travaillé en courant continu et courant pulsé (100 Volts, 1µs, à 5kHz). Avec le platine pas d’excès de chaleur, 10 % d’excès avec le palladium .

M. Swartz a obtenu de forts excès de chaleur, jusqu’à 300% avec de l’eau lourde ultra pure de résistivité 220 k?, sans rajout d’électrolyte, avec cathode de palladium hélicoïdale. Des cycles de chargement et de déchargement accroissent l’excès de chaleur. Une remarque importante, est la forte tension mesurée en circuit ouvert : 2.5 Volts.

X.Z. Li, de l’université Tsinghua à Pékin, fait une électrolyse de l’eau lourde avec comme cathode un catalyseur au palladium supporté sur du carbone ayant une surface spécifique de 1000 m² par gramme. L’expérience se déroule près de la température d’ébullition, avec une anode en carbone. Il obtient un excès d’énergie de 0.45 Watt.

Gordon, a fait des expériences d’électrolyse en eau lourde avec comme cathode une grille de nickel, et comme anode du palladium. Il observe en quelques minutes un excès d’énergie, et observe des points chaus sur la grille de nickel.

Darik a réalisé des expériences avec une feuille de palladium comme cathode et deux feuilles de platine de part et d’autre comme anodes. Le palladium de la cathode est déposé en phase vapeur. Il obtient 370 % d’excès de chaleur. Il mesure aussi la formation de tritium.

V. Violante de l’ENA à Frascatti a fait l’électrolyse d’une feuille de palladium dans une cellule fermée avec comme électrolyte de l’eau lourde et LiOD. En rajoutant une excitation laser, il obtient un excès de chaleur de 0.5 watt, et un enrichissement de 15 à 20 % en tritium. L’excès de chaleur apparaît avec un taux de chargement de D/Pd = 0.94 .

F. Celani de l’INFN à Frascatti a mesuré un excès de chaleur de près de 1000 % avec comme cathode un fil de palladium et comme électrolyte de l’eau lourde avec C2H5OD, ainsi que des micro moles de Th(OH)4.

2.1.3 - Les expériences en électrolyse en H2O

V. Violante de l’ENA à Frascatti a fait l’électrolyse d’un film de nickel contenant des traces de cuivre avec comme électrolyte de l’eau légère à 1 mole de Li2SO4. Il mesure le rapport isotope Cu-63/ Cu-65, qu’il trouve inférieur à 1.3 alors que le naturel est de 2.6. En rajoutant une excitation laser He-Ne, ce taux devient égal à 0.2 !

2.1.4 - Les films minces

E. Del Giudice et al. de l’ENEA à Frascatti ont montré un fort excès de chaleur avec une cathode de palladium en film mince de 2 µm d’épaisseur, de 50 µm de largeur et de 1 m de longueur. A fort taux de chargement, ils pensent avoir atteint un taux de chargement supérieur à 1.

E. Storms a utilisé une anode en palladium et une cathode en platine. Un léger dépôt de palladium par électrodéposition permet de faire un film très mince et très actif. Il obtient un excès de 0.5 Watt.

2.1.5 – Stimulations laser

D. Letts et D. Cravens ont montré qu’une excitation par un faisceau laser He-Ne augmentait la production de chaleur.

E. Storms a reproduit les expériences de stimulation laser, et a montré un résultat positif.

M. Swartz montre un excès supplémentaire de 89 mW lorsque l’électrode de palladium est excitée par un laser He-Ne de 3 mW.

L. Case charge un catalyseur au palladium 0.1% en poids avec du deutérium gazeux. Il observe un excès de chaleur de 2 watts avec une puissance de chauffe de 30 Watts à 200°C dans un Dewar.

2.1.6 – Faisceaux énergétiques

J. Kasagi, a étudié l’interaction d’un faisceau de D+ de faible énergie et de fort courant avec des cibles métalliques deutérées. Il montre un effet d’écrantage des électrons qui accroît le rendement. Pour PdO : 600eV, Pd :300 eV, Fe :200 eV et Ni : 80eV. Deux groupes en Allemagne ont reproduit ces expériences, mais avec des valeurs supérieures : Pd : 800 eV et Ni : 450 eV. Le plus grand effet est observé avec le lithium : 1800eV.

G.K. Hubler du Naval Research Laboratory a reproduit également l’expérience de Kasagi.

A.G. Lipson montre une forte augmentation de la réaction D-D accompagnée de la production de rayons X dans des expériences avec des décharges dans du deutérium gazeux avec une cathode de titane, et une anode de molybdène. Il trouve une augmentation de 9 ordres de grandeur dans la section efficace de la réaction D+/TiD.

2.2 - Les rayonnements

2.2.1 - Electrolyse

S. Jones de l’université Brigham Young à Salt Lake City dans l’Utah, qui est co-découvreur de la fusion froide avec Stan Pons et Martin Fleischmann a montré par une expérience de coïncidence la formation de protons et de tritons simultanément. L’expérience a été réalisée avec des cathodes de titane chargée en deutérium par électrolyse dans de l’eau lourde avec LiOD.

S. Jones a également montré la production de neutrons avec un détecteur He-3 placé dans un tunnel dans une montagne, avec un bruit de fond de 2 coups/heure. Il a mesuré 2200 coups/heure, soit 1000 fois le bruit de fond .

F.E. Cecil et al. ont montré que des feuilles de titane chargées en deutérium dans des conditions de non équilibre produisaient des rayonnements alpha de 5.6 keV. L’expérience faite en refroidissant des feuilles de titane chargées en deutérium ont produit jusqu’à 10 000 coups/heure. Des expériences analogues avec des décharges plasma ont produit des résultats similaires.

Lipson et Rousssetski ont mesuré avec un détecteur CR-39 l’éjection de particules de 8 MeV d’énergie dans des couches Au/Pd/PdO et des feuilles de titane chargées en deutérium. Les résultats ont étés obtenus à la fois sur des systèmes chargés électroniquement, ou par décharge plasma, ou par excitation laser picoseconde.

A. Kitamura et al. ont bombardé des cibles de palladium (épaisseur 1mm) recouvertes d’or (de 0 à  140 nm) avec un faisceau de  de 7.5 à 27 keV. L’analyse a montré que la réaction D(d,p)t avait un rendement deux ordres de grandeur supérieure à la valeur théorique. Par ailleurs, l’analyse RBS montre que l’or se mélange au palladium au cours du bombardement, ce qui explique peut être le très fort taux de chargement obtenu.

R.A. Oriani a détecté des particules chargées avec du CR-39 dans une expérience électrolytique à l’eau légère avec H2LiSO4 sur une cathode de palladium.

T. Mizuno montre une production d’hydrogène supérieure à la loi de Faraday d’un facteur quelques fois 80 dans des électrolyses  avec une cathode de tungstène, et une anode de platine. Il utilise comme électrolyte de l’eau légère avec 0.3 M de K2CO3. A forte tension il observe une décharge plasma haute température responsable de la dissociation de l’eau. Quand il observe des dégagements de chaleur, il observe sur la cathode la présence de Fe, Zn, Ca et Si.

2.2.2 - Décharges plasma

Narita montre la production de rayons gammas entre 80 et 230 keV au cours de décharges dans du palladium préchargé en deutérium. Il montre que le signal augmente avec la pression. La même expérience avec l’hydrogène ne produit aucun effet.

2.3 - Les transmutations

2.3.1 - Diffusion gazeuse

Iwamura de Mitsubishi Heavy Industries au Japon a confirmé ses résultats précédents montrant qu’en faisant passer du deutérium gazeux à la pression atmosphérique ordinaire à travers une feuille de palladium de 100 µm d’épaisseur recouverte d’une multicouche CaO/Pd/Pd-Cs, il observe la transmutation du en .La mesure a été faite in situ en temps réel par XPS, ceci exclu toute possibilité d’artefact, et ex situ en fin d’expérience par SIMS. Dans les mêmes conditions, avec la multicouche CaO/Pd/Pd-Sr, il observe la transmutation du en . Le molybdène qui possède 7 isotopes naturels n’en présente quasiment plus qu’un dans cette expérience, montrant de manière in équivoque que ce matériau a été fabriqué par transmutation à partir du strontium.

Higashiyama a confirmé l’expérience d’Iwamura. La présence de prasodynium a été confirmée par activation neutronique.

Narita a analysé par TOF SIMS la production de nouveaux éléments en faisant passer du deutérium gazeux sous une pression de 10 atmosphères à travers une feuille de palladium de 100µm d’épaisseur. Au bout de deux semaines, il a observé la présence de chrome, fer, cuivre, argent avec une composition isotopique naturelle.

T. Passell a mesuré par activation neutronique le rapport Pd-110/Pd-Pd108 dans du palladium provenant des expériences d’Arata.. Il a mesuré une augmentation de 8% de ce rapport. Il a aussi mesuré une augmentation de l’argent par un facteur 12, du Co-59 par 3.2, du Zn-64 par 15, de Au-197 par 4, et par SIMS TOF le rapport Li-7/Li-6 par 1.6.

I. Savvatimova a montré qu’au cours de décharges plasmas dans de l’hydrogène, à basse énergie, la distribution isotopique du cadmium, du zinc et du ruthénium observée était anormale. En plus des masses 228-229-232-243-244-247-249-265 n’ont pas pu être indexées.

2.3.2 - Electrolyse

J. Dash a électrolysé une cathode d’uranium de 180µm d’épaisseur. Il observe une augmentation de la radioactivité alpha, béta et gamma de 20%. Il observe l’augmentation de la quantité de Th-234 et U-235.

2.3.3 - Décharges plasma

J. Dash a fait des décharges plasma à l’hydrogène et au deutérium avec des électrode d’uranium. Il observe un doublement de la quantité de particules alphas émises avec l’hydrogène et un triplement avec le deutérium. Il observe une augmentation du rapport U-235/U-238.  L’uranium a baissé de 1% et le plomb a augmenté, avec une distribution isotopique anormale. Ces mesures ont été faites par ICP-MS

2.4 – La préparation de la cathode et le chargement en deutérium

D. Cravens pense que l’excès de chaleur ne se produit que dans des conditions dynamiques : stimulation RF, pulses de chaleur, de pression, de courant, électromigration, co-déposition d’additifs, stimulation laser. Les défauts sont importants dans la structure métallurgique de la cathode. Pour cela, l’écrouissage de la cathode est une manière simple de l’atteindre.

M. McKubre pense aussi que le fort taux de chargement en deutérium n’est pas suffisant pour réaliser la fusion froide. Une stimulation par laser est très utile.

3 - Les théories

3.1 - Couplage phonons

Hagelstein du MIT a calculé qu’un couplage entre molécules D2 dans une lacune octaédrique du palladium pouvait être en résonance avec un atome d’He-4 dans le réseau situé à une distance de l’ordre du µm par l’intermédiaire des phonons optiques du réseau. Il en déduit que pour réaliser la fusion du deutérium, il fallait la présence préalable d’He-4, et une excitation des phonons du palladium. Cela serait possible par diffusion du deutérium à travers une couche de potentiel chimique différent, ou par laser THz, ou par micro ondes ou par photons optiques ou IR. Son modèle qui s’appuie sur un formalisme de mécanique quantique classique explique la quasi totalité des résultats expérimentaux observés. Les conditions optimales seraient : fort taux de chargement, présence de lacunes, et température élevée. Les domaines de cohérences seraient de 1010 atomes de deutérium, et la présence de 15 atomes d’hélium-4.

3.2 - Ecrantage électronique

N. Luo et al. ont calculé par Hartree Fock que les électrons du palladium pouvaient produire un effet d’écrantage qui augmente la probabilité de réaction D+D.

3.3 - Micro-cracks

Frisone calcule que la probabilité d’une réaction D+D à He-4 est augmentée de lors de la présence d’impuretés dans le  palladium.

3.4 - Neutrons

H. Kozima, .propose l’existence de neutrons dans les solides qui ont une structure bande, responsable des réactions nucléaires à basse énergie.

Fisher propose la présence d’agrégats de neutrons qui réagissent avec le métal.

4 - Conclusion

Cette conférence a été d’une très grande qualité tant au point de vue du contenu des exposés que de leur présentation. Il est maintenant sûr que les réaction nucléaires à basse énergie se produisent non seulement avec du deutérium, mais également avec de l’hydrogène. Les résultats expérimentaux commencent à être expliqués par des modèles théoriques. Le Wall Street Journal a publié un article sur la conférence.