Tạo nên một “mặt trời nhân tạo” để sản xuất được nguồn điện năng sạch và gần như vô tận luôn là giấc mơ lớn của nhân loại.
“Thiết bị nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân siêu dẫn của Hàn Quốc ( KSTAR ) đã thành công trong việc duy trì plasma nhiệt độ cực cao 100 triệu độ trong 48 giây. “Đây là kỷ lục cao nhất thế giới và có thể được coi là một bước gần hơn tới việc hiện thực hóa ‘mặt trời nhân tạo’.”
Tham khảo thêm:
- Hàn Quốc trở thành quốc gia thứ 7 phóng thành công tên lửa đạn đạo từ tàu ngầm
- 15 công ty Hàn Quốc chung tay phát triển nền kinh tế hydro
Vào ngày 21/3, Viện Nghiên cứu Hợp nhất Hàn Quốc ở Daejeon, Yoon Si-woo – người đứng đầu bộ phận nghiên cứu của KSTAR , cho biết thiết bị thay thế ‘bộ chuyển hướng’, một trong những thành phần cốt lõi, có thể chịu được nhiệt độ cao và bảo vệ vật chứa bên trong khỏi plasma, đồng thời đóng vai trò là đường dẫn để thải các tạp chất khác nhau được tạo ra trong quá trình tổng hợp hạt nhân.” Ông nói thêm, “Đây là một cột mốc quan trọng trong việc hiện thực hóa việc sản xuất điện nhiệt hạch hạt nhân”.
Phản ứng tổng hợp hạt nhân là hiện tượng hạt nhân của các nguyên tố nhẹ như deuterium và tritium kết hợp với nhau tạo thành hạt nhân nặng, giải phóng năng lượng. Nó được gọi là mặt trời nhân tạo vì nó giống với nguyên lý tạo ra nhiệt từ mặt trời và đang thu hút sự chú ý như một nguồn năng lượng sạch vì không tạo ra carbon. Về mặt lý thuyết, có thể tạo ra năng lượng tương đương 10 triệu kg nhiên liệu hóa thạch với khoảng 1 kg nhiên liệu nhiệt hạch hạt nhân, có thể tạo ra mặt trời nhân tạo.
Để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra, cần có plasma nhiệt độ cực cao (trạng thái ion nơi hạt nhân nguyên tử và electron được tách ra) trên 100 triệu độ. Mặt trời tự tạo ra plasma nhiệt độ cực cao bằng khối lượng và trọng lực riêng, nhưng trên Trái đất, plasma nhiệt độ cực cao 100 triệu độ phải được tạo ra một cách nhân tạo.
KSTAR là cơ sở thử nghiệm phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra plasma như vậy. Kể từ khi hoàn thành vào năm 2007, nó đã đạt được những kết quả đáng chú ý. 100 triệu độ plasma đầu tiên đã đạt được vào năm 2018 và thời gian bảo trì đã tăng lên hàng năm. Gần đây nhất, vào tháng trước, chúng tôi đã thành công trong việc duy trì 48 giây. Đó là kỷ lục cao nhất thế giới.
Đây là kết quả của việc thay thế bộ chuyển hướng mới với nhiệt độ bề mặt chỉ tăng một phần tư so với bộ chuyển hướng hiện có. Bộ chuyển hướng mới sử dụng vonfram, điểm nóng chảy cao nhất trong số các kim loại, ở 3422 độ. Vonfram có độ bền cơ học và độ bền kéo tuyệt vời và dễ tản nhiệt.
Vào ngày này, KSTAR im lặng như chưa từng trải qua nhiệt độ cực cao 100 triệu độ. Tôi thậm chí còn cảm nhận được sự lạnh lẽo của cơ sở bạc khổng lồ cao 9,6 m, đường kính 9,4 m và nặng 1.000 tấn. Giám đốc Yoon cho biết, “ KSTAR hiện đang được tổ chức lại để duy trì nhiệt độ trong thời gian dài hơn,” đồng thời nói thêm, “Chúng tôi có kế hoạch cải thiện tuần tự hiệu suất của các thiết bị sưởi ấm và truyền động dòng điện.”
Mục tiêu cuối cùng là đạt được 300 giây vào năm 2026. Giám đốc Yoon cho biết: “Để đạt được mục tiêu này, nhóm nghiên cứu KSTAR có kế hoạch tập trung vào nghiên cứu liên quan và cải thiện hiệu suất thiết bị, chẳng hạn như đảm bảo công nghệ kiểm soát phản hồi theo thời gian thực dựa trên trí tuệ nhân tạo” và nói thêm: “Đạt được 300 giây có nghĩa là plasma Công nghệ áp dụng cho nhà máy điện nhiệt hạch đã được xác minh trong phòng thí nghiệm.” “Điều đó có nghĩa là nó sẽ hoàn thành,” ông nói.
Phản ứng tổng hợp hạt nhân là một trong những lĩnh vực khoa học tiên tiến nhất thế giới. Chính phủ thậm chí còn đang xem xét xây dựng một lò phản ứng trình diễn phản ứng tổng hợp hạt nhân. Kế hoạch là bắt đầu thiết kế ý tưởng sơ bộ của lò phản ứng trình diễn vào năm 2026, thiết kế ý tưởng vào năm 2030 và thiết kế kỹ thuật vào năm 2035.
Giám đốc Yoon cho biết, “Phản ứng tổng hợp hạt nhân không còn là năng lượng của những giấc mơ” và “Một nhà máy điện nhiệt hạch hạt nhân thương mại sẽ hoạt động vào những năm 2050 sau một lò phản ứng trình diễn vào giữa những năm 2030”.