Trong công cuộc tìm kiếm năng
lư??ng sạch, Trung Quốc và nhiều quốc gia đang tìm đến giải pháp lò phản ứng nhiệt
hạch.
Nhu cầu năng
lư??ng của con người dường như kh?
?ng bao giờ
có giới hạn. Từ các loại năng
lư??ng hóa thạch, chúng ta bắt đầu tìm hiểu về năng
lư??ng hạt nhân, sau đó là các hình thức năng
lư??ng tái tạo.Tuy nhiên, bất kỳ hình thức năng
lư??ng nào cũng có những nhược điểm. Năng
lư??ng hóa thạch rẻ nhưng gây ô nhiễm, năng
lư??ng tái tạo chi phí cao và hiệu quả không cao, còn năng
lư??ng hạt nhân lại có rủi ro về phóng xạ. Tìm kiếm một nguồn năng
lư??ng vô tận là ước mơ của con người.Minh họa quá trình phản ứng nhiệt
hạch. Ảnh: BBC.Thực tế trong tự nhiên có một nguồn năng
lư??ng gần như vô tận: năng
lư??ng từ Mặt Trời. Năng
lư??ng của ngôi sao này đến từ "lò" phản ứng nhiệt
hạch bên trong lõi. Do vậy, sử dụng lý thuyết tương tự để tạo ra những "Mặt Trời nhân tạo" đang là mục tiêu của rất nhiều nhà khoa học.Nguyên lý hình thành năng
lư??ng của Mặt TrờiBên trong lõi Mặt Trời tồn tại một "lò phản ứng hạt nhân". Khác với nguyên lý của các lò hạt nhân hiện tại trên Trái Đất là sử dụng phản ứng phân
hạch, một chuỗi phản ứng tách nguyên tử uranium ra để giải phóng năng
lư??ng; quá trình diễn ra trong lõi Mặt Trời là phản ứng nhiệt
hạch thực hiện quá trình ngược lại là tổng hợp các nguyên tử với nhau.Khi 2 hạt nhân hydro hợp nhất với nhau để trở thành heli, chúng tạo ra một nguồn năng
lư??ng khổng lồ. Quá trình này được gọi là phản ứng hợp
hạch hay nhiệt
hạch. Phản ứng này tạo ra toàn bộ năng
lư??ng, bao gồm cả ánh sáng và nhiệt của Mặt Trời.Mặt Trời là lò phản ứng nhiệt
hạch khổng lồ. Ảnh: Getty.Trước đây người ta cho rằng phản ứng nhiệt
hạch chỉ có thể xảy ra trong lõi Mặt Trời. Đó là bởi nhiệt độ ở lõi Mặt Trời rất nóng, lên đến hàng triệu độ C, khiến cho các nguyên tử chỉ tồn tại ở dạng ion hóa hay plasma. Áp suất bên trong lõi của những ngôi sao khổng lồ khiến cho các hạt nhân có thể va chạm và kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn.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
lư??ng 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
lư??ng 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
lư??ng. Năng
lư??ng này làm nóng bề ngoài của phần lòng, nhiệt độ này chính là năng
lư??ng thu được.Những dự án đầy tham vọngĐến nay, phản ứng nhiệt
hạch vẫn chưa thể trở thành chìa khóa cho cơn khát năng
lư??ng vô tận của con người. Lý do rất đơn giản: để tạo được một
lư??ng năng
lư??ng nhất định từ lò phản ứng nhiệt
hạch, con người đang phải tiêu tốn nhiều hơn số đó để tạo môi trường và các chất hóa học phù hợp.Những vòng xuyến với chu vi tới 900 m của dự án lò phản ứng nhiệt
hạch ITER. Ảnh: Bloomberg.Chúng tôi chờ đợi sẽ đạt mức hòa năng
lư??ng vào năm 2022, và bắt đầu cung cấp năng
lư??ng vào 2030.Jonathan Carling, Giám đốc công ty thiết kế Tokamak Energy.Để có được tritium, người ta có thể phải thực hiện một phản ứng phụ sau quá trình hợp
hạch, hay khai thác từ nước chứa nhiều deuterium. Tuy nhiên các hình thức này đều rất tốn kém.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
lư??ng đầu ra 16 MW so với năng
lư??ng để đốt nóng 24 W. 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
lư??ng.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
kho??ng 13 lần so với nhiệt độ lõi Mặt Trời.Lò phản ứng nhiệt
hạch HL-2M của Trung Quốc sẽ đi vào hoạt động năm sau. Ảnh: Xinhua.Ngoài HL-2M, Trung Quốc còn một dự án nhiệt
hạch khác tại thành phố Hợp Phì, tỉnh An Huy. Lò phản ứng siêu dẫn tiên tiến EAST tại đây đã đạt đến nhiệt độ 100 triệu độ C.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
kho??ng 65%. ITER sẽ đi vào hoạt động năm 2025.Chúng ta chưa thể chắc chắn về thời gian, nhưng lý thuyết khoa học cơ bản đã đủ và vấn đề là kỹ thuật vật liệu mà thôi.Wade Allison, Giáo sư vật lý tại Đại học Oxford."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
kho??ng 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
lư??ng "hòa vốn" từ các lò phản ứng nhiệt
hạch. Giấc mơ thu được nguồn năng
lư??ng 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
lư??ng Nguyên tử Vương quốc Anh nói với Guardian.Điều gì xảy ra nếu Mặt Trời lớn gấp đôi hiện tại? Nếu kích thước Mặt Trời tăng gấp đôi, con người và toàn bộ sinh vật trên Trái Đất sẽ diệt vong.
Nguồn bài viết : Felix E-gaming Club
