在聚變發(fā)電過程中點汞成金！美企攻克煉金術(shù)？人造黃金將變現(xiàn)實？

黃金由于稀有、色澤耀眼和易于分割，不約而同地得到了地球上大多數(shù)人類文明的認(rèn)可，成為了貨幣以及尊貴的象征。盡管地球上的黃金總量很龐大，但幾乎全部沉入了地球內(nèi)部，能夠被開采出來的極為有限，因此即使到了現(xiàn)代，黃金依然昂貴。

包括牛頓在內(nèi)，古今中外，有許許多多的人都曾夢想將“點石成金”變?yōu)楝F(xiàn)實，希望能夠把別的東西變?yōu)辄S金，可無一例外都失敗了。直到近現(xiàn)代，人類弄清了物質(zhì)的本質(zhì)，以及核物理的出現(xiàn)和發(fā)展，這才使得“煉金術(shù)”在理論和技術(shù)上具備可行性。

要想將別的元素變?yōu)榻鹪兀椭荒芡ㄟ^核反應(yīng)這一唯一的方法來實現(xiàn)。宇宙中的金元素主要就是在超新星爆發(fā)、中子星合并等極端天體演化過程中誕生的，也只有在那種極端條件下才有機會將較輕的元素聚變?yōu)榻稹?/p>

以人類目前的技術(shù)水平，將輕元素聚變?yōu)榻鹪剡€辦不到，但利用高能中子進(jìn)行轟擊，將部分重元素嬗變?yōu)榻鹪兀€是辦得到的，通過粒子加速器就可以實現(xiàn)。只是這種制造黃金的方式效率太低，反應(yīng)所需能量巨大，且單次反應(yīng)只能生成極微量的金原子，導(dǎo)致產(chǎn)出的黃金成本太過高昂，遠(yuǎn)超黃金價值本身，因此不具備實用價值，目前僅停留于實驗室階段。

今年7月，美國硅谷初創(chuàng)公司馬拉松聚變提出了一種“煉金術(shù)”方案，這項技術(shù)雖然同樣是利用核反應(yīng)來將其它物質(zhì)變黃金，但卻不需要粒子加速器，而是利用核聚變發(fā)電過程中氘氚聚變時產(chǎn)生的大量高能中子轟擊汞同位素汞-198來實現(xiàn)。在這種方案中，黃金是核聚變發(fā)電的副產(chǎn)品，黃金合成與發(fā)電可同步進(jìn)行。

汞的原子序數(shù)為80，黃金的原子序數(shù)為79，要將汞變?yōu)辄S金，需要通過核反應(yīng)將汞原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)減少1個。在馬拉松聚變公司提出的這一“煉金術(shù)”方案中，需要將汞的一種天然穩(wěn)定同位素汞-198引入用于增殖氚燃料的包層中，包層中的汞-198被高能中子轟擊后，有機會轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的汞-197，后者在64小時內(nèi)會通過正貝塔衰變轉(zhuǎn)變?yōu)辄S金的唯一穩(wěn)定同位素金-197。

該公司聲稱這一方案不僅不會降低核聚變電站的發(fā)電輸出和氚增殖能力，借此合成的黃金數(shù)量還十分可觀。盡管人類已經(jīng)快實現(xiàn)核聚變發(fā)電了，但美國公司的這一方案真能讓人造黃金從實驗室走向現(xiàn)實嗎？難道這家美國初創(chuàng)核聚變企業(yè)真的攻克了“煉金術(shù)”？

該公司提出的這一“汞變金”的方案，理論上是可行的。只是遠(yuǎn)沒有想象中那么美好！

氘氚聚變所釋放的中子，其能量分布平均在14 MeV，雖然超過了汞-198通過“中子俘獲-中子蒸發(fā)”機制產(chǎn)生汞-197所需閾值，但也只是達(dá)到“煉金”條件，中子利用率并不高。此外，汞-198被高能中子轟擊后，有多條反應(yīng)路徑，并不一定會轉(zhuǎn)變?yōu)楣?197，這不僅低效，還會導(dǎo)致原材料浪費。綜合這兩方面來看，在聚變發(fā)電過程中利用氘氚反應(yīng)所釋放出的高能中子“點汞成金”確實可以實現(xiàn)，只是效率很低，不可能有該公司吹噓的那么牛。

除了合成效率不高，這種方案中的黃金制造成本也不可能比從地球上直接開采天然黃金還便宜。地球上的汞確實遠(yuǎn)比黃金多，也比黃金便宜，但是用來制造黃金的原材料汞-198在天然汞中的占比僅10%，富集成本高昂，且汞的化學(xué)毒性和揮發(fā)性將增加工程風(fēng)險，引入包層中還有可能影響氚的增值效率。

另外，用這種方式制造出的黃金也需要經(jīng)過分離提純才能獲得，而且其還含有大量輻射，需要存放很長一段時間后，輻射值降至安全水平才能使用。

人類現(xiàn)在距離大規(guī)模核聚變發(fā)電的實現(xiàn)還有一段距離，更別提在聚變發(fā)電之余制造黃金。總的來說，這家美國公司只是在理論上給出了一種人工合成黃金的可能路徑，并沒有將之變?yōu)楝F(xiàn)實，估計也沒有能力變?yōu)楝F(xiàn)實，大概率還是為了制造噱頭拉投資。

但不管怎么說，這種將核聚變發(fā)電與貴金屬或同位素生產(chǎn)相結(jié)合的思路是正確的，有望讓核聚變發(fā)電的價值實現(xiàn)最大化。事實上，目前部分國家的裂變電站在發(fā)電的同時就被用來生產(chǎn)一些地球上稀有的放射性同位素，這些放射性同位素可用來制作核武器或者核電池。