Die Geschichte der „Kalten Fusion“

Bereits 1989 stellten die Chemiker Stanley Pons und Martin Fleischmann fest, daß in deuterierten Palladiumproben ein Energieüberschuß entsteht. Sie behaupteten, dies beruhe auf Kalter Fusion, was aus heutiger Sicht nicht der korrekte Begriff war. Dipl.-Ing. Robert Lechner-Schobel schildert die spannende Geschichte, wie sich die Wissenschaft in dieser Frage entwickelt hat.

Der Begriff Low Energy Transmutation weckt bei Physikern und Chemikern, die sich mit diesem Fragenkomplex nicht befaßt haben, negative Assoziationen an eine Form der Kalten Fusion oder an „magische“ Energien. Transmutation kommt in der Natur vor und ist oft nicht durch radioaktive Isotope und Gammastrahlung erklärbar. In biologischen Systemen gibt es Transmutationen zu Elementen, die zuvor nicht vorhanden waren – sowohl in Mikroben als auch in vielzelligen Organismen wie dem Menschen und in der Zahnmedizin. Heute ist dies in der Krebsforschung ein Thema, jedoch kaum geeignet für Energiequellen. Vor 20 Jahren erschien von C. Louis Kervran ein umstrittenes Buch Biological Transmutations, womit die Transmutation von Atomkernen gemeint war.

Eine geheimnisvolle „freie Energie“ gibt es nicht. Dr. Turtur, der dazu publizierte, hat sich leider verrechnet, was Josef Gassner herausfand. Auch Konstantin Meyl, der Skalarwellen nach Tesla für die Energieübertragung forcierte, hat sich verrechnet. Dies zeigte Christoph Büsel aus Rankweil in Vorarlberg. Ein anderer Traum ist ein „Magnetmotor“. Der bleibt stehen, wenn die im Permanentmagnet gespeicherte Energie verbraucht ist.

Damit bedürfen zwei schwierige Fragen einer Antwort:

  1. Wie funktioniert nukleare Transmutation bei Raumtemperatur? Und
  2. Kann daraus für den täglichen Einsatz Energie gewonnen werden?

Der erste, der entdeckte, daß Helium entstand, wenn Palladium mit Deuterium angereichert wurde, war der in Wien geborene Chemiker Fritz Paneth, der 1926 entsprechende Versuche anstellte, um herauszufinden, wie Isotope entstehen und sich umwandeln. Doch wurde damals nicht ausgeschlossen, daß es eine Fehlerquelle gab, und wie dieser Vorgang auf physikalischer Ebene abläuft, war damals völlig unklar.

Bereits 1948 berechnete Andrej Sacharow, daß, wenn man Deuteronen mit Myonen, d. h. schweren Elektronen, ausstatten könnte, sich die Atomkerne so nahe kämen, daß diese durch den quantenmechanischen Tunneleffekt verschmelzen. Er schuf dafür den Begriff Kalte Fusion, der später durch Low Energy Nuclear Reaction (LENR) oder einfach nur Transmutation ersetzt wurde. Myonen haben nur eine extrem kurze Lebensdauer von 2,2 µs, doch Alvarez konnte in einem Labor in Berkeley 1956 nachweisen, daß dies mit Myonen tatsächlich funktioniert.

Viel später, erst 1989, stellten die Chemiker Stanley Pons und Martin Fleischmann fest, daß in deuterierten Palladiumproben ein Energieüberschuß entsteht. Sie behaupteten, dies beruhe auf Kalter Fusion, was aus heutiger Sicht nicht der korrekte Begriff war. Fleischmann, Sproß jüdischer Emigranten aus Karlsbad, sagte bei einem Interview an seinem Ruhesitz in England, diesen Vorgang Kalte Fusion zu benennen, sei ein Wunsch der Universitätsleitung gewesen. Da es zunächst niemandem gelang, dieses Experiment nachzumachen, folgte schnell dessen Diskreditierung, und schon zwei Wochen später, am 1. Mai 1989, nannte Ronald Parker, damals Direktor des MIT Plasma Fusion Center, die Arbeit von Pons und Fleischmann „wissenschaftlichen Schund“. Heute weiß man, warum das Experiment vielen nicht gelang. Palladium saugt wie ein Schwamm kleine Gasmoleküle auf. Entgast man die Probe nicht vor der Anreicherung mit Deuterium, funktioniert das Experiment nicht.

Am indischen Bhabha Atomic Research Center in Bangalore verfügte M. Srinivasan et. al. damals über 2000 deuterierte Palladiumproben. Bei einer funktionierte, was Pons und Fleischmann feststellten. Ein anderer Wissenschaftler berechnete, daß ein zweites Elektron dort genügt, wo nur eines sein sollte, damit sich Deuteronen nahe genug kommen, um durch den quantenmechanischen Tunneleffekt zu verschmelzen. Eine derartige Dotierung, einen Elektronenüberschuß in der Gitterstruktur, nennt man bei Halbleitern n-Dotiering. Die Physiker aus der Hochenergieplasmaforschung waren sich allerdings sicher, daß die Coulomb-Barriere zu groß sei, um damit überwunden zu werden, und es müßten sowohl Neutronen als auch Gamma-Strahlung entstehen. Damit wurde die Kalte Fusion offiziell beerdigt.

Prof. Sergio Focardi

Im August 1989 entdeckte Francesco Piantelli, Physikprofessor an der Universität von Siena, daß auch mit hydriertem Nickel ein unerwartet hoher Energieüberschuß entsteht. Er begann eine Zusammenarbeit mit den Kollegen Sergio Focardi und Robert Habel. Focardi wurde in 2006 von Andrea Rossi um seine Meinung gebeten, der ihn ermutigte, auf dieser Basis seinen ECAT zu bauen. Rossi konnte Ergebnisse vorweisen, allerdings nicht auf voll vertrauenswürdige Art, womit er sich und der Sache schadete.

Die wissenschaftliche Grundlage

Bereits 1990 wurde in Utah die erste International Conference on Cold Fusion (ICCF-1) organisiert – ein fragwürdiger Name, der dann in International Conference on Condensed Matter Nuclear Science geändert wurde, aber die Abkürzung wurde beibehalten. Diese Konferenzen zogen anfangs viel pseudowissenschaftliche Beiträge an, denn es fehlte jede wissenschaftliche Erklärung und damit die Möglichkeit, Spreu vom Weizen zu trennen. Das hat sich inzwischen geändert: Gastgeber bei Folgekonferenzen waren Universitäten und staatliche Institute in 10 Staaten. Die letzte ICCF-22 fand im Sept. 2019 in Assisi statt, auf der der 30 Jahre seit der Diskreditierung von Pons und Fleischmann gedacht wurde.

Viele Forschungsaktivitäten über LENR nach 1989 wurden privat und teils an Universitäten von emeritierten Wissenschaftlern durchgeführt, deren Karriere keinen Schaden mehr nehmen konnte. Ein besonderes Verdienst hatte dabei der Chemiker Edmund Storms, der 2013 in einem Bericht an die Atomic Energy of Canada insgesamt 25 unterschiedliche hypothetische Funktionsweisen nannte. Er analysierte auch die bereits 1994 im Space and Naval Warfare Systems Center (SPAWAR) in San Diego beobachte LENR, die als heißer Fleck gefilmt wurde.1 Dort forschte man seit 1991 auch an LENR, bis dies auf Anordnung von Konteradmiral Patrick Brady Ende 2011 eingestellt wurde. Storms schrieb zahlreiche wissenschaftliche Beiträge zu LENR sowie die Einführung zur Literatur-Website LENR-CANR.org mit über 1000 wissenschaftlichen Veröffentlichungen.2

Steven B. Krivit gründete 2000 die New Energy Times, eine Website, die sich auf Nachrichten und Analysen zu LENR und Fusion spezialisierte, die oft auch sehr kritisch sind. Eugene Mallove leistete 2002 mit der Gründung der non-profit Organisation New Energy Foundation und als Autor des Buches „Fire and Ice: Searching for the Truth behind the Cold Fusion Furor“ einen wertvollen Beitrag für die LENR-Szene. Er wurde 2003 ermordet, was große Betroffenheit auslöste.

Die Nachweise für Energieüberschuss mit LENR sind heute sehr zahlreich. In Verbindung mit Kristallgittern wurde außerdem der Begriff Lattice Assisted Nuclear Reaction (LANR) eingeführt. Man sucht zu gemachten Beobachtungen passende Erklärungen und forscht auch aus Sicht der Theorie.

Die Bedeutung von Mehrkörperreaktionen für LENR wurde von den Forschern Allan Widom und Lewis Larsen erkannt und 2005 theoretisch formuliert. Die Defense Threat Reduction Agency im US-Verteidigungsministerium gab im März 2010 eine ausführliche Präsentation über dieses Thema zur Veröffentlichung frei, worin bestätigt wurde, daß die Widom-Larsen-Theorie viele Beobachtungen in Metallhydriden mit LENR sehr gut erklären kann. Nach dieser Theorie handelt es sich nicht um eine Fusion von im Metallgitter eingelagerten Deuteronen zu Helium, sondern um einen völlig anderen Mechanismus im Einklang mit dem Standardmodell der Teilchenphysik. Anläßlich eines LENR-Kolloquiums am CERN im März 2012 präsentierte der Physiker Yogendra Srivastava aus Perugia eine konstruktive Kritik an der Widom-Larsen-Theorie, woraufhin er zusammen mit Widom und Larsen das gesamte Konzept bis 2014 weiterentwickelte. Vom chinesischen LENR-Theoretiker Li, Professor für Physik an der Tsinghua-Universität, wurde bereits 2016 die Theorie mit schwachen Wechselwirkungen als richtig anerkannt. Japanische Wissenschaftler schlossen sich dem Mitte 2017 an.

Palladium, Nickel (wie bei Piantelli), Silber und andere Metalle sind für LENR-Reaktionen geeignet. Durch extreme Feldstärken von ~ 100.000 Mio. Volt/m an der Oberfläche eines Metallhydrids können Elektronen und Protonen zu sehr langsamen Neutronen rekombinieren, die Transmutationen bewirken, darunter auch zu Helium. Erst dadurch wird Energie freigesetzt. Die gebräuchliche Born-Oppenheimer-Näherung verliert ihre Gültigkeit, und die quantenmechanischen Wellenfunktionen der Teilchen im Cluster sind verschränkt – wobei diese Kurzdarstellung nur eine Andeutung für den physikalischen Vorgang sein kann.

Damit sind sehr viele beobachtete Effekte zu LENR erklärbar und auch, daß es hierbei keine Strahlung gibt. Sogar eine 1922 beobachte Transmutation zu Helium, ausgelöst durch einen explodierenden Draht, wurde erklärbar. Alle beobachteten Effekte zu anderen Arten von LENR sind damit nicht erklärbar.

Eine spezielle Art von LENR erklärte Storms bei der ICCF-18 2013. Nach seiner HYDROTON-Theorie entstehen in Nanorissen des hydrierten Metalls Ketten von Wasserstoffatomen, die kleiner als üblich sind und durch eine unerforschte Resonanz verschmelzen. Dies erklärt, warum LENR nicht nur an metallischen Oberflächen stattfinden.

Das Phänomen der Kavitation erklärt eine Theorie von Roger Stringham. Diese bewirkt z. B. bei Schiffschrauben Haarrisse. Dahinter steht die Erkenntnis, daß im Wasser bei bestimmten Strömungsverhältnissen Bläschen entstehen können, die im Bruchteil einer Millionstel Sekunde kollabieren. Aus dem Wasserdampf im Bläschen wird dann ein sehr heißes Plasma, welches wie ein Jet in die Metalloberfläche schießt. Solche Bläschen lassen sich auch mit Ultraschall erzeugen. Durch den Plasmajet im schweren Wasser, der auf die Metalloberfläche schießt, entsteht Helium ohne Strahlung. Es scheint, diese Art der Kavitation wirkt an der Oberfläche wie jene mit sehr langsamen Neutronen nach der W-L-Theorie.

Eine weitere nennenswerte Theorie ist die von Randell L. Mills zum Hydrino®, die er mit der Firma Brilliant Light Power umsetzt. Danach könne ein Wasserstoffatom sein Elektron in einen Energiezustand bringen, der es verkleinert und dann Hydrino® genannt wird. Die experimentellen Werte der Ionisierungsenergie im Hydrino®-Modell stimmen auf 4 Dezimalstellen mit den berechneten überein.3 Der Nachweis von Hydrinos® ist kompliziert und offen. Eine Testeinrichtung dazu wurde bei der ICCF-22 vorgeschlagen.

Die Theorie von Mills ist zwar ausgefeilt, aber dennoch umstritten. Er meint, die Hydrinos® wären ein Kandidat für die Dunkle Materie, doch dazu müßte diese eine Art nicht reagierender, stabiler Neutronen sein, was Quantenphysiker für unpassend halten.

Das Ziel für die industrielle Nutzung ist noch nicht erreicht, doch es zeichnet sich ein Bündel unterschiedlicher Ansätze dafür ab. Die Grundlagenforschung erscheint ähnlich kompliziert wie die nach einem Hochtemperatur-Supraleiter.

Erste Versuche zur Kommerzialisierung von LENR

Zu Beginn anspruchsvoller und auch teurer Forschung und Entwicklung steht neben der Frage der prinzipiellen Möglichkeit auch die Frage, was der entscheidende Vorteil wäre, wenn das Vorhaben gelingt. Natürlich weckt die hohe Energiedichte auch Erwartungen z. B. für eine Heizung von Wohnungen ohne Brennstoff, für ein Auto, das lebenslang ohne Tanken und ohne Steckdose auskommt, für einen PC ohne Steckdose, für Flugzeuge, die immer fliegen, und bis zur Raumfahrt – all dies zu geringsten Kosten.

Andrea Rossi, der seit seiner Ermutigung durch Focardi in 2006 ein industriell verwertbares Produkt anstrebt, erweckte sehr viel Aufmerksamkeit und ist seit Jahren immer „kurz vor dem Durchbruch“. Die Berichte zum seinem ECAT enthalten natürlich einen wahren Kern, so daß sich auch die NASA damit befaßte, diesen allerdings nicht in allen Aspekten selbst validierte.

Die Darstellung, wie die Spitzenleistung je kg und die Energie je kg unterschiedlicher Technologien zueinander stehen, zeigt, daß dies für LENR um 5 Größenordnungen günstiger ist als mit herkömmlichem Brennstoff.

Doch Rossi wäre nicht der akademische Sohn eines italienischen Schrotthändlers, würde er sich nicht entsprechend verhalten. Für sein ECAT-Projekt verkaufte er anfangs regionale Vertriebsrechte in der EU, bevor er in die USA wechselte und die Leonardo Corporation in Miami Beach gründete. Im Herbst 2015 wurden Ergebnisse einer 1-MW-Anlage bekannt, die einen 70- bis 80-fachen Energieüberschuß zeigten. In den USA trat er in eine Kooperation mit Industrial Heat Inc. ein, die vor Gericht geschlichtet werden mußte, da er einen unabhängigen Test blockierte. Im Januar 2019 präsentierte Rossi mit dem ECAT seine 20-kW-Heizanlage. Die abgegebene Energie berechnete er aus der Farbtemperatur des Plasmas nach einer Formel, die dafür aber gar nicht gilt. Ein Heizungstechniker würde dies professionell messen. Kein Wunder, daß niemand im Auditorium ins Schwitzen kam. Dottore Rossi und sein ECAT bleiben deshalb umstritten, und das im Juni 2019 in Stockholm geplante Symposium zu LENR über seinen ECAT wurde ausgesetzt.

Ein Entwickler in Österreich, der früher bei CERN beschäftigt war, hatte 2005 ebenfalls eine 20-kW-Heizanlage in Entwicklung. Die Prototypen funktionierten zeitweise, Design und Meßtechnik waren professionell. Eine Anlage heizte sein Haus nur für 2 Monate, war also nicht serienreif. Einzigartig war, daß die Energieproduktion schnell geregelt werden konnte. Für die Theorie hatte er seine eigene Vorstellung, und die von Widom und Larsen war noch unbekannt. Er verstarb 2012, bevor er die Entwicklung abschließen konnte, und hinterließ mangels stimmiger Theorie keine verwertbare wissenschaftliche Aufzeichnung. Im Gasabscheider fand sich Helium. Die Herstellungskosten werden auf 100 € je kW geschätzt, abgestimmt mit dem Entwickler. Diese Technologie wäre damit auch für den mobilen Einsatz in den ärmsten Ländern geeignet.

Ein anderes Beispiel ist die Firma PURRATIO bei Stuttgart mit ihrem Solfire, einem elektrischen Neutronengenerator so klein wie eine Zigarettenschachtel, der ein einfacher Nachweis für LENR ist. Allerdings sind die realisierten Generierungsraten zu klein, um an Energiegewinnung zu denken, und die nötigen Mittel für die Forschung fehlen.

Die Brillouin Energy Corp in Berkeley ist einer der Pioniere mit seiner Hydrogen Hot Tube (HHT), deren Test im Stanford Research Institute repliziert wurde. Brillouin Energy berichtete im März 2019 einen Energieüberschuß von 2,7. Ihre Theorie hat sich zur Controlled Electron Capture Reaction (CECR) entwickelt. Im Zuge der Entwicklungen gab es Verbesserungen, doch die Wegstrecke zum Produkt ist noch lang. Carl V. Page, der Bruder des Google-Gründers Larry Page, sitzt bei Brillouin Energy Aufsichtsrat. In den letzten 12 Monaten gab es keine neuen Nachrichten. Es werden Lizenzen angeboten.

Brilliant Light Power investierte bis Mai 2019 bereits 100 Mio. $ in die Forschungen zu ihrer Technologie mit Hydrinos® und der Stromerzeugung mit der SunCell®. Validiert seien die Theorie, die Erzeugung einer thermischen Leistung von > 200 kW und einer optische Leistung von 10 MW. Mit der kontrollierten Freisetzung von 20 MW Leistung aus einem Volumen von 10 mm3 wurde im Test die höchste je gemessene Leistungsdichte erreicht. Das ist so, als würde im Volumen einer Stecknadel die Leistung für vier Lokomotiven erzeugt. Superhelles Licht wird mit PV-Zellen in elektrischen Strom umgesetzt sowie Wärme in bekannten Dampfmaschinen. Als Alternative ist auch der Einsatz eines Magneto-Hydro-Dynamischen (MHD-)Generators vorgesehen, der Elektrizität direkt aus dem strömenden Plasma erzeugt. Neuartige Verbundmaterialien mit Hydrinos® erscheinen möglich. Die Experimente sind beeindruckend, obgleich noch kein kommerzielles Produkt sichtbar ist.

JET Energy Inc. mit der NANOR Technology von Peter Hagelstein zeigte einen Energieüberschuß von 14 bis 15, was erhebliche Forschungsaufwendungen für ein entsprechendes Material erforderte. Hagelstein und die MIT Energy Conversion Group ist zusammen mit Mitchell Swartz von JET Energy seit langem der Veranstalter eines Kolloquiums am MIT zu Lattice Assistance Nuclear Reaction (LANR). Allerdings berichtet deren Website seit 2015 nicht Neues.

Clean Nuclear Power in Lugano hat den Fokus auf Stromquellen mit Low Energy Nuclear Transmutations (LENT) als Energiequelle und erhielt im März 2018 ein europäisches Patent. In deren Netzwerk sind bekannte Forschungseinrichtungen und zwei der wichtigsten Wissenschaftler zu LENR, der vorgenannten Herren Yogendra N. Srivastava und Allan Widom. Die sind zugleich aktiv für LENR-Cities, Neuchâtel, deren Ziel es ist, Städte mit dieser Technologie zu versorgen, sofern mal ein Produkt vorhanden ist. Geleitet wird die Gruppe von Filippo de Jorio, der aus dem Wealth Management kommt. Im April 2013 freuten sich die Teams von LENR-Cities und von Kresenn Ltd, UK, daß sie eine Partnerschaft unterzeichnet haben, die sich mit dem Aufbau und der Verwaltung eines Geschäftsumfelds zur Finanzierung und Entwicklung von LENR-Technologien und -Anwendungen befasst. Von einem Produkt und Fortschritten nach 2014 ist dort nichts zu sehen, doch es war u. a. der ECAT-Einsatz geplant.

George H. Miley ist der prominente Wissenschaftler für LENR in den UIUC Fusion Laboratories, der hinter LENUC steht.4 Er stellte anläßlich der NETS 2012 sein LENR-Projekt als umwälzende Technologie dar – auch für die Raumfahrt. Von ihm stammt das im Bild oben gezeigte Design eines 10-kW-Stromgenerators auf Basis von LENR und der Verwendung von Nanopartikeln. Seine LENR-Forschung zeigte deutlichen Energieüberschuß und viele Transmutationsprodukte wie Eisen, Kupfer, Calcium, Zink, sogar Gold und Seltene Erden. Er verwendete ultradünne Schichten aus Palladium und Nickel auf einem Metallsubstrat als Elektrode in einer Lösung mit schwerem Wasser.

Eine Reihe großer Firmen befassen sich mittlerweile mit LENR – vor allem auf der Anwendungsebene für den Fall, daß Transmutationsenergie sicher und kontrolliert funktioniert. Wissenschaftliche Beiträge fehlen, so daß sich diese Aktivitäten derzeit eher auf Beobachtungen beschränken.

Digital Watershed in Minneapolis ist eine gemeinnützige Organisation, deren Mission ist es, soziale Interaktionen und Bildung an einen neuen Ort zu bringen, damit Benutzer ihre Ideen und Kenntnisse über interaktive Medien teilen können. Dazu wurde auch eine ausführliche Information zu LENR verfügbar gemacht. Ähnlich positioniert ist die NUCAT Energy LLC, die Lehr- und Unterrichtsmaterialien zu LENR bereitstellt und auch für die Öffentlichkeit und Firmen entsprechende Kurse durchführt.

Ausblick für Deutschland

2014 regte Uwe Doms in einem Schreiben an den Bundestag an, daß in Deutschland auf dem Gebiet LENR geforscht werden sollte. Das wurde in Abstimmung mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung mit der Begründung abgelehnt, LENR sei „bis heute nicht verifiziert und unseriös“ – eine typische LINKE-Argumentation von MdB Kersten Steinke für Stillstand, daß nicht erforscht werden darf, was hier noch nicht etwas erforscht wurde.

In Deutschland hat die acatech, die Akademie der Technischen Wissenschaften, weder das Thema Fusion noch LENR noch Transmutation in ihre wissenschaftlichen Programmpunkte aufgenommen. Es scheint, die deutschen Forscher für Hochenergieplasma haben bei LENR einen wichtigen Punkt übersehen: Die Dichte von Wasserstoff in Metallen ist bis zu 120millionenfach größer als im heißen Plasma von ITER. Bei einem solchen Metallhydrid gelten Mehrkörperreaktionen, nicht die einzelner Atomkerne wie im Hochenergieplasma – siehe die W-L-Theorie. Mathematisch ist dies viel schwieriger. Will dies hier vielleicht deshalb niemand, der Verantwortung trägt, verstehen?

Welche Zukunft hat ein Land, wenn es sich im Glanz der Abendsonne seiner Erfolgsgeschichte wohl fühlt und nicht bemerkt, was in der Welt passiert? Da könnten die Lichter für immer dunkler werden. Deutschland und die EU haben die Wahl: Dem Wegweiser im Bild zu folgen oder für sich und die Welt durch Förderung entsprechender Innovationen Gutes zu tun.

Dafür bedarf es mehr Menschen mit anspruchsvollen Talenten, doch diese werden immer seltener oder wandern aus. Ein breites Spektrum an Maßnahmen wäre nötig, dies zu ändern: Risikobereitschaft anerkennen und Venture Capital zu fördern wären Komponenten.

Fußnote(n)
  1. Heißer Fleck in Palladium-Kathode: http://www.i-sis.org.uk/coldFusionCondensedMatter.php[]
  2. Siehe auch Dr. Edmund Storms, „Was ist eigentlich aus der ,Kalten Fusion’ geworden?“, FUSION, 01/1999.[]
  3. Dr. Mills Fresno State lecture; 20.03.2017; unglaubliche Energiedichte wird berichtet. https://www.youtube.com/watch?v=8dCzVUnnL00&feature=emb_rel_end. Überblick zur Theorie: https://brilliantlightpower.com/theory-overview/[]
  4. Study of a Power Source Based on Low Energy Nuclear Reactions (LENRs) Using Hydrogen Pressurized Nanoparticles; George H. Miley, Professor Emeritus, University of Illinois, LENR Team; TechConnect Briefs 2017, page 17 ff; https://pdfs.semanticscholar.org/b41c/a31e6779f4c0ddaa7b0cb7241a00d097c862.pdf[]

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