Низкоэнергетические ядерные реакции (Low Energy Nuclear Reactions, LENR) находятся на периферии науки сегодня. Несмотря на множество свидетельств аномального выделения тепла и трансмутации элементов, эта область исследована недостаточно. У многих эффекты не воспроизводятся. Общепринятой теории, объясняющей наблюдаемые аномалии, нет. В статье кратко описана предыстория LENR, дан обзор настоящего положения дел, и представлен концепт энергоёмких, надёжных и безопасных источников электроэнергии — термофотоэлектрических генераторов с низкоэнергетическим ядерным реактором (LENR-ТФЭГ).

Предыстория

Идея о взаимопревращении первоэлементов появилась в античной Греции. В III веке до н.э. египетский философ Болос привнес идею о возможности превращения неблагородных металлов (железо, свинец) в золото. Параллельно и независимо идея трансмутации развивалась в древнем Китае. Китайские алхимики искали способы превращения неблагородных веществ в золото. У греко-египетских алхимиков (труды Зосимы Панополитанского) появляются упоминания таинственного вещества или «тинктуры», способного трансмутировать металлы. В средние века эти представления перешли в арабский мир (труды Джабира ибн Хайяна), где идея «великого делания» и поиска идеального катализатора получила научное и мистическое оформление. Далее, через латинские переводы арабских трактатов идея «философского камня» закрепилась в европейской алхимии, став центральной целью таких мыслителей, как Роджер Бэкон. Трансмутация элементов представлялась как биолого-духовный процесс. Алхимики считали, что металлы «растут» в недрах Земли под влиянием тепла планет. Полагали, что философский камень должен нести в себе огромную концентрацию «жизненной силы», что ускорило бы процесс созревания металла с тысяч лет до нескольких секунд. Думали, что на финальных стадиях получения философского камня (стадия рубедо — покраснение) выделяется столько внутреннего жара, что лаборатория может вспыхнуть, если алхимик не умерит внешний огонь. Камню приписывали свойства, удивительно похожие на современные представления о радиоактивности и ядерной энергии. Например, писали, что крупица Камня, брошенная в воду, заставит её долго кипеть без подкладывания дров. Философский камень был воплощением «чистой силы», способной трансформировать материю, излучая свет и жар.

В XVII-XVII веках алхимия трансформировалась в химию, и концепция философского камня была оставлена. Этому способствовали труды Роберта Бойля, Антуана Лавуазье и др. При этом Бойль верил в возможность трансмутации. Но концепция оказалась плодотворной и не ушла бесследно — она переродилась. В химии появился катализ, в фармакологии — идея “магической пули” (таргетная медицина, антибиотики). В ядерной физике идея трансмутации элементов (свинца в золото) оказалась реальной, но не на химическом, а на ядерном уровне. В XX веке физики научились превращать элементы друг в друга в ядерных реакторах и на ускорителях (коллайдерах). Более того, физики смогли получить искусственное золото из ртути в 1941 году путем бомбардировки нейтронами, хотя этот процесс оказался экономически невыгодным (золото вышло очень дорогим). Идея крупицы вещества, которая способна выделять большие объемы энергии (греть воду без дров), материализовалась в виде урана и плутония. Таблетка диоксида урана массой всего в несколько граммов за счет деления ядер выделяет столько же тепла, сколько тонны угля или нефти, выступая «технологическим философским камнем» индустриальной эпохи. 

Для трансмутации элементов в высокоэнергетических ядерных реакциях требуется много энергии, большие и сложные установки. Это далеко от настольных приборов алхимиков. В середине XX в. выявился прямой потомок алхимии — низкоэнергетические ядерные реакции.

В конце 1950-х годов советский инженер Иван Филимоненко работал над источниками энергии для советской космической программы. Его установка представляла собой электролизную ячейку специальной конструкции. В качестве электролита использовалась тяжелая вода (D₂O). Катод изготавливался из палладия (металла, способного впитывать водород в огромных объемах, превышающих его собственный объем в сотни раз). При пропускании тока и нагреве до 1150 °C происходило насыщение палладия дейтерием и выделялось избыточное тепло. Несмотря на важность результатов, они воспроизводились нестабильно. Кроме того, теория Филимоненко противоречила принятым представлениям о невозможности понижения кулоновского барьера и могла содержать ошибку о выделении гелия в реакции. В 1968 г. исследования свернули.

В 1960-е г. французский инженер Луи Кервран выдвинул гипотезу о «биологической трансмутации» в растениях и животных. Были проведены эксперименты с курами, в которых наблюдалось образование кальция в скорлупе яиц, которого изначально не было в корме. Кервран думал, что он образуется из калия, который был в корме. Независимая проверка образования кальция в организме кур затем показала, что кальций вымывается из костей при его нехватке в корме. Однако, часть исследователей утверждает об образовании новых элементов при проращивании семян и в культурах живых микроорганизмов, помещенных в особые условия. Опыты в России проводили Волков и Корнилова.

В 1989 г. химики Мартин Флейшман и Стэнли Понс заявили, что открыли «холодный ядерный синтез» (Cold Fusion). Они использовали электролиз дейтериевой воды с палладиевым электродом при комнатной температуре. Кристаллическая решетка палладия впитывала дейтерий и, как утверждалось, заставляла ядра сливаться, выделяя аномальное тепло. Хотя академическая наука впоследствии разгромила их за невоспроизводимость, это событие стало рождением LENR-сообщества. В 1992–1998 годах Флэйшман и Понс возглавили секретную лабораторию IMRA во Франции, финансируемую структурой японского концерна Toyota. Там учёные пытались добиться воспроизводимости эффекта в высокоточной калориметрической системе (ICARUS). Однако, это им не удалось. Низкую воспроизводимость они объясняли «капризностью» реакции — зависимостью от качества используемого палладия и необходимости длительного электролиза при определённой температуре для её запуска. В 1998 г. лабораторию закрыли.

В 1990-х итальянский физик Серджио Фокарди и биофизик Франческо Пьянтелли перешли от дорогого палладия к дешёвому никелю и обычному водороду. Они помещали никелевые образцы в стальную капсулу, закачивали туда водород и подогревали до 400 °C. При этом наблюдалось избыточное выделение тепла, которое могло длиться неделями. Исследованиями заинтересовался Андреа Росси. Опыты продолжились с использованием порошков никеля и гидридов металлов (вместо газообразного водорода).  В 2011 году он представил свой E-Cat. Заявлялось, что небольшое количество нагретого порошка никеля в присутствии водорода способно месяцами генерировать киловатты тепла, трансмутируя никель в медь. Несмотря на подозрения в мошенничестве и отсутствия E-Cat у заказчиков по сей день, физический эффект может быть реален. В России эффект независимо наблюдал физик Александр Пархомов, в Китае - профессор Цзян Суншэн (Songsheng Jiang, CIAE, Пекин). При длительной работе никель-водородных ячеек при температурах 1000–1100 °C группа Цзяна наблюдала устойчивый COP в диапазоне от 1.2 до 1.5. 

Отдельным направлением стали плазменные LENR. В 1994–1997 годах советские учёные Анатолий Вачаев и Николай Иванов создали полупромышленную установку «Энергонива», где под действием электрического разряда в дистиллированной воде формировались плазмоиды. По заявлениям авторов плазмоид мог гореть некоторое время после выключения питания, и при этом образовывалась суспензия порошков металлов, которых изначально не было вблизи разряда. В дальнейшим опыты с плазменным LENR проводили Станислав Адаменко, Филипп Канарёв, Тадахико Мизуно, Анатолий Климов (ОИВТ РАН) и др. Идеи учёных подхватили стартапы Brilliant Light Power, Prometheus, ENG8. 

LENR унаследовали от концепции философского камня три качества, которые мотивируют энтузиастов бороться с академическим скепсисом:

1. Локальность и доступность: Энергию можно получить не на гигантской АЭС или токамаке за миллиарды долларов, а в компактном устройстве на рабочем столе.

2. Каталитическая природа: Нужен особый материал-посредник (палладий, нано-никель, микробный фермент), который не является опасным и труднодоступным ядерным топливом, но открывает скрытые силы материи.

3. Отсутствие «грязи»: Алхимическое золото должно было быть чистым, без порчи. LENR-реакторы привлекают тем, что ядерная энергия в них может добываться без жёсткой радиации и радиоактивных отходов.

Самые наукоёмкие разработки

В последние годы в мире становится всё больше исследователей LENR. Часть из них регистрируют ядерные эффекты, часть нет. Ложноположительные результаты могут быть вызваны неучтёнными химическими реакциями, термодинамическими эффектами, низким качеством калориметрии, недостаточной чистотой в зоне реактора. Отрицательные результаты некоторых исследований — неподходящими материалами и методиками опытов. Среди тех, кто делает громкие заявления, могут быть и мошенники. Так было и раньше, при появлении всех значимых технологий. Как говорят, нет дыма без огня. Ниже приведены наиболее наукоёмкие проекты в этой сфере на сегодня.

• Brillouin energy (США)

  Калифорнийская компания, многолетний игрок в области LENR.

  Технология: Их реакторы WET Electron Reactor и HYDROSONIC Reactor используют никелевые металлические решетки и водород. Реакция стимулируется высокочастотными электромагнитными импульсами (Q-Pulse), что позволяет точно управлять выделением тепла.

  Валидация: SRI International (доктора Майкл МакКубре, Фрэнсис Танзелла). В отчетах SRI зафиксирован стабильный и воспроизводимый COP в диапазоне от 1.5 до 2.0 (для их раннего прототипа Hydrogen Hot Tube). 

  Текущий статус: Компания привлекает венчурное финансирование (включая крупные транши до 60 млн долларов) и работает над созданием лицензируемых коммерческих тепловых систем для отопления.

• Сlean Planet (Япония)

  Успешный и легитимный японский стартап.

  Технология: Они используют наноструктурированный композитный материал из слоёв никеля и меди, насыщенный водородом.  При нагреве система генерирует избыточное тепло с температурой до 1000°C без выбросов углекислого газа и радиации. 

  Валидация: Tohoku University (проф. Ясухиро Ивамура и др.). Официально заявленный устойчивый COP составляет от 1.5 до 1.8 на макроскопическом уровне (при генерации тепла от 100 Вт до 1 кВт). 

  Текущий статус: Компания переходит от научных изысканий к коммерческому внедрению. Они проектируют тепловой модуль «QHe IKAROS». Совместно с ведущим японским производителем промышленных котлов Miura Co. ведётся разработка пилотного бойлера. Компания привлекла крупные стратегические инвестиции от Higin Capital, Gas One Group и металлургического гиганта Tanaka.

• Проект NASA Glenn Research Center по LCF (США) 

  Многолетний проект NASA по Lattice Confinement Fusion (LCF) — ядерному синтезу в условиях ограничения кристаллической решеткой.

  Технология: Физики NASA брали металлы эрбий и титан, насыщали их дейтерием до предельной концентрации и облучали интенсивными гамма-лучами или высокоэнергетическим рентгеновским излучением (с энергией выше 2 МэВ). Гамма-кванты при этом расщепляли часть дейтронов на протоны и нейтроны. Вылетевшие нейтроны сталкивались с соседними ядрами дейтерия, «расталкивая» их внутри жёсткой кристаллической решетки металла и инициируя ядерные реакции.

  Текущий статус: Из-за наличия ускорителя в схеме COP << 1. Они изучают методы «накачки» решётки с помощью тлеющего разряда, ионного пучка без облучения и громоздкого ускорителя. Это позволит создать нерадиоактивный и ёмкий источник энергии для космических аппаратов, заменив РИТЭГи.

• CleanHME (Европейский Союз)

  Это масштабный общеевропейский научно-исследовательский консорциум, финансируемый в рамках программы ЕС Horizon 2020. Аббревиатура расшифровывается как Clean Energy from Hydrogen-Metal Systems.

  Технология: Исследования сфокусированы на системах «водород-металл» и плазменных LENR-эффектах. Учёные исследуют безрадиационные ядерные реакции, которые протекают внутри кристаллической решётки металлов благодаря дефектам. Было подтверждено стабильное избыточное тепловыделение при высоких температурах. Созданы активные материалы на основе наноструктурированных металлов со специально внесёнными дефектами кристаллической решетки. Это позволило значительно повысить скорость выделения тепла. 

  Валидация: Продемонстрировано несколько работающих прототипов небольших теплогенераторов. Показатели COP на макроуровне удерживались в районе устойчивых 1.4–1.7.

  Текущий статус: Проект завершил основную фазу по грантовому соглашению в конце 2025 года, представив отчёты. В 2026 году консорциум функционирует как открытая база научных знаний и технологический фундамент для европейских стартапов. На основе их наработок сейчас создаются новые компактные реакторы, а участники консорциума подают заявки на новые гранты в рамках раундов Horizon Europe 2026 для коммерциализации систем. 

• HyLENR (Индия)

  Молодой наукоёмкий стартап.

  Технология: Используют метод LCF — насыщают водородом металлическую матрицу из никеля и палладия (Ni-Pd) и применяют лазерное/электромагнитное возбуждение ядерных реакций. Регистрируется избыточное тепло без образования плазмы, экстремального давления или вредоносного излучения 

  Валидация: Texas A&M University (проф. Лин Шао и др.), доктор Шри Варапрасад. Компания декларирует, что их экспериментальный 100-ваттный реактор демонстрирует устойчивый COP = 1.5. 

  Текущий статус: Летом 2026 года компания привлекла около 3,1 млн долларов США на масштабирование. На конференции ICCF-27 (Канада) в сентябре 2026 г. заявили об успешном управляемом нуклеосинтезе (трансмутации элементов). В отработанном топливе их реакторов анализы зафиксировали следы 32 новых элементов, включая ценные редкоземельные металлы (например, иттрий) и актиниды. Сейчас стартап готовится к космическим тестам своих мини-реакторов для оценки их применимости в качестве источников питания спутников.

Несмотря на долгую историю опытов с LENR, до сих пор нет работающих коммерческих устройств. Это является одним из аргументов критиков. Однако, тому есть объяснения: низкая воспроизводимость из-за плохого понимания физики наблюдаемых эффектов, деградация используемых материалов, сложное управление реакциями, небольшой COP.

Теория

Помимо экспериментальных исследований и создания прототипов реакторов делаются попытки теоретического описания наблюдаемых эффектов. Основные:

1. теория аномальных ядерных реакций (ANR) —  снижение кулоновского барьера из-за электронного экранирования и квантовое туннелирование протонов в соседние ядра металла (или слияние ядер дейтерия) при сильной «раскачке» наводороженной решётки металла;

2. теория гидрино (Brilliant Light Power, Рэнделл Миллс) — стимулированный переход зажатых в междоузлиях решётки атомов водорода в состояние «гидрино» (электронная оболочка ниже основного уровня) с выделением тепловой энергии;

3. модель структурированного атома (Structured Atom Model, SAM) — стимулированный захват протонов водорода несимметричными составными ядрами металлической решетки в областях локального понижения потенциала;

4. теория Видома-Ларсена (CECR, Controlled Electron Capture Reaction у Brillouin Energy) — стимулированный захват электронов протонами в сжатых атомах водорода вблизи поверхности металла с образованием ультрахолодных нейтронов, которые проникают в ядра атомов металла, вызывая трансмутации и выделение энергии.

На мой взгляд, наиболее правдоподобной выглядит последняя теория. При «раскачке» зажатых в «горячих точках» атомов водорода вряд ли протоны ядер «туннелируют» сквозь свои электронные облака без взаимодействия с ними. Если бы существовали гидрино, то скорее всего энергия бы сбрасывалась в т. ч. излучением, но соотв. линий в спектрах водорода не зарегистрировано. SAM не согласуется с опытами по рассеянию элементарных частиц на ориентированных ядрах атомов. Ядра атомов могут состоять из смеси протонов с электронами (протон-электронной жидкости), но они должны быть симметричны при этом. Теорию Видома-Ларсена критикуют за отсутствие гамма-излучения и нейтронов вблизи реакторов. Но ультрахолодные нейтроны медленные и могут поглощаться соседними ядрами топлива, слегка «толкая» их. Энергия слабо возмущенных ядер может сбрасываться электромагнитными толчками электронных оболочек и цепочками бета-распадов, вызывая нагрев без гамма-излучения.

LENR-генераторы

Основным применением LENR является получение тепла (обогрев). Однако, часто более удобной в использовании является электрическая энергия. LENR-генераторы могут обладать высокой удельной энергоёмкостью, компактностью, слабой зависимостью от параметров внешней среды, безопасностью и экологичностью. Последние два положительных качества обусловлены нерадиоактивностью используемого топлива и продуктов реакции, а также отсутствием ионизирующего излучения. Такая особенность выгодно отличает LENR-генераторы от компактных АЭС и РИТЕГов. Ядерная энергия в LENR-генераторах может преобразовываться в электрическую с помощью тепловых машин (например, двигателя Стирлинга), термоэлектрических, термофотоэлектрических и термоэмиссионных генераторов. Недостатком тепловых машин является наличие обслуживаемого контура с подвижной теплопроводящей средой, а также движущихся частей механизмов. Недостатком термоэлектрических генераторов является низкий КПД и необходимость поддержания большого градиента температуры в них. Термоэмиссионные генераторы, несмотря на высокий КПД, имеют недостаток в виде постепенного выгорания поверхности термокатодов. Термофотоэлектрические генераторы (ТФЭГ) наиболее надёжны и неприхотливы из всех перечисленных. Это обусловлено использованием в них твёрдотельных фотогальванических элементов (ФЭ), располагающихся на удалении от теплогенерирующего элемента. Обеспечить работу термофотоэлектрического генератора с низкоэнергетическим ядерным реактором (LENR-ТФЭГ) в режиме саморазогрева можно использованием вакуумной термоизоляции реакторной камеры.

Варианты LENR-ТФЭГ с электроплазменным способом поддержания ядерной реакции в реакторе уже запатентовал Рэнделл Миллс (патент 1, патент 2). Для создания плазмы у него используется система инжекции топлива (расплавленного металла) в область электрического разряда. Но подобные устройства менее надёжны, чем устройства с разогревом LENR-топлива: из-за высокой температуры плазмы, работы с жидким металлом и деградации электродов. В этой статье описан радиоизотопный ТФЭГ. Генератор состоит из контейнера с радиоактивным изотопом (например, с оксидом Sr₉₀), внешней несущей сферы с тонким слоем полупроводниковых ФЭ и расположенных на их поверхности двойных ИК-фильтров. Фильтры отражают не используемую длинноволновую компоненту излучения обратно в сторону контейнера. Существенным недостатком данного генератора является использование радиоактивного топлива, что ограничивает область применения удалёнными от мест обитания человека областями.

Концепт LENR-ТФЭГ

На рисунке ниже представлена схема возможной реализации эффективного, надёжного и экологичного LENR-ТФЭГ на базе известных технологий.

Внешняя колба вакуумного сосуда Дьюара (1) изготавливается из нержавеющей стали, полированной изнутри. Внутренняя колба (2) изготавливается из тугоплавкого металла или керамики и покрывается с внешней стороны селективным эмиттером. Сосуд Дьюара устанавливается на твёрдое основание. Во внутреннюю колбу сверху плотно вставляется капсула с LENR-топливом (3). В качестве топлива можно использовать смесь наноструктурированного порошка LENR-активного металла с порошком содержащего водород или дейтерий вещества, либо с чистым водородом/дейтерием, закачанным под давлением (например, смесь порошков Li[AlH₄] и Ni в весовом соотношении 1:10). Капсула может быть керамическим цилиндром, закрывающимся с торцов жаростойким герметиком. Верхний торец при этом делается разрушающимся от избыточного давления в случае перегрева. Сверху капсула с топливом плотно закрывается теплоизоляционной пробкой из пористой керамики (4). Для удаления избыточного водорода при перегреве в пробке сделан вентиляционный канал (5) с предохранительным клапаном. Для нагрева капсулы с топливом можно использовать нихромовую спираль (6), навитую на внутреннюю колбу сосуда Дьюара. Для контроля температуры и давления в реакторе используются датчики (7). Нагревательная спираль соединена с цепью питания через термостойкое реле (8) с внешним управлением. Питание осуществляется от аккумуляторной батареи (9), расположенной в блоке электроники (10). На внутренней поверхности внешней стенки сосуда Дьюара закреплена матрица фотоэлементов (ФЭ) с помощью термоклея. Используются ФЭ, чувствительные в области максимума интенсивности теплового излучения селективного покрытия внутренней колбы в режиме генерации (в ближнем ИК-диапазоне), например, полупроводниковые GaSb структуры. На поверхности ФЭ находятся тонкие слои оптических фильтров, отражающие длинноволновую ИК-компоненту спектра излучения нагретого контейнера обратно. Все ФЭ объединены в сеть с помощью отрезков проводников. Охлаждение внешних стенок сосуда Дьюара с ФЭ осуществляется посредством металлического радиатора (11). Дополнительно может использоваться воздушная или жидкостная система активного охлаждения (на рисунке нет).

На начальном этапе работы подготовленная топливная смесь загружается в капсулу, производится герметизация. Затем капсула с топливом помещается в реактор. Производится медленный нагрев топлива до рабочей температуры (1000-1300 ⁰C). При её достижении блок электроники выдаёт сигнал в реле на размыкание цепи питания спирали. Большая часть вырабатывающейся в LENR-топливе тепловой энергии начинает преобразовываться в электрическую с помощью сети ФЭ. Малая часть энергии уходит в окружающее пространство. В случае перегрева капсулы высокое давление водорода в ней вызывает разрушение верхнего торца, и газ удаляется через вент. канал. Для остановки реакции или сброса температуры топлива пробка может выниматься. Выходящая из блока электроники электроэнергия может иметь необходимые потребителю параметры, например, U=220 В, f=50 Гц. После выработки внутренней энергии LENR-топлива производится замена капсулы с топливом.

Эффективность описанного LENR-ТФЭГ обеспечивается использованием энергоёмкого топлива и качественной вакуумной теплоизоляцией. Полированная металлическая поверхность сосуда под ФЭ отражает пропущенную часть излучения назад, что в совокупности с отражением ИК-фильтрами позволяет дополнительно снизить теплопотери (до 5-10%) и увеличить эффективность преобразования тепловой энергии в электричество. Надёжность обеспечивается использованием крепкой конструкции, системы сброса водорода, качественных ФЭ и оптимального охлаждения. Экологичность обусловлена отсутствием радиоактивности используемого топлива и продуктов реакции.

Заключение

Видов LENR-реакций много. В каких-то энерговыделение больше, в каких-то меньше. Теоретически, могут быть и эндотермические реакции. При этом наблюдается трансмутация химических элементов. Идея алхимиков о появлении металлов в недрах планеты теперь выглядит недалёкой от реальности. Под действием высоких температур и давлений в ядре и мантии Земли могут происходить LENR с водородом, содержащимся там в большом количестве. Это могло бы объяснить, почему Земля остывает медленнее, чем предсказывают радиоактивные и гравитационные модели. Плазменные LENR могут протекать в короне Солнца, объясняя её высокую температуру.  

В народном хозяйстве LENR могут использоваться для генерации энергии и синтеза редких изотопов. Для добычи энергии в промышленных масштабах лучше подходят ядерные и термоядерные электростанции, т. к. в высокоэнергетических ядерных реакциях выделение энергии значительно больше. Для бытовых, мобильных установок энергогенерации и автономной техники же LENR-генераторы могут стать незаменимыми в будущем. Удельная энергоёмкость сменных капсул/кассет с LENR-топливом может быть на порядок выше, чем у углеводородного топлива. При этом LENR-генераторы могут быть компактны, недороги и экологичны.

LENR-ТФЭГи представляются наиболее перспективным видом генераторов. Помимо электрического нагрева топлива, для запуска реакции в них могут использоваться мощные э/м импульсы, низкотемпературная плазма, кавитация или освещение лазером. Возможность использования только полезной компоненты ИК излучения нагретого реактора значительно снижает теплопотери. Важность высокого КПД генераторов будет расти из-за увеличивающегося теплового загрязнения планеты.