Đăng nhập

Đăng nhập để trải nghiệm thêm những tính năng hữu ích
Zalo

Các nhà khoa học Mỹ đạt được bước đột phá trong nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch

Ngày 12/12, Financial Times đưa tin, các nhà khoa học Mỹ đã tạo ra một bước đột phá trong nỗ lực phát triển năng lượng vô hạn, không carbon, lần đầu tiên đạt mức tăng năng lượng ròng trong phản ứng nhiệt hạch.

 Lò phản ứng nhiệt hạch ở Livermore, California. Hệ thống sử dụng 192 tia laser hội tụ tại tâm của quả cầu khổng lồ làm cho một viên nhiên liệu hydro nhỏ phát nổ. Ảnh Damien Jemison/Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore/AP

Lò phản ứng nhiệt hạch ở Livermore, California. Hệ thống sử dụng 192 tia laser hội tụ tại tâm của quả cầu khổng lồ làm cho một viên nhiên liệu hydro nhỏ phát nổ. Ảnh Damien Jemison/Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore/AP

Financial Times, dẫn nguồn từ 3 chuyên gia, nắm bắt được vấn đề cho biết, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore California trong một thí nghiệm tổng hợp hạt nhân diễn ra trong 2 tuần, lần đầu tiên đạt được “mức tăng năng lượng ròng” cao hơn so với năng lượng cung cấp cho thử nghiệm.

Đây là thành công đầu tiên của nghiên cứu tổng hợp hạt nhân kể từ những năm 1950. Cho đến nay, không có nhóm nghiên cứu nào của quốc gia nào có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ trong phản ứng.

Các nguồn tin, quen thuộc với kết quả nghiên cứu trả lời phỏng vấn Financial Times cho biết, phản ứng đã tạo ra năng lượng gấp 1,2 lần năng lượng được cung cấp tại một thời điểm trong hai tuần thí nghiệm.

Từ những năm 1950, các nhà vật lý nỗ lực tìm giải pháp khai thác phản ứng nhiệt hạch cung cấp năng lượng tương tự như năng lượng mặt trời, nhưng không nhóm nào có thể tạo ra nhiều năng lượng từ phản ứng lớn hơn mức tiêu thụ, cột mốc được gọi là mức tăng năng lượng ròng, chứng minh quá trình nhiệt hạch có thể cung cấp một giải pháp thay thế phong phú, đáng tin cậy cho nhiên liệu hóa thạch và năng lượng hạt nhân thông thường.

Để đạt được điều này, các nhà khoa học đã sử dụng một quy trình, được gọi là phản ứng nhiệt hạch giam cầm quán tính, sử dụng gần 200 tia laser bắn phá một viên nang hydro nhỏ.

Theo Nathan Garland, nhà vật lý tại Đại học Griffith ở Úc, các tia laser tạo ra một plasma xung quanh viên nang hydro mà cuối cùng bùng phát vụ nổ, hình thành điều kiện cho phép diễn ra phản ứng nhiệt hạch.

Các nhà khoa học Mỹ đã chiếu gần 200 tia laser vào viên nang hydro, tạo ra plasma cho phản ứng nhiệt hạch. Ảnh Euro.Green

Các nhà khoa học Mỹ đã chiếu gần 200 tia laser vào viên nang hydro, tạo ra plasma cho phản ứng nhiệt hạch. Ảnh Euro.Green

Các phát ngôn viên Bộ Năng lượng và Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) từ chối bình luận hoặc cung cấp xác nhận về bản tin của Finance Time, nhưng cho biết Bộ trưởng Năng lượng Mỹ Jennifer Granholm sẽ “công bố một bước đột phá khoa học lớn” vào ngày 13/12.

Washington Post sau đó đưa tin, dẫn nguồn 2 chuyên gia quen thuộc với nghiên cứu xác nhận sự phát triển này, 1 nhà khoa học nhiệt hạch cấp cao nói với tờ báo về năng lượng nhiệt hạch "đối với hầu hết chúng ta, đây chỉ là vấn đề thời gian."

Sự tổng hợp hạt nhân dựa trên những phản ứng vật lý tương tự, cung cấp năng lượng cho Mặt trời và các ngôi sao. Phản ứng nhiệt hạch tạo ra năng lượng bằng phương pháp kết hợp các nguyên tử lại thành nguyên tử lớn hơn, trái ngược với các lò phản ứng hạt nhân tiêu chuẩn trên cơ sở phản ứng phân hạch, phá vỡ các nguyên tử và không tạo ra carbon. Phản ứng nhiệt hạch cũng là phản ứng sạch, không tạo ra carbon và không đe dọa gây ô nhiễm phóng xạ khi bị rò rỉ.

Nhiệt hạch là một nguồn năng lượng sạch tiềm năng gần như vô hạn, nhưng hiện chỉ được thực hiện trong các thí nghiệm vì rất khó kiểm soát và khai thác. Nhưng trong bối cảnh giá năng lượng tiếp tục tăng cao, cuộc khủng hoảng chi phí sinh hoạt, phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể trở thành nguồn năng lượng thay thế an toàn và sạch sẽ gần như vô hạn trong tương lai không xa.

Ted Lieu, một thành viên của Quốc hội từ California đã tweet: “Nếu bước đột phá về năng lượng nhiệt hạch này là đúng, thì đây có thể là một nhân tố thay đổi nguồn năng lượng thế giới.

Theo các bản tin, phản ứng nhiệt hạch lịch sử tạo ra khoảng 2,5 megajoules năng lượng, bằng khoảng 120% năng lượng 2,1MJ trong tia laser, dữ liệu thu thập được vẫn đang được các nhà khoa học phân tích.

Các quan chức tại LLNL cho biết: “Dữ liệu chẩn đoán ban đầu cho thấy đã có một thử nghiệm khác thành công tại Cơ sở Nhiệt hạch Quốc gia. Nhưng sản lượng chính xác vẫn đang được xác định và chúng tôi không thể xác nhận rằng kết quả đạt được đã vượt ngưỡng vào thời điểm này hay chưa. Việc phân tích đang được tiến hành, vì vậy công bố thông tin trước khi quá trình xử lý dữ liệu hoàn tất sẽ không chính xác.”

Cơ sở Nhiệt hạch Quốc gia, tổng giá trị giá đầu tư là 3,5 tỉ USD, được thiết kế chủ yếu để thử nghiệm vũ khí hạt nhân, mô phỏng các vụ nổ nhiệt hạch nhưng sau đó đã được sử dụng để phát triển các nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch. Năm 2021, một thử nghiệm tại cơ sở này đạt được thành tích lịch sử, tạo ra 1,37 megajoule từ một phản ứng nhiệt hạch, chiếm khoảng 70% năng lượng phát chùm tia laser.

Đầu năm 2022, chính quyền tổng thống Joe Biden thông qua Đạo luật Giảm lạm phát, tài trợ gần 370 tỉ USD (302 tỉ bảng Anh) mới cho năng lượng carbon thấp trong khuôn khổ một kế hoạch, được kỳ vọng sẽ giảm khoảng 40% lượng khí thải nhà kính của Mỹ vào 2030.

Trong lịch sử, nghiên cứu nhiệt hạch hầu hết được tài trợ bởi từ các cơ quan nhà nước. Nguồn tài trợ cho các dự án nhiệt hạch thương mại đã tăng hơn gấp đôi trong 12 tháng qua, các công ty phát triển năng lượng nhiệt hạch đã huy động được hơn 2,83 tỉ USD (2,39 tỉ bảng Anh) tiền tài trợ, tăng 139% so với năm 2021, theo một báo cáo được công bố gần đây của Hiệp hội Công nghiệp Nhiệt hạch.

Trong vòng hai thập kỷ tới, Hiệp hội Công nghiệp Nhiệt hạch kỳ vọng, năng lượng nhiệt hạch không chỉ giảm chi phí năng lượng và thúc đẩy tiến trình đạt được phát thải bằng 0 nền kinh tế toàn cầu mà còn tạo cơ sở cho “sự phát triển thịnh vượng, an toàn và an ninh năng lượng” trong tương lai.

Hiện nay Mỹ đang dẫn đầu trong lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch, đồng thời Anh cũng đã cam kết đầu tư lớn vào công nghệ, nhằm mục tiêu giảm sự phụ thuộc vào khí đốt và nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu khác.

Năm 2020, chính phủ Anh cam kết chi 220 triệu bảng Anh cho thiết kế ý tưởng về nhà máy điện nhiệt hạch, năm 2021, công ty Fusion Green Paper đề xuất quản lý phản ứng tổng hợp hạt nhân bằng phương thức tiếp cận “thân thiện với đổi mới” khác với phương thức tiếp cận được sử dụng cho công nghệ hạt nhân dân sự đang được khai thác sử dụng hiện nay.

Tháng 10/2022, West Burton ở Bắc Nottinghamshire được chọn làm cơ sở hạ tầng tương lai cho nhà máy năng lượng nhiệt hạch nguyên mẫu Lò phản ứng nhiệt hạch Hình cầu sản xuất năng lượng “Spherical Tokamak for Energy Production (STEP)”, có thể trở thành nguyên mẫu lò phản ứng nhiệt hạch thương mại đầu tiên trên thế giới . Trung Quốc cũng đang hy vọng thành công vận hành một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân thử nghiệm vào năm 2040 .

Nhiều nhà khoa học tin rằng, phải qua nhiều thập kỷ nữa, các nhà máy điện nhiệt hạch mới xuất hiện, nhưng tiềm năng của công nghệ này không thể bỏ qua. Các phản ứng nhiệt hạch không phát thải carbon, không tạo ra chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài và về lý thuyết, một cốc nhỏ nhiên liệu hydro có thể cung cấp năng lượng cho một tòa nhà hàng trăm năm.

Theo E&T

Thái Bằng