تولید سالانه ۲ تن طلا از جیوه با همجوشی هسته‌ای؛ استارتاپ آمریکایی به رؤیای کیمیاگری نزدیک‌تر شد

استارتاپ آمریکایی ماراتون فیوژن (Marathon Fusion) که سال گذشته طرحی برایتولید طلا از جیوهدر رآکتورهای همجوشی هسته‌ای ارائه کرده بود، حالا مدعی است این تبدیل را در آزمایش انجام داده و به نرخ تولیدی ۱۰ برابر رکورد CERN رسیده است. این شرکت می‌خواهد از واکنش‌هایی که در رآکتور همجوشی رخ می‌دهند، برای تولید این فلز گران‌بها استفاده کند؛ طبق محاسبات خودش، با این روش می‌توان سالانه حدود ۲ تن طلا به‌ازای هر گیگاوات توان حرارتی تولید کرد. شاید باید بگوییم: به عصر طلا خوش آمدید.

ماراتون فیوژن به‌تازگی در شبکه اجتماعیایکساعلام کرد ماه گذشته جیوه را با استفاده از نوترون‌های حاصل از همجوشی هسته‌ای به طلای پایدار تبدیل کرده است. بااین‌حال، شرکت نگفته در این آزمایش چه مقدار طلا به دست آورده یا تولید آن چقدر هزینه داشته است. بنابراین، هنوز مشخص نیست این دستاورد تا چه اندازه به تولید طلا در مقیاس صنعتی نزدیک شده است.

آیا واقعاً می‌توان ۲ تن طلا تولید کرد؟

ماراتون فیوژن می‌گوید نرخ تولید طلا در آزمایش جدیدش ۱۰ برابر رکوردی است که سرن در سال ۲۰۲۵ ثبت کرد. اما این مقایسه ممکن است در نگاه اول گمراه‌کننده باشد: رکورد سرن هم به تولید مقدار بسیار ناچیزی طلا مربوط می‌شد.

پژوهشگران آزمایش ALICE در برخورددهنده بزرگ هادرونی سرن، با برخورد هسته‌های سرب توانستند حدود ۸۶ میلیارد هسته طلا تولید کنند. مجموع این هسته‌ها تنها نزدیک به ۲۹ پیکوگرم طلا وزن داشت؛ مقداری که حتی به اندازه‌ای نیست که بتوان آن را با چشم دید.

ماراتون فیوژن هنوز روشن نکرده که دقیقاً چه معیاری را برای ادعای نرخ تولید ۱۰ برابر بیشتر به کار برده است. این شرکت نموداری از اندازه‌گیری پرتو گاما منتشر کرده که به گفته آن، نشانه‌های جیوه-۱۹۷ و طلا-۱۹۷ را پس از پرتودهی نشان می‌دهد. این داده‌ها با واکنش پیشنهادی شرکت سازگارند، اما به‌تنهایی مقدار طلا، خلوص آن یا امکان تکرار آزمایش در مقیاس بزرگ‌تر را ثابت نمی‌کنند. ادعای تازه شرکت نیز هنوز به‌طور مستقل تأیید نشده است.

با وجود این محدودیت‌ها، خبر جدید یک تفاوت مهم با طرح سال گذشته دارد: ماراتون فیوژن اکنون می‌گوید فرایند تبدیل را در آزمایش نشان داده است، نه اینکه صرفاً امکان آن را در شبیه‌سازی بررسی کرده باشد.

چطور می‌توان از جیوه طلا ساخت؟

راز این فرایند در تفاوت میان واکنش‌های شیمیایی و هسته‌ای است. در واکنش‌های شیمیایی معمولی، اتم‌ها ترکیب می‌شوند یا آرایش الکترون‌هایشان تغییر می‌کند؛ اما برای تبدیل یک عنصر به عنصری دیگر، باید هسته اتم تغییر کند. ماراتون فیوژن می‌خواهد این کار را با استفاده از نوترون‌های پرانرژی رآکتور همجوشی انجام دهد.

در همجوشی دوتریوم و تریتیوم، دو ایزوتوپ هیدروژن، هسته‌ها با یکدیگر ترکیب می‌شوند و انرژی و نوترون‌هایی با انرژی حدود ۱۴٫۱ میلیون الکترون‌ولت آزاد می‌کنند. این نوترون‌ها می‌توانند با ایزوتوپ جیوه-۱۹۸ واکنش دهند و آن را به جیوه-۱۹۷ تبدیل کنند.

جیوه-۱۹۷ ناپایدار است و با نیمه‌عمر حدود ۶۴ ساعت از طریق فرایندی به نام جذب الکترون به طلا-۱۹۷ تبدیل می‌شود. طلا-۱۹۷ همان ایزوتوپ پایدار طلاست.

ایده ماراتون فیوژن این است که جیوه را در پوشش اطراف هسته رآکتور قرار دهد؛ جایی که نوترون‌های حاصل از همجوشی با آن برخورد می‌کنند. در این طرح، واکنشی که به تولید طلا منجر می‌شود، هم‌زمان به تکثیر نوترون‌ها نیز کمک می‌کند. این موضوع مهم است، چون رآکتورهای همجوشی دوتریوم و تریتیوم برای تأمین سوخت تریتیوم به نوترون‌ها نیاز دارند.

به این ترتیب، طلا قرار نیست محصول اصلی رآکتور باشد؛ بلکه می‌تواند محصول جانبی فرایندی شود که برای عملکرد رآکتور نیز اهمیت دارد.

هدف‌گذاری برای تولید سالانه ۲ تن طلا

ماراتون فیوژن سال گذشته درمقاله علمیخود بررسی کرد که اگر جیوه-۱۹۸ در پوشش یک رآکتور همجوشی قرار بگیرد، چه مقدار طلا می‌توان تولید کرد. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که به‌ازای هر گیگاوات توان حرارتی، تولید سالانه حدود ۲ تن طلا امکان‌پذیر است. در مدل یک رآکتور با توان حرارتی ۱٫۵ گیگاوات نیز مقدار تولید سالانه به نزدیک ۳ تن می‌رسید.

این اعداد هنوز خروجی یک نیروگاه واقعی نیستند و از مدل‌سازی کامپیوتری به دست آمده‌اند. بااین‌حال، بخش اقتصادی ایده نیز بر همین محاسبات استوار است: اگر رآکتور بتواند در کنار برق، طلا هم تولید کند، درآمد حاصل از فروش طلا ممکن است به‌اندازه‌ای باشد که اقتصاد نیروگاه را تغییر دهد.

مقاله شرکت براساس فرض قیمت حدود ۱۰۰ هزار دلار برای هر کیلوگرم طلا، درآمد اضافی نزدیک به ۲۰۰ میلیون دلار در سال به‌ازای هر گیگاوات توان حرارتی را برآورد می‌کند. در سناریوی مورد بررسی، این درآمد می‌تواند بیش از دو برابر درآمد نیروگاه نسبت به فروش برق به‌تنهایی باشد.

البته این محاسبات به قیمت طلا، هزینه ساخت و بهره‌برداری رآکتور و امکان اجرای فرایند در مقیاس صنعتی وابسته‌اند. ماراتون فیوژن هنوز هزینه تولید هر اونس طلا را اعلام نکرده است؛ بنابراین، مشخص نیست چه مقدار از درآمد پیش‌بینی‌شده پس از کسر هزینه‌ها باقی خواهد ماند.

طلا را نمی‌توان بلافاصله از رآکتور بیرون آورد و فروخت

یکی از پیچیدگی‌های طرح، تأمین ماده اولیه است. جیوه طبیعی فقط حدود ۱۰ درصد جیوه-۱۹۸ دارد و برای اجرای طرح، این ایزوتوپ باید غنی‌سازی شود. مقاله علمی ماراتون فیوژن نیز افزایش مقیاس غنی‌سازی از سطح آزمایشگاهی به صنعتی را از چالش‌های مهم این روش می‌داند.

در طراحی مرجع بررسی‌شده در گزارش اخیر، حدود ۶۲۲ تن جیوه-۱۹۸ موردنیاز است. تأمین چنین حجمی از ایزوتوپ غنی‌شده، در کنار ساخت رآکتور و توسعه مواد مقاوم در برابر جیوه و تابش شدید نوترونی، کار ساده‌ای نیست.

مشکل دیگر به پرتوزایی محصول مربوط می‌شود. طلای پایدار تولیدشده ممکن است با ایزوتوپ‌های پرتوزایی مانند طلا-۱۹۵ همراه باشد. براساس محاسبات مقاله، برای رسیدن محصول به معیارهای مشخص پسماند کم‌فعالیت حدود ۶٫۸ سال زمان لازم است و کاهش فعالیت پرتوزایی تا سطحی ناچیز ممکن است نزدیک به ۱۷٫۷ سال طول بکشد.

بنابراین، حتی اگر واکنش تبدیل جیوه به طلا به‌درستی کار کند، تولید طلا به معنای دسترسی فوری به طلای آماده فروش نیست. هزینه غنی‌سازی، مدیریت مواد پرتوزا و نگهداری محصول نیز باید در ارزیابی اقتصادی این روش در نظر گرفته شوند.

ماراتون فیوژن حالا مشغول ساخت رآکتور است

این شرکت در تازه‌ترین پیام خود از دو دستاورد دیگر نیز خبر داده است. ماراتون فیوژن می‌گوید هفته گذشته ایزوتوپ‌ها را با استفاده از سانتریفیوژ پلاسمایی خود غنی‌سازی کرده و رکوردی را پشت سر گذاشته که ۴۰ سال در اختیار شوروی سابق بود. این شرکت همچنین اعلام کرده است که در سان‌فرانسیسکو در حال ساخت رآکتور همجوشی با هدف دستیابی به چگالی توان بالا است.

بااین‌حال، این اعلام‌ها به‌تنهایی نشان نمی‌دهند که شرکت به ساخت یک نیروگاه تجاری نزدیک شده است. طبق اطلاعات منتشرشده در وب‌سایت ماراتون فیوژن، رآکتور پرچگالی توان این شرکت در مقیاس یک کیلووات توان همجوشی معرفی شده است؛ فاصله‌ای قابل‌توجه با نیروگاه گیگاواتی مورد استفاده در محاسبات تولید طلا.

درحال‌حاضر، مهم‌ترین پرسش این نیست که آیا از نظر فیزیکی می‌توان جیوه را به طلا تبدیل کرد؛ بلکه این است که آیا می‌توان این واکنش را در رآکتوری عملیاتی، با هزینه قابل‌قبول و در مقیاسی اجرا کرد که تولید چند تن طلا در سال را ممکن کند یا خیر.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.