Buzz
Dự kiến quá trình này kéo dài trong 5 năm, đánh dấu dự án nhiệt hạch hạt nhân lớn nhất trong lịch sử loài người bước sang giai đoạn mới.
Hôm qua 28/7, Lò phản ứng Thí nghiệm Nhiệt hạt nhân Quốc tế (ITER) đã tổ chức lễ lắp đặt và ra mắt ở miền Nam nước Pháp. Lãnh đạo của 35 quốc gia đối tác đã tham gia lễ kỷ niệm từ xa thông qua hệ thống truyền phát trực tiếp. Đây là dự án được xây dựng bởi Liên minh châu Âu EU, Trung Quốc, Mỹ, Nga, Anh, Ấn Độ, Nhật Bản và Hàn Quốc, với chi phí 20 tỷ euro.
ITER được coi là dự án khoa học quốc tế lớn và có ảnh hưởng nhất thế giới, cũng là dự án hợp hạch hạt nhân lớn nhất trong lịch sử loài người với thiết bị chính chứa hàng triệu bộ phận. Mục đích chính của dự án ITER là mô phỏng quá trình tổng hợp hạt nhân tạo ra năng lượng từ mặt trời, vì vậy thiết bị cốt lõi của nó 'Tokamak' còn được gọi là 'mặt trời nhân tạo'.
Quá trình lắp ráp đã bắt đầu và dự kiến kéo dài 5 năm.
Về cơ bản, mặt trời tạo ra năng lượng thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân, truyền ánh sáng và nhiệt tới Trái đất, để sự sống trên Trái đất có thể tiếp tục. ITER đặt mục đích tạo ra năng lượng bằng cách bắt chước quá trình tổng hợp hạt nhân của mặt trời. Phản ứng tổng hợp hạt nhân này nếu thành công có thể cung cấp năng lượng sạch và đáng tin cậy mà không tạo ra khí thải carbon. Phản ứng tổng hợp hạt nhân cũng an toàn vì chỉ cần một lượng nhiên liệu nhỏ và không có khả năng rò rỉ vật lý do nguyên liệu bị tan chảy.
Năng lượng được giải phóng bởi nhiên liệu hạt nhân có kích thước một quả dứa tương đương với việc đốt cháy 10.000 tấn than. Chi phí xây dựng và vận hành lò phản ứng tổng hợp hạt nhân cũng tương tự như chi phí xây lò phản ứng phân hạch hạt nhân, nhưng chất thải mà nó tạo ra không đòi hỏi chi phí cao và thời gian dài để xử lý.
Bản vẽ bên trong của thiết bị Tokamak.
Tổng giám đốc ITER, ông Bernard Bigot, tại buổi ra mắt nói rằng năng lượng từ dự án ITER sẽ là 'điều kỳ diệu của Trái đất' và sẽ thay đổi cách thức sử dụng năng lượng trên toàn cầu.
Trong dự án, Pháp là quốc gia chủ nhà. Liên minh châu Âu, Vương quốc Anh và Thụy Sĩ chi trả 45% tổng kinh phí cho ITER. Các quốc gia thành viên khác đóng góp khoảng 9%. Tuy nhiên, khoảng 90% nguồn vốn từ các quốc gia thành viên được đóng góp dưới dạng vật liệu, để bổ sung vào các thành phần phức tạp của thiết bị này. Từ 'Tokamak' có nguồn gốc từ tiếng Nga và có ý nghĩa là 'vòng từ tính'.
Mỗi quốc gia phụ trách một phần cụ thể.
Để chuẩn bị cho quá trình lắp ráp, các bộ phận khổng lồ chưa từng được làm đã được vận chuyển đến Pháp trong những tháng gần đây. Hầu hết các bộ phận này nặng vài trăm tấn và dài hơn 15 mét. Chúng là kết quả của hơn 5 năm nghiên cứu công nghệ tại các nhà máy, trường đại học và phòng thí nghiệm trên toàn thế giới.
Các thành phần của Tokamak cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật rất chặt chẽ, đồng thời phải tuân theo lịch trình phức tạp để đến Pháp đúng thời điểm. Tiến sĩ Bernard Bigot mô tả việc lắp ráp một phần của thiết bị này như 'giải một câu đố ba chiều trên dòng thời gian phức tạp'.
Nếu thành công, khi đi vào hoạt động, nhà máy điện hạt nhân của dự án ITER sẽ tạo ra khoảng 500 megawatt năng lượng nhiệt. Nếu tiếp tục hoạt động và được kết nối với lưới điện, năng lượng này sẽ chuyển đổi thành khoảng 200 megawatt điện, đủ cung cấp cho 200.000 hộ gia đình sử dụng.
Một mô-đun điện từ bên trong trung tâm lõi.
Tuy nhiên, dự án vẫn gặp nhiều thách thức cần vượt qua. Ví dụ như vấn đề về trọng lượng và kích thước của phần lõi tokamak, cũng như việc tích hợp linh kiện từ các nhà sản xuất khác nhau, và thời gian xây dựng chặt chẽ. ITER dự kiến sẽ hoàn thành việc lắp đặt trong 4 đến 5 năm và dự kiến thực hiện lần phóng plasma đầu tiên vào năm 2025.
Quá trình hoạt động của lò phản ứng tổng hợp hạt nhân
1. Một số gram khí deuterium và triti được bơm vào buồng phản ứng hình một chiếc bánh rán khổng lồ của Tokamak.
2. Làm nóng khí cho đến khi nó trở thành trạng thái plasma, tức là thể khí ion hóa giống như đám mây.
3. Sản xuất và kiểm soát 'đám mây' này với nam châm siêu dẫn nặng 10.000 tấn.
4. Khi plasma đạt 150 triệu độ C, phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra, với nhiệt độ cao gấp 10 lần nhiệt độ của lõi mặt trời.
5. Các neutron có năng lượng cực cao được tạo ra từ phản ứng tổng hợp hạt nhân thoát ra khỏi lồng từ tính và truyền năng lượng dưới dạng nhiệt.
6. Nước trong thành Tokamak có thể hấp thụ nhiệt thoát ra và tạo ra hơi nước. Trong các lò phản ứng thương mại, quá trình này thúc đẩy các tuabin hơi quay để tạo ra điện.
Tổng hợp
