Bản in

Khoa học

Thứ Bảy, 2/3/2019 09:00

Năm 2030: Năng lượng tổng hợp hạt nhân thành hiện thực?

Mô phỏng lò phản ứng ST40 của Tokamak EnergyMô phỏng lò phản ứng ST40 của Tokamak Energy

GD&TĐ - Công ty Nhiệt hạch tư nhân Tokamak Energy, có trụ sở tại Anh lần đầu tiên nung nóng plasma của hydro lên tới 27 triệu độ F (15 triệu độ C) trong một lò phản ứng mới - nóng hơn cả lõi của mặt trời.
 

Theo đại diện của Tokamak Energy: Thử nghiệm plasma này là cột mốc quan trọng trong sứ mệnh trở thành công ty đầu tiên trên thế giới sản xuất điện thương mại từ năng lượng nhiệt hạch với dự kiến sẽ trở nên khả thi vào năm 2030. Họ tuyên bố đã tạo ra plasma siêu nóng bên trong lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm ST40 vào năm ngoái.

Trước thành công của cuộc thử nghiệm, lò phản ứng của Tokamak Energy sẽ được chuẩn bị cho năm tới để thử nghiệm plasma còn nóng hơn, với mục tiêu là trên 180 triệu độ F tương đương 100 triệu độ C. Điều đó sẽ đặt lò phản ứng ST40 trong nhiệt độ vận hành cần thiết cho một phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát. Công ty có kế hoạch xây dựng một lò phản ứng tiếp theo vào năm 2025, nơi sẽ sản xuất ra vài megawatt năng lượng nhiệt hạch.

Tokamak Energy là một trong số các công ty tư nhân được chính phủ tài trợ để cạnh tranh trong việc tạo ra lò phản ứng nhiệt hạch hoạt động có thể cung cấp điện cho mạng lưới vào giữa thập niên 40 của thế kỷ này, trong khi dự án lò phản ứng nhiệt hạch ITER ở Pháp dự kiến sẽ đạt được plasma đầu tiên.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân của hydro thành nguyên tố helium nặng hơn là phản ứng hạt nhân chính giữ cho mặt trời của chúng ta và nhiều ngôi sao khác không ngừng cháy trong hàng tỷ năm - đó là lý do tại sao lò phản ứng nhiệt hạch được ví như “ngôi sao trong hũ”.

Các dự án nhiệt hạch được kiểm soát trên Trái đất như ITER và lò phản ứng năng lượng Tokamak Energy cũng sẽ hợp nhất nhiên liệu hydro nhưng ở nhiệt độ cao hơn nhiều và áp suất thấp hơn so với phản ứng bên trong mặt trời.

Những người ủng hộ phản ứng tổng hợp hạt nhân cho rằng nó sẽ khiến công nghệ sinh điện khác trở nên lỗi thời với khả năng sản sinh ra lượng điện lớn từ một lượng nhỏ đồng vị hydro nặng là deuteri và triti, những thứ có sẵn với số lượng nhiều trong nước biển thông thường.

“50 kg triti và 33 kg deuteri là đủ để sản sinh ra 1 gigawatt điện trong 1 năm, trong khi lượng nhiên liệu hydro nặng trong lò phản ứng ở bất cứ thời điểm nào cũng chỉ là vài gram”, David Kingham, đồng sáng lập của Tokamak Energy cho biết.

Con số này đủ để cung cấp năng lượng cho hơn 700.000 ngôi nhà tầm trung tại Mỹ, theo số liệu từ Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ.

Về nguyên lý, các lò phản ứng nhiệt hạch có thể tạo ra ít chất thải phóng xạ hơn nhiều so với lò phản ứng phân hạch trong khi nhu cầu nhiên liệu nhỏ của chúng tương đương với việc các thảm họa hạt nhân như Chernobyl hay Fukushima là không thể xảy ra, theo dự án ITER cho biết.

Lò phản ứng ST40 sẽ được xây dựng sau nó bởi Tokamak Energy sử dụng thiết kế tokamak hình cầu nhỏ gọn với buồng chân không gần như tròn thay vì hình dạng bánh rán rộng hơn được sử dụng trong lò phản ứng ITER, theo Kingham tiết lộ.

Tuy nhiên, nhà nghiên cứu hợp hạch kỳ cựu Daniel Jassby, người từng là nhà vật lý của Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton cảnh báo rằng ITER và các lò phản ứng nhiệt hạch được đề xuất khác vẫn sẽ tạo ra lượng chất thải phóng xạ đáng kể.

Theo Thúy Hà
Livescience