Anh lập kỷ lục sản xuất năng lượng nhiệt hạch

Các nhà khoa học Anh ở cơ sở JET tạo ra 69 megajoule năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch, đủ để cung cấp cho 41.000 hộ gia đình trong 5 giây.

Bên trong lò tokamak JET. Ảnh: UKAEA

Các nhà khoa học và kỹ sư gần thành phố Oxford của Anh hôm 8/2 thông báo lập kỷ lục năng lượng nhiệt hạch, đưa nguồn năng lượng sạch tiên tiến này tiến gần thêm một bước tới thực tế. Sử dụng Joint European Torus (JET), cỗ máy hình bánh vòng khổng lồ gọi là lò tokamak, nhóm nghiên cứu tạo ra mức kỷ lục 69 megajoule năng lượng hạt nhân trong 5 giây, chỉ sử dụng 0,2 miligram nhiên liệu, đánh bại kỷ lục trước đó vào năm 2022 là 10 megajoule, theo Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Anh (UKAEA).

Phản ứng nhiệt hạch là quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt Trời và các ngôi sao khác, được xem như dạng năng lượng sạch đáng mơ ước. Giới chuyên gia làm việc suốt nhiều thập kỷ để làm chủ quá trình cực kỳ phức tạp này trên Trái Đất. Nếu họ làm được điều đó, phản ứng nhiệt hạch có thể tạo ra năng lượng khổng lồ với lượng nhiên liệu cực nhỏ và không thải carbon khiến Trái Đất ấm lên.

Các nhà khoa học nạp vào lò tokamak deuterium và tritium (mỗi loại 0,1 mili gram), hai đồng vị hydro mà nhà máy nhiệt hạch thương mại nhiều khả năng sử dụng. Deuterium có sẵn trong nước biển trong khi tritium có thể thu thập như phụ phẩm từ phản ứng phân hạch. Sử dụng theo lượng tương đương, quá trình phản ứng giải phóng nhiều năng lượng gấp gần 4 triệu lần so với đốt than đá, dầu mỏ hoặc khí, với phụ phẩm duy nhất là heli.

Để sản xuất năng lượng nhiệt hạch, nhóm nghiên cứu tăng nhiệt độ trong cỗ máy lên 150 triệu độ C, nóng gấp khoảng 10 lần lõi Mặt Trời. Nhiệt độ cực hạn khiến deuterium và tritium hợp nhất tạo thành heli trong quá trình giải phóng lượng nhiệt khổng lồ. Lò tokamak được phủ nam châm cực mạnh giúp hãm plasma bên trong. Nhiệt lượng sau đó được khai thác và sử dụng để sản xuất điện.

Hơn 300 nhà khoa học và kỹ sư đến từ EUROfusion, nhóm nhà nghiên cứu trên khắp châu Âu, góp phần vào thí nghiệm của JET trong hơn 40 năm. Bất chấp kỷ lục mới, JET không sản sinh nhiều năng lượng hơn mức tiêu hao. Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ở Mỹ là cơ sở duy nhất đạt thành tích đó vào cuối năm 2022, sử dụng quá trình khác liên quan tới laser.

JET tiến hành thí nghiệm deuteriumm - tritium đầu tiên vào năm 1997. Kết quả mới nhất chứng minh khả năng tạo ra phản ứng nhiệt hạch trong 5 giây, bởi thời gian lâu hơn sẽ khiến nam châm dây đồng của JET bị quá nhiệt. Kỷ lục mới là tin tức hứa hẹn cho những dự án nhiệt hạch tương lai, theo Ambrogio Fasoli, giám đốc điều hành EUROfusion. Ông đề cập tới ITER, lò tokamak lớn nhất thế giới đang được xây dựng tại miền nam Pháp và DEMO, cỗ máy sẽ nối tiếp ITER với mục tiêu sản xuất mức năng lượng cao hơn.

ITER trang bị nam châm điện siêu dẫn cho phép quá trình kéo dài lâu hơn 300 giây. Nếu tất cả tiến triển tốt ở ITER, một nhà máy điện nhiệt hạch nguyên mẫu có thể sẵn sàng năm 2050. Siêu dự án ở Pháp có sự tham gia của Trung Quốc, Liên minh châu Âu, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga và Mỹ.

An Khang (Theo CNN)