Cùng ghé thăm phòng thí nghiệm quốc gia Argonne tại Mỹ, cái nôi của kỷ nguyên năng lượng hạt nhân ngày nay

Z-Lion,

Đây cũng chính là phòng thí nghiệm đã đóng vai trò quan trọng trong rất nhiều thành tựu khoa học của Mỹ trong nhiều thập kỷ qua.

Được thành lập vào năm 1946 và cách khu trung tâm thành phố Chicago, tiểu bang Illinois khoảng 48 cây số, phòng thí nghiệm quốc gia Argonne của Mỹ khiến người ta lập tức liên tưởng đến Hawkins - cũng là một cơ sở thí nghiệm tuyệt mật xuất hiện trong series đình đám “Stranger Things”. Phòng thí nghiệm này xuất phát từ dự án Manhattan tại Đại học Chicago và đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành và phát triển của bom nguyên tử.

Tại phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, hơn 1600 nhà khoa học và kỹ sư cùng nhau nghiên cứu về các kiến thức sinh học và hóa học cơ bản nhằm giải quyết những thách thức lớn như khám phá ra nguồn năng lượng mới hay bảo vệ môi trường. Khuôn viên của Argonne rộng đến 121,410 mét vuông. Đây cũng là nơi khu Advanced Photon Source tọa lạc với chu vi khoảng 1,1km.

Toàn cảnh khuôn viên phòng thí nghiệm Argonne.

Về cơ bản, Advanced Photon Source (ASP) là một cỗ máy X-quang mạnh mẽ và cao cấp hơn rất nhiều so với công nghệ mà các bác sĩ đang sử dụng hiện nay để chuẩn đoán tình trạng xương của bệnh nhân. Bên trong cấu trúc vòng tròn rộng lớn của APS có rất nhiều ống kim loại lớn chứa loại tia X năng lượng cao mà các nhà khoa học sử dụng để mô tả lại các nguyên liệu dùng trong rất nhiều đồ vật, từ thuốc chống ung thư cho đến cánh bướm.

Bên trong khu nhà ASP rộng lớn là rất nhiều ống kim loại có chứa tia bức xạ X.

Tia X này được chia thành các chùm sáng để các nhà khoa học có thể cùng lúc sử dụng chúng trong các khu riêng biệt xung quanh tòa nhà.

Bên trong các căn phòng sử dụng chùm sáng X đó, các nhà khoa học sẽ tiến hành nhiều loại thí nghiệm khác nhau. Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới cũng đều tìm đến Argonne để làm việc.

Sử dụng tia X để nghiên cứu nguyên liệu pin mới.

Vì khi APS rất rộng nên các nhà nghiên cứu có thể sử dụng xe đạp ba bánh để di chuyển, thậm chí còn có cả khu đỗ xe riêng cho loại phương tiện này.

Kể từ khi được thành lập, phòng thí nghiệm Argonne luôn đóng một vai trò quan trọng trong việc chế tạo và phát triển các lò hạt nhân trên thế giới hiện nay.

Đây là mô hình hoàn chỉnh của lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên thế giới. Khi ấy, lò này có khả thể sản xuất ra năng lượng để để thắp sáng... bốn chiếc bóng đèn.

Tại một số khu vực khác thuộc khuôn viên phòng thí nghiệm Argonne, các nhà khoa học đang tiến hành nghiên cứu nguyên liệu hữu cơ để sản xuất ra các loại pin thế hệ mới, an toàn hơn và hiệu quả hơn so với những gì chúng ta đang sử dụng.

Được biết, mỗi viên pin gồm ba thành phần chính: anode, cathode (hai cực âm, dương) và chất điện phân có khả năng dẫn điện. Các nhà khoa học tại đây đang nghiên cứu phát triển thành phần điện phân của thế hệ pin tiếp theo.

Các nhà khoa học tại Argonne còn phát triển các loại công cụ, nguyên liệu mới dùng để tiến hành nhiều thí nghiệm pin khác nhau. Một số nguyên liệu đó thậm chí còn được chuyển đến những phòng thí nghiệm khác trên khắp nước Mỹ.

Một nhà khoa học đang cầm chiếc bình rỗng vốn được dùng để đựng nguyên liệu dùng cho các thí nghiệm của mình.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã bắt đầu nghiên cứu bọt biển Oleo - một loại nguyên liệu có khả năng hút dầu (ngay cả khi ở trong nước) và có thể tái sử dụng. Trong bức ảnh động dưới đây, phần dầu đã được nhuộm màu xanh lam.

Và tất nhiên tại một phòng thí nghiệm lớn như Argonne thì không thể thiếu những cỗ máy siêu máy tính. Dưới đây là một căn phòng chỉ dành riêng cho dàn máy “khủng” làm việc xuyên ngày đêm và liên tục phát ra những tiếng ồn đến điếc tai. Katherine Rilley, giám đốc khoa học thuộc Ban lãnh đạo cơ sở vật chất điện toán tại Argonne, cho biết một chiếc siêu máy tính có sức mạnh tương đương với hàng chục nghìn chiếc laptop thông thường.

Ngoài ra, Argonne còn sở hữu rất nhiều nhà nghiên cứu môi trường, những người chuyên tái tạo lại sự biến đổi khí hậu cũng như tìm hiểu về các loại đất. Thí nghiệm trong hình dưới đây mô phỏng lại điều gì sẽ xảy ra khi các-bon trong đất bị cạn kiệt do cày cấy trong thời gian dài.

Thí nghiệm về lượng các-bon trong đất.

Phần đất bên phía tay trái được lấy từ một nông trại đã được sử dụng trong hơn một thế kỷ qua, vì thế nó không còn chứa các-bon nữa. Ngay khi cho vào nước, nó sẽ nhanh chóng tan ra và biến dạng. Ngược lại, phần đất bên tay phải được lấy từ một đồng cỏ và vẫn còn nguyên dạng trong điều kiện tương tự.

Khi đất chứa các-bon, loại khí này sẽ không thể phát tán trong không khí và giảm thiểu khả năng gây biến đổi khí hậu. Một khi đất không còn các-bon, sẽ phải mất đến 100 năm lượng khí này mới khôi phục 50% trạng thái ban đầu và 400 năm để trở về mức 95%.

Với công nghệ mới đang được tiến hành như siêu máy tính, chắc chắn phòng thí nghiệm Argonne sẽ còn tiếp tục đóng vai trò quan trọng đằng sau những công trình, dự án khoa học lớn nhất tại Mỹ.