Trung Quốc đã thử nghiệm thành công nam châm lớn nhất thế giới dành cho lò phản ứng nhiệt hạch, vượt qua một trở ngại quan trọng trong việc tạo ra “mặt trời nhân tạo”. Quốc gia này đang trải qua thời kỳ bùng nổ trong phát triển năng lượng nhiệt hạch. Trang RIA Novosti đưa tin về sự kiện này với tiêu đề: “Dầu khí sẽ không còn cần thiết nữa: Trung Quốc đã vượt qua “lời nguyền 30 năm”.”
Trung Quốc kéo gần khoảng cách 30 năm
Khác với lò phản ứng hạt nhân, lò phản ứng nhiệt hạch an toàn hơn và nguồn nhiên liệu gần như vô tận. Tuy nhiên, việc xây dựng một cơ sở như vậy không hề dễ dàng. Phản ứng nhiệt hạch bên trong Mặt Trời xảy ra nhờ lực hấp dẫn. Nhưng trên Trái Đất, không thể tạo ra áp suất khổng lồ như trong lõi sao, vì vậy vật chất phải được nung nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiều lần so với nhiệt độ trong Mặt Trời- 100 triệu độ C hoặc hơn. Không có vật liệu nào được biết đến có thể chịu được nhiệt độ cao như vậy.
Các nhà khoa học Liên Xô đã tìm ra giải pháp: họ phát triển khái niệm về buồng hình xuyến với cuộn dây từ (viết tắt là tokamak) – một thùng chứa hình bánh rán trong đó plasma được giữ lại bởi một từ trường mạnh. Tuy nhiên, trong 70 năm kể từ khi ý tưởng này được đề xuất lần đầu, chưa có một lò tokamak công nghiệp nào được xây dựng: tất cả các cơ sở hiện có đều mang tính thử nghiệm.
Có rất nhiều thách thức về kỹ thuật. Ví dụ, trong khi plasma được nung nóng đến hàng trăm triệu độ, thì nam châm siêu dẫn lại hoạt động ở nhiệt độ khoảng âm 268 độ C. Điểm nóng nhất và lạnh nhất của cơ sở chỉ cách nhau vài mét.
Nhiều người cho rằng sự ra đời của năng lượng nhiệt hạch luôn “còn cách 30 năm nữa”. Tuy nhiên, mọi thứ có thể thay đổi trong những năm tới: nhân loại đang tiến rất gần đến việc tạo ra một “mặt trời nhân tạo”. Thành tựu mới nhất theo hướng này đã đạt được ở Trung Quốc – thử nghiệm thành công hai nam châm tokamak siêu dẫn lớn nhất thế giới. Cuộc thử nghiệm nghiệm thu được thực hiện bởi Viện Vật lý Plasma thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
Bản địa hóa hoàn toàn
Cấu trúc này có hình chữ D, dài 21 mét và rộng 12 mét. Nó nặng 582 tấn. Các nam châm này có thể tích lớn hơn 1,3 lần và tiêu hao năng lượng gấp ba lần so với các cấu trúc tương tự tại Lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm quốc tế (ITER). Sẽ có 16 nam châm, và chúng cùng nhau tạo thành một vòng tròn tạo ra từ trường để giữ plasma.
Ngoài ra, một cuộn dây điện từ trung tâm siêu dẫn nhiệt độ cao, mà các nhà nghiên cứu ví như “bugi trong động cơ ô tô”, đã trải qua quá trình kiểm tra thông số đầy đủ.
Giám đốc viện Song Yuntao nhấn mạnh rằng Trung Quốc đã thành công trong việc nội địa hóa hoàn toàn hệ thống – từ nguyên liệu thô đến sản xuất các linh kiện hệ thống công nghệ cao.
Lò phản ứng nhiệt hạch siêu dẫn thử nghiệm với plasma cháy dự kiến sẽ hoàn thành vào cuối năm 2027. Việc bắt đầu sản xuất năng lượng nhiệt hạch được lên kế hoạch vào năm 2030.
Lò phản ứng này đang được xây dựng như một phần của dự án CRAFT, dự án sẽ đóng vai trò là nền tảng công nghệ cho lò phản ứng trình diễn trong tương lai (CFEDR).
Theo Anatoly Krasilnikov, Giám đốc Trung tâm Dự án ITER (Tập đoàn Nhà nước Rosatom), thế giới hiện đang trải qua một thời kỳ bùng nổ thực sự trong lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch, và điều này đặc biệt dễ nhận thấy ở Trung Quốc.
Một trong những dự án đáng chú ý nhất là lò phản ứng nhiệt hạch BEST, hiện đang được xây dựng tại Hợp Phê, Trung Quốc. Công trình sắp hoàn thành. Công suất thiết kế của nó khoảng 200 megawatt. Để so sánh, lò phản ứng ITER có công suất 500 megawatt.
Dự án quốc tế ITER vẫn là trung tâm phát triển năng lượng nhiệt hạch của thế giới, lò phản ứng đang được xây dựng tại Pháp với sự tham gia của hơn 30 quốc gia.
“Mặc dù cơ sở của Trung Quốc nhỏ hơn, nhưng nhiều giải pháp công nghệ của nó dựa trên những phát triển từ dự án ITER. Trung Quốc, giống như Nga, là một bên tham gia vào dự án quốc tế này, vì vậy họ có quyền tiếp cận các công nghệ được phát triển bởi tất cả các đối tác. Điều này áp dụng cho các hệ thống từ trường siêu dẫn, thiết kế cuộn dây, các giải pháp kỹ thuật và nhiều thành phần khác”, chuyên gia tiếp tục.
Theo Krasilnikov, tất cả các quốc gia hàng đầu về công nghệ trên thế giới đều đang phát triển năng lượng nhiệt hạch.
“Nước Nga vẫn có thế mạnh của mình”
Dự án ITER đóng vai trò như một nền tảng công nghệ. Tất cả các bên tham gia đều đóng góp những phát triển tốt nhất của mình và sau đó sử dụng các giải pháp thu được để phát triển các chương trình quốc gia riêng. Đó là lý do tại sao chúng ta thấy sự phát triển tích cực của các dự án ở châu Âu, Mỹ, Trung Quốc và các nước khác. ITER tập hợp những công nghệ tốt nhất từ tất cả các bên tham gia. Nước Nga vẫn có thế mạnh của mình, trong khi ở những lĩnh vực khác, Nhật Bản, châu Âu, Mỹ, Trung Quốc hoặc Hàn Quốc lại mạnh hơn. Kết quả là, một nền tảng công nghệ thống nhất được tạo ra, nền tảng này sau này sẽ trở thành nền tảng cho các lò phản ứng nhiệt hạch thương mại trong tương lai”, ông Krasilnikov nói.
Nhiều công nghệ được phát triển trong dự án đã được ứng dụng rộng rãi ngoài lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch: trong y học, công nghiệp vũ trụ, vật lý năng lượng cao và các lĩnh vực khác.
Tại Nga, Rosatom cũng đang phát triển dự án tokamak riêng của mình sử dụng công nghệ lò phản ứng. Theo người đứng đầu Trung tâm Dự án ITER, thiết kế kỹ thuật hiện đang được hoàn thiện, sau đó kế hoạch là xây dựng cơ sở tại Troitsk, Tân Moscow. Địa điểm và cơ sở hạ tầng cần thiết đã sẵn sàng.
Có thể nói rằng thế giới đã bước vào kỷ nguyên của cuộc chạy đua năng lượng toàn cầu. Nếu cuộc đua này dẫn đến việc tạo ra một công nghệ thực sự khả thi, thì toàn nhân loại sẽ giành chiến thắng.
Nguồncafef.vn
