Buzz
Trước đây, các phản ứng nhiệt hạch hạt nhân chủ yếu được trình bày qua mô phỏng hoặc hình minh họa máy tính, giờ đây khối plasma siêu nóng này đã được quay trực tiếp.
Lần đầu tiên, các nhà khoa học ghi lại hình ảnh plasma nhiệt hạch ở khoảng 100 triệu độ C bên trong lò phản ứng ST40 của Tokamak Energy tại Anh. Nhiệt độ cao hơn cả lõi Mặt Trời khiến vật chất chuyển sang trạng thái plasma, nơi các nguyên tử bị tách rời hoàn toàn. Điều đặc biệt là con người có thể quan sát trực tiếp quá trình plasma biến đổi và vận động trong lò phản ứng.
Tokamak Energy tại Anh phát triển ST40 theo mô hình tokamak hình cầu, thiết kế nhỏ gọn hơn so với nhiều lò phản ứng nhiệt hạch truyền thống. Hệ thống này dùng từ trường cực mạnh giữ plasma ổn định trong môi trường nhiệt độ siêu cao, nhằm thử nghiệm khả năng tạo ra phản ứng nhiệt hạch đủ hiệu quả cho mục tiêu thương mại trong tương lai.
Trong nhiều năm, phản ứng nhiệt hạch hạt nhân chủ yếu được thể hiện qua mô phỏng hoặc minh họa máy tính. Lần này, hình ảnh plasma phát sáng bên trong ST40 là thật, được tạo ra từ cơ chế tương tự vận hành trong các ngôi sao. Khi các đồng vị hydro bị nung nóng đến nhiệt độ cực cao, hạt nhân nguyên tử hợp nhất, giải phóng năng lượng khổng lồ.
Khác với phân hạch hạt nhân, vốn tách các nguyên tử nặng để tạo năng lượng, nhiệt hạch hợp nhất các hạt nhân nhẹ. Đây là cơ chế khiến Mặt Trời và các ngôi sao phát sáng hàng tỷ năm. Nếu kiểm soát được phản ứng này trên Trái Đất, con người có thể tiếp cận nguồn năng lượng gần như vô hạn, không phát thải carbon và sử dụng nhiên liệu phong phú.
Tokamak Energy cho biết ST40 đã đạt 100 triệu độ C, mức nhiệt được coi là ngưỡng cần thiết cho điện nhiệt hạch thương mại. Thành tựu này biến ST40 thành tokamak hình cầu có nhiệt độ plasma cao nhất từng ghi nhận. Trước đó, các tokamak truyền thống như KSTAR của Hàn Quốc hay EAST của Trung Quốc cũng đạt mốc tương tự, nhưng ST40 nhỏ gọn hơn nhiều và được phát triển với chi phí dưới 50 triệu bảng Anh trong khoảng 5 năm.
Trung tâm của lò phản ứng ST40
Trong quá trình vận hành, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hơn 25 thiết bị chẩn đoán tiên tiến để đo đạc plasma bên trong lò phản ứng. Kết quả này đã được hội đồng chuyên gia quốc tế độc lập xác minh.
Ngoài cột mốc về nhiệt độ, khả năng quay video plasma theo thời gian thực còn thể hiện bước tiến lớn trong kiểm soát từ trường, ổn định plasma và cân bằng năng lượng. Các nhà khoa học cho rằng đây không chỉ là thành tựu kỹ thuật, mà còn là cơ hội hiếm hoi để tái tạo những điều kiện vật lý giống lõi sao ngay trên Trái Đất.
Trong giai đoạn kế tiếp, Tokamak Energy dự định nâng cấp ST40 để thử nghiệm các công nghệ nhiệt hạch mới, bao gồm nam châm siêu dẫn nhiệt độ cao. Công ty hy vọng dữ liệu thu thập được sẽ hỗ trợ xây dựng nhà máy điện nhiệt hạch thử nghiệm đầu tiên vào đầu thập niên 2030.
Cùng lúc đó, nhiều công ty công nghệ bắt đầu tham gia lĩnh vực này. DeepMind, công ty thuộc Google, gần đây thông báo đang dùng thuật toán AI để hỗ trợ điều khiển plasma siêu nhiệt trong dự án hợp tác với Swiss Plasma Center tại EPFL. Giới nghiên cứu nhận định nếu tiến trình phát triển diễn ra theo kế hoạch, nhiệt hạch có thể trở thành nguồn năng lượng quan trọng trong vài thập kỷ tới.
