Mặt Trời nhân tạo đang đến gần hơn với việc được chế tạo ra thông qua những phản ứng tích cực. Với việc duy trì nhiệt độ 120 triệu độ C trong hơn 100 giây trong lò phản ứng siêu dẫn Tokamak của Trung Quốc (EAST). Đây hiện là một trong số những thiết bị nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân hiện đại nhất thế giới.
Hứa hẹn sẽ đạt được một số bước tiến ấn tượng trong vài năm tới. Tiến gần hơn đến mục tiêu mà con người theo đuổi bấy lâu nay là sở hữu nguồn năng lượng sạch và vô hạn. Trung Quốc có mục tiêu là tạo ra bản thử nghiệm của lò phản ứng nhiệt hạch hoàn chỉnh vào năm sau. Và hoàn thiện bản thiết kế công nghiệp vào năm 2035.
Nguồn năng lượng mới
Lò phản ứng siêu dẫn Tokamak của Trung Quốc (EAST) là một trong số những thiết bị nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân đầy hứa hẹn của thế giới. Và chúng đạt được một số bước tiến ấn tượng trong vài năm qua. Các nhà khoa học Trung Quốc đã đạt được kỷ lục thế giới mới khi duy trì nhiệt độ của plasma ở 120 triệu độ C trong 101 giây ở lần thử nghiệm mới nhất. Tiến gần mục tiêu theo đuổi bấy lâu nay là sở hữu nguồn năng lượng sạch và vô hạn.
Ý tưởng đằng sau nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân. Là tái hiện cách Mặt Trời tạo ra lượng năng lượng khổng lồ. Quá trình gồm một lượng nhiệt lớn và áp suất kết hợp tạo thành plasma. Trong đó các hạt nguyên tử hợp nhất với vận tốc siêu nhanh. Các nhà khoa học đang tìm cách kích hoạt. Và nghiên cứu những phản ứng này trên Trái Đất với một loạt các thiết bị thí nghiệm. Nhưng những chuyên gia nhận định rằng EAST. Được đặt tại Viện Khoa học Vật lý Hefei của Học viện Khoa học Trung Quốc. Là cách tiếp cận hứa hẹn nhất.
EAST là một thiết bị kim loại hình xuyến gồm các cuộn dây từ tính được thiết kế để duy trì những dòng plasma hydro siêu nóng đủ lâu để các phản ứng trên xảy ra. Vào năm 2016, các nhà khoa học tại EAST đã làm nóng plasma hydro đến khoảng 50 triệu độ C và duy trì trong 102 giây. Sau đó vào năm 2018, họ đã đạt được mốc 100 triệu độ C. Nóng hơn lõi của Mặt Trời 6 lần và duy trì được 10 giây.
Đánh dấu một bước tiến lớn
Theo Xinhua, lần thử nghiệm mới nhất đánh dấu một bước tiến lớn. Đạt được kỷ lục mới khi làm nóng plasma đến 120 triệu độ C và duy trì 101 giây. Ở các thí nghiệm riêng biệt, “Mặt Trời nhân tạo” này có độ nóng plasma đến 160 triệu độ C trong 20 giây. Mục tiêu của EAST là duy trì plasma ở 100 triệu độ C trong hơn 1.000 giây (khoảng 17 phút).
Những thí nghiệm này không được thiết kế nhằm tạo ra điện tiêu thụ thông thường. Mà để cải tiến lĩnh vực vật lý tổng hợp cho những thiết bị thế hệ sau như ITER. Lò phản ứng tổng hợp hạt nhân lớn nhất thế giới dự kiến hoàn thành vào năm 2025.
Tương tự EAST, các thí nghiệm trên lò phản ứng KSTAR của Hàn Quốc đã lập kỷ lục thế giới vào năm ngoái. Duy trì plasma ở hơn 100 triệu độ C trong 20 giây. Ngoài ra quốc gia này cũng thông báo về việc phát triển ITER. Và dự kiến sẽ chính thức hoạt động vào năm 2035.
Mặt trời nhân tạo thử nghiệm hoạt động
Lò phản ứng này có thể đạt tới nhiệt độ hoạt động cao gấp 10 lần nhiệt độ của Măt trời thật. Trung Quốc vừa bắt đầu chạy thử dự án lò phản ứng nhiệt hạch HL-2M. Hoạt động dựa trên nguyên lý giống như phần lõi của Măt trời. Cỗ máy này sẽ là hi vọng tìm kiếm nguồn năng lượng mới của giới khoa học.
Theo công bố của Công ty nguyên tử quốc gia Trung Quốc (CNNC). HL-2M có thể hoạt động ở nhiệt độ 150 triệu độ C. Cao gần gấp 3 so với phiên bản trước đó là HL-2A. Và gấp 10 lần nhiệt độ bên trong lõi Măt trời. Đây cũng là mức nhiệt độ hoạt động của một dự án “Măt trời nhân tạo” khác là ITER, cỗ máy đang được lắp ráp ở Pháp.
Lò phản ứng này sử dụng thiết kế “bánh vòng” tokamak. Được các nhà vật lý Liên Xô đề xuất vào thập niên 1950. Nó sẽ sử dụng từ trường cực mạnh để tạo áp suất. Ép hỗn hợp vật chất ion hóa (plasma) bên trong lòng của lò.
Khi nhiệt độ và áp suất đủ lớn. Các hạt nhân bên trong plasma sẽ bị ép vào với nhau để hình thành hạt nhân mới. Đồng thời phóng thích neutron và năng lượng. Năng lượng này làm nóng bề ngoài của phần lồng. Nhiệt độ này chính là năng lượng thu được.
