Наука и технологии 2 август 2025 г. · 0 коментара
Може ли ядреният синтез да бъде ключът към алхимията? Кредит за изображение: Pixabay / Stevebidmead
Калифорнийски стартъп вярва, че може да постигне привидно невъзможното, използвайки ядрен синтез.
Адриан Беван: Мечтата на алхимика е да прави злато от обикновени метали, но може ли това да се направи? Физиката, необходима за обяснение как да се промени един елемент в друг, е добре разбран и се използва от десетилетия в ускорители и колани, които разбиват суб-атомните частици заедно.
Най-забележителният пример е големият адронен сблъсък в CERN със седалище в Женева. Но разходите за правене на злато по този начин са огромни, а генерираните количества са незначителни.
Например експериментът на Alice на CERN оцени, че е произвел само 29 пикограма злато, докато работи за четири години. С тази скорост ще отнеме стотици пъти по -голям живот на Вселената, за да се направи трой унция злато.
Калифорнийската стартираща компания Marathon Fusion предложи съвсем различен подход: да се използва радиоактивността от неутронните частици в ядрен синтез реактор, за да превърне една форма на живак в друга, наречена Меркурий-197.
След това се разпада в стабилна форма на злато: Gold-197. Този процес на разпад на частиците е мястото, където една субатомна частица спонтанно се трансформира в две или повече по -леки частици. Екипът от Marathon Fusion изчислява, че електроцентралата с синтез може да произведе няколко тона злато на гигават топлинна енергия за една година на работа.
Бомбардирането на изотоп Меркурий-198 с неутрони води до създаването на радиоактивен изотоп Меркурий-197-който впоследствие се разпада към единствения стабилен златен изотоп.
Ключът е да имате достатъчно енергични неутрони, за да задействате последователността на гниене на живак. Ако това може да се накара да работи, тогава това е интересна идея. Но дали може да реализира подредена печалба е друг въпрос.
За да направите това, е необходим голям неутронен поток (мярка за интензивността на неутронното излъчване). Това може да се генерира с помощта на стандартна смес за гориво за реактори на синтез, деутерий и тритий (и двете са форми на водород), за да се създаде енергия в плазмата на реактор на синтез.
Неутроните проникват лесно в материала и разпръскват ядрата (ядрата) в атомите, забавяйки се, докато го правят. Неутрони с енергии над 6 милиона електронни волта са необходими за трансформиране на Меркурий-198 в злато.
За да излезе с своите оценки, Marathon Fusion използва “Digital Twin” на Fusion Reactor – компютърен модел, който симулира физиката на реакцията на синтез и получените радиоактивни процеси. Ограничение на този тип работа е, че цифровият близнак трябва да бъде валидиран спрямо истински комерсиален реактор на синтез – но в момента няма никакъв.
Има много предизвикателства, които трябва да се преодолеят, преди учените да реализират търговски реактор на синтез. Те включват създаването на нови материали за неговото изграждане и разбиране на науката, необходима както за експлоатация на системата за непрекъснато извличане на мощност, така и за разработване на AI системи, които могат да помогнат за поддържане на реакцията на плазмения синтез.
Дори някои от най-модерните експерименти с синтез, като базиран в Обединеното кралство Jet (Съвместен европейски торус), могат да генерират само сравнително малки количества енергия. Изследователите във Великобритания обаче са измислили нов начин за свиване на размера на реакторите на синтез, като променят начина, по който се контролира плазмата на отработените газове. Прототип на тази нова концепция за реактор на синтез, наречена сферичен токомак за производство на енергия (стъпка), има за цел да бъде готов до 2040 г.
Радиоактивни отпадъци
На хартия е възможно да се направи злато от живак в реактор на синтез. Въпреки това, докато не се реализират комерсиални реактори, предположенията, използвани от Marathon Fusion в неговите цифрови проучвания близнаци, ще останат непроверени.
Освен това всяко злато, произведено в реактор на синтез, първоначално би било радиоактивно, което означава, че би било класифицирано като радиоактивни отпадъци – и по този начин трябва да се управлява доста време след производството.
Тъй като ядрените и физиците на частиците знаят добре, е много лесно да се забрави да включите важни физически ефекти и критични детайли при създаването на цифров близнак на експеримент. Но докато обработката на тези отпадъци в използваеми форми на чисто злато би било допълнително предизвикателство за справяне, тя не е задължително да възпира дългосрочните инвеститори.
Засега това остава привлекателно предложение на хартия – но все още сме известни от стартирането на нов вид калифорнийски златен прилив.
Адриан Беван, професор по физика, Училище по физически и химически науки, Лондонския университет в Лондон Queen Mary
Тази статия е преиздадена от разговора под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)