 |
Tokamak, " mặt trời nhân tạo" của Trung Quốc trị giá hơn 1 nghìn tỷ đô la |
Lò phản ứng tổng hợp hạt nhân EAST (Thử nghiệm siêu dẫn tiên tiến Tokamak) duy trì nhiệt độ 70 triệu độ C trong 1.056 giây, hay còn gọi là " mặt trời nhân tạo" là thành tựu có ý nghĩa trong việc tiến gần hơn đến việc tạo ra một nguồn năng lượng sạch gần như không giới hạn.
Lò phản ứng tổng hợp hạt nhân thử nghiệm của Trung Quốc đã phá vỡ kỷ lục trước đó, được thiết lập bởi Tore Supra tokamak của Pháp vào năm 2003, nơi plasma trong một vòng xoắn vẫn ở nhiệt độ tương tự trong 390 giây.
EAST trước đó đã thiết lập một kỷ lục khác vào tháng 5 năm 2021 bằng cách chạy trong 101 giây ở 120 triệu độ C chưa từng có. Ngược lại, lõi của mặt trời thực tế đạt nhiệt độ khoảng 15 triệu độ C.
Trưởng nhóm thí nghiệm Gong Xianzu, nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Plasma thuộc Viện Khoa học Trung Quốc, cho biết: “Hoạt động gần đây đặt nền tảng khoa học và thực nghiệm vững chắc cho việc vận hành lò phản ứng nhiệt hạch”.
Các nhà khoa học đã cố gắng khai thác sức mạnh của phản ứng tổng hợp hạt nhân - quá trình mà các ngôi sao bốc cháy - trong hơn 70 năm. Bằng cách hợp nhất các nguyên tử hydro để tạo ra heli dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, những ngôi sao được gọi là dãy chính có thể chuyển đổi vật chất thành ánh sáng và nhiệt, tạo ra một lượng năng lượng khổng lồ mà không tạo ra khí nhà kính hoặc chất thải phóng xạ lâu dài.
Thiết kế phổ biến nhất cho lò phản ứng nhiệt hạch, tokamak, hoạt động bằng cách làm nóng plasma (một trong bốn trạng thái của vật chất , bao gồm các ion dương và electron tự do mang điện tích âm) trước khi nhốt nó bên trong buồng phản ứng với từ trường mạnh .
Tuy nhiên, giữ cho các cuộn rối loạn và quá nhiệt của plasma tại chỗ đủ lâu để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra, là một quá trình khó khăn. Nhà khoa học Liên Xô Natan Yavlinsky đã thiết kế chiếc tokamak đầu tiên vào năm 1958, nhưng chưa ai có thể tạo ra một lò phản ứng thử nghiệm có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ.
Việc nấu plasma ở nhiệt độ nóng hơn mặt trời là một phần tương đối dễ dàng, nhưng việc tìm cách để nó không cháy xuyên qua thành lò phản ứng (bằng tia laze hoặc từ trường) mà không làm hỏng quá trình nhiệt hạch là một việc khó về mặt kỹ thuật.
EAST dự kiến sẽ tiêu tốn của Trung Quốc hơn 1 nghìn tỷ đô la vào thời điểm thử nghiệm kết thúc vào tháng 6 và nó đang được sử dụng để thử nghiệm các công nghệ cho một dự án nhiệt hạch thậm chí còn lớn hơn - Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER) - hiện đang được xây dựng tại Marseille, Pháp.
Được thiết lập để trở thành lò phản ứng hạt nhân lớn nhất thế giới và là sản phẩm của sự hợp tác giữa 35 quốc gia - bao gồm các nước thuộc Liên minh Châu Âu, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Mỹ - ITER chứa nam châm mạnh nhất thế giới, khiến nó có khả năng tạo ra từ trường mạnh gấp 280.000 lần từ trường xung quanh Trái đất.
Lò phản ứng nhiệt hạch này dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2025 và nó sẽ cung cấp cho các nhà khoa học những hiểu biết sâu sắc hơn về thực tiễn của việc khai thác sức mạnh của các ngôi sao trên Trái đất.
Trung Quốc cũng đang theo đuổi nhiều chương trình của riêng mình để phát triển năng lượng tổng hợp hạt nhân. Nước này đang tiến hành các thí nghiệm tổng hợp và đang có kế hoạch hoàn thành một tokamak mới vào đầu những năm 2030 .
Ngoài ra, lò phản ứng nhiệt hạch khả thi đầu tiên có thể được hoàn thành ở Mỹ sớm nhất vào năm 2025 và một công ty của Anh hy vọng sẽ sản xuất thương mại điện từ nhiệt hạch vào năm 2030.
