物理学 > 等离子体物理
[提交于 2025年7月17日
(v1)
,最后修订 2025年7月22日 (此版本, v2)]
标题: 通过氘氚聚变中子驱动的$(n, 2n)$反应实现可扩展的点金术
标题: Scalable Chrysopoeia via $(n, 2n)$ Reactions Driven by Deuterium-Tritium Fusion Neutrons
摘要: 一种可扩展的炼金术方法——将贱金属转化为黄金——已被追求了数千年。 虽然在粒子加速器中已有小规模的演示,并提出了涉及热中子捕获的方案,但尚未找到具有经济吸引力的方法。 我们展示了一种新的可扩展方法,利用聚变包层的特殊中子倍增层中的$(n, 2n)$反应,从丰富的汞同位素$\mathrm{^{198}Hg}$合成稳定的金$\left( \mathrm{^{197}Au} \right)$。 反应由氘-氚聚变等离子体提供的快中子$14\, \mathrm{MeV}$驱动,这些中子独特地能够在大规模下实现所需的反应路径。 关键的是,这里确定的方案不会对电力生产产生负面影响,并且由于$(n, 2n)$的$\mathrm{^{198}Hg}$反应同时驱动转化和中子倍增,因此也与聚变电站设计中具有挑战性的氚增殖要求相兼容。 通过中子学模拟,我们展示了一种具有包层配置的托卡马克,其可以以大约2吨/$\mathrm{GW_{th}}$/年 的速率产生$\mathrm{^{197}Au}$。 该概念的实现使得聚变能发电厂的收入翻倍,显著提高了聚变能的经济可行性。
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