آیا رؤیای کیمیاگری با فناوری همجوشی هستهای به تحقق میپیوندد؟
تبدیل عناصر کمبها به طلا آرزوی دیرینه کیمیاگران بوده است؛ اما امروزه این مضمون وارد حوزه علوم پیشرفته شده و شرکتهای نوآور به دنبال تحقق آن هستند. یکی از این موارد، استارتاپ کالیفرنیایی Marathon Fusion است که مدعی شده میتواند با استفاده از فناوری همجوشی هستهای، طلا تولید کند؛ ادعایی که توجه جامعه علمی و فناوری را به خود جلب کرده است.
پیشینه علمی: از برخورددهندهها تا همجوشی هستهای
درک فرآیند تبدیل یک عنصر به عنصری دیگر بر اساس فیزیک هستهای طی چند دهه تکامل یافته است. در دستگاههایی مانند شتابدهندهها و برخورددهندههای ذرات، دانشمندان قادرند با شلیک و برخورد دادن ذرات زیراتمی، عناصر را دگرگون سازند. بارزترین نمونه امروزی، برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) در سرن ژنو است که نقشی محوری در کاوش اسرار ذرات بنیادی ایفا کرده است. با این وجود، تولید طلا به شیوه برخورددهندهها بسیار پرهزینه و ناکارآمد است؛ مثلاً آزمایش ALICE در سرن طی چهار سال تنها حدود ۲۹ پیکوگرم طلا تولید کرد که با این نرخ، تولید تنها یک اونس طلا میلیاردها سال طول خواهد کشید.
نوآوری Marathon Fusion: تبدیل جیوه به طلا با کمک راکتور همجوشی
رویکرد شرکت Marathon Fusion کاملاً متفاوت است. این شرکت به جای تکیه بر برخورد ذرات، از مزایای پرتوهای نوترونی ایجادشده در راکتور همجوشی استفاده میکند. در این فناوری، ایزوتوپ جیوه-۱۹۸ تحت بمباران شدید نوترون قرار میگیرد و به ایزوتوپ رادیواکتیو جیوه-۱۹۷ تبدیل میشود؛ ایزوتوپی که خودپس از مدت کوتاهی واپاشی کرده و به تنها ایزوتوپ پایدار طلا—یعنی طلا-۱۹۷—تبدیل میگردد. کلید موفقیت در این فرآیند، تأمین جریان نوترونی (neutron flux) با انرژی کافی است تا دگرگونی هستهای رخ دهد. به گفته تیم Marathon Fusion، یک نیروگاه همجوشی با توان حرارتی یک گیگاوات میتواند در بازه یک سال، چندین تن طلا تولید کند، البته این برآورد منوط به عملکرد ایدهآل تجهیزات و تحقق فنی فرایند است.
فرآیند، تجهیزات و موانع پیشرو
برای تولید چنین نوترونهایی، ترکیب رایجی از دوتریم و تریتیوم (دو ایزوتوپ سنگین هیدروژن) به عنوان سوخت راکتور به کار میرود. نوترونهای آزادشده باید انرژی بیش از ۶ میلیون الکترونولت داشته باشند تا بتوانند ایزوتوپ جیوه-۱۹۸ را به طلا تبدیل کنند. Marathon Fusion برای اعتبارسنجی این ایده، از مدلسازی کامپیوتری موسوم به “توأمان دیجیتال” راکتور همجوشی بهره میبرد؛ ابزاری که شبیهسازی دقیق فیزیک واکنشها و واپاشیهای هستهای را ممکن میکند. اما این رویکرد تا زمانی که راکتورهای همجوشی تجاری عملیاتی نشده باشند، صرفاً در حد شبیهسازی باقی میماند.
چالشها و نیازهای فناورانه: از مواد پیشرفته تا هوش مصنوعی
تحقق راکتورهای تجاری همجوشی مستلزم حل بسیاری از معضلات مهندسی و علمی است؛ از جمله طراحی مواد مقاوم در برابر تشعشعات و دماهای بالا، فهم عمیق نحوه کنترل واکنش پایدار پلاسما و خلق سیستمهای مبتنی بر هوش مصنوعی برای ماندگاری و ایمنی فرآیند. حتی پیشرفتهترین آزمایشهای فعلی مانند پروژه JET بریتانیا نیز تا به امروز موفق به بازده چشمگیر انرژی نشدهاند.
با این حال، پژوهشگران در اروپا رویکردهای نوینی برای کوچکترشدن و کارآمدسازی راکتور همجوشی ارائه دادهاند. نمونه مفهومی Tokamak کروی برای تولید انرژی (STEP) یکی از این تلاشهاست که طبق برنامه باید تا سال ۲۰۴۰ عملیاتی شود.
زباله رادیواکتیو؛ مانع بزرگ بر سر راه طلای هستهای
از منظر تئوریک، ساخت طلا از جیوه در راکتور همجوشی ممکن است؛ اما در عمل، هرگونه طلای تولیدشده نخست رادیواکتیو خواهد بود و به عنوان پسماند هستهای طبقهبندی میگردد. مدیریت و تبدیل این زباله به طلا با خلوص مطلوب، چالشی فنی و زیستمحیطی است که نیاز به راهکارهای تخصصی طولانیمدت دارد. علاوه بر این، شبیهسازیهای دیجیتال—هرچند مفید—ممکن است جزئیات یا اثرات فیزیکی مهمی را نادیده بگیرند، مسئلهای که فیزیکدانان هستهای بارها به آن اشاره کردهاند. با این حال، ایده تولید طلا به این شیوه همچنان سرمایهگذاران بلندمدت را جذب میکند، حتی اگر تا تحقق عملی فاصله زیادی وجود داشته باشد.
نتیجه گیری
در مجموع، ایده تولید طلا با فناوری همجوشی هستهای الگویی نوین و جسورانه از تلفیق علوم هستهای و فناوریهای انرژی پیشرو ارائه میدهد. اگرچه تحقق این هدف وابسته به پیشرفتهای اساسی در دانش مواد، توان واکنش همجوشی، و مدیریت ضایعات رادیواکتیو خواهد بود، اما نوآوری شرکتهایی مانند Marathon Fusion چشمانداز جدیدی را برای آینده اقتصاد عناصر گرانبها و فناوری انرژی پاک ترسیم میکند. تا هنگامی که راکتور تجاری همجوشی تحقق نیافته، این طرح همچنان در مرحله شبیهسازی و آزمون باقی خواهد ماند، اما میتواند آغازی برای فصل تازهای از جستجوی بشری برای دستیابی به منابع با ارزش از طریق علم مدرن باشد.