Chiếc máy khổng lồ hình bánh rán có thể biến khủng hoảng năng lượng, ô nhiễm môi trường trở thành "dĩ vãng"

Trong nỗ lực tìm kiếm nguồn năng lượng đáng tin cậy gần như vô hạn, không phát thải carbon, các nhà khoa học đã tạo ra năng lượng nhiệt hạch trước đây. Tuy nhiên, trong suốt nhiều thập kỷ, họ phải tìm cách để duy trì nó trong thời gian dài.

Tuy nhiên, hôm 9/2, các nhà khoa học của Anh đã tuyên bố họ đã thành công trong việc gia tăng gấp đôi thời gian duy trì phản ứng hạt nhân tổng hợp so với những kỷ lục được ghi nhận trước đó. Trong lõi mặt trời và các ngôi sao đang tỏa sáng rực rỡ, một quá trình tương tự cũng đang diễn ra.

Giống như tên gọi, phản ứng hạt nhân tổng hợp chính là sự hợp nhất của 2 hoặc nhiều nguyên tử trở thành một nguyên tử lớn hơn. Quá trình này giải phóng một năng lượng khổng lồ dưới dạng nhiệt. Năng lượng hạt nhân được sử dụng ngày nay được tạo ra từ một quá trình khác mà các nhà khoa học gọi là sự phân hạch. Nó dựa trên sự phân tách chứ không phải nung chảy các nguyên tử.

Tuy nhiên, phản ứng phân hạch tạo ra chất thải phóng xạ và tồn tại trong hàng chục nghìn năm. Trong trường hợp xảy ra tai nạn, chúng sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Thảm họa tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima năm 2011 là thảm kịch gần nhất liên quan tới năng lượng hạt nhân.

Những thảm kịch như thế có khả năng sẽ không bao giờ xảy ra nữa trong tương lai với sự ra đời của cỗ máy JET tokamak. Sử dụng nó, các nhà khoa học Anh đã thành công trong việc kéo dài thời gian phản ứng tổng hợp hạt nhân, biến khả năng ứng dụng của nó trở nên khả thi hơn.

Trong khi đó, phản ứng nhiệt hạch an toàn hơn nhiều, tạo ra ít chất thải trong khi chỉ cần một lượng nhỏ nhiên liệu, vốn có nguồn gốc tự nhiên, bao gồm các nguyên tố chiết xuất từ nước biển. Điều này cũng khiến các phản ứng tổng hợp hạt nhân trở thành lựa chọn hấp dẫn hơn với thế giới trong hành trình chuyển đổi khỏi nguyên liệu hóa thạch, vốn gây ra biến đổi khí hậu.

Với JET tokamak, các nhà khoa học Anh có thể tạo ra năng lượng nhiệt hạch bền vững kỷ lục 59 megajoules trong vòng 5 giây. Đây là giới hạn mà máy có thể duy trì nguồn điện trước khi nam châm của nó quá nóng. Trong quá trình hoạt động, người ta cần một từ trường để chứa nhiệt độ cao cần thiết cho quá trình nhiệt hạch, có thể lên tới 150 triệu độ C, nóng gấp 10 lần tâm mặt trời.

Tony Donné, Giám đốc điều hành của EUROfusion, cho biết: "Thử nghiệm của chúng tôi lần đầu cho thấy có thể tạo ra một quá trình nhiệt hạch bền vững, sử dụng cùng một hỗn hợp nhiên liệu được kỳ vọng sử dụng trong các máy phát điện nhiệt hạch trong tương lai".

EUROfusion là một tổ chức gồm 4.800 chuyên gia, sinh viên và các nhân viên từ khắp châu Âu. Họ đã thực hiện dự án này khi hợp tác với Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Anh. Ủy ban châu Âu cũng tài trợ cho chương trình.

Tiềm năng của năng lượng nhiệt hạch là rất lớn. Trong thí nghiệm, JET đã sử dụng các nguyên tố là deuterium và tritium, các đồng vị của hidro, để làm nhiên liệu cho phản ứng tổng hợp. Những nguyên tố này hoàn toàn có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng trên quy mô thương mại và chúng có thể được tìm thấy trong nước biển.

"Năng lượng mà bạn có thể lấy từ nhiên liệu deuterium và tritium là rất lớn. Ví dụ, để cung cấp năng lượng cho toàn bộ nhu cầu điện hiện tại của Vương quốc Anh, người ta cần dùng 0,5 tấn deuterium trong một ngày. Chúng hoàn toàn có thể chiết xuất từ nước biển. Dù nồng độ của deuterium trong nước biển thấp nhưng tài nguyên nước biển là vô tận.