前言
黄金历来被视为财富最坚实、最恒久的载体,凭借其天然稀有性,在人类经济体系与文明演进中始终占据核心位置——它既是全球投资者长期信赖的价值锚点,也是各国央行外汇储备中不可或缺的战略资产。
而一场静默却深远的技术革命正在逼近:2025年,中国科研团队正式公布一项颠覆性构想——依托可控核聚变装置规模化合成黄金。
该路径彻底摒弃传统地质开采逻辑,转而利用聚变堆释放的超高通量快中子,定向诱导元素嬗变,实现黄金的人工生成。若最终迈入产业化阶段,不仅黄金定价机制将被根本性重构,更可能撬动以贵金属为底层支撑的国际货币信用体系。
海外主流科技媒体惊呼:“中国正尝试改写元素周期表法则!用聚变反应‘炼金’,这已超出常规工程范畴。”
黄金的稀缺性
黄金之所以稳居贵金属金字塔顶端,首要根基正是其极端有限的自然丰度。据权威矿产统计,自人类有记录以来累计提取的黄金总量仅为13.31万吨。
倘若将全部已开采黄金熔铸为实心球体,其直径仅约38.8米,体量相当于一座14层高的现代写字楼。
相较之下,铁元素的工业化开采规模堪称天文数字——迄今人类已冶炼铁逾2600亿吨,足以铸成直径达19.6公里的巨型金属球,其质量甚至接近地球地核中铁元素总储量的量级。
黄金的稀有属性,远不止于地壳分布层面,更深深根植于宇宙尺度的物理演化史之中。
在宇宙诞生初期,大爆炸仅催生了氢、氦等轻元素;此后漫长岁月里,恒星内部持续进行着由轻至重的逐级核聚变,逐步生成碳、氧、硅直至铁族元素。
而像金这类原子序数高达79的超重元素,其自然合成必须依赖宇宙中最剧烈的爆发事件之一——双中子星并合。
此类天体碰撞瞬间释放出海量自由中子流,在极端高温高压环境下触发“快中子俘获过程”(即R-process),使原子核在极短时间内连续捕获多个中子,再经β衰变跃迁,最终形成金、铂等重元素。
正因黄金诞生于如此罕见且高能的宇宙灾变,它在整个可观测宇宙中的平均丰度低至百亿亿分之一,天然成为稀有性的终极象征。
在地球上,我们无法像获取铝土矿或铜矿那样,在常规岩层中批量发现黄金矿脉。
现实中的黄金勘探与开采,往往需深入地下数千米、穿越复杂断裂带,甚至依赖深海热液喷口或古老变质岩系,作业环境严苛、生态风险突出、综合成本高昂,进一步推高其天然溢价。
核聚变造黄金的原理
随着可控核聚变研究持续突破,科学家意识到:人类完全可以在地面实验室中复现中子星合并的关键物理条件,从而启动人工合成黄金的链条。
这一路径的核心在于精准调控高能中子束流,对特定靶材实施选择性辐照,驱动核素发生可控嬗变。
整个技术路线具备清晰的物理逻辑。研究证实,汞-198同位素是当前最理想的起始原料。
汞-198在天然汞中占比约为10%,易于富集提纯,化学性质稳定,便于作为靶材装填入聚变堆辐照腔室。
当其暴露于核聚变堆产生的高能快中子场(能量阈值需高于8MeV)时,会高效吸收单个中子,转变为激发态的汞-199原子核。
汞-199处于高度不稳定状态,会在纳秒级时间内自发释放两枚中子,迅速退激为汞-197。
随后,汞-197通过一次β⁻衰变,原子核内一个中子转化为质子,原子序数由80跃升至79,正式完成向金-197的转变——这正是自然界黄金唯一稳定的同位素形态。
聚变堆所生成的中子谱峰值集中于14.1MeV附近,恰好完美匹配上述嬗变链的能量需求窗口。
相比之下,现有商用裂变反应堆输出的中子平均能量不足2MeV,通量密度亦远低于聚变堆,难以支撑高效、高产率的黄金合成。
氘氚聚变反应释放的14.1MeV中子,被学界誉为“黄金定制中子源”,其能量精度与通量强度均达到工业级嬗变要求。
尤为关键的是,该过程并非单向耗能操作——聚变堆运行中原本易造成结构材料脆化的高能中子,被主动引导参与贵金属合成,实现了辐射损伤抑制与高附加值产物产出的双重增益。
对聚变能工程而言,这种“功能耦合式设计”标志着从单纯能源输出向多功能核平台的重大范式升级。
核聚变堆造黄金的挑战
尽管理论蓝图振奋人心,但将核聚变制金从纸面构想推进至工厂量产,仍横亘着多重现实壁垒。
首要瓶颈在于聚变能源本身尚未跨越商业化临界点。截至目前,全球尚无一座聚变装置实现净能量增益下的连续稳定运行。
实现可控聚变的根本难点,在于将氘氚燃料加热至上亿摄氏度形成完全电离等离子体,并借助超强环形磁场将其约束在真空腔内足够长时间,确保聚变反应率足以覆盖系统能耗。
更为硬性的指标是能量增益因子Q必须持续大于1,即输出聚变能显著超过输入加热能,方具备工程可行性。
中国在该领域已构筑起全球领先的技术梯队,尤以EAST全超导托卡马克装置为代表,多次刷新世界纪录。
该装置曾成功维持1.2亿摄氏度等离子体长达101秒,创下高温长脉冲运行新标杆,所积累的等离子体控制、耐辐照材料、中子屏蔽等关键技术数据,为后续嬗变应用提供了不可替代的实验基础。
这些成果不仅加速了聚变发电进程,更实质性铺平了面向元素合成的拓展型聚变堆研发路径。
然而,聚变设施的建造与运维成本依然极为惊人。即便未来实现稳定点火,单台百万千瓦级聚变堆的总投资预计超千亿元人民币。
在此背景下,黄金合成的单位成本核算面临严峻考验——若每克合成金的综合能耗与设备折旧成本显著高于当前400元/克的现货金价,产业化便缺乏经济驱动力。
此外,如何在强辐射环境中实现中子通量的空间精准聚焦、时间动态调控及嬗变产物的在线分离纯化,仍是亟待攻克的系统工程难题。
但不可否认,该方向蕴含的战略价值远超单一商品维度。一旦技术成熟,它或将同步缓解能源短缺、核废料处理与贵金属供给三重压力,重塑资源—能源—金融三位一体的全球治理架构。
黄金或将从千年信仰符号,转型为先进核工业体系下的标准化副产材料,开启人类物质生产范式的全新纪元。
结语
核聚变驱动的黄金合成技术,正处于从原理验证迈向工程集成的关键跃升期,虽前路布满科学与产业双重险峰,其潜在变革能量却不容低估。
这项技术若实现规模化落地,“点石成金”将不再是寓言,而成为可计量、可复制、可调度的现代工业流程。黄金的稀缺性神话将被彻底解构,其商品属性将大幅强化,金融属性则面临历史性弱化。
当前,聚变商业化尚需数年至十余年攻坚,但每一次等离子体突破、每一项中子诊断进步,都在为这场物质再造革命积蓄势能。
中国在磁约束聚变领域的系统性领先,不仅体现为EAST、CFETR等重大装置的硬实力,更彰显出对基础科学纵深探索的战略定力。
当人类开始驾驭恒星之力重塑元素版图,科技所能抵达的边界,或许正重新定义我们对“珍贵”二字的理解。