Thử nghiệm xác nhận rằng lò phản ứng tổng hợp hạt nhân tại Đức thực sự hoạt động được

Cuối năm ngoái, người Đức đã đưa lò phản ứng tổng hợp hạt nhân hạt nhân khổng lồ vào hoạt động lần đầu tiên. Lúc đó, nó đã thành công trong việc chứa và duy trì được một khối helium plasma cực nóng.

Nhưng từ thời điểm đó tới giờ, ta vẫn đặt ra câu hỏi rằng thiết bị khổng lồ kia có hoạt động bình thường không? Chúng ta đang có trong tay một cỗ máy có thể điều khiển được phản ứng tổng hợp hạt nhân và kết quả khả quan cho thấy hệ thống này hoạt động một cách hoàn hảo.

Đội ngũ các nhà nghiên cứu tới từ Mỹ và Đức đã xác nhận rằng lò Wendelstein 7-X (kí hiệu W 7-X) đã tạo được ra một từ trường cực mạnh dưới dạng 3D, một từ trường đúng như các nhà khoa học đã thiết kế, với độ chính xác chưa từng có.

Từ trường mà W 7-X tạo ra.

“Với hiểu biết của chúng ta, đây là một thiết kế chính xác chưa hề có tiền lệ, về cả thiết kế kĩ thuật của thiết bị tổng hợp lẫn sự chính xác của từ trường đo được”, các nhà khoa học vui mừng cho biết.

Đây là một yếu tố rất quan trọng bởi lẽ từ trường là thứ duy nhất sẽ giữ các viên plasma cực nóng đủ lâu để quá trình tổng hợp hạt nhân có thể diễn ra được.

Gần đây, ta với gần hơn tới năng lượng tổng hợp hạt nhân, nguồn năng lượng sạch đầy hứa hẹn cho tương lai phát triển của con người. Một khi nắm vững được công nghệ này, chỉ với nước muối và một chút thành phần khác, ta sẽ có được sức mạnh của Mặt Trời ngay trên Trái Đất này.

Không như quá trình phân rã hạt nhân có được nhờ hoạt động phân tách nhân của nguyên tử, ta có tổng hợp hạt nhân là quá trình hợp hai nguyên tử lại dưới nhiệt độ cực cao để tạo ra lượng năng lượng khổng lồ. Điều đáng chú ý nhất của tổng hợp hạt nhân là nó không tạo ra phụ phẩm phóng xạ, thứ mà Trái Đất đang dần bị ô nhiễm này không cần thêm nữa.

Ta có cơ chế này tồn tại ngay trong Vũ trụ này, đó chính là ở Mặt Trời và dựa theo tuổi thọ của nó, có được năng lượng tổng hợp hạt nhân là ta sẽ có đủ năng lượng để cung cấp cho toàn bộ giống loài, cho tới khi nào ta còn cần tới năng lượng. Điều ngăn chúng ta lại chính là ta chưa thu hoạch được lượng năng lượng khổng lồ ấy.

Giấc mơ vẫn còn đó, và chặng đường vẫn còn dài. Một khi có thể có được trong tay lượng năng lượng dồi dào này, con người sẽ có thể phát triển xa hơn rất rất nhiều nữa.

Thử thách trước mắt cũng là thử thách chính đó là để điều khiển được quá trình tổng hợp hạt nhân, ta phải tái tạo lại được một môi trường như trên Mặt Trời vậy – ta cần một cỗ máy có thể tạo ra và điều khiển được một quả cầu gas plasma nóng 100 triệu độ C. Từ trước tới giờ, nhiều nhà khoa học với nhiều lò phản ứng đã thử nhưng thất bại, gần đây nhất ta có W 7-X là lò phản ứng tổng hợp tiềm năng nhất.

Thay vì điều khiển plasma với một từ trường 2 chiều, điều mà các lò phản ứng tokamak vẫn cố gắng thực hiện, lò phản ứng của Đức này tạo ra những từ trường 3 chiều xoắn.

Chính nó đã cho phép ta điều khiển được plasma theo chiều dòng điện và từ đó, một lò tổng hợp hạt nhân ổn định hơn đã ra đời. Ít nhất, đó là ý tưởng của một lò tổng hợp được đưa ra, chưa ai chứng minh được từ trường kia hoạt động đúng như tính toán, cho tới lúc này.

Quá trình lắp ráp Wendelstein 7-X hồi năm 2012.

Để có thể tiến hanh đo đạc, đội ngũ các nhà nghiên cứu tới từ Viện Max Planck về Vật lý Plasma tai jĐức đã đưa một tia electron chạy dọc theo đường từ trường của lò phản ứng. Thông qua một que huỳnh quang, họ tạo ra được hình ảnh của từ trường nhờ những ánh sáng đó. Và hình ảnh đó giống hoàn toàn với từ trường mà các nhà khoa học mong muốn tạo ra.

“Chúng tôi xác nhận rằng lồng từ trường mà chúng tôi dựng lên đã hoạt động đúng như thiết kế”, nhà nghiên cứu Sam Lazerson từ Viện năng lượng Mỹ cho hay.

Tuy vậy, W 7-X không được tạo ra để sản xuất điện từ việc tổng hợp hạt nhân, đây chỉ là một mẫu thử chứng minh cho ta thấy rằng tổng hợp hạt nhân trên Trái Đất CÓ THỂ THỰC HIỆN ĐƯỢC.

Ta không thể vội để có được năng lượng tổng hợp hạt nhân trong một sớm một chiều được, vẫn cần thêm thời gian để con người có thể xây được nên một Mặt Trời cho riêng mình. Từ giờ tới lúc đó, hãy cứ “dùng tạm” công nghệ hạt nhân hiện nay đã!

Tới năm 2019, lò phản ứng này sẽ sử dụng đơteri để tạo ra năng lượng tổng hợp hạt nhân bên trong nó, thay vì hydrogen như hiện tại. Nhưng nó cũng sẽ chưa thể tạo ra đủ lượng điện năng để mà duy trì, theo như các nhà khoa học tính toán.

Tham khảo ScienceAlert