Золото из ртути — уже не фантастика? Как термоядерный реактор будет производить тонны золота

Мечта средневековых алхимиков, веками бившихся над созданием философского камня, кажется, нашла неожиданное воплощение в XXI веке. Только вместо мистических ритуалов и кипящих колб — строгая физика плазмы, а вместо тайных манускриптов — научная статья на сервере препринтов arXiv. Американский стартап Marathon Fusion выступил с заявлением, которое звучит почти как научная фантастика: они предлагают превращать ртуть в золото.

Но самое интересное здесь — не сама трансмутация. Главная цель компании — сделать термоядерную энергетику экономически выгодной, а золото — лишь ошеломляюще дорогой побочный продукт. Давайте разберёмся, как физика высоких энергий пытается решить древнюю алхимическую загадку и заодно — одну из главных проблем современности.

Так в чём же фокус?

В основе концепции Marathon Fusion лежит токамак — установка для магнитного удержания плазмы, которую учёные по всему миру считают одним из самых перспективных путей к управляемому термоядерному синтезу. Если упростить, токамак — это гигантский «магнитный бублик», внутри которого до сверхвысоких температур разогревается вещество, превращаясь в плазму, где ядра лёгких элементов (например, изотопов водорода) сливаются, высвобождая колоссальное количество энергии. Той самой, что питает наше Солнце.

Ключевая инновация стартапа кроется не в самой плазме, а в «одеяле», или бланкете, — слое, который окружает активную зону реактора. Традиционно его делают из лития. Бланкет выполняет две важнейшие функции: он поглощает энергию быстрых нейтронов, вылетающих из плазмы, и использует эти нейтроны для производства трития — редкого и дорогого изотопа водорода, который служит топливом для самого реактора.

Инженеры Marathon Fusion предложили гениальный ход: добавить в литиевый бланкет ртуть. Точнее, её определённый изотоп — ¹⁹⁸Hg. Идея в том, чтобы заставить нейтроны из реактора работать в две смены. Когда быстрый нейтрон врезается в ядро ртути-198, он выбивает из него другой нейтрон (это называется реакцией (n, 2n)), но сам при этом поглощается. В результате ¹⁹⁸Hg превращается в свой нестабильный изотоп — ¹⁹⁷Hg. А этот изотоп, в свою очередь, довольно быстро — с периодом полураспада всего 64 часа — распадается, превращаясь в ¹⁹⁷Au. То есть в самый обычный, стабильный и очень дорогой металл — золото.

Золото не самоцель, а средство

Идея превращения одних элементов в другие (трансмутация) для физиков не нова. Ещё в XX веке учёные в лабораториях с помощью ускорителей частиц превращали свинец и ту же ртуть в микроскопические количества золота. Проблема была одна: это стоило в тысячи раз дороже, чем просто добыть золото из-под земли.

Marathon Fusion переворачивает игру. Их расчёты показывают, что термоядерный реактор мощностью в один гигаватт тепловой энергии сможет производить до двух метрических тонн золота в год. По текущим рыночным ценам это сотни миллионов долларов. Как заявляют в компании, «реализация этой концепции позволяет удвоить доход», генерируемый станцией.

И вот здесь кроется главный экономический смысл проекта. Термоядерная энергетика — это невероятно дорого. Строительство гигантских экспериментальных реакторов вроде ITER обходится в десятки миллиардов долларов. Даже если технология будет доведена до ума, стоимость электроэнергии с первых термоядерных станций может оказаться слишком высокой, чтобы конкурировать с другими источниками.

Продажа золота может полностью изменить эту экономику. Фактически, чистая энергия становится главным продуктом, а драгоценный металл — тем самым «побочным эффектом», который окупает всё предприятие и делает его сверхприбыльным. Это не просто погоня за богатством, а прагматичный способ ускорить энергетический переход и получить доступ к практически неисчерпаемому и чистому источнику энергии.

Дьявол в радиоактивных деталях

Конечно, как это часто бывает в большой науке, на пути от красивой идеи к работающей технологии лежит немало препятствий. И первое из них — радиация.

Хотя основной процесс распада ртути в золото занимает меньше трёх суток, в ходе ядерных реакций в бланкете образуются и другие, куда более долгоживущие радиоактивные изотопы. Чтобы полученное золото стало безопасным (по консервативным оценкам, его радиоактивность не должна превышать радиоактивность обычного банана), ему придётся «остывать» в специальном хранилище. И не пару недель, а около 17,7 лет.

Звучит как серьёзная проблема. Кто захочет покупать золото, которое нельзя забрать почти два десятилетия? Однако в Marathon Fusion смотрят на это философски. Они резонно отмечают, что огромная часть мирового золотого запаса и так не находится в активном обращении — она лежит в слитках в банковских хранилищах как инструмент сбережения. Поэтому необходимость подождать не кажется им критическим недостатком. В худшем случае, «свежее» золото будет продаваться с некоторой скидкой, которая будет уменьшаться по мере его «остывания».

От симуляции к реальности: долгий путь

Важно понимать: всё, о чём мы говорим, пока существует лишь в виде теоретических расчётов и компьютерных симуляций. Хотя моделирование выглядит многообещающе, до постройки реального «алхимического» реактора ещё очень далеко.

Практических трудностей хватает. Во-первых, где взять столько исходного материала? Для процесса нужен именно изотоп ¹⁹⁸Hg, доля которого в природной ртути составляет всего около 10%. Потребуются промышленные мощности для обогащения ртути, что само по себе непростая задача. Во-вторых, нужно создать материалы для бланкета, способные выдерживать интенсивное нейтронное облучение и работать со сплавом лития и жидкой ртути.

Тем не менее, если эти инженерные задачи будут решены, выгоды могут быть колоссальными. Помимо производства чистой энергии, такой метод может нанести удар по традиционной золотодобыче — процессу, зачастую крайне разрушительному для окружающей среды, связанному с загрязнением рек ртутью и цианидами.

Что в итоге?

Проект Marathon Fusion — это яркий пример того, как нестандартное мышление может предложить решение для, казалось бы, неразрешимых проблем. Вместо того чтобы пытаться удешевить термоядерный синтез, они предлагают сделать его прибыльным за счёт неожиданного побочного продукта.

Будет ли эта алхимическая мечта воплощена в жизнь? Покажет только время. Но сама идея — использовать один из самых сложных физических процессов, созданных человеком, для реализации древней, как мир, фантазии — уже захватывает дух. Возможно, именно такой дерзкий симбиоз древней мечты и передовой физики — и есть тот самый ключ, который откроет дверь в будущее чистой энергетики.

Источник: https://www.ixbt.com/live/science/zoloto-iz-rtuti-uzhe-ne-fantastika-kak-termoyadernyy-reaktor-budet-proizvodit-tonny-zolota.html