美初创公司提出核聚变炼金设想 引发学界关注

美国核聚变技术初创公司声称已经发明出一种“炼金术”的新方案，具有大规模可扩展性、实用性，且在经济上极具吸引力。

上周，总部位于旧金山的马拉松聚变（Marathon Fusion）发表了一篇学术论文，公司提出聚变反应过程中释放出的中子可用于实现“核嬗变”，将汞转化为黄金。

核嬗变是将一种化学元素的某种同位素转化为另一种同位素的过程。研究发现，通过核嬗变可以大幅减少高放射性核废料数量，并缩短放射性周期，同时整个过程还能释放出巨大能量。

马拉松聚变由首席执行官Kyle Schiller和首席技术官Adam Rutkowski于2023年创立，二人都年仅30岁。公司目前有12名全职员工，已获得590万美元的私人投资和约400万美元的美国政府拨款。

Rutkowski曾在SpaceX工作，据他介绍，公司最初专注于提高聚变反应堆中燃料燃烧系统的效率，今年年初才开始探索核嬗变的可能性。

科学家此前曾用粒子加速器合成黄金，但产量极低，且成本高得惊人。年内早些时候，欧洲核子研究中心（CERN）的物理学家曾在大型强子对撞机的实验中观察到铅原子在高速近撞中转化为黄金的现象。

与之相比，马拉松聚变声称其解决方案可以大规模扩展，实用的同时经济上也极具吸引力。

新闻稿称，在氘氚聚变中，高能中子驱动“倍增”反应，产生维持运行所需的氚，从而完成燃料循环。

多数未来聚变电厂的设想中，会在所谓的“增殖包层”（breeding blanket）中引入锂同位素，用来吸收中子，进而制造更多的氚以供后续反应使用。

马拉松聚变认为，可以利用这些中子驱动汞-198发生倍增反应，生成汞-197，汞-197会在大约64小时内衰变为金的唯一稳定同位素金-197。

Rutkowski表示：“关键的发现在于，利用这组快中子反应，可以在满足燃料循环的同时，大规模地制造黄金。”

根据他们的估算，如果未来核聚变电厂采用这种方法，1吉瓦电厂每年可以生产黄金5,000公斤，且不会影响发电或氚的增殖效率。

按当前的黄金价格计算，这部分黄金的价值与电力收入大致相当，有可能将电厂的整体收益翻倍。

这篇论文尚未经过同行评审，但已有一些业内专家表示出积极反应。

美国普林斯顿国家实验室的等离子体物理学家Ahmed Diallo告诉媒体，“从理论上看这套方案很有吸引力，目前我接触到的科学家都感到非常兴奋。”

不过，这一过程也有技术难题。比如生成的黄金同位素具有放射性。Rutkowski估计，这样的黄金需要储存14至18年才能被认定为完全安全。

该方法还可以用于生产其他贵金属。对此，马拉松聚变认为，由于黄金市场容量足够大，足以吸收由聚变生产的新增黄金，而不会对金价造成冲击。

核聚变公司Commonwealth Fusion System首席技术官Dan Brunner（也是马拉松聚变的科学顾问）表示，“就科学而言，这套逻辑非常自洽。真正的挑战在于，如何把它工程化。”

部分科学家认为可商用的聚变发电站仍需数十年，但近年来私营投资的大量涌入带来了新希望。截至今年7月，全球53家聚变公司共筹资26亿美元，累计融资额达98亿美元。

马拉松聚变的首位投资人、风险基金Strong Atomics的Malcolm Handley表示，如果能将聚变发电和黄金制造结合，将打开更多资金通道，让其他公司能加速研发。

他说：“聚变行业背负了无数技术难题，而这笔钱能让一切都变得简单得多。”