Trung Quốc đạt thành công một cột mốc quan trọng với dự án 'Mặt trời nhân tạo', một bước tiến đột phá trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân.

Trung Quốc đang quyết tâm tự cung cấp năng lượng cho bản thân, đặc biệt là năng lượng hạt nhân.

Mục tiêu mới của Trung Quốc

Tập đoàn hạt nhân quốc gia của Trung Quốc đã đạt được bước tiến lớn với dự án 'Mặt trời nhân tạo', sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân.

HL-2A, phiên bản mới nhất của cỗ máy tokamak, đã tạo ra dòng điện plasma vượt quá 1 triệu ampe trong chế độ giam cầm cao.

'Đây là một bước tiến quan trọng cho lĩnh vực năng lượng hạt nhân của Trung Quốc, đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này' - CNNC cho biết.

Các nhà khoa học hi vọng rằng quá trình này – tạo ra năng lượng như Mặt trời tạo nên nhiệt và ánh sáng – có thể cung cấp nguồn năng lượng an toàn, sạch và gần như không giới hạn.

Khác với phản ứng phân hạch hạt nhân, phản ứng nhiệt hạch tạo ra ít chất thải phóng xạ hơn, làm cho nó trở thành một phương thức tạo năng lượng an toàn và sạch hơn.

CNNC thông báo rằng thiết bị này đang hoạt động ở 'chế độ giam cầm cao' (chế độ H), nơi nhiệt độ và mật độ của plasma tăng lên một cách đáng kể.

Lò phản ứng mới của CNNC đã vượt qua những thách thức kỹ thuật quan trọng bằng cách sử dụng hệ thống nhiệt mạnh mẽ hơn và bộ chuyển hướng tiên tiến, giúp giảm thiểu ô nhiễm plasma và bảo vệ tường lò phản ứng.

Theo truyền thông Trung Quốc, thiết bị này đã được phát triển tại Viện Vật lý Tây Nam của tập đoàn CNNC tại Thành Đô, tỉnh Tứ Xuyên. Đây không phải là nơi đầu tiên sản xuất và duy trì plasma cực nóng và có độ giam cầm cao.

Vào tháng 4/2023, Lò tokamak siêu dẫn tiên tiến thử nghiệm (EAST) đã thiết lập kỷ lục mới khi duy trì plasma trong gần 7 phút – gấp 4 lần so với kỷ lục trước đó.

Các nhà khoa học trên toàn thế giới đang cố gắng phát triển 'Mặt trời nhân tạo' – một nguồn năng lượng mạnh mẽ, được tạo ra bằng cách nung chảy các nguyên tử hydro ở nhiệt độ trên 100 triệu độ C và duy trì chúng trong thời gian đủ lâu để kết hợp thành các nguyên tử nặng hơn, giải phóng năng lượng cực lớn.

Tuy nhiên, thách thức đặt ra là phải kiểm soát quá trình này để lò phản ứng không phát nổ khi tái tạo 'Mặt trời nhân tạo' trên Trái đất.

Theo Hiệp hội Hạt nhân Thế giới, Trung Quốc đang hướng tới mục tiêu tự cung cấp năng lượng, trong đó mục tiêu về năng lượng hạt nhân đóng vai trò quan trọng và nước này đã tăng gấp 3 công suất điện hạt nhân trong thập kỷ qua.

Theo nghiên cứu của công ty nghiên cứu Astamuse có trụ sở tại Tokyo (Nhật Bản), Trung Quốc đã nộp nhiều bằng sáng chế về công nghệ nhiệt hạch hạt nhân hơn bất kỳ quốc gia hoặc khu vực nào khác trong khoảng thời gian từ 2011 đến 2022.

Nền kinh tế lớn thứ hai thế giới cũng đặt mục tiêu xây dựng một lò phản ứng nhiệt hạch nguyên mẫu công nghiệp vào năm 2035 và triển khai công nghệ này để sử dụng thương mại quy mô lớn vào năm 2050.

Siêu dự án tái tạo 'Mặt trời nhân tạo' trên Trái đất

Trung Quốc là một trong 7 bên đang tham gia Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER), lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới đang được xây dựng tại Saint-Paul-lès-Durance, Pháp với sự hợp tác của Liên minh châu Âu (EU), Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga và Mỹ.

Dự án ITER là một dự án toàn cầu nhằm chứng minh việc thực hiện năng lượng hạt nhân trên Trái đất, mục tiêu là 'đốt cháy' plasma ở nhiệt độ cao gấp 10 lần nhiệt độ lõi Mặt trời, tạo ra năng lượng ròng trong vài giây mỗi lần phản ứng.

ITER được kỳ vọng sẽ giúp con người thực hiện ước mơ về một thế giới sử dụng năng lượng hạt nhân thay vì năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch, tương tự như cách các ngôi sao tỏa sáng, theo Scientificamerican.

Tuy nhiên, dự án lớn này đang phải đối mặt với vấn đề về ngân sách đang vượt quá và sự trì hoãn kéo dài: ITER có thể trở thành dự án khoa học với thời gian trì hoãn và chi phí tăng cao nhất trong lịch sử.

Dự án ITER khởi đầu từ năm 2006, với kế hoạch 10 năm và ngân sách ước tính khoảng 5 tỷ euro (tương đương 6,3 tỷ USD), nhưng đến nay chi phí đã tăng lên hơn 20 tỷ euro (22 tỷ USD).

Dù dự kiến hoạt động chỉ sau 2 năm nữa, ITER phải đối mặt với sự chậm trễ kéo dài và thách thức kỹ thuật có thể làm tăng thêm ngân sách.

Phản ứng nhiệt hạch hạt nhân là nguồn năng lượng duy trì sự sáng của Mặt trời, và mục tiêu cuối cùng của các nhà khoa học là thực hiện phản ứng này trên Trái đất.

Phản ứng nhiệt hạch kết hợp các hạt nhân nguyên tử nhẹ (deuterium và tritium) trong môi trường plasma thành nguyên tố helium nặng hơn.

Phản ứng nhiệt hạch không sinh ra carbon dioxide và nguồn nhiên liệu có thể được lấy từ nước biển với số lượng gần như không giới hạn (lithium là nguồn gốc của tritium và deuterium).

Năng lượng nhiệt hạch được hy vọng sẽ cung cấp giải pháp cơ bản cho nhiều vấn đề liên quan đến năng lượng và môi trường trên toàn cầu.

Nguồn tham khảo: SCMP, Scientificamerican, MHI