Lò phản ứng hạt nhân tổng hợp MIT đạt mức kỷ lục ngay trước khi bị Chính phủ Mỹ đóng cửa

Một kỷ lục lập nên bởi một lò phản ứng hạt nhân mới được công nhận tại Mỹ và đây chắc chắn là tin vui cho tất cả chúng ta, bởi lẽ ta đã có một bước tiến dài tới mục tiêu tạo ra nguồn năng lượng sạch vô tận.

Đội ngũ tại Viện Công nghệ Masachusetts (MIT) đã đạt kỷ lục tạo ra áp suất plasma cao nhất từng được đo đạc với lò phản ứng vòng xuyến (tokamak) Alcator C-Mod. Áp suất lớn và nhiệt độ lớn là hai thành tố cực kì quan trọng trong việc ép các nguyên tử lại với nhau và tạo ra một nguồn năng lượng khổng lồ.

Lò phản ứng của MIT.

Nguồn năng lượng hạt nhân tổng hợp chính là thứ đã cung cấp năng lượng cho mặt trời và đã từ lâu, ta coi nguồn năng lượng ấy chính là giải pháp của một nguồn năng lượng thay thế cho Trái Đất, kìm hãm sự biến đổi khí hậu đang ngày một tồi tệ hơn.

Tuy nhiên, con đường dẫn tới việc sử dụng nguồn năng lượng hạt nhân vô tận này vẫn còn dài.

Hôm nay, ta đã tiến thêm vài bước trên con đường năng lượng ấy. Các nhà khoa học tại MIT đã tăng được mốc kỷ lục của áp lực plasma sau nhiều năm trời nghiên cứu: lần này nhiệt độ phản ứng đã lên được 35 triệu độ C và kéo dài được trong hai giây, áp suất plasma đã tăng được hơn 16% so với kỷ lục năm 2005.

Một phản ứng hạt nhân tổng hợp thành công có nghĩa là năng lượng lấy được từ quá trình phản ứng lớn hơn nhiều so với năng lượng đưa vào. Phản ứng này cần một sự kết hợp chính xác của áp suất, nhiệt độ và thời gian để có thể vượt qua một giá trị xác định, đến một thời điểm mà phản ứng có thể trở nên tự duy trì.

Một ví dụ về lò Tokamak.

Từ trước tới giờ, giới hạn này vẫn khó vượt qua nhưng với cách thức mới của MIT, sử dụng từ trường để giới hạn plasma và cho tới thời điểm nay, đây là con đường phản ứng hứa hẹn nhất cho các lò phản ứng hạt nhân tổng hợp tiếp theo.

“Đây là một thành tựu cực kỳ đáng ghi nhớ”, theo lời Dale Meade, cựu giám đốc điều hành tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton. “Kỷ lục áp suất plasma mới này đạt được nhờ sử dụng từ trường mạnh đã vẽ nên một con đường mới cho năng lượng hạt nhân có thể sử dụng được trong tương lai”.

Giáo sư Riccardo Betti tại Đại học Rochester, New York cho rằng: “Kết quả này xác nhận rằng áp suất cực lớn để đốt cháy được plasma hoàn toàn có thể đạt được nhờ một hệ thống từ trường cực mạnh, ví dụ như Alcator C-Mod của MIT”.

Tuy nhiên, kỷ lục này đạt được không đúng lúc cho lắm. Ngày viết nên kỷ lục áp suất plasma cũng là ngày cuối cùng của dự án nghiên cứu lò phản ứng tokamak của MIT, bởi ngay sau đó Cục Năng lượng Mỹ đã chính thức dừng tài trợ cho dự án này. Nước Mỹ cùng các nhóm cường quốc công nghệ khác như EU, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc và Nga đang dồn nguồn lực tài chính để tạo ra một lò phản ứng hạt nhân khổng lồ mang tên ITER.

Nam châm khổng lồ của ITER.

Lò phản ứng tokamak khổng lồ cao tương đương với tòa nhà 7 tầng đang được xây dựng tại miền Nam nước Pháp, với một hệ thống nam châm nặng xấp xỉ một chiếc Boeing 747 (khoảng 100 tới 200 tấn). Khi hoàn thành trong khoảng 2 thập kỷ tới, ITER sẽ cung cấp lượng điện năng khoảng 500 MW, cung cấp đầy đủ được điện năng cho khoảng 370.000 hộ gia đình. Hiện tại việc triển khai dự án này vẫn đang gặp nhiều trở ngại và cũng như bị trì hoãn nhiều lần.

Trong khi đó, nhiều công ty tư nhân cũng đang hướng tới việc xây dựng một lò phản ứng hạt nhân tổng hợp quy mô nhỏ. Một trong số đó là Tokamak Energy, một công ty tách ra từ Phòng thí nghiệm Tổng hợp Quốc gia Anh, họ sử dụng chất siêu dẫn có nhiệt độ cao để tạo ra từ trường mạnh nhằm giới hạn những hạt plasma dùng trong phản ứng. Cách thức của MIT hơi khác, họ sử dụng nam châm đồng nên cần nhiều năng lượng hơn.

Tiến sĩ Davin Kingham, CEO của Tokamak Energy nói rằng kỷ lục của MIT có một tầm quan trọng rất lớn, họ đã thể hiện được rằng những yêu cầu cực cao (như áp suất và nhiệt độ lớn) hoàn toàn có thể đạt được chỉ với những hệ thống tokamak nhỏ (thiết bị của MIT chỉ có kích cỡ 1 mét vuông). Điều đó chứng tỏ không cần phải khổng lồ như ITER, những điều kiện cao và năng lượng lớn mới có thể đạt được.

Kingham cũng hứa hẹn rằng Tokamak Energy của ông sẽ sản xuất năng lượng điện vào năm 2025.

Hình ảnh lò phản ứng của Tokamak Energy.

Bên cạnh đó, cũng còn nhiều công ty khác cũng tập trung đầu tư vào những lò phản ứng quy mô nhỏ như Skunk Works (thuộc Lockheed Martin, hãng nghiên cứu lớn của Mỹ), Tri Alpha Energy (hậu thuẫn bởi Paul Allen, đồng sáng lập Microsoft) hay General Fusion (đứng đằng sau là chủ tịch của Amazon, ông Jeff Bezos).

Giáo sư Dennis Whyte, giám đốc Trung tâm Khoa học và Phản ứng Plasma tại MIT nói rằng những phương thức không cần tới tokamak lớn cũng là một lối đi hứa hẹn khác cho tương lai, “Chúng cho chúng ta những cơ hội để phát triển ngành năng lượng hạt nhân tổng hợp một cách mạnh mẽ, sớm thôi chúng sẽ xuất hiện đủ nhiều để tạo nên những khác biệt trong vấn nạn biến đổi khí hậu cũng như giải pháp cho nguồn năng lượng sạch của tương lai, đó là những mục tiêu mà chúng ta đều hướng tới”.

Tham khảo TheGuardian