Mặc dù năng lượng hạt nhân không phải là gì mới mẻ, nhưng công nghệ của General Fusion vẫn thu hút sự quan tâm đầu tư của tỷ phú Jeff Bezos với hàng trăm triệu đô la.

Các dự án lò phản ứng hạt nhân ITER của châu Âu và HL-2M của Trung Quốc đang trở thành trung tâm của sự quan tâm và đầu tư toàn cầu, nhưng startup nhỏ như General Fusion vẫn có thể thu hút được vốn đầu tư từ các tỷ phú cho công nghệ của mình.

Chỉ vài ngày trước đó, startup về năng lượng hạt nhân General Fusion đã huy động được hơn 100 triệu USD để xây dựng một nhà máy điện nguyên tử mới, sạch hơn và an toàn hơn. Điều đáng chú ý là trong số các nhà đầu tư là các tỷ phú như Jeff Bezos và Microsoft.

Mặc dù ý tưởng về việc sử dụng năng lượng hạt nhân để sản xuất điện đã được đề xuất từ hàng chục năm, nhưng vẫn còn rất nhiều thách thức. Những thách thức về kiểm soát và sử dụng hiệu quả loại năng lượng này lớn đến mức có cả dự án hợp tác nghiên cứu toàn cầu như ITER, với việc xây dựng các phòng thí nghiệm hàng tỷ USD.

Vậy công nghệ của General Fusion có gì đặc biệt khiến các tỷ phú như Jeff Bezos và Microsoft quyết định đầu tư vào startup này, cũng như huy động thêm vốn để xây dựng một nhà máy điện nguyên tử mới. Mặc dù số tiền 100 triệu USD này nhỏ hơn rất nhiều so với kinh phí 22 tỷ USD để xây dựng lò phản ứng hạt nhân ITER.

Mặc dù cả ITER và General Fusion đều có mục tiêu cuối cùng là tạo ra phản ứng hạt nhân để sản xuất năng lượng, nhưng hai công nghệ này lại đi theo hướng hoàn toàn trái ngược nhau.

Để tạo ra nhiệt độ cao hàng triệu độ cho phản ứng hạt nhân, ITER sử dụng bức tường nam châm siêu dẫn với từ trường mạnh. Tuy nhiên, hiện tại lò phản ứng của ITER vẫn đang trong quá trình xây dựng, trong khi lò phản ứng HL-2M của Trung Quốc cũng sẽ bắt đầu hoạt động vào năm sau.

Tuy nhiên, cách tiếp cận của General Fusion lại hoàn toàn khác biệt

Thay vì sử dụng thiết kế tokamak, lò phản ứng của General Fusion có hình quả cầu bằng kim loại, với đường kính 3m và chứa hỗn hợp kim loại lỏng Lithium và Chì. Chất lỏng này sẽ được khuấy tròn liên tục để tạo ra một khoảng trống ở giữa, giống như khi ta khuấy nước trong cốc.

Ở phía trên của quả cầu là máy bơm plasma, để bơm các đồng vị Hydro đã được ion hóa vào khoảng trống ở giữa.

Xung quanh quả cầu là các piston hơi, được lập trình để nén đồng thời, đẩy chất lỏng vào khoảng trống ở giữa và tạo ra áp lực đối với plasma. Áp lực này tăng nhiệt độ của plasma tới mức phản ứng nhiệt hạch xảy ra, giải phóng năng lượng dưới dạng neutron nhanh.

Năng lượng này sau đó sẽ được hấp thụ bởi chất lỏng và sau đó được bơm qua bộ trao đổi nhiệt để sản xuất điện thông qua turbin hơi.

Một phần hơi nước này sẽ được đưa trở lại vào các piston khí ở trên để tiếp tục vận hành trong chu kỳ tiếp theo. Quá trình bơm kim loại lỏng vào khối cầu, tạo plasma và tiếp tục quá trình nén sẽ được lặp lại.

Tính chất cơ bản của thiết kế lò phản ứng nhiệt hạch của General Fusion giống như một động cơ đốt trong, được sử dụng rộng rãi trên các phương tiện hiện nay. Chúng hoạt động theo chu kỳ nạp, nén, nổ và xả tương tự nhưng năng lượng sản xuất được sử dụng để tạo điện thay vì chuyển động.

Trong khi đó, nhà máy ITER tại Pháp và dự án HL-2M của Trung Quốc có mục tiêu tái tạo quá trình trong các ngôi sao bằng cách nén khối plasma Hydro tới nhiệt độ và áp suất để tạo ra phản ứng nhiệt hạch dây chuyền và duy trì nó.

General Fusion cam kết rằng, thiết kế của họ có thể tạo ra 'năng lượng ròng' – nơi năng lượng sản xuất lớn hơn năng lượng cần để kích hoạt. Mặc dù công suất của lò phản ứng theo thiết kế của General Fusion có thể thấp hơn so với tokamak của ITER, nhưng nếu có thực sự năng lượng dư, giấc mơ về nguồn điện sạch và hiệu quả vẫn có thể trở thành sự thật.

Không phải là ý tưởng mới 

Thực tế, ý tưởng của General Fusion không hoàn toàn mới. Nó đã được nghiên cứu và thử nghiệm bởi Phòng thí nghiệm Hải quân Mỹ vào những năm 1980 dưới dự án có tên Linus. Sử dụng Lithium lỏng, gần giống với hỗn hợp của General Fusion, và có quy trình hoạt động tương tự. Tuy nhiên, các hạn chế về công nghệ điều khiển vào thời điểm đó đã ngăn cản ý tưởng này trở thành hiện thực.

Hơn 10 năm trước, General Fusion đã tái khởi động và phát triển ý tưởng về một động cơ nhiệt hạch đốt trong, và đến nay công nghệ đã tiến bộ và trở nên mạnh mẽ hơn.

Với sự tiến bộ của công nghệ điều khiển và việc áp dụng kỹ thuật cơ khí chi phí thấp, General Fusion tin rằng lò phản ứng theo thiết kế của họ sẽ có chi phí thấp hơn và dễ dàng triển khai hơn. Với số tiền vốn mới được huy động, họ cam kết sẽ hoàn thành nhà máy thử nghiệm trong vòng 5 năm tới để chứng minh tính khả thi và tiềm năng thương mại hóa của năng lượng nhiệt hạch, một thời gian ngắn hơn đáng kể so với dự án ITER.

General Fusion hứa hẹn rằng, thiết kế của họ có thể tạo ra 'năng lượng ròng' – với lượng năng lượng nhiệt hạch sản xuất sẽ lớn hơn lượng năng lượng cần để kích hoạt. Ngoài ra, một điểm mạnh khác của họ là sử dụng các công nghệ kỹ thuật thấp như động cơ hơi nước, kết hợp với tiến bộ của công nghệ điều khiển để vận hành lò phản ứng.