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氘通量透钯时引发的异常发热现象的研究

刘斌  
【摘要】: 凝聚态核科学实验的可重复性是亟待解决的问题,本论文通过重复一系列气态充氘实验,研究过热现象及其与其它现象的关联。 气态充氘法优于传统的电解充氘法。不仅易于重复,而且用气态充氘法产生氘通量可以在重水沸点以上运行,因此,寻找反应的温度范围更宽,更有利于未来的应用。 本实验室长期坚持气态充氘法实验,其中有田坚用Calvet量热计测到的过热与氘通量(140℃热流与氘通量峰)关联实验和李晶的跳动式发热(130℃时最大温升10℃)实验等。通过对气态充氘系统的研究工作,总结出钯管管内抽气的最新实验方案,从而避免了气体热传导、氘气溶解热以及抽氘时绝热膨胀等给量热带来的不确定性。结合选择性共振隧穿理论,提出用一束细长钯管代替单根短钯管来增大钯管表面积的方案,此改进一方面增大了氘通量,另一方面更增加了处于共振温度范围的钯管面积。本实验还使用工业化产品(氢气纯化器)中的核心集成部件来开展研究工作,为产生可实用的能量创造了条件。通过逐步改进实验设计,达到了能够测量Pd管表面各点的温度的要求;通过内加热,标定了发热功率与温度的关系,从而能够比较有把握地判断异常发热效应。同时,采用流量计监测扩散通量的变化。基于以上的改进,最后从与空气的对比实验中,得出存在异常发热这个较有说服力的结论。通过不抽气和抽气实验的对比,证明氘通量的存在会使发热更明显。这些结果,不但成功重复了Fleischmann和Pons的“滞后发热”,还与美国宇航局(NASA)的Fralick过热结果不谋而合,并将发热效应从毫瓦级提高到瓦的量级。本论文中氘通量与过热的关联,也是对选择性共振隧穿理论间接的验证。 论文最后介绍了基于通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)的数据获取和温度控制系统。它除了界面友好、程序可读性好和效率高以外,在设计上还采用了简洁而完备的PID控制算法。


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