CocLovely7924
New member
Tưởng tượng tạo ra một "mặt trời mini" ngay trên Trái Đất rồi cắm sạc vào để xài điện – nghe sao mà xịn sò đến vậy!
"Bạn sẽ thấy như đang nhìn vào tương lai vậy," Stuart White - trưởng bộ phận truyền thông của Tokamak Energy kể lại. "Giống như một con tàu vũ trụ ý. Cực kỳ đỉnh, mãnh liệt và choáng ngợp luôn. Nhìn vào là mê mẩn không thể rời mắt!"
Phản ứng tổng hợp hạt nhân (hay phản ứng nhiệt hạch) chính là công nghệ tạo ra năng lượng theo cách mà Mặt trời đang 'vận hành' mỗi ngày đó. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt hạch - khi hai hạt nhân nhẹ của hydro là deuterium và tritium "đu đưa" lại với nhau để tạo thành một hạt nhân heli nặng hơn và giải phóng năng lượng cực khủng. Nói dễ hiểu là tạo ra một Mặt Trời nhân tạo trên Trái Đất rồi cắm dây điện vào để xài thôi!
Khoảnh khắc lò phản ứng nhiệt hạch hình thành plasma ở mức nhiệt 100 triệu độ C. Video: Tokamak Energy
Không giống như sự phân hạch hạt nhân đang được dùng hiện nay, phản ứng nhiệt hạch này không tạo ra chất thải phóng xạ nha các bạn!
Theo Bộ Năng lượng Mỹ ước tính, phản ứng nhiệt hạch cho ra năng lượng gấp 3-4 lần so với phản ứng phân hạch, mà lại không thải CO2 vào không khí như mấy loại nhiên liệu hóa thạch kia. Xanh sạch đẹp hẳn!
Mà quan trọng nhất là nguy cơ xảy ra sự cố hạt nhân từ phản ứng này gần như bằng 0 luôn á. Vì sao? Bởi phản ứng nhiệt hạch cực kỳ "mong manh", chỉ cần điều kiện không ổn là tắt ngay trong vài giây. An toàn phết!
Trong nhiều thập kỷ qua, phản ứng nhiệt hạch được coi là giải pháp năng lượng sạch của tương lai xa xôi lắm. Nhưng giờ nhờ những tiến bộ mới, công nghệ này có thể được triển khai đại trà trong vòng 10 năm tới thôi đó! Một công ty đang muốn trở thành ông trùm tiên phong trong lĩnh vực này là Tokamak Energy Ltd - công ty năng lượng nhiệt hạch thương mại ở Vương quốc Anh.
Công ty này dùng một cỗ máy có tên gọi lò phản ứng nhiệt hạch tokamak hình cầu, trông y chang chiếc bánh donut vậy! Cỗ máy này dùng nam châm siêu mạnh để "kìm" một dòng plasma nóng muốn cháy luôn.
Plasma - hay còn gọi là trạng thái thứ tư của vật chất (sau rắn, lỏng, khí) - về cơ bản là hỗn hợp gồm các electron mang điện tích âm và các ion mang điện tích dương bị tách ra bởi nhiệt độ cực nóng.
Khi các nguyên tử hydro được làm nóng quá mức thành plasma, chúng tích điện dương và đẩy nhau ra xa. Ở Mặt trời, lực hấp dẫn siêu mạnh tạo ra áp suất cực cao để vượt qua lực đẩy này. Nhưng áp suất cao như vậy gần như không thể tái tạo trên Trái Đất rồi. Thế nên phải đốt nóng plasma lên nhiệt độ cao hơn nữa!
Chris Kelsall - CEO của Tokamak Energy Ltd chia sẻ với Newsweek: "Khi nhiệt độ tăng cao hơn, chúng (các nguyên tử hydro) di chuyển với tốc độ cao đến mức vượt qua các lực đẩy đó và thực sự sẽ bắt đầu hợp nhất".
Quá trình này đòi hỏi mức nhiệt độ lên tới 100 triệu độ C nha - cao gấp 6 lần so với nhiệt độ tại lõi Mặt trời luôn! Bỏng tay nặng đây!
"Khi chúng hợp nhất, [các nguyên tử hydro] tạo ra một nguyên tử helium và một neutron dự trữ mang 80% năng lượng từ phản ứng, đó là những gì cuối cùng chúng ta thu được," ông Kelsall cho biết.
Đoạn phim Tokamak Energy quay lại cho thấy khoảnh khắc lò phản ứng nhiệt hạch đạt mốc 100 triệu độ C cực ấn tượng!
Toàn bộ quá trình này diễn ra trong vài phần nghìn giây thôi và chỉ một lượng rất nhỏ phản ứng tổng hợp thực sự xảy ra. Để có thể triển khai đại trà, các nhà máy điện nhiệt hạch sẽ cần phải chạy hàng giờ liền mới được. Tuy nhiên hiện tại các nhà máy kiểu này vẫn chưa tồn tại đâu nha!
Để duy trì những điều kiện khắc nghiệt này, plasma siêu nóng phải được nhốt trong một khu vực nhỏ xíu. Đây là lý do vì sao buồng từ trường hình xuyến kiểu Tokamak lắp đặt các cuộn dây nam châm từ tính có khả năng tạo ra từ trường gấp 100.000 lần từ trường của Trái Đất! Cấu trúc từ trường này giữ các phần nóng nhất của plasma cách xa thành Tokamak, tạo hiệu ứng cách nhiệt cho phép lò đạt được nhiệt độ rất cao trong thời gian đủ lâu để các phản ứng xảy ra.
"Về cơ bản, bạn có một hệ thống nam châm từ chính rất lớn," Tony Langtry - trưởng bộ phận kỹ thuật của Tokamak Energy chia sẻ.
"Từ trường cần thiết để điều khiển plasma được tạo ra bằng cách cho dòng điện cực lớn chạy qua một số dây dẫn... Khi dòng điện đi qua những dây dẫn này, chúng tạo ra từ trường. Vì plasma cũng có dòng điện, nó phản ứng lại và chúng ta có thể điều khiển plasma bởi từ trường."
Mẫu lò tokamak hiện tại đang chạy ở Tokamak Energy là ST40, dùng nam châm đồng để kiểm soát plasma.
"Đồng là chất dẫn điện rất tốt, vì vậy khi bạn cho dòng điện chạy qua nó, nó sẽ tạo ra một trường điện từ chứa plasma," Kelsall cho biết.
Tuy nhiên, những vật liệu thông thường như đồng có điện trở - vốn có đặc điểm chống lại dòng điện và biến đổi một phần năng lượng thành nhiệt, dẫn tới việc năng lượng bị tiêu hao. Còn chất siêu dẫn thì khác - vật liệu này không tạo ra điện trở và không gây lãng phí nhiệt dưới điều kiện phù hợp. Có nghĩa là nam châm làm bằng chất siêu dẫn sẽ là chìa khóa để nâng cấp hiệu suất của ST80 – thế hệ lò tokamak tiếp theo của Tokamak Energy. Thế hệ lò xịn xò này sẽ tạo ra từ trường mạnh hơn, hiệu quả hơn để điều khiển plasma khi được ra mắt vào khoảng năm 2026/27.
Sau ST80, team sẽ bắt tay vào làm ST-E1 - một nhà máy phản ứng nhiệt hạch thí điểm thương mại nhằm chứng minh khả năng của công nghệ này trong việc cung cấp điện vào lưới điện. Tokamak Energy hy vọng sẽ hoàn thành dự án này vào đầu những năm 2030. Mong chờ quá trời!
Nguồn: soha.vn