Thiết bị nghiên cứu Tokamak, còn gọi là "Mặt trời nhân tạo", trong Viện Năng lượng nhiệt hạch ở Daejeon, Hàn Quốc. (Ảnh: Getty) |
Phản ứng tổng hợp hạt nhân bắt chước kiểu phản ứng giúp Mặt trời và các ngôi sao khác tỏa sáng, bằng cách kết hợp hai nguyên tử lại với nhau để giải phóng mức năng lượng khổng lồ.
Thường được coi là chén thánh của các giải pháp năng lượng sạch, phản ứng nhiệt hạch có thể cung cấp nguồn năng lượng vô hạn mà không phát thải carbon khiến Trái đất nóng lên. Tuy nhiên, việc làm chủ quá trình này trên Trái đất là vô cùng khó khăn.
Cách phổ biến nhất để đạt được năng lượng nhiệt hạch là sử dụng lò phản ứng hình bánh rán, gọi là tokamak, trong đó các biến thể hydro được nung nóng đến nhiệt độ cực cao để tạo ra plasma.
Nhiệt độ cao và plasma mật độ cao, trong đó các phản ứng có thể xảy ra trong thời gian dài, là yếu tố đóng vai trò quan trọng cho tương lai của các lò phản ứng nhiệt hạch, ông Si-Woo Yoon, giám đốc Trung tâm nghiên cứu KSTAR tại Viện Năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc (KFE), cho biết.
Theo ông Si-Woo Yoon, việc duy trì nhiệt độ cao này không dễ chứng minh do tính chất không ổn định của plasma nhiệt độ cao. Đó là lý do kỷ lục mà nhóm nghiên cứu đạt được lại có ý nghĩa quan trọng như vậy.
KSTAR, thiết bị nghiên cứu nhiệt hạch của KFE mà họ gọi là "Mặt trời nhân tạo", có thể duy trì plasma ở mức nhiệt 100 triệu độ C trong 48 giây trong các cuộc thử nghiệm từ tháng 12/2023 – 2/2024, đánh bại kỷ lục 30 giây được thiết lập vào năm 2021.
Các nhà khoa học của KFE cho biết, họ có thể kéo dài thời gian bằng cách điều chỉnh quy trình, như sử dụng vonfram thay vì carbon trong "bộ chuyển hướng", giúp tách nhiệt và tạp chất tạo ra bởi phản ứng nhiệt hạch.
Ông Si-Woo Yoon cho biết mục tiêu cuối cùng là KSTAR có thể duy trì nhiệt độ plasma ở mức 100 triệu độ trong 300 giây vào năm 2026. Đây là ngưỡng quan trọng để có thể mở rộng quy mô phản ứng nhiệt hạch.
Những gì các nhà khoa học đang làm ở Hàn Quốc sẽ hỗ trợ cho sự phát triển của lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế ở miền nam nước Pháp. Đây là tokamak lớn nhất thế giới nhằm chứng minh tính khả thi của phản ứng nhiệt hạch.
Ông Si-Woo Yoon cho biết công việc của KSTAR "sẽ giúp ích rất nhiều nhằm tiến tới thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch".
Các nhà khoa học ở Mỹ và Anh cũng đã đạt được một số đột phá về phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Tuy nhiên, việc thương mại phương pháp này vẫn còn phải vượt qua một chặng đường dài, khi các nhà khoa học vẫn đang nỗ lực giải quyết nhiều khó khăn khoa học và kỹ thuật, với hy vọng sẽ tạo nên một phương pháp năng lượng xanh trong nửa sau của thế kỷ này.