Vì sao Trung Quốc và nhiều nước chạy đua làm Mặt Trời nhân tạo?

Trong công cuộc tìm kiếm năng lượng sạch, Trung Quốc và nhiều quốc gia đang tìm đến giải pháp lò phản ứng nhiệt hạch.

Nhu cầu năng lượng của con người dường như không bao giờ có giới hạn. Từ các loại năng lượng hóa thạch, chúng ta bắt đầu tìm hiểu về năng lượng hạt nhân, sau đó là các hình thức năng lượng tái tạo.

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.

Vi sao Trung Quoc va nhieu nuoc chay dua lam Mat Troi nhan tao? hinh anh 1
Minh họa quá trình phản ứng nhiệt hạch. Ảnh: BBC.

Thực tế trong tự nhiên có một nguồn năng lượng gần như vô tận: năng lượng từ Mặt Trời. Năng lượng 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 lượng của Mặt Trời

Bên 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 lượng; 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 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.

Vi sao Trung Quoc va nhieu nuoc chay dua lam Mat Troi nhan tao? hinh anh 2
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 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

Đến nay, phản ứng nhiệt hạch vẫn chưa thể trở thành chìa khóa cho cơn khát năng lượng vô tận của con người. Lý do rất đơn giản: để tạo được một lượng năng lượng 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.

Vi sao Trung Quoc va nhieu nuoc chay dua lam Mat Troi nhan tao? hinh anh 3
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 lượng vào năm 2022, và bắt đầu cung cấp năng lượng 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 lượng đầu ra 16 MW so với năng lượng 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 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.

Vi sao Trung Quoc va nhieu nuoc chay dua lam Mat Troi nhan tao? hinh anh 4
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 khoảng 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 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.

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.



 
 
 
List comment
 
Hãng xe nào giảm doanh số mạnh nhất vì dịch bệnh?
icon

Doanh số toàn thị trường sụt giảm 39% so với cùng kỳ năm ngoái do ảnh hưởng của dịch bệnh. Điều này ảnh hưởng đến tất cả các hãng xe tại thị trường Việt Nam. Có hãng xe sụt giảm tới gần 70% doanh số so với cùng kỳ năm ngoái.

 
Xe máy điện thông minh - xu hướng tất yếu của giao thông đô thị
icon

Tình trạng ô nhiễm không khí, đặc biệt là ở các thành phố lớn, ngày càng nặng nề hơn. Tại các nước phát triển, xe điện đang trở thành xu hướng tất yếu trong giao thông đô thị. Trong khi đó ở Việt Nam, nơi được xem là “vương quốc xe máy”, xe máy điện đang trở thành lựa chọn mới.

 
Toyota Việt Nam triệu hồi gần 30.000 xe Camry, Innova và Corolla Atis vì lỗi bơm xăng
icon

Cuộc triệu hồi áp dụng đối với 3 dòng xe do Toyota Việt Nam lắp ráp trong nước để kiểm tra và thay thế bơm nhiên liệu.

 
Các hãng xe tại Việt Nam mất gần nửa doanh số vì Covid–19
icon

Nhà máy dừng sản xuất, showroom đóng cửa trong gần hết tháng 4 vì dịch Covid – 19 đã khiến thị trường ô tô giảm “thê thảm”. Hơn một nửa doanh số của các hãng xe tại Việt Nam bị 'thổi bay' vì dịch bệnh này.

 
Hyundai Solati phiên bản xe cứu thương cho thị trường Việt
icon

Dựa trên nguyên mẫu Hyundai Solati, TC Motor đã phát triển phiên bản xe Solati cứu thương và chở người chuyên dụng dành cho thị trường Việt Nam.

 
 
Xe ô tô cũ nào đủ điều kiện để đổi sang xe VinFast mới?
icon

Chỉ cần sở hữu một chiếc ô tô của bất kỳ thương hiệu nào, có thời gian lưu thông chưa quá 7 năm và đầy đủ hồ sơ, giấy tờ hợp lệ, người tiêu dùng có thể tham gia chương trình “Đổi cũ lấy mới” của VinFast để “hô biến” chiếc xe cũ thành một chiếc xe thương hiệu Việt đẳng cấp.

Doanh số Hyundai Accent, Grand i10 đồng loạt lao dốc
icon

Với doanh số bán ra giảm tới 56% so với tháng trước, hầu hết các mẫu xe hot của Hyundai như Accent, Grand i10 đều lao dốc.

Niên hạn sử dụng xe ô tô bán tải được quy định như thế nào?
icon

Theo Thông tư hướng dẫn số 21/2010 của Bộ Giao thông và Vận tải ngày 10/8/2010 quy định. Xe bán tải có niên hạn sử dụng tối đa là 25 năm. Nhiều người thắc mắc tại sao niên hạn sử dụng của xe bán tải thấp hơn các dòng xe khác?

Doanh số xe máy Honda Việt Nam giảm mạnh chưa từng thấy
icon

Doanh số bán xe máy của Honda trong tháng 4 giảm tới hơn 70% so với cùng kỳ năm ngoái. Đây được xem là tháng bán hàng thấp nhất trong nhiều năm trở lại đây.

Những hành vi khiến tài xế xe ôm công nghệ tự đưa mình vào nguy hiểm
icon

Sử dụng điện thoại khi lái xe, không sử dụng xi nhan khi chuyển hướng là những hành vi có thể khiến các tài xế xe ôm công nghệ gặp nguy hiểm. Có gần 1/3 tài xế xe ôm công nghệ ở Việt Nam từng gặp tai nạn xe cộ, và 80% trong số đó tự khiến mình gặp nguy hiểm do chạy xe bất cẩn.

 
123

Giấy phép hoạt động báo chí: Số 09/GP-BTTTT, Bộ Thông tin và Truyền thông cấp ngày 07/01/2019.

Tòa soạn: Tầng 7, Tòa nhà Cục Tần số Vô tuyến điện, 115 Trần Duy Hưng, Quận Cầu Giấy, Hà Nội

Điện thoại: 024 3 936 9966 - Fax: 024 3 936 9364

Hotline nội dung: 0888 911 911 - Email: toasoan@ictnews.vn

123