Thử nghiệm lò phản ứng hạt nhân có thể sản sinh "năng lượng Mặt Trời"

Tiềm năng khai thác một nguồn năng lượng vô tận trong tương lai đang mở ra trước mắt chúng ta khi các nhà khoa học Đức bước đầu thử nghiệm thành công lò phản ứng hạt nhân sản sinh "năng lượng Mặt trời".

Thử nghiệm lò phản ứng hạt nhân

Khi các nhà nghiên cứu tại Viện Max Planck ở Greifswald, Đức bơm một lượng nhỏ nguyên tố hydro và hun nóng cho tới khi chuyển sang thể plasma (phản ứng tổng hợp hạt nhân với các đồng vị của hydro), năng lượng sinh ra tương đương với năng lượng bên trong Mặt Trời Năng lượng này, nếu biết tận dụng tốt, sẽ tạo ra một nguồn cung năng lượng khổng lồ.

Tuy nhiên, vấn đề các nhà khoa học hiện đang phải đối mặt là, cần phải cách khai nguồn năng lượng này với thành bình hay thiết bị lưu trữ nó để tránh thất thoát nhiệt lượng, vì để phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể xảy ra, plasma cần được kìm hãm và cách khai trong thời gian đủ dài, đồng thời cần được liên tục bổ sung nhiệt lượng lên mức hàng triệu độ C.

Hình ảnh từ trường siêu mạnh được tạo ra bởi Wendelstein 7-X, một lò phản ứng hạt nhân kiểu stellerator.

Nhiều giải pháp đã được đưa ra, một trong số đó là cách khai thành thiết bị với nguồn năng lượng bằng một môi trường chân không cách nhiệt - một từ trường siêu mạnh. Cho tới nay, đã có một loại thiết bị mang tên tokamak, một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân, có khả năng thực hiện điều này, nhưng nó chỉ tạo ra một từ trường 2 chiều. Vào năm ngoái, các nhà khoa học đã hoàn tất việc chế tạo một loại lò phản ứng tổng hợp hạt nhân kiểu mới, mang tên stellerator.

Với cái tên Wendelstein 7-X (W7-X), lò phản ứng hạt nhân đầu tiên kiểu stellerator này sẽ có khả năng tạo ra một từ trường kín 3 chiều siêu mạnh. Tuy nhiên chỉ cho tới gần đây, sau thử nghiệm thành công ban đầu với Wendelstein 7-X, các nhà nghiên cứu mới biết rằng thiết kế phức tạp này thật sự hoạt động được, rằng có thể tạo ra một từ trường kín 3 chiều siêu mạnh ngăn cách nguồn nhiệt năng với thành thiết bị.

Điều này có thể nhờ các vòng xoắn siêu dẫn bao quanh thành thiết bị, cùng 50 nam châm cuộn xoắn siêu dẫn.

Cận cảnh thiết bị Wendelstein 7-X. 

Các vòng xoắn siêu dẫn được gắn nam châm siêu dẫn bao quanh thiết bị có khả năng kiến tạo từ trường vặn xoắn 3 chiều siêu mạnh dùng để ngăn cách plasma với thành thiết bị, kìm hãm chúng trong thời gian đủ lâu để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra.

Plasma đầu tiên được tạo ra bởi thiết bị này. 

Nhà vật lý TS Sam Lazerson từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cùng các nhà khoa học Đức phụ trách thử nghiệm thiết bị tổng hợp hạt nhân Wendelstein 7-X này.

"Chúng tôi xác định rằng lồng từ tính chúng tôi chế tạo đã hoạt động như dự kiến", TS Sam Lazerson cho hay.

Nhóm nghiên cứu cũng cho biết tỷ lệ sai sót được ghi nhận là nhỏ hơn 1/100.000.

"Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là độ chính xác chưa từng thấy về mặt kỹ thuật hoàn công của một thiết bị tổng hợp, cũng như trong đo lường tô pô từ", nhóm tác giả nói.

Thiết bị Wendelstein 7-X (W7-X). 

Việc chuyển sang khai thác năng lượng thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân dường như sẽ là xu thế có nhiều triển vọng nhất hiện nay, vì không chỉ tạo ra nguồn năng lượng khổng lồ, mà còn không hề gây ô nhiễm môi trường như các loại hình khai thác năng lượng khác.

Một khi yếu tố kỹ thuật được hoàn thiện công nghệ này được kỳ vọng sẽ thay thế nhiên liệu hóa thạch (than, dầu,…) và các lò phản ứng phân hạch truyền thống.