Trung Quốc sẽ sưởi ấm bằng mặt trời nhân tạo với phản ứng tổng hợp hạt nhân

Chúng ta đều biết tới đất nước Trung Quốc với độ lạnh và mức băng giá khủng khiếp vào mùa đông. Vì vậy chính phủ của đất nước này đã cùng các nhà khoa học quyết tâm xây dựng một giải pháp. Và nay thì họ đã trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới đạt được các điều kiện cần thiết cho việc thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân mà theo ví von của báo chí, đây chính là “chén thánh” của năng lượng tái tạo.

Lò phản ứng được lắp đặt tại thành phố Hefei (Hợp Phì) thuộc tỉnh An Huy, cách Thượng Hải khoảng 400km về phía tây.

Lò phản ứng này đảm nhiệm việc thực hiện các thí nghiệm trong khuôn khổ dự án ITER, một công trình quốc tế khổng lồ đang được tiến hành ở phía đông nam nước Pháp để kiểm soát sự hợp nhất của nguyên tử.

Năm 2017, guồng máy của Trung Quốc này đã phá vỡ kỷ lục thế giới về thời gian duy trì các điều kiện cần thiết cho quá trình tổng hợp hạt nhân nguyên tử và tới cuối năm 2018 thì một lần nữa lại phá vỡ kỷ lục của chính mình bằng cách tiếp cận nhiệt độ 100 triệu độ, gấp 6 lần so với nhiệt lượng sinh ra ở trung tâm của Mặt Trời và thời gian duy trì được nhiệt độ này là 100 giây, một khoảng thời gian đáng kể.

Ảnh buồng nén từ tính tại lò phản ứng hạt nhân Hợp Phì (Trung Quốc), nơi đã phát triển được kỹ thuật hợp nhất nguyên tử tạo ra nhiệt độ 100 triệu độ C và duy trì trong thời gian kỷ lục 100 giây.

Chất siêu dẫn được dùng trong lò phản ứng có tên Tokamak là một thử nghiệm tiên tiến, được biết tới nhiều hơn với tên viết tắt EAST. Tokamak nguyên là buồng nén từ trường có thiết kế ban đầu từ Liên Xô nhằm sản sinh một lượng nhiệt đáng kể để làm tan chảy các hạt nhân nguyên tử.

Không nên nhầm lẫn phản ứng hạt nhân “hợp hạch” này (nguyên tắc đã được sử dụng cho vụ nổ bom H) với phản ứng hạt nhân “phân hạch” (phân chia nguyên tử) được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân thông thường.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân được coi là năng lượng của tương lai bởi vì nó là vô hạn, giống như mặt trời, và không tạo ra chất thải hoặc khí nhà kính. Song Yuntao, một lãnh đạo của dự án lò phản ứng thử nghiệm phát biểu: “Với lò phản ứng này, chúng tôi hy vọng Trung Quốc sẽ đóng góp nhiều vào việc sử dụng tổng hợp hạt nhân của nhân loại”.

Tuy nhiên, vấn đề thách thức cho lò phản ứng là phải có hầm chứa xây dựng bằng vật liệu kháng nhiệt đặc biệt và duy trì nhiệt độ này một cách bền vững. Và chi phí cho điều này không nhỏ: hơn 12 năm sau khi khởi động dự án, kinh phí của ITER đã trị giá gần 20 tỷ euro.

Tại Hợp Phì, lò phản ứng nằm ở trung tâm một cấu trúc bê tông, được kết nối bằng dây cáp và ống dẫn tới một mớ thiết bị đo và các thiết bị khác, trông giống như một chiếc bánh xe đạp khổng lồ.

Thực sự, việc nghiên cứu về phản ứng tổng hợp hạt nhân không phải là mới. Theo ITER, dự án Jet ở Anh cho đến nay là Tokamak lớn nhất và mạnh nhất từng được chế tạo.

Các buồng nén từ tính khác, một số trong số đó hiện đã ngừng hoạt động, đã được xây dựng ở châu Âu, Mỹ, Nhật Bản và Hàn Quốc, với kết quả tổng thể còn tốt hơn so với EAST.

Cũng theo Wu Songtao, EAST chỉ đạt 100 triệu độ tại trung tâm chớ tại vòng ngoài nhiệt độ còn thấp hơn nhiều, những thông số này vẫn còn xa so với những gì mà ITER mong đợi.

Hiện nay, lò phản ứng được xây dựng tại Saint-Paul-lès-Durance, đông nam nước Pháp, sẽ lớn hơn “người tiền nhiệm” tới mười lần và sẽ đạt ngưỡng 150 triệu độ. Tuy nhiên, phải đợi tới năm 2025 mới có thể có các thử nghiệm đầu tiên.

Trở lại với lò phản ứng hạt nhân tại Hợp Phì, tham vọng của Trung Quốc là xây dựng một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân khác, không giống như EAST, sẽ được kết nối với lưới điện quốc gia, cung cấp điện sinh hoạt cho người dân, nhất là cho việc sưởi ấm vào mùa đông.

Theo giới khoa học gia Trung Quốc, lò phản ứng này sẽ hoàn thành vào năm 2030 và có thể sẽ bắt đầu cung cấp điện trong khoảng từ năm 2040 - 2050. Ngân sách được lên kế hoạch cho giai đoạn hậu ITER này là 6 tỷ nhân dân tệ (800 triệu euro).

Các nhà khoa học cũng thẳng thắn khẳng định có được lợi thế nhờ “đứng trên vai người khổng lồ ITER”, nhưng dù sao thì những điều này cũng chứng minh sự tiến bộ khoa học của Trung Quốc.