Lò phản ứng nhiệt hạch nóng gấp 10 lần Mặt Trời [HOT]





Lò phản ứng nhiệt hạch nóng gấp 10 lần Mặt Trời [HOT]

Bên trong lò nướng tokamak hình cầu Mast Upgrade. Hình ảnh: Vương quốc Anh.

Hệ thống Nâng cấp Mast có thể vượt qua một số trở ngại để cung cấp nguồn năng lượng sạch vô hạn. Nhiệt hạch, hay nhiệt hạch, khác với sự phân hạch (công nghệ đang được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân ngày nay) bằng cách giải phóng một lượng lớn năng lượng với rất ít hoạt tính phóng xạ. Cỗ máy trị giá 71 triệu đô la đã mất bảy năm để chế tạo.

Năng lượng hạt nhân hiện tại đến từ sự phân hạch khi một nguyên tố hóa học nặng bị phá vỡ để tạo ra nguyên tố nhẹ hơn. Nhưng phản ứng tổng hợp hoạt động bằng cách kết hợp hai nguyên tố nhẹ thành một nguyên tố nặng hơn. Đây là một nỗ lực để mô phỏng quá trình xảy ra ở lõi của Mặt trời. Không giống như quá trình phân hạch, nhiệt hạch không tạo ra chất thải phóng xạ lâu dài và có thể thay đổi cách chúng ta sản xuất điện và đối phó với khủng hoảng khí hậu.

Bản nâng cấp Mast (Mega Amp Spherical Tokamak) sử dụng một thiết kế tiên tiến được gọi là lò tokamak hình cầu. Tokamak là một thiết bị nhiệt hạch sử dụng từ trường để giữ plasma, một chất khí ion hóa cực nóng, bên trong buồng. Dòng plasma này thúc đẩy phản ứng tổng hợp nguyên tố ánh sáng và tạo ra năng lượng. Hầu hết các tokama có dạng hình khuyên. Nhưng trong Mast Upgrade, kích thước lỗ hình khuyên giảm hết mức có thể, làm cho plasma có mặt cắt ngang gần như hình cầu. Theo Giáo sư Ian Chapman, giám đốc điều hành Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Vương quốc Anh (UKAEA), dòng plasma đầu tiên trong cỗ máy đánh dấu bước tiến gần hơn đến việc xây dựng các nhà máy điện nhiệt hạch của Vương quốc Anh.

Trung tâm Năng lượng Hợp nhất Culham là nơi có cả Bản nâng cấp Mast và một cỗ máy gọi là JET (Joint European Torus). JET sử dụng một thiết kế truyền thống hơn và là tiền thân của hệ thống tổng hợp quốc tế trị giá hàng tỷ đô la được gọi là ITER. ITER là một trong những thí nghiệm khoa học lớn nhất trên thế giới, thực hiện các phản ứng nhiệt hạch trên quy mô lớn.

Giáo sư Chapman cho biết thách thức lớn nhất đằng sau tokamak hình cầu là nhiên liệu cần phải nóng hơn mặt trời 10 lần. Các kỹ sư và nhà vật lý tại Culham đã thiết kế một hệ thống xả phức tạp được gọi là bộ phân kỳ Super-X cho bản nâng cấp Mast. Hệ thống này sẽ dẫn plasma ra khỏi máy với tốc độ đủ thấp để vật liệu chịu được, giúp các chi tiết có tuổi thọ cao hơn.

An Khang (Theo dõi BBC)