Các nhà khoa học Mỹ đang vững mạnh một nhà xưởng điện nhiệt hạch, giống phản ứng diễn ra trên Mặt Trời, có khả năng phân phối nguồn năng lượng vô tận.
Toàn cảnh khu vực đặt thiết bị thử nghiệm phản ứng nhiệt hạch. Ảnh: Princeton Plasma Physics Laboratory.
Theo Nature World News, các nhà vật lý thuộc Phòng thí điểm năng lượng plasma Princeton, Mỹ (PPPL) tạo ra được một "Mặt Trời thu nhỏ" tại dạng thí nghiệm. Nó có khả năng cung ứng năng lượng sạch, bình yên và gần như bất tận cho con người, chấm dứt sự dựa vào vào nhiên liệu hóa thạch.
Trang bị thí điểm có dạng một tokamak hình cầu liền khối. Tokamak là trang bị sử dụng để tạo ra các phản ứng liên kết điều khiển được trong môi trường plasma. Ngày hôm nay, trên địa cầu mới chỉ có hai trang bị như vậy được sản xuất, gồm thiết bị National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) tại PPPL và Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) ở Trung tâm nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch Culham, Anh, đáp ứng Eurek Alert.
Các nhà xưởng điện hạt nhân bây giờ dùng phản ứng phân hạch, tạo ra năng lượng nhờ quá trình phân rã hạt nhân. Tuy có hiệu suất cao, phản ứng này có phí tổn đắt và nguy hiểm bởi vì tạo ra sản phẩm phụ là các chất thải phóng xạ.
Ngược lại, phản ứng nhiệt hạch tạo ra năng lượng nhờ kết hợp hạt nhân nên an toàn hơn và không tạo ra rác thải phóng xạ. Không những thế, phản ứng này đòi hỏi nhiệt độ nóng hơn Mặt Trời. Đây là lý do các Tokamak hình cầu được dùng. Tokamak có thể tạo ra plasma, trạng thái thứ 4 của vật chất ở áp suất và nhiệt độ rất cao, giúp kích hoạt phản ứng nhiệt hạch với từ trường tương đối thấp và không tốn kém.
Hoạt động của trang bị gồm ba bước. Trước tiên, plasma sẽ được tạo ra bằng cách dùng khí hydro siêu nóng (khoảng 150 triệu độ C) trong phòng thí nghiệm.
Tiếp đó, áp suất được tăng lên để nén plasma và đẩy các hạt nhân va chạm cùng nhau tạo ra phản ứng nhiệt hạch. Từ trường mạnh sinh ra từ các cuộn dây siêu dẫn quấn quanh đó được sử dụng trong quá trình này. Các nhà khoa học chờ đợi nhiệt bởi vì phản ứng tỏa ra đủ để tự duy trì và chuyển một phần thành điện năng.
Tuy nhiên tokamak truyền thống có hình xuyến giống bánh vòng khá kềnh càng, tokamak hình cầu bé gọn hơn và trông giống như lõi táo. Các lò phản ứng nhiệt hạch tokamak có thể tạo ra nền tảng cho lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch.
"Chúng tôi đang mở ra những chọn lọc mới cho các nhà xưởng điện tương lai", Jonathan Menard, tác giả chính của nghiên cứu, giám đốc chương trình upgrade NSTX-U tại PPPL, cho biết.
Không những thế, vẫn còn khá nhiều thách thức đặt ra, như sự hỗn loạn tăng thêm khi plasma được đưa vào từ trường, sự cách trở phản ứng xảy ra khi mật độ plasma trong lò quá cao hay lẫn tạp chất do quá trình thúc đẩy với thành lò. Các nhà nghiên cứu tại PPPL, Culham và khắp khu vực trên trái đất cần phải tìm cách giải quyết những thử thách này cho các thế hệ lò phản ứng lâu dài.
Xem thêm: báo giá vỏ tủ điện
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét