Tuy nhiên, bất kỳ hình thức năng lượng nào cũng có những nhược điểm. Năng lượng hóa thạch rẻ nhưng gây ô nhiễm, năng lượng tái tạo chi phí cao và hiệu quả không cao, còn năng lượng hạt nhân lại có rủi ro về phóng xạ. Tìm kiếm một nguồn năng lượng vô tận là ước mơ của con người.
Nguyên lý hình thành năng lượng của Mặt Trời
Khi 2 hạt nhân hydro hợp nhất với nhau để trở thành heli, chúng tạo ra một nguồn năng lượng khổng lồ. Quá trình này được gọi là phản ứng hợp hạch hay nhiệt hạch. Phản ứng này tạo ra toàn bộ năng lượng, bao gồm cả ánh sáng và nhiệt của Mặt Trời.
Dựa trên nguyên lý này, các nhà khoa học đã tìm cách tạo ra phản ứng nhiệt hạch bằng cách cung cấp nhiệt độ và áp suất cực lớn.
Công nghệ này có vẻ tốt đến không thể tin nổi: hiệu suất năng lượng cao, chất thải ít và kiểm soát được. Nhưng nó là sự thật.
Tim Luce, khoa học gia trưởng tại dự án Iter.
Đây cũng chính là phản ứng tạo ra ánh sáng và nhiệt của mặt trời, tạo ra nguồn năng lượng vô tận siêu sạch cho loài người nếu tìm được cách kiểm soát phản ứng nhiệt hạch. Một trong những thiết kế được sử dụng phổ biến nhất là lò phản ứng tomatak. Được các nhà vật lý Liên Xô vẽ ra vào thập niêm 1950, lò phản ứng này sử dụng từ trường cực mạnh để tạo áp suất, ép plasma bên trong lòng của lò.
Khi nhiệt độ và áp suất đủ lớn, các hạt nhân bên trong plasma sẽ bị ép vào với nhau để hình thành hạt nhân mới, đồng thời phóng thích neutron và năng lượng. Năng lượng này làm nóng bề ngoài của phần lòng, nhiệt độ này chính là năng lượng thu được.
Những dự án đầy tham vọng
Chúng tôi chờ đợi sẽ đạt mức hòa năng lượng vào năm 2022, và bắt đầu cung cấp năng lượng vào 2030.
Jonathan Carling, Giám đốc công ty thiết kế Tokamak Energy.
Phòng thí nghiệm Jet, nơi có máy tomatak mạnh nhất châu Âu chỉ sử dụng nhiên liệu là deuterium và tritium cho những thử nghiệm quan trọng nhất. Năm 1997, Jet sử dụng nhiên liệu có 50% deuterium và 50% tritium, đạt được mức năng lượng đầu ra 16 MW so với năng lượng để đốt nóng 24 MW. Tỷ lệ này, còn gọi là Q, đạt 0,67. Đây là kỷ lục đến giờ vẫn chưa có lò phản ứng nhiệt hạch nào vượt qua, hay nói cách khác chưa có thiết bị nào "lãi" về mặt năng lượng.Trung Quốc - nước tiêu thụ điện nhiều nhất thế giới - cũng không thể đứng ngoài cuộc chơi này. Họ có nhiều dự án nhiệt hạch đang triển khai cùng lúc, trong đó dự án HL-2M đã gần tới giai đoạn đi vào hoạt động. HL-2M được đặt tại thành phố Lạc Sơn, tỉnh Tứ Xuyên, là kết quả nghiên cứu của Công ty nguyên tử quốc gia Trung Quốc và Viện Vật lý Tây Nam. Nhiệt độ bên trong thiết bị này có thể lên tới 200 triệu độ C, tức là nóng hơn khoảng 13 lần so với nhiệt độ lõi Mặt Trời.
Dự án nhiệt hạch lớn nhất đang được triển khai là ITER, lò phản ứng được đặt tại Pháp. Đây là một đại dự án, với sự kết hợp từ 35 quốc gia. Lò phản ứng này có tổng kinh phí 22 tỷ USD, và hiện đã hoàn thành khoảng 65%. ITER sẽ đi vào hoạt động năm 2025.
"Đây là lần đầu tiên trong lịch sử loài người các quốc gia đại diện cho hơn một nửa nhân loại và 80% GDP đã bắt tay với nhau để đạt một mục đích chung rất quan trọng", Bernard Bigot, Tổng giám đốc của ITER chia sẻ.
Trong khoảng 10 năm qua, rất nhiều tiến bộ về vật liệu giúp các nhà khoa học đến gần hơn với mục tiêu đạt được mức năng lượng "hòa vốn" từ các lò phản ứng nhiệt hạch. Giấc mơ thu được nguồn năng lượng bất tận từ phản ứng nhiệt hạch có lẽ cũng không còn là bất khả thi.
"Tôi nghiên cứu về nhiệt hạch bởi tôi tin tưởng rằng đây là điều cần thiết để thay đổi thế giỡi. Tôi tin rằng rồi chúng ta sẽ làm được", Ian Chapman, Giám đốc Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Vương quốc Anh nói với Guardian.