Odveký sen alchymistov v 21. storočí ožíva. Kalifornský startup chce vyrábať zlato z ortuti

Premena obyčajných kovov na zlato predstavovala odjakživa sen alchymistov. Dnes už fyzici rozumejú procesom potrebným na zmenu jedného prvku na druhý. Túto vedu využívame desaťročia v urýchľovačoch a zrážačoch častíc, kde subatomárne častice narážajú do seba obrovskou silou.

Najvýznamnejší súčasný príklad predstavuje Veľký hadrónový urýchľovač v Cerne pri Ženeve. Náklady na výrobu zlata týmto spôsobom však dosahujú obrovské sumy a vyprodukované množstvá zostávajú zanedbateľné.

Experiment Alice v Cerne za štyri roky prevádzky vyrobil len 29 pikogramov zlata. Pri tomto tempe by výroba jednej unce zlata trvala stokrát dlhšie ako celý vek vesmíru. Takáto metóda sa preto javí ako ekonomicky nezmyselná. Informuje o tom web The Conversation. 

Nový prístup s fúznymi reaktormi

Kalifornská firma Marathon Fusion prichádza s úplne odlišným riešením. Spoločnosť chce využiť rádioaktivitu neutrónových častíc v jadrových fúznych reaktoroch na transformáciu jednej formy ortuti na inú – konkrétne na ortuť-197.

Táto forma ortuti sa následne rozpadne na stabilnú podobu zlata, ktorú označujeme ako zlato-197. Rozpad častíc predstavuje proces, pri ktorom sa jedna subatomárna častica spontánne mení na dve alebo viac ľahších častíc.

Tím z Marathon Fusion odhaduje, že fúzna elektráreň by dokázala vyprodukovať niekoľko ton zlata ročne na každý gigawatt tepelného výkonu. To dramaticky prevyšuje súčasné metódy výroby umelo vytvoreného zlata.

Celý proces funguje bombardovaním izotopu ortuti-198 neutrónmi. Výsledkom je rádioaktívny izotop ortuti-197, ktorý sa potom rozpadne na jediný stabilný izotop zlata.

Technické prekážky komplikujú realizáciu

Úspech vyžaduje dostatok energetických neutrónov potrebných na spustenie rozpadovej sekvencie ortuti. Aj keby proces fungoval, otázka ziskovosti zostáva otvorená.

Proces vyžaduje veľký neutrónový tok, ktorý predstavuje mieru intenzity neutrónovej radiácie. Ten dokážeme vytvoriť pomocou štandardnej palivovej zmesi pre fúzne reaktory – deutéria a trícia. Oba sú formy vodíka a vytvárajú energiu v plazme fúzneho reaktora.

Neutróny ľahko preniknú materiálmi a rozptyľujú sa na jadrách atómov, pričom sa spomaľujú. Pre transformáciu ortuti-198 na zlato potrebujeme neutróny s energiou presahujúcou 6 miliónov elektrónových voltov.

Marathon Fusion používa na svoje výpočty „digitálneho dvojníka“ fúzneho reaktora. Tento počítačový model simuluje fyziku fúznej reakcie a následných rádioaktívnych procesov. Problém takejto práce spočíva v potrebe validácie digitálneho dvojníka pomocou skutočného komerčného fúzneho reaktora – ktorý zatiaľ neexistuje.

Komerčné fúzne reaktory zostávajú hudbou budúcnosti

Vedci musia prekonať množstvo výziev pred realizáciou komerčného fúzneho reaktora. Medzi ne patrí vytvorenie nových materiálov na jeho konštrukciu a pochopenie vedy potrebnej na nepretržité získavanie energie zo systému.

Rovnako dôležité je vyvinutie systémov umelej inteligencie, ktoré pomôžu udržať fúznu reakciu plazmy v kontinuálnom chode. Aj tie najmodernejšie fúzne experimenty dokázali zatiaľ generovať len relatívne malé množstvá energie.

Britský projekt JET (Joint European Torus) patrí medzi najpokročilejšie fúzne experimenty súčasnosti. Výskumníci vo Veľkej Británii však vymysleli nový spôsob zmenšenia fúznych reaktorov spôsobu kontroly výfukových plaziem.

Prototyp tohto nového konceptu fúzneho reaktora nesie názov Step (Spherical Tokamak for Energy Production)  a má byť pripravený do roku 2040. Ak sa projekt podarí, môže výrazne zmeniť energetickú budúcnosť ľudstva.

Rádioaktívne zlato komplikuje komerčné využitie

Teoreticky môžeme vyrábať zlato z ortuti vo fúznom reaktore. Kým sa však nerealizujú komerčné fúzne reaktory, predpoklady Marathon Fusion v štúdiách digitálneho dvojníka zostanú bez overenia v praxi.

Navyše, akékoľvek zlato vyprodukované vo fúznom reaktore by spočiatku vykazovalo rádioaktivitu. To znamená jeho klasifikáciu ako rádioaktívny odpad, ktorý si vyžaduje špecializované spracovanie dlhú dobu po výrobe.

Fyzici zaoberajúci sa jadrovou fyzikou a časticami majú skúsenosti s tým, ako ľahko môžu pri vytváraní digitálneho dvojníka experimentu zabudnúť na dôležité fyzikálne efekty a kritické detaily. Spracovanie rádioaktívneho odpadu na použiteľné formy čistého zlata predstavuje ďalšiu výzvu, ktorú treba riešiť.

Táto prekážka nemusí nevyhnutne odradiť dlhodobých investorov ochotných čakať na návratnosť investície. Zatiaľ však projekt zostáva atraktívnym návrhom existujúcim len na papieri.

Nový druh kalifornskej zlatej horúčky predstavuje zatiaľ vzdialený sen. Možno sa alchymistická vízia jedného dňa stane realitou, ale určite nie v najbližších rokoch.

Čítaj viac z kategórie: Zaujímavosti