Một tin vui lớn cho toàn nhân loại: Lần thứ hai đã thành công trong việc tạo ra năng lượng ròng từ phản ứng nhiệt hạch, với hiệu suất cao hơn so với trước đây

Buzz

Nội dung bài viết

Dù có thể sẽ mất nhiều thập kỷ nữa để thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch trở thành sự thật, nhưng thành công này đã cho thấy tốc độ phát triển đang tăng lên một cách nhanh chóng

Xem thêm

Đọc tóm tắt

- Thành công trong việc thu được năng lượng ròng từ phản ứng nhiệt hạch.
- Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore đã thực hiện thành công lần 'đánh lửa' phản ứng nhiệt hạch.
- Sử dụng phương pháp giam cầm quán tính với tia laser để kích hoạt phản ứng.
- Năng lượng ròng thu được từ phản ứng nhiệt hạch tăng lên, đủ để cung cấp điện cho một bàn là gia đình hoạt động trong một giờ.
- Thách thức về việc tăng cường năng lượng ròng để thương mại hóa nguồn năng lượng nhiệt hạch.
- Tiềm năng của công nghệ phản ứng nhiệt hạch trong việc cung cấp năng lượng sạch và bền vững cho tương lai.

Dù có thể sẽ mất nhiều thập kỷ nữa để thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch trở thành sự thật, nhưng thành công này đã cho thấy tốc độ phát triển đang tăng lên một cách nhanh chóng

Các nhà khoa học thuộc chính phủ Hoa Kỳ đã lần thứ hai thu được năng lượng ròng từ phản ứng nhiệt hạch, điều này đem lại lời kỳ vọng cho nhân loại về một nguồn năng lượng sạch không gây ra khí thải và không có hạn chế

Từ những năm 1950, các nhà khoa học trên khắp thế giới đã nỗ lực để tái tạo lại phản ứng nhiệt hạch giống như trên Mặt Trời để cung cấp năng lượng cho Trái Đất, nhưng đến cuối năm ngoái, mục tiêu này vẫn chưa được đạt đến. Nhiều nỗ lực đã được tiến hành nhưng chưa có nhóm nào thành công trong việc 'đánh lửa' phản ứng nhiệt hạch để tạo ra năng lượng ròng cao hơn mức tiêu thụ ban đầu

Vào giữa tháng 12 năm ngoái, một bước tiến lớn đã được đạt được khi các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore đã thực hiện thành công lần 'đánh lửa' đầu tiên trong lịch sử

Và bây giờ, bước tiến này được tiếp tục khi chính các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore đã một lần nữa thu được năng lượng ròng từ phản ứng nhiệt hạch vào ngày 31 tháng 7 vừa qua. Thậm chí theo những người tham gia gần với kết quả sơ bộ của thí nghiệm, mức năng lượng ròng thu được lần này còn cao hơn cả thí nghiệm vào tháng 12 năm ngoái

Phòng thí nghiệm cũng xác nhận rằng họ đã một lần nữa thu được năng lượng ròng trong hệ thống phản ứng sử dụng tia laser công suất lớn của mình và các kết quả khác của thí nghiệm đang được phân tích

'Kể từ khi lần đầu tiên thực hiện thành công công đoạn đánh lửa tại Cơ sở Nation Ignition Facility vào tháng 12 năm 2022, chúng tôi đã tiếp tục thí nghiệm để khám phá những kết quả khoa học mới mẻ và hấp dẫn này. Trong một thí nghiệm được thực hiện vào ngày 30 tháng Bảy, chúng tôi đã tái tạo thành công quá trình đánh lửa tại NIF.'

Phản ứng nhiệt hạch được thực hiện bằng cách nung nóng các đồng vị Hydro - thường là Deuterium và Tritium - lên nhiệt độ cực cao để kết hợp các hạt nhân nguyên tử thành nguyên tố mới là Helium và giải phóng một lượng lớn năng lượng dưới dạng neutron.

Hiện nay, phương pháp thường được sử dụng để thực hiện phản ứng này là phương pháp giam từ trường, bằng cách sử dụng nam châm mạnh để hút và nén các khối khí Hydro dưới dạng plasma đến nhiệt độ còn cao hơn cả nhiệt độ trên Mặt Trời và kích thích phản ứng.

Tuy nhiên, phòng thí nghiệm NIF lại sử dụng một quá trình hoàn toàn khác, được gọi là phương pháp giam cầm quán tính (inertial confinement), bằng cách sử dụng các tia laser lớn nhất thế giới để chiếu thẳng vào một viên nang vô cùng nhỏ chứa nhiên liệu kích hoạt phản ứng nhiệt hạch.

Quá trình phản ứng nhiệt hạch được thực hiện tại cơ sở NIF: viên nang chứa nhiên liệu Deuterium và Tritium được đặt tại trung tâm của hohlraum, một khoang mạ vàng với 2 đầu hở. Các tia laser được chiếu vào từ 2 đầu của hohlraum, nung nóng viên nang và tạo ra bên trong một khối plasma siêu nóng. Tia X phát ra từ các tia laser trong khoang hohlraum sẽ loại bỏ bề mặt của viên nang. Khi đó, lớp nhiên liệu bên trong sẽ phát nổ tạo ra phản ứng nhiệt hạch. Nếu nhiệt lượng truyền đủ nhanh trong khối nhiên liệu, năng lượng thu được sẽ vượt qua năng lượng đầu vào, tạo ra năng lượng ròng.

Trong thí nghiệm vào tháng 12 năm ngoái, phản ứng nhiệt hạch đã tạo ra 3,15 MJ (Mega Joules) năng lượng, cao hơn 150% so với mức năng lượng 2,05 MJ của các tia laser. Tuy nhiên, theo những người biết về kết quả sơ bộ của thí nghiệm vào cuối tháng 7 vừa qua, phản ứng nhiệt hạch lần này đã sản sinh ra hơn 3,5 MJ. Mức năng lượng này đủ để cung cấp điện cho một bàn là gia đình hoạt động trong một giờ.

Trong suốt hàng thập kỷ qua, việc đạt được năng lượng ròng trong phản ứng nhiệt hạch vẫn là một bước tiến quan trọng trong quá trình thương mại hóa nguồn năng lượng này. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức phải vượt qua.

Năng lượng ròng thu được trong phản ứng mới chỉ cao hơn so với năng lượng của các tia laser kích thích phản ứng, nhưng vẫn chỉ chiếm 1% năng lượng cần thiết để cấp điện cho hệ thống này từ lưới điện. Các nhà khoa học ước tính rằng các nhà máy điện nhiệt hạch thương mại sẽ cần phải tạo ra các phản ứng có thể sản sinh mức năng lượng cao từ 30 đến 100 lần so với năng lượng của tia laser. Hiện tại, cơ sở NIF chỉ thực hiện tối đa một lần bắn laser mỗi ngày, trong khi một nhà máy điện thương mại sẽ cần thực hiện nhiều lần bắn laser trong một giây.

Mặc dù vẫn còn là một thách thức lớn, việc các nhà khoa học có thể cải thiện kết quả phản ứng nhiệt hạch chỉ 'tám tháng' sau thành công đầu tiên, là một tín hiệu tích cực cho thấy tốc độ phát triển công nghệ đang tăng lên.

Dù các nhà khoa học vẫn tin rằng sẽ cần vài thập kỷ nữa để các nhà máy điện nhiệt hạch trở thành hiện thực, nhưng tiềm năng của công nghệ này thật khó phủ nhận. Các phản ứng nhiệt hạch không gây ra khí thải carbon, không tạo ra rác thải phóng xạ và chỉ cần một lượng nhiên liệu hydro nhỏ về lý thuyết cũng có thể giúp lò phản ứng hoạt động trong hàng trăm năm.

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Năng lượng nhiệt hạch có thể thương mại hóa trong bao lâu?

Dù hiện tại các nhà khoa học vẫn cần vài thập kỷ để thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch, những tiến bộ nhanh chóng đang cho thấy sự phát triển khả thi của công nghệ này trong tương lai gần.

Lợi ích của năng lượng nhiệt hạch đối với môi trường là gì?

Năng lượng nhiệt hạch không tạo ra khí thải carbon hay rác thải phóng xạ, giúp bảo vệ môi trường và là một nguồn năng lượng sạch, bền vững cho tương lai.

Phản ứng nhiệt hạch hoạt động như thế nào tại phòng thí nghiệm NIF?

Tại phòng thí nghiệm NIF, phản ứng nhiệt hạch được kích hoạt bằng cách sử dụng tia laser mạnh chiếu vào một viên nang chứa nhiên liệu Deuterium và Tritium, tạo ra plasma siêu nóng và kích thích phản ứng hạt nhân.

Năng lượng ròng trong phản ứng nhiệt hạch hiện nay đã đạt được bao nhiêu?

Trong thí nghiệm mới nhất, phản ứng nhiệt hạch đã tạo ra hơn 3,5 MJ năng lượng, cao hơn so với thí nghiệm tháng 12 năm ngoái, đạt mức năng lượng khả thi cho một ứng dụng nhỏ như bàn là gia đình.

Có bao nhiêu thử nghiệm đã được thực hiện để thành công trong phản ứng nhiệt hạch?

Kể từ những nỗ lực đầu tiên vào những năm 1950, các nhà khoa học đã thực hiện nhiều thử nghiệm, và chỉ gần đây, vào tháng 12 năm ngoái, họ mới thành công trong việc tạo ra năng lượng ròng từ phản ứng nhiệt hạch.

Vì sao phản ứng nhiệt hạch vẫn gặp nhiều thách thức trong việc áp dụng rộng rãi?

Mặc dù các thử nghiệm đã tạo ra năng lượng ròng, nhưng các nhà khoa học vẫn đối mặt với thách thức lớn, như việc tạo ra năng lượng vượt quá mức tiêu thụ và nhu cầu tần suất bắn laser cao cho các nhà máy điện nhiệt hạch thương mại.