by Mới đây, các nhà khoa học Trung Quốc tuyên bố duy trì thành công plasma từ lò phản ứng hạt nhân trong vòng gần 2 phút. Đây là bước tiến quan trọng cho kế hoạch khai thác năng lượng từ mặt trời nhân tạo của loài người.
Năng lượng hợp hạch – năng lượng tổng hợp (fusion energy) là kết quả của việc kết hợp hạt nhân của hai hoặc nhiều hơn các nguyên tử nhẹ với hạt nhân của một nguyên tử nặng hơn. Việc đó sẽ phát ra một lượng năng lượng cực lớn và ví dụ điển hình nhất chính là mặt trời của chúng ta – một lò phản ứng tự nhiên tuyệt hảo.
Trong suốt quá trình hợp nhất, các electron của nguyên tử bị tách ra khỏi nhân và qua đó hình thành nên một đám mây electron và ion cực nóng được biết tới với cái tên plasma (trạng thái thứ tư của vật chất ngoài rắn, lỏng, khí).
Bước tiến mới
Sự phát triển của công nghệ hợp hạch, đặc biệt là ý tưởng áp dụng nó vào các lò phản ứng hạt nhân để sản xuất điện đã được nêu ra từ lâu. Tuy nhiên, trong nhiều năm qua, ý tưởng này gặp nhiều khó khăn trong việc làm sao kìm nén quá trình phản ứng để nhiệt lượng được giải phóng ở tốc độ vừa phải và có thể kiểm soát được.
Dự án về năng lượng hợp hạch lớn nhất của Trung Quốc – lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm tiên tiến siêu dẫn Tokamak (EAST) với tên gọi khác là “Mặt trời nhân tạo” hiện đang được triển khai tại Viện Vật lý Plasma, Hợp Phì. Lò phản ứng được xây dựng nhằm mục đích mô phỏng phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra sâu bên trong lõi mặt trời.
Theo báo South China Morning Post (SCMP), hồi đầu tháng này, các nhà khoa học thuộc dự án công bố rằng, họ đã đạt được kỷ lục thế giới trong việc sản xuất năng lượng hợp hạch. Cụ thể, lò phản ứng vòng xuyến Tokamak – thiết bị được tạo ra để thu thập năng lượng từ việc tổng hợp hạt nhân của người Trung Quốc đã duy trì được trạng thái ổn định, giữ plasma cực nóng ở nhiệt độ gấp 3 lần lõi mặt trời trong 101,2 giây. Thí nghiệm lần này đã vượt qua kỷ lục về thời gian gấp đôi so với năm ngoái.
Dấu mốc đáng nhớ này đồng nghĩa với việc EAST trở thành lò Tokamak đầu tiên đạt được tới dấu mốc “hoạt động ổn định trong vòng 100 giây hoặc hơn”. Nó cũng giúp Trung Quốc trở thành một trong những nước đi đầu trong kế hoạch khai thác năng lượng từ mặt trời nhân tạo. Kế hoạch này có thể thay thế các lò phản ứng phân hạch và nhiên liệu hóa thạch thông thường trong tương lai.
Với tốc độ thử nghiệm như hiện tại, ông Song Yuntao, nhà khoa học hạt nhân hàng đầu của Trung Quốc cũng là trưởng dự án ước tính mỗi 16 hoặc 17 tháng, các nhà khoa học nước này sẽ cố gắng tăng thời gian giữ nhiệt độ lên gấp 2 lần so với lần kế cận trước đó.
Sẽ có năng lượng sạch từ mặt trời nhân tạo?
Mới đây, SCMP cũng dẫn lời tuyên bố của ông Song Yuntao khẳng định, trong vòng 5 năm tới, Trung Quốc sẽ đạt được bước tiến lớn trong công nghệ mặt trời nhân tạo. Theo đó, một lò phản ứng thử nghiệm sẽ được xây dựng, mở đường cho việc sản xuất năng lượng sạch thay thế cho nước này trong vòng 50, 60 năm tới.
Các nhà khoa học Trung Quốc đang cố gắng duy trì thời gian đốt cháy và nhiệt độ cực cao bên trong lò phản ứng Tokamak lên hơn 1.000 giây. Người ta tin rằng, đây là thời điểm plasma sẽ tạo ra một phản ứng dây chuyền hạt nhân bền vững – bước quan trọng để phát điện.
Việc giữ plasma ổn định trong vòng hơn 100 giây của các nhà khoa học Trung Quốc lần này sẽ là một thử nghiệm cực kỳ quan trọng giúp cho dự án lò phản ứng thử nghiệm nhiệt hạt nhân quốc tế ITER – một dự án khoa học liên kết giữa rất nhiều quốc gia bước gần hơn tới thành công. Hiện đã có hơn 30 quốc gia tham gia vào dự án ITER với mục đích xây nên lò phản ứng Tokamak lớn nhất thế giới tại Pháp. Nó sẽ là một thiết bị tổng hợp hạt nhân quy mô lớn, không thải khí carbon và đưa công nghệ của con người lên một tầm cao mới. Tuy nhiên sự chậm trễ trong việc cấp vốn từ các bên tham gia có thể trì hoãn thử nghiệm đầu tiên của lò ITER đến sau năm 2025.
Trung Quốc là một trong những quốc gia đóng góp tài chính nhiều nhất cho ITER. Ông Song Yuntao khẳng định, khi xây dựng lò phản ứng thử nghiệm sẽ rút kinh nghiệm từ lò ITER và “tạo ra những cải tiến táo bạo”. Để ngăn dòng plasma nóng gấp 10 lần lõi mặt trời tiếp xúc với thành bên trong lò phản ứng Tokamak, người ta sử dụng các loại dây siêu dẫn tiên tiến để tạo ra từ trường. Quá trình này đòi hỏi cần một lượng lớn năng lượng. Tuy nhiên, ông Song tuyên bố Trung Quốc đã có thể sản xuất hàng loạt loại dây siêu dẫn có thể sử dụng ít năng lượng hơn bất kỳ nước nào trên thế giới. Hàng trăm tấn dây siêu dẫn như thế này được các nhà máy Trung Quốc sản xuất mỗi năm với giá khoảng 4.400 USD/dây.
0 comments: