Kết quả thử nghiệm gần đây cho thấy, lò phản ứng hạt nhân có khả năng sản sinh nguồn năng lượng tương đương Mặt Trời ở Đức thật sự hoạt động được. Nói cách khác, tiềm năng khai thác một nguồn năng lượng vô tận trong tương lai, là viễn cảnh rất sáng sủa trước mắt.

Khi các nhà nghiên cứu tại Viện Max Planck ở Greifswald, Đức bơm một lượng nhỏ nguyên tố hydro và hun nóng cho tới khi chuyển sang thể plasma (phản ứng tổng hợp hạt nhân với các đồng vị của hydro), năng lượng sinh ra tương đương với năng lượng bên trong Mặt Trời. Năng lượng này, nếu biết tận dụng tốt, sẽ tạo ra một nguồn cung năng lượng khổng lồ. Tuy nhiên, vấn đề các nhà khoa học hiện đang phải đối mặt là, cần phải cách khai nguồn năng lượng này với thành bình hay thiết bị lưu trữ nó để tránh thất thoát nhiệt lượng, vì để phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể xảy ra, plasma cần được kìm hãm và cách khai trong thời gian đủ dài, đồng thời cần được liên tục bổ sung nhiệt lượng lên mức hàng triệu độ C.

Nhiều giải pháp đã được đưa ra, một trong số đó là cách khai thành thiết bị với nguồn năng lượng bằng một môi trường chân không cách nhiệt- một từ trường siêu mạnh. Cho tới nay, đã có một loại thiết bị mang tên tokamak, một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân, có khả năng thực hiện điều này, nhưng nó chỉ tạo ra một từ trường 2 chiều. Vào năm ngoái, các nhà khoa học đã hoàn tất việc chế tạo một loại lò phản ứng tổng hợp hạt nhân kiểu mới, mang tên stellerator.

lo phan ung tong hop hat nhan Wendelstein-7-X (4)Hình ảnh từ trường siêu mạnh được tạo ra bởi Wendelstein 7-X, một lò phản ứng hạt nhân kiểu stellerator. (Ảnh: Nature)

Với cái tên Wendelstein 7-X (W7-X), lò phản ứng hạt nhân đầu tiên kiểu stellerator này sẽ có khả năng tạo ra một từ trường kín 3 chiều siêu mạnh. Tuy nhiên chỉ cho tới gần đây, sau thử nghiệm thành công ban đầu với Wendelstein 7-X, các nhà nghiên cứu mới biết rằng thiết kế phức tạp này thật sự hoạt động được, rằng có thể tạo ra một từ trường kín 3 chiều siêu mạnh ngăn cách nguồn nhiệt năng với thành thiết bị.

Điều này có thể nhờ các vòng xoắn siêu dẫn bao quanh thành thiết bị, cùng 50 nam châm cuộn xoắn siêu dẫn.

lo phan ung tong hop hat nhan Wendelstein-7-X (8)Cận cảnh thiết bị Wendelstein 7-X. (Ảnh: Internet)

lo phan ung tong hop hat nhan Wendelstein-7-X (9)Cận cảnh thiết bị Wendelstein 7-X. Bấm vào ảnh để phóng to. (Ảnh: Internet)

lo phan ung tong hop hat nhan Wendelstein-7-X (7)Các vòng xoắn siêu dẫn được gắn nam châm siêu dẫn bao quanh thiết bị có khả năng kiến tạo từ trường vặn xoắn 3 chiều siêu mạnh dùng để ngăn cách plasma với thành thiết bị, kìm hãm chúng trong thời gian đủ lâu để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra. (Ảnh: Internet)

lo phan ung tong hop hat nhan Wendelstein-7-X (3)(Ảnh: Internet)

lo phan ung tong hop hat nhan Wendelstein-7-X (6)Plasma đầu tiên được tạo ra bởi thiết bị này. (Ảnh: Internet)

Nhà vật lý TS Sam Lazerson từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cùng các nhà khoa học Đức phụ trách thử nghiệm thiết bị tổng hợp hạt nhân Wendelstein 7-X này.

‘Chúng tôi xác định rằng lồng từ tính chúng tôi chế tạo đã hoạt động như dự kiến’, TS Sam Lazerson cho hay.

Nhóm nghiên cứu cũng cho biết tỷ lệ sai sót được ghi nhận là nhỏ hơn 1/100.000.

‘Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là độ chính xác chưa từng thấy về mặt kỹ thuật hoàn công của một thiết bị tổng hợp, cũng như trong đo lường tô pô từ’, nhóm tác giả nói.

lo phan ung tong hop hat nhan Wendelstein-7-X (5)

Thiết bị Wendelstein 7-X (W7-X). (Ảnh: Internet)

Việc chuyển sang khai thác năng lượng thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân dường như sẽ là xu thế có nhiều triển vọng nhất hiện nay, vì không chỉ tạo ra nguồn năng lượng khổng lồ, mà còn không hề gây ô nhiễm môi trường như các loại hình khai thác năng lượng khác. Một khi yếu tố kỹ thuật được hoàn thiện, công nghệ này được kỳ vọng sẽ thay thế nhiên liệu hóa thạch (than, dầu,…) và các lò phản ứng phân hạch truyền thống.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân là gì?

Phản ứng tổng hợp hạt nhân hay phản ứng nhiệt hạch, phản ứng hợp hạch, trong vật lý học, là quá trình 2 hạt nhân hợp lại với nhau để tạo nên một nhân mới nặng hơn. Cùng với quá trình này là khả năng phóng thích một nguồn năng lượng khổng lồ.

Nhiên liệu thường dùng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân là các đồng vị deuterium (2H) và tritium (3H) của hydrogen. Các đồng vị này có thể trích lấy dễ dàng từ thành phần nước biển, hoặc tổng hợp không mấy tốn kém từ nguyên tử hydrogen. Phản ứng tổng hợp hạt nhân sử dụng hai đồng vị trên của hydrogen được gọi là Phản ứng tổng hợp hạt nhân D-T, và đây là phản ứng tổng hợp hạt nhân điển hình. Trong phản ứng này, sự kết hợp của một đồng vị deuterium và tritium sẽ tạo nên một neutron, một hạt nhân Helium 4He và rất nhiều năng lượng.

phan ung tong hop hat nhan d-tMinh họa phản ứng tổng hợp hạt nhân D-T. (Ảnh: Wikipedia)

Phản ứng tổng hợp hạt nhân là nguồn năng lượng lý tưởng cho con người. Các đặc tính ưu việt phải kể đến như

  1. Mật độ năng lượng rất cao, lớn hơn hàng tỷ lần mật độ năng lượng của các nhiên liệu hóa thạch, hơn hàng chục lần mật độ năng lượng của nhiên liệu phân hạch.
  2. Hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường. Với các lò phản ứng hạt nhân phân hạch, phụ phẩm là các chất thải hạt nhân thì có mức phóng xạ rất cao và tồn tại rất lâu qua hàng thiên niên kỷ. Với nhiên liệu hóa thạch truyền thống, như than, xăng, dầu, thì sẽ xả thải khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính và ấm lên toàn cầu. Còn với nhiên liệu phổ biến trong phản ứng tổng hợp hạt nhân là các đồng vị hydro như deuteri, triti thì sản phẩm thải ra là heli, khí hiếm hoàn toàn không gây bất kì ảnh hưởng nào đến môi trường. => Sẽ không tồn tại thảm họa Chernobyl với lò phản ứng hạt nhân loại này.
  3. Công nghệ hạt nhân và tổng hợp đồng vị phát triển: Nguồn nhiên liệu thô – hydro để tổng hợp deuteri và triti là vô tận trong vũ trụ. Như đã nói ở trên, các đồng vị này có thể trích lấy dễ dàng từ thành phần nước biển, hoặc tổng hợp không mấy tốn kém từ nguyên tử hydrogen.

=> Đây là những điểm vượt trội của loại hình năng lượng này mà không có loại hình năng lượng nào khác có được, vừa có tiềm năng tạo ra một nguồn năng lượng khổng lồ, vừa không gây hại đến môi trường.

(trích từ Wikipedia)


Theo Daily Mail
Quý Khải 

Xem thêm:

Từ Khóa: