Thứ năm, 01/12/2022 | 09:44 GMT+7

Cỗ máy khổng lồ có thể sản xuất năng lượng nhiệt hạch

01/11/2022

Công ty First Light Fusion đang thử nghiệm khẩu sung dài 22 m có thể mô phỏng phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở lõi các ngôi sao.

Súng Big Friendly (BFG) là nguyên mẫu của công nghệ mà công ty First Light Fusion ở Anh hy vọng sẽ thay đổi tương lai ngành công nghiệp sản xuất năng lượng. Trong một thử nghiệm tại cơ sở của công ty, từ khoảng cách an toàn và ngăn cách bởi bức tường bê tông dày, các nhà nghiên cứu theo dữ liệu từ cảm biến của súng. Mỗi thử nghiệm bắn giúp công ty tiến gần hơn tới mục tiêu tạo ra nguồn năng lượng sạch vô hạn, Newsweek hôm 28/10 đưa tin.
Cỗ máy Big Friendly (BFG) dài 22 m. Ảnh: First Light Fusion
Khẩu súng bằng thép khổng lồ hoạt động bằng cách đẩy piston ở tốc độ cao bằng 3 kg thuốc súng. Di chuyển qua nòng súng, piston nén khí hydro, tiến vào đoạn hình nón ép khí gas ở một điểm cực nhỏ trước khi nổ qua màng kim loại. Quá trình này bắn viên đạn ở tốc độ 6,9 km/giây qua buồng chân không. Tại đó, viên đạn va đập vào nhiên liệu nhiệt hạch, tạm thời tạo ra điều kiện để hạt nhân hợp nhất với nhau. Công ty First Light Fusion cho biết họ được giao thiết kế và chế tạo cỗ máy với chi phí 1,27 triệu USD trong hơn 10 tháng.
Quá trình hợp nhất của hạt nhân nguyên tử cũng chính là quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt Trời và các nhà khoa học đã tìm cách tái tạo lại trên Trái Đất suốt gần 100 năm qua do phản ứng này tạo ra nhiều năng lượng hơn nhiên liệu hóa thạch mà không thải carbon hoặc phụ phẩm phóng xạ. Ngoài ra, nhiên liệu cần thiết cho phản ứng (thường là đồng vị hydro như deuterium và tritium) có thể sản xuất nhân tạo. Nếu có thể khai thác năng lượng nhiệt hạch, đây sẽ là nguồn năng lượng sạch dồi dào.
Phương pháp của First Light Fusion có thể rất khác với phương pháp sử dụng lò tokamak phổ biến và phức tạp hơn, trong đó khí plasma tuần hoàn nhờ nam châm khổng lồ. Nhưng nếu có thể hoạt động, Nick Hawker, giám đốc điều hành công ty, cho rằng phương pháp trên có thể có thể thay đổi ngành sản xuất năng lượng.
Qua nhiều năm nghiên cứu công nghệ tokamak, vấn đề chính nằm ở cách plasma làm tiêu hao năng lượng. Các nhà khoa học nhận thấy năng lượng bên trong plasma thường bị rò rỉ qua đường sức từ. Hiện nay, chưa có đơn vị nào tạo ra được nhiều năng lượng hơn mức cần thiết để vận hành lò tokamak. Thách thức lớn khác là tính dữ dội của phản ứng nhiệt hạch. Lò tokamak phải tuần hoàn plasma ở nhiệt độ 100 triệu độ C để sản sinh phản ứng nhiệt hạch. Neutron từ phản ứng sẽ va đập bên trong thành buồng chứa. Lò phản ứng của First Light Fusion được thiết kế để khắc phục vấn đề thông qua cách che thành lò bằng chất lỏng giúp hấp thụ neutron, nhờ đó kết cấu bằng thép của buồng chứa ít bị neutron bắn phá hơn so với lò tokamak.
The BFG chỉ là một bước đệm hướng tới mục tiêu cuối cùng. Công ty đang phát triển cỗ máy tiếp theo là M3 bao gồm nhiều tụ điện, sử dụng dòng điện để đẩy viên đạn ở 20 km/s. Hawker hy vọng là lò phản ứng First Light Fusion có thể sản xuất điện thương mại vào những năm 2030 và cung cấp cho lưới điện trong thập kỷ sau đó.
An Khang (Theo Newsweek)
3 giải thưởng HQNL 2022