Không phải CGI, lần đầu tiên con người quay được video plasma nhiệt hạch 100 triệu độ trong thời gian thực

Lần đầu tiên, các nhà khoa học ghi lại được hình ảnh plasma nhiệt hạch ở nhiệt độ khoảng 100 triệu độ C trong thời gian thực bên trong lò phản ứng ST40 của công ty Tokamak Energy tại Anh. Ở mức nhiệt cao hơn cả lõi Mặt Trời, vật chất chuyển sang trạng thái plasma, nơi các nguyên tử bị tách rời hoàn toàn. Điều khiến giới nghiên cứu chú ý không chỉ nằm ở mức nhiệt cực hạn, mà còn ở việc con người giờ đây có thể trực tiếp quan sát quá trình plasma biến đổi và vận động bên trong lò phản ứng.

Tại Anh, Tokamak Energy phát triển ST40 theo mô hình tokamak hình cầu, một thiết kế có kích thước nhỏ gọn hơn so với nhiều lò phản ứng nhiệt hạch truyền thống. Hệ thống này sử dụng từ trường cực mạnh để giữ plasma ổn định trong môi trường nhiệt độ siêu cao, qua đó thử nghiệm khả năng tạo ra phản ứng nhiệt hạch đủ hiệu quả cho mục đích thương mại trong tương lai.

Trong nhiều năm, phản ứng nhiệt hạch hạt nhân chủ yếu xuất hiện dưới dạng mô phỏng hoặc hình minh họa máy tính. Nhưng lần này, hình ảnh phát sáng được ghi lại bên trong ST40 là plasma thật, được tạo ra từ cùng cơ chế đang vận hành trong các ngôi sao. Khi các đồng vị hydro bị nung nóng đến nhiệt độ cực cao, hạt nhân nguyên tử vượt qua lực đẩy tĩnh điện và hợp nhất với nhau, giải phóng năng lượng khổng lồ.

Khác với phân hạch hạt nhân, vốn tách các nguyên tử nặng để tạo năng lượng, nhiệt hạch hoạt động bằng cách hợp nhất các hạt nhân nhẹ. Đây cũng là cơ chế giúp Mặt Trời và các ngôi sao phát sáng suốt hàng tỷ năm. Nếu kiểm soát được phản ứng này trên Trái Đất, con người có thể tiến gần hơn đến nguồn năng lượng gần như vô hạn, không phát thải carbon và sử dụng nhiên liệu dồi dào.

Tokamak Energy cho biết ST40 đã đạt mốc 100 triệu độ C, mức nhiệt mà công ty mô tả là ngưỡng cần thiết cho điện nhiệt hạch thương mại. Thành tựu này đưa ST40 trở thành lò phản ứng tokamak hình cầu có nhiệt độ plasma cao nhất từng được ghi nhận. Trước đó, các lò phản ứng tokamak truyền thống như KSTAR của Hàn Quốc hay EAST của Trung Quốc cũng từng chạm mốc tương tự, nhưng Tokamak Energy nhấn mạnh rằng ST40 có kích thước nhỏ gọn hơn đáng kể và được phát triển với chi phí dưới 50 triệu bảng Anh trong vòng khoảng 5 năm.

Trong quá trình vận hành, nhóm nghiên cứu sử dụng hơn 25 công cụ chẩn đoán tiên tiến để đo plasma bên trong lò phản ứng. Công ty cho biết kết quả đã được xác minh bởi một hội đồng chuyên gia quốc tế độc lập.

Bên cạnh cột mốc về nhiệt độ, khả năng quay video plasma theo thời gian thực cũng phản ánh bước tiến lớn trong việc kiểm soát từ trường, ổn định plasma và cân bằng năng lượng. Các nhà nghiên cứu cho rằng đây không chỉ là một thành tựu kỹ thuật, mà còn là lần hiếm hoi con người tái tạo được những điều kiện vật lý tương tự lõi sao ngay trên Trái Đất.

Trong giai đoạn tiếp theo, Tokamak Energy dự kiến nâng cấp hệ thống ST40 để thử nghiệm các công nghệ nhiệt hạch mới, bao gồm nam châm siêu dẫn nhiệt độ cao. Công ty kỳ vọng các dữ liệu thu được sẽ hỗ trợ quá trình xây dựng nhà máy điện nhiệt hạch thử nghiệm đầu tiên vào đầu thập niên 2030.

Cùng lúc đó, nhiều công ty công nghệ cũng bắt đầu tham gia lĩnh vực này. DeepMind, công ty thuộc Google, gần đây cho biết họ đang sử dụng thuật toán AI để hỗ trợ điều khiển plasma siêu nhiệt trong dự án hợp tác với Swiss Plasma Center tại EPFL. Giới nghiên cứu nhận định nếu các bước phát triển tiếp tục diễn ra đúng kế hoạch, nhiệt hạch có thể trở thành một công cụ năng lượng quan trọng trong vài thập kỷ tới.