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核聚变新突破:人造太阳或成黄金矿场,中国科技引领未来新方向

2026-01-11来源:快讯编辑:瑞雪

黄金,这一长久以来被视为终极财富象征的金属,其稀缺性似乎已被宇宙法则所“锁定”。从超新星爆发到中子星碰撞,黄金在浩瀚宇宙中历经亿年才抵达地球,其珍贵程度不言而喻。然而,如今一项前沿科学探索正悄然改变这一认知——核聚变,这一人类梦寐以求的终极能源,或许将成为“制造”黄金的新途径。

在实验室中,人类已多次验证通过核反应制造黄金的路径,通常依赖中子轰击使其他元素俘获中子后发生衰变。但这一过程需要更高能量、更密集的快中子环境,这在工程上极难长期维持。普通核反应堆中产生的中子能量较低,更适合维持链式裂变反应,却不足以高效触发生成黄金所需的核反应条件。因此,尽管“人造黄金”在理论上可行,但在实践中却面临巨大挑战。

然而,核聚变堆的出现为“人造黄金”提供了新的可能。在传统认知中,核聚变反应堆的核心目标是稳定地产生巨大能量。但研究人员发现,D-T聚变过程中天然产生的14.1MeV高能快中子,恰好落在多种核转变反应的理想能区。利用汞-198作为靶材,在高能中子轰击下发生俘获反应,随后通过β衰变,最终可转化为稳定的金-197。这一路径在核数据上是清晰可计算的,在物理机制上是成立的。换句话说,核聚变堆为核转变提供了一个几乎完美匹配的中子环境。

更关键的是,这些高能中子原本是核聚变工程中最头疼的问题。它们穿透力极强,会导致结构材料脆化、肿胀、寿命急剧下降,是限制聚变堆连续运行时间的主要因素之一。如今,研究人员反向操作,将这些高能中子导入特定的核转变模块,让它们在完成“破坏之前”先完成“价值创造”。这不仅解决了中子对结构材料的损伤问题,还实现了“变废为宝”,将问题本身变成了解决方案的一部分。

从经济模型上看,这种设想同样具有吸引力。论文测算显示,一个1GW级的核聚变堆,按照相对保守的运行参数计算,每年可发电约52亿度电。在此基础上,如果将部分中子通量用于汞-198转化路径,每年理论上可以副产约2吨黄金。按照当前国际金价估算,这部分黄金带来的收益甚至可能超过单纯售电的收入。这意味着,核聚变堆不再只是一个“成本极高、回报周期极长”的发电设施,而是有可能演变为一个多输出的高端工业平台。

核聚变反应需要通过锂包层实现氚增殖,以维持燃料自循环。而造金模块可以在中子能谱上进行分工利用,对不同能区的中子进行差异化引导。结果是,高能中子被有效“消耗”,材料损伤水平下降,反应堆维护周期拉长,整体工程寿命反而提升。从系统工程角度看,这是一次同时改善安全性、经济性与可持续性的综合优化。

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