Bản in

Khoa học

Thứ Bảy, 17/11/2018 13:00

Năng lượng hợp hạch ngăn cản biến đổi khí hậu?

Bên trong phòng thí nghiệm tokamak cao cấp của SPARC, nơi sẽ tạo ra plasma tổng hợp đầu tiên để đạt được năng lượng thuầnBên trong phòng thí nghiệm tokamak cao cấp của SPARC, nơi sẽ tạo ra plasma tổng hợp đầu tiên để đạt được năng lượng thuần

GD&TĐ - Bất cứ ai muốn nhìn tới mặt tích cực hơn trong cơn khủng hoảng khí hậu đều có thể sẽ muốn biết về một dự án nghiên cứu tiềm năng mang tính cách mạng có thể tái định nghĩa năng lượng khác với những gì chúng ta đã biết.

Các nhà nghiên cứu đang đặt nhiều quan tâm đến buổi mít tinh của Bộ phận Vật lý Plasma thuộc Tổ chức Vật lý cộng đồng Mỹ ở Phần Lan. Buổi lễ đưa ra bản báo cáo mới nhất về năng lượng hợp hạch - công nghệ của thời đại không gian hứa hẹn sẽ cung cấp nguồn điện vô hạn với phát thải carbon bằng không.

Các nhà khoa học đến từ MIT và Công ty Năng lượng tư nhân Commonwealth Fusion Systems (CFS) đang nỗ lực trình bày các cập nhật quan trọng về dự án SPARC của họ nhằm xây dựng thành công máy phát điện hợp hạch đầu tiên trên thế giới. Nếu thành công, nó sẽ thay đổi mọi thứ như chuyến bay đầu tiên của anh em nhà Wright ở Kitty Hawk vậy.

Năng lượng hợp hạch là năng lượng sinh ra trong phản ứng tổng hợp hạt nhân được kiểm soát – một quá trình tương tự với quá trình sản sinh năng lượng của Mặt trời và các vì sao. Trong loại phản ứng này, hai hạt nhân nguyên tử nhẹ hợp nhất thành một hạt nặng và giải phóng năng lượng lớn.

Đối với các mục đích sử dụng trên mặt đất, năng lượng này có thể được khai thác để cung cấp lượng nhiệt cần thiết cho nhiều loại sinh điện. Một nhà máy năng lượng hợp hạch có khả năng hoạt động hoàn toàn không phát thải carbon và tạo ra rất ít nhiên liệu thải, đồng thời sản sinh ra một lượng năng lượng cực kỳ lớn. Về mặt lý thuyết, nó sẽ là nguồn năng lượng thay thế tối thượng, với năng lượng được tạo ra trong cùng quá trình sản sinh ra ánh sáng trong vũ trụ.

Những việc tạo ra năng lượng hợp hạch trên Trái đất tồn tại nhiều thách thức khó khăn. Quá trình này đòi hỏi việc làm quá nhiệt plasma đặc của các hạt hạ nguyên tử trong một thiết bị hợp hạch gọi là tokamak ở nhiệt độ cực cao - tương đương với nhiệt độ lõi của một vì sao và lên đến hàng triệu độ F, quá lớn để bất cứ loại vật liệu rắn nào có thể chứa đựng.

Phản ứng hợp hạch nhỏ, cô lập khỏi các vật chất bình thường bằng từ trường đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Nhưng cho đến nay, điều kiện dôi dư về mặt năng lượng sản sinh ra vẫn chưa thể đạt được.

Các nhà khoa học hy vọng vào bí quyết tăng cường các từ trường cô lập. Trong 3 năm hợp tác đầu tiên, các nhà nghiên cứu của dự án SPARC đang cố gắng xây dựng nam châm siêu dẫn mạnh mẽ nhất trên thế giới, từ đó có thể khiến máy phát điện hợp hạch đầu tiên trên thế giới trở nên khả thi bằng cách tăng hiệu quả của nó trong khi giảm khối lượng và chi phí.

Nhóm nghiên cứu cho biết, họ đã tìm ra cách sản xuất chất siêu dẫn nhiệt độ cao đột phá dưới dạng dải băng cho phép hợp hạch xảy ra ở quy mô cần thiết. Tuy nhiên, chúng vẫn chưa thể kết hợp vào các nam châm có kích thước phù hợp và cũng không tương thích với các máy hợp hạch có trong thời điểm hiện tại.

Bước tiếp theo sau khi tạo được 1 nam châm siêu dẫn với hiệu suất chưa từng có là thiết kế và xây dựng lò phản ứng hợp hạch SPARCH được trông đợi từ lâu, với mục tiêu là sản sinh ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ của nó. Các nhà nghiên cứu của MIT và CFS dự kiến SPARC sẽ vận hành trong năm 2025 với công suất khiêm tốn rơi vào khoảng từ 50MW đến 100MW, đủ để cung cấp điện cho một thành phố nhỏ.

Các nhà khoa học của MIT dự đoán một nhà máy điện hợp hạch thí điểm khả thi có thể được xây dựng và trở thành một phần của mạng lưới điện trong vòng 15 năm.

Theo Lê Mạnh
Seeker