Tham vọng tái tạo phản ứng nhiệt hạch trên Mặt Trời

Linh Chi 0
Chia sẻ

Khu vực xây dựng dự án ITER tại miền Nam nước Pháp. (Nguồn: ITER)

(Ngày Nay) - Tại một khu vực công trường nằm giữa một nền đá vôi khổng lồ ở thành phố Provence, miền Nam nước Pháp, nhiều công nhân rục rịch thi công xung quanh những cây cột bê tông lớn nhìn giống hệt như bãi đá cổ Stonehenge thời hiện đại.

 

Công trường này nhìn giống như nền tảng của một nhà máy điện thương mại cỡ lớn, nhưng không phải. Dự án này có tên là ITER, và là một thí nghiệm vật lý cực kỳ phức tạp, đồ sộ và tiêu tốn tiền của. Nhưng nếu thành công, dự án có thể cho ra mắt một mẫu nhà máy điện của tương lai và giúp giảm mạnh lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính.

ITER - hay Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế - hiện đang được xây dựng để thử nghiệm một giấc mơ về nguồn năng lượng tương lai: Quá trình tan chảy, phản ứng hạt nhân diễn ra trên Mặt trời và cả những vụ nổ bom khinh khí, đều có thể được tận dụng để sản sinh ra điện năng.

Lần đầu tiên được mang ra thảo luận trong năm 1985 tại một cuộc họp thượng đỉnh giữa Mỹ và Liên Xô cũ, dự án đa quốc gia này từng được xem là một bước tiến quan trọng hướng tới nguồn năng lượng điện gần như vô hạn của tương lai, mà trong đó Liên minh châu Âu (EU) đóng góp 45% cổ phần, trong khi Mỹ, Nga, Trung Quốc và 3 đối tác khác mỗi nước đóng góp 9%.

Thực tế ITER sẽ sản sinh ra nhiệt chứ không phải điện năng. Nhưng nếu nó hoạt động - tức sản sinh ra nhiều năng lượng hơn là mức nó tiêu thụ - nó có thể ra kết quả là một nhà máy điện sản sinh ra năng lượng mà không ảnh hưởng tới môi trường và thay thế các nhà máy chạy bằng nhiên liệu hóa thạch hiện nay.

Tuy nhiên, dự án này được dự đoán sẽ phải mất thêm vài thập kỷ mới có thể hoàn thành, sau nhiều năm bị trì hoãn do vô số các vấn đề gồm thiết kế, quản lý và chi phí đội lên quá cao… Hiện nay, dự án ITER đang được vận hành trở lại sau khi ông Bernard Bigot, người từng đứng đầu cơ quan năng lượng nguyên tử Pháp, được bổ nhiệm làm Giám đốc quản lý dự án.

Khu vực công trường xây dựng ở Provence hiện nay xuất hiện nhiều cần trục khi đội ngũ công nhân dựng nên nhiều cấu trúc bê tông xung quanh một khoang lớn được gọi là Tokamak. Đây là nơi các phản ứng tan chảy sẽ diễn ra, trong trạng thái plasma, một đám khói nguyên tử dạng ion có sức nóng đến nỗi chỉ có thể được chứa trong các trường từ tính cực mạnh.

Các mảnh của Tokamak và nhiều bộ phận khác, bao gồm các nam châm điện siêu dẫn và một cấu trúc cao xấp xỉ 30 m, sẽ là buồng chân không lớn nhất mà loài người từng chế tạo nên. Công việc lắp ráp các bộ phận này sẽ bắt đầu trong năm tới tại một khu vực gần với địa điểm đang xây dựng Tokamak.

Ngay cả khi dự án này diễn ra suôn sẻ, thì mục tiêu của nó - sử dụng khí hydro tinh khiết không bị nóng chảy - sẽ khó có thể đạt được trong vòng 8 năm tới. Theo giới chuyên gia dự đoán, có lẽ phải đến năm 2035 con người mới có đủ kiến thức để đạt được mục tiêu này.

Ngoài ra, dự án này cũng hết sức tiêu tốn tiền nong của các nước tham gia bởi giá để tạo nên phản ứng nhiệt hạch là rất đắt. ITER ước tính chi phí thiết kế và xây dựng nhà máy thí nghiệm này lên tới 20 tỷ Euro, nhưng chi phí thực tế của các thành phần còn cao hơn nhiều do giá nhân công mỗi nước mỗi khác. Ví dụ, hiện nay tổng chi phí đóng góp của nước Mỹ để xây dựng một nam châm điện khổng lồ có khả năng nâng khối lượng tương đương một hàng không mẫu hạm là khoảng 4 tỷ USD.

Sau khi hoàn thành trong vòng 20 năm nữa, lò phản ứng nhiệt hạch nặng gấp 3 lần tòa tháp Eiffel và chiếm một diện tích tương đương với 60 sân bóng đá sẽ đi vào hoạt động, tạo ra nguồn năng lương vô tận cho loài người.

Theo các nhà khoa học, giải pháp tạo ra năng lượng mặt trời nhân tạo này có tính khả thi và sẽ cực kỳ hữu ích trong tương lai. Tuy nhiên, điều quan trọng nhất mà các nhà khoa học đang có gắng thực hiện là phải kiểm soát được nguồn năng lượng, để đảm bảo việc cung cấp âu dài cho hành tinh.

Theo Giám đốc dự án, ông Bigot: “Ưu điểm lớn nhất là chúng tôi có sẵn nhiên liệu tự nhiên. Đó là hidrogen rất phong phú trong tự nhiên. Các đồng vị hidro nhỏ có sẵn ở trong thành phần nước biển, hồ lớn hoặc tổng hợp không mấy tốn kém từ hidrogen. Đây là một nguồn tài nguyên vô tận cho hàng triệu năm. Một lợi thế khác là việc quản lý chất thải, sẽ có một số chất thải phóng xạ, song chỉ ảnh hưởng rất ngắn ngủi, và chúng tôi có thể khắc phục được, chứ không phức tạp như trường hợp phản ứng phân hạch”.

Theo ông Bigot, trong trường hợp xảy ra sự cố, thì phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể được ngừng lại một cách dễ dàng, đảm bảo việc năng lượng không tiếp tục được sản xuất, dẫn đến tình trạng mất kiểm soát, gây ra các vụ nổ nguyên tử. Ngoài ra, một đường ống đặc biệt hút các đồng vị tritium trong trường hợp chúng bị rò rỉ.

 

Bình luận

* Vui lòng nhập bình luận tiếng Việt có dấu