Dùng lò nhiệt hạch biến thủy ngân thành vàng

Buồng chân không của lò phản ứng Alcator C-mod ở Viện Công nghệ Massachusetts. Ảnh: Bob Mumgaard/Creative Commons

Theo công ty kỹ thuật Marathon Fusion ở Mỹ, hoạt động sản xuất vàng từ thủy ngân là khả thi và phản ứng nhiệt hạch đóng vai trò then chốt trong quá trình này. Trong bài báo đăng trên cơ sở dữ liệu arXiv hôm 22/7, họ tìm ra một phương pháp mới có thể mở rộng quy mô để tổng hợp vàng ổn định từ đồng vị thủy ngân dồi dào bằng cách sử dụng phản ứng trong lớp neutron đặc biệt của hệ thống phủ nhiệt hạch bao quanh buồng phản ứng.

Phương pháp của Marathon Fusion tập trung vào sử dụng neutron năng lượng cao được tạo ra trong lò phản ứng nhiệt hạch để biến đổi thủy ngân thành vàng. Quá trình bao gồm bắn phá một đồng vị của thủy ngân-198 bằng neutron bên trong lò phản ứng nhiệt hạch. Điều này sẽ tạo ra đồng vị mới là thủy ngân-197 kém ổn định hơn và sẽ phân rã thành vàng-197 trong vài ngày. Dạng tự nhiên của kim loại vàng là vàng-197.

Phần lớn hệ thống nhiệt hạch bao gồm lò tokamak dựa vào hợp nhất deuterium và tritium, đồng vị nặng hơn của hydro. Phản ứng đó tạo ra heli, neutron tốc độ cao và năng lượng khổng lồ. Trong chu kỳ bình thường, neutron được lưu trữ trong hệ thống phủ, dùng để hỗ trợ các chu kỳ nhiên liệu tương lai. Hệ thống phủ là bộ phận quan trọng bao quanh plasma, tự cung tự cấp tritium bằng cách tạo nhiên liệu tritium từ lithium. Bí quyết của Marathon Fusion là thêm một chút thủy ngân vào hệ thống phủ. Đồng vị thủy ngân-198 sẽ biến đổi thành thủy ngân-197 và cuối cùng chuyển thành vàng.

Theo ước tính của các nhà sáng lập công ty, một gigawatt điện nhiệt hạch có thể tạo ra đến 5.000 kg vàng hàng năm. Theo ZME Science, một gigawatt là sản lượng trung bình của nhà máy điện hạt nhân cỡ lớn, có thể dẫn tới lượng vàng trị giá 550 triệu USD mỗi năm trên mỗi GW năng lượng nhiệt hạch. Nếu áp dụng quá trình thành công, nó có thể tăng gần gấp đôi doanh thu của nhà máy điện nhiệt hạch mà không làm giảm công suất năng lượng hoặc sản lượng tritium.

Các nhà nghiên cứu của Marathon Fusion so sánh neutron tạo ra trong phản ứng nhiệt hạch và phân hạch. Họ kết luận rằng phản ứng nhiệt hạch có thể cung cấp lượng lớn neutron năng lượng cao hữu ích cho việc thúc đẩy những cách biến đổi mới có giá trị. Nhóm nghiên cứu cũng kêu gọi phát triển hệ thống phủ nhiệt hạch hai lớp gồm lớp phủ trong và lớp phủ ngoài. Lớp phủ trong sẽ được thiết kế để tối đa hóa việc sản xuất vàng.