Mỹ đạt được bước đột phá trong thí nghiệm Mặt Trời nhân tạo, lần đầu tạo ra năng lượng ròng từ phản ứng nhiệt hạch

Các nhà khoa học tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore tại California, Mỹ vừa thông báo về một bước đột phá quan trọng trong việc biến điện hạt nhân nhiệt hạch trở thành sự thật. Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà nghiên cứu tạo ra được phản ứng nhiệt hạch sản sinh ra mức năng lượng cao hơn mức năng lượng đầu vào.

Các phản ứng nhiệt hạch xảy ra khi các nguyên tử va chạm với nhau, tạo thành nguyên tử nặng hơn và giải phóng năng lượng. Đây là loại phản ứng thường thấy trên các ngôi sao và Mặt trời khi các nguyên tử Hydro hợp nhất với nhau tạo thành nguyên tử Helium. Để thực hiện được phản ứng này trên Trái đất, các nhà khoa học phải nung nóng các nguyên tử Hydro lên hàng triệu độ C – điều đó cũng tiêu thụ một lượng năng lượng lớn không kém và cần phải đạt được mức năng lượng ròng để biến điện nhiệt hạch trở nên khả thi.

Để làm được điều này, các nhà khoa học tại Phòng Thí nghiệm Livermore đã sử dụng 192 tia laser cường độ cao chiếu cùng lúc vào khối mục tiêu là các đồng vị Hydro có kích thước chỉ bằng một hạt hạt tiêu. Trước đó mục tiêu này được bao bọc kỹ càng bằng lớp vỏ kim cương được mài nhẵn đến mức hoàn hảo.

Kết quả thí nghiệm này tạo ra 3,15 triệu Joule năng lượng, cao hơn 50% so với mức năng lượng 2,05 triệu Joule mà các tia laser dùng để kích thích phản ứng. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học đạt được bước đột phá về năng lượng được gọi là "sự đánh lửa nhiệt hạch" – giống như việc dùng bugi đánh lửa để kích hoạt phản ứng đốt cháy nhiên liệu trong động cơ để mang lại năng lượng cao hơn nhiều lần.

Trong nhiều năm nay, các nhà khoa học đã phải vật lộn với việc tạo ra mức nhiệt độ khổng lồ kể trên cũng như duy trì nó trong thời gian đủ dài để tạo ra phản ứng nhiệt hạch. Giờ đây thách thức này đã được khắc phục khi nhiều kỷ lục về thời gian phản ứng liên tiếp được tạo ra. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên các nhà khoa học tạo ra được mức năng lượng ròng – một minh chứng cho thấy sự khả thi của việc sản xuất điện từ phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất.

Nhưng đây không hẳn là một chiến thắng hoàn hảo. Để tạo ra được 2,05 triệu Joule năng lượng cho các tia laser kể trên, phòng thí nghiệm Livermore phải dùng đến 300 triệu Joule năng lượng từ mạng lưới điện. Như vậy, mức năng lượng mà phản ứng nhiệt hạch tạo ra mới chỉ tương đương 1% năng lượng từ mạng lưới điện dùng để tạo ra nó.

Chính vì vậy, dù lần đầu đạt được cột mốc quan trọng trong hàng chục năm thử nghiệm, các nhà khoa học cho biết vẫn còn một chặng đường rất dài nữa phía trước cho đến khi năng lượng nhiệt hạch có thể hiện thực hóa được giấc mơ về năng lượng sạch của nhân loại.

Tham khảo NYTimes, The Verge