Lò phản ứng hợp hạch Wendelstein 7-X chính thức hoạt động, đã duy trì được plasma trong 1/4 giây

Sau 19 năm nghiên cứu, cuối cùng thì lò phản ứng hợp hạch hạt nhân Wendelstein 7-X với thiết kế kiểu Stellarator lớn nhất từ trước đến nay đã chính thức được khởi động bởi các nhà khoa học tại Viện Max Planck. Mặc dù hiện tại nó chưa thật sự sản xuất ra năng lượng nhưng đây là một bước tiến cực kỳ quan trọng, một minh chứng cho thấy tiềm năng duy trì phản ứng của kiểu lò stellarators so với đối thủ của nó là lò kiểu tokamak. Ước mơ về nguồn năng lượng gần như vĩnh cửu của nhân loại sắp thành hiện thực, con ngựa bất kham nay đã sắp được thuần hóa.

ndminhduc đã nói: ↑

Trước giờ ngoài năng lượng gió, sóng biển hoặc Mặt Trời thì các nhà khoa học luôn nghĩ tới phản ứng hạt nhân như một cách để giúp nhân loại giải tỏa cơn khát năng lượng đang ngày càng cấp bách. Loại phản ứng hứa hẹn nhất là hợp hạch hạt nhân (phản ứng tổng hợp hạt nhân, phản ứng nhiệt hạch). Tuy nhiên, đây vẫn là "con ngựa bất kham" mà cho tới nay, các nhà khoa học vẫn chưa thể kiểm soát được phản ứng và cho ra mức năng lượng khả dụng.

Một trong những cách tiếp cận được cho là có nhiều triển vọng nhất để thực hiện phản ứng là thiết bị tạo từ trường hình xuyến Tokamak do Liên Xô chế tạo để giam giữ plasma bên trong nhằm duy trì phản ứng nhiệt hạch. Hiện tại, thế giới còn khoảng 100 thiết bị dạng Tokamak đang hoạt động nhưng dù qua nhiều năm, qua các thế hệ X, XX nhưng Tokamak vẫn chưa thể tạo ra mức năng lượng khả dụng để xây dựng nhà máy điện do còn nhiều nhược điểm chưa thể vượt qua.

Một cách tiếp cận khác là thiết bị dạng Stellarator. Nó cũng tương tự như Tokamak, giam khí siêu nóng bên trong từ trường để duy trì phản ứng. Tuy nhiên, cả 2 đều có kết cấu tổng thể tạo từ trường hình bánh donut và nó mắc phải nhược điểm là: từ trường ở càng gần tâm thì càng mạnh, và nó sẽ yếu dần khi ra mép bên ngoài.

Dù vậy, điểm khác nhau của Stellarator và Tokamak là cách giải quyết vấn đề. Tokamak sử dụng dòng điện để xoắn các electron và ions trong plasma, tạo ra một vòng lặp theo chiều dọc cũng như chiều ngang trong chiếc bánh donut. Tuy nhiên do sử dụng điện nên khi gặp sự cố về điện, từ trường cũng sẽ bị phá vỡ và lò phản ứng sẽ bị tổn hại, rất nguy hiểm.

Ngược lại, Stellarator tạo ra vòng lặp ngang dọc này bằng chính thiết kế ban đầu của thiết bị, bọc thêm các cuộn dây vào chiếc bánh donut. Tuy nhiên, cách làm này lại khiến Stellarator khó xây dựng hơn Tokamak mặc dù nó có ưu điểm là không cần xài điện. Nhưng nếu xây dựng thành công, phản ứng sẽ được diễn ra an toàn hơn do từ trường được tạo thành từ các cuộn dây bọc vòng quanh, giữ cho plasma luôn ở bên trong.

Bấm để mở rộng...

​

Hồi tháng 10 năm ngoái, các nhà khoa học đã hoàn thành giai đoạn xây dựng lò phản ứng Wendelstein 7-X. Bây giờ, sau khi công tác chuẩn bị đã hoàn tất, họ chính thức nung nóng một mẫu hydrogen ở nhiệt độ hơn 94 triệu độ C bằng Wendelstein 7-X. Đây cơ bản là một thiết bị hình chiếc bánh donut, tạo ra từ trường để treo khí hydro lại và bắn nó bằng những tia vi sóng cực mạnh.

Và kết quả lần này, plasma siêu nóng đã được tạo thành và duy trì mức cực đại trong khoảng 1/4 giây. So với các thí nghiệm trước đây, kết quả lần này là hết sức khả quan, chứng minh cho giả thuyết rằng plasma có thể được kiểm soát ở nhiệt độ cực cao, một chìa khóa để tiến tới việc khai thác năng lượng từ phản ứng hợp hạch hạt nhân.

Trong thời gian tới, các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục tiến hành thêm các thử nghiệm chạy thử với lò phản ứng Wendelstein 7-X nhằm kiểm tra và mở rộng các khả năng của nó. Một số tinh chỉnh, nâng cấp về mặt thiết kế cũng sẽ được tiến hành với mục tiêu là nâng dần nhiệt độ lên tới những mức cao hơn, loại bỏ tạp chất để duy trì độ tinh khiết, tiến tới giữ được trạng thái plasma trong thời gian lâu hơn mà cụ thể là 30 phút, cuối cùng là đạt được phản ứng tự duy trì. Và khi đó ước mơ về "một cỗ máy chỉ cần đổ chai nước vào là có thể tạo ra năng lượng cho một hộ gia đình trong suốt cả năm" sẽ trở có nhiều cơ hội trở thành hiện thực hơn.

Tham khảo MPG, Engadget​