Khi nào chúng ta có Mặt Trời nhân tạo?
Năng lượng nhiệt hạch dường như là một công nghệ quá tiềm năng và nhiều hứa hẹn, nhưng bao giờ thành sự thật?
Con người luôn đi tìm những nguồn năng lượng rẻ và sạch hơn, nhưng hai khái niệm đó thường không đi cùng với nhau. Năng lượng hóa thạch rẻ nhưng gây ô nhiễm, năng lượng tái tạo chi phí cao và hiệu quả không cao, còn năng lượng hạt nhân lại có rủi ro về phóng xạ.
Do đó, tìm kiếm một nguồn năng lượng vô tận với chi phí thấp luôn là giấc mơ của con người. Chúng ta đã có thể hình dung về giấc mơ đó với công nghệ phản ứng hợp hạch hay nhiệt hạch, cách tạo ra năng lượng của Mặt Trời, nhưng công nghệ này lại chưa sẵn sàng.
Phản ứng nhiệt hạch chính là phản ứng xảy ra ở trong lõi Mặt Trời, đem lại nguồn năng lượng cho Trái Đất hàng tỷ năm nay
Cách tạo ra năng lượng như Mặt Trời
Bên trong lõi Mặt Trời tồn tại một “lò phản ứng hạt nhân”. Khác với nguyên lý của các lò hạt nhân hiện tại trên Trái Đất là sử dụng phản ứng phân hạch, một chuỗi phản ứng tách nguyên tử uranium ra để giải phóng năng lượng; quá trình diễn ra trong lõi Mặt Trời là phản ứng nhiệt hạch thực hiện quá trình ngược lại là tổng hợp các nguyên tử với nhau.
Khi 2 hạt nhân hydro hợp nhất với nhau để trở thành heli, chúng tạo ra một nguồn năng lượng khổng lồ. Quá trình này được gọi là phản ứng hợp hạch hay nhiệt hạch. Phản ứng này tạo ra toàn bộ năng lượng, bao gồm cả ánh sáng và nhiệt của Mặt Trời.
Video đang HOT
Các nhà khoa học sẽ phải tạo ra môi trường với nhiệt độ và áp suất cực lớn, đồng thời phải kiểm soát được đầu ra của năng lượng tạo ra từ phản ứng.
Nếu phản ứng có khả năng được thực hiện trong phòng thí nghiệm, nó có thể cung cấp điện năng tải cơ bản gần như vô hạn với lượng khí thải carbon gần như bằng không. Cách dễ nhất có thể thực hiện trong phòng thí nghiệm là phản ứng tổng hợp của hai đồng vị hydro khác nhau: deuterium và tritium. Sản phẩm của phản ứng là ion helium và neutron. Hầu hết nghiên cứu về phản ứng nhiệt hạch trước đây đều theo đuổi phản ứng này.
Phản ứng tổng hợp deuterium – tritium hoạt động hiệu quả nhất ở nhiệt độ 100.000.000 độ C. Các cuộn dây siêu dẫn được sử dụng để tạo ra một từ trường mạnh hơn khoảng 1 triệu lần so với từ trường của Trái Đất nhằm tạo ra các plasma. Vấn đề của các thí nghiệm phản ứng hợp hạch hiện tại là năng lượng để tạo ra và duy trì phản ứng còn lớn hơn năng lượng thu được.
Giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu sẽ liên quan đến một thí nghiệm có tên gọi là ITER đang được xây dựng tại miền nam nước Pháp. Tại lò phản ứng ITER, nguồn nhiệt tạo ra từ phản ứng tương đương nhiệt độ cung cấp để kích hoạt. Về lý thuyết, điều này có thể tạo ra nguồn dư năng lượng. Trước đây, lò phản ứng hợp hạch hiệu quả nhất chỉ tạo ra năng lượng tương đương 67% năng lượng cung cấp.
Hướng đi mới của giới khoa học
Một số nghiên cứu được công bố gần đây cho thấy các nhà nghiên cứu đang tìm một hướng đi khác cho phản ứng nhiệt hạch. Nhà vật lý lý thuyết Heinrich Hora và các đồng nghiệp tại đại học New South Wales đã đăng ký bản quyền cho một công nghệ mới, thay vì sử dụng các đồng vị hydro lại kết hợp nguyên tử hydro và boron. Cụ thể, họ sẽ dùng tia laser cực mạnh để tạo từ trường và tia laser thứ hai để đốt nóng nhiên liệu hydro – boron nhằm mục đích đạt đến điểm đánh lửa nhiệt hạch.
Khi một hạt nhân hydro (một proton đơn) kết hợp với hạt nhân boron-11, nó sẽ tạo ra ba hạt nhân helium chứa nhiều năng lượng. So với phản ứng deuterium – tritium, cách này có ưu điểm khi không tạo ra bất kỳ hạt neutron nào. Lưu trữ neutron tạo ra từ phản ứng nhiệt hạch vốn vẫn là thách thức.
Thách thức của phản ứng kích hoạt bằng laser là độ chính xác và ổn định của tia laser.
Tuy nhiên, phản ứng hydro – boron rất khó kích hoạt. Giải pháp mà Hora đưa ra là sử dụng tia laser để đốt nóng một viên nhiên liệu nhỏ đến nhiệt độ đánh lửa và một tia laser khác để làm nóng cuộn dây kim loại nhằm tạo ra từ trường chứa plasma. Họ phải sử dụng các xung laser rất ngắn, chỉ vài nano giây. Từ trường của buồng phản ứng hydro – boson phải gấp khoảng 1.000 lần phản ứng deuterium – tritium.
Hora và các đồng nghiệp tuyên bố rằng quá trình của họ sẽ tạo ra một hiệu ứng “tuyết lở” trong viên nhiên liệu, điều đó có nghĩa là sẽ xảy ra nhiều phản ứng tổng hợp khác nhau hơn dự kiến. Nhóm nghiên cứu này nhận định họ có thể tạo ra lò phản ứng nhiệt hạch bền vững trong vòng 5 năm tới. Tuy nhiên, theo Science Alert thì dự báo này là hơi lạc quan.
Đã có nhiều cơ quan tổ chức trên thế giới cố gắng hoàn thành quá trình này. Chẳng hạn, Cơ quan Năng lượng Hoa Kỳ đã từng thử nghiệm bằng cách dùng 192 chùm tia laser chiếu vào một mục tiêu nhỏ và gần đạt đến điều kiện kích hoạt phản ứng. Tuy nhiên, họ chưa thể kiểm soát chính xác góc chiếu tia laser, độ ổn định của tia. Đây là những biến số khiến cho phản ứng chưa thể hoàn thành.
Nếu được đưa vào sử dụng, một nhà máy điện sẽ phải thực hiện chiếu tia laser 10 lần/giây. Trong khi đó, các thử nghiệm mới đạt tần suất nhiều nhất 2 lần/ngày.
Hiện nay, hy vọng lớn nhất để đạt tới năng lượng nhiệt hạch vẫn là dự án ITER, một nỗ lực hợp tác đa quốc gia. Lò phản ứng này có tổng kinh phí 22 tỷ USD, và hiện đã hoàn thành khoảng 65%. ITER sẽ đi vào hoạt động năm 2025.
Theo Zing
Năm sau, Mặt Trời nhân tạo của Trung Quốc đi vào hoạt động
Bằng cách tạo ra phản ứng nhiệt hạch giống như trong phần lõi của Mặt Trời, các thiết bị do Trung Quốc sản xuất có thể đạt tới nhiệt độ hàng trăm triệu độ C.
Những nhà khoa học Trung Quốc đã tìm cách "tái tạo" Mặt Trời bằng một thiết bị phản ứng hạt nhân, có thể coi như Mặt Trời nhân tạo. Theo Tân Hoa Xã, thiết bị này hiện đã hoàn thành và sẽ đi vào hoạt động từ năm 2020.
Thiết bị có tên gọi HL-2M được đặt tại thành phố Lạc Sơn, tỉnh Tứ Xuyên, là kết quả nghiên cứu của Công ty nguyên tử quốc gia Trung Quốc và Viện Vật lý Tây Nam. Mặc dù là Mặt Trời nhân tạo, thiết bị này có thể đạt đến nhiệt độ lên tới 200 triệu độ C, tức là nóng hơn khoảng 13 lần so với nhiệt độ lõi Mặt Trời.
Các lò phản ứng hạt nhân hiện hành sử dụng phản ứng phân hạch - một chuỗi phản ứng tách nguyên tử uranium ra để giải phóng năng lượng. Trong khi đó, phản ứng nhiệt hạch thực hiện quá trình ngược lại là tổng hợp các nguyên tử với nhau.
Quá trình lắp ráp thiết bị HL-2M đã hoàn thành vào tháng 6. Ảnh: Xinhua.
Khi 2 hạt nhân hydro hợp nhất với nhau để trở thành heli, chúng tạo ra một nguồn năng lượng khổng lồ. Quá trình này được gọi là phản ứng hợp hạch hay nhiệt hạch. Trước đây người ta cho rằng phản ứng nhiệt hạch chỉ có thể xảy ra trong lõi Mặt Trời.
Nếu biết cách kiểm soát phản ứng nhiệt hạch, con người có thể tạo ra nguồn năng lượng vô tận và siêu sạch. Những nhà khoa học nguyên tử trên khắp thế giới vẫn đang tìm cách để kiểm soát phản ứng nhiệt hạch bên trong các thiết bị mà học tạo ra.
"Không có gì đảm bảo mọi vấn đề đều đã được kiểm soát. Tuy nhiên nếu chúng tôi không thử nghiệm, chắc chắn là sẽ chẳng giải quyết được vấn đề gì", giáo sư Gao Zhe của đại học Thanh Hoa nói với South China Morning Post.
Đây là sự hợp tác giữa Trung Quốc và một dự án thử nghiệm năng lượng nguyên tử quốc tế (ITER) có trụ sở tại Pháp. Dự án này bao gồm các thử nghiệm ở 35 quốc gia và dự tính hoàn thành năm 2025.
Ngoài HL-2M, Trung Quốc còn một dự án nhiệt hạch khác tại thành phố Hợp Phì, tỉnh An Huy. Lò phản ứng siêu dẫn tiên tiến EAST tại đây đã đạt đến nhiệt độ 100 triệu độ C.
Theo Zing
"Soi" mỏ tài nguyên tiềm năng có trên Mặt trăng Khi tài nguyên thiên nhiên của Trái đất dần cạn kiệt, một số nhà khoa học tin rằng, Mặt trăng có thể có nhiều mỏ Helium-3 tiềm năng dành cho các thế hệ tương lai. Bốn mươi năm sau khi Neil Armstrong- người Mỹ lần đầu tiên đi trên Mặt trăng và khi Hoa Kỳ chuẩn bị đưa phi hành gia trở lại...








Tin đang nóng
Tin mới nhất

Nâng cao và biến đổi hình ảnh của bạn bằng trình chỉnh sửa video trực tuyến CapCut

Cách đăng Facebook để có nhiều lượt thích và chia sẻ

Thêm nhiều bang của Mỹ cấm TikTok

Microsoft cấm khai thác tiền điện tử trên các dịch vụ đám mây để bảo vệ khách hàng

Facebook trấn áp hàng loạt công ty phần mềm gián điệp

Meta đối mặt cáo buộc vi phạm các quy tắc chống độc quyền với mức phạt 11,8 tỷ đô

Không cần thăm dò, Musk nên sớm từ chức CEO Twitter

Đại lý Việt nhập iPhone 14 kiểu 'bia kèm lạc'

Khai trương hệ thống vé điện tử và dịch vụ trải nghiệm thực tế ảo XR tại Quần thể Di tích Cố đô Huế

'Dở khóc dở cười' với tính năng trợ giúp người bị tai nạn ôtô của Apple

Xiaomi sa thải hàng nghìn nhân sự

Apple sẽ bắt đầu sản xuất MacBook tại Việt Nam vào giữa năm 2023
Có thể bạn quan tâm

Việt Nam được đề cử làm Chủ tịch Hội nghị lần thứ 35 các quốc gia thành viên Công ước LHQ về Luật Biển
Thế giới
18:23:20 03/03/2025
Kỳ Hân khoe vóc dáng nuột nà thời tung hoành showbiz, sau 8 năm làm vợ Mạc Hồng Quân thay đổi hoàn toàn
Sao thể thao
18:19:43 03/03/2025
Thuê gần 50 ô tô rồi làm giả giấy tờ mang đi bán
Pháp luật
18:09:58 03/03/2025
Sao Việt 3/3: Sam tổ chức sinh nhật cho cặp song sinh
Sao việt
18:07:39 03/03/2025
Clip cô gái dạy chồng Tây đếm số tiếng Việt hài hước hút hơn 2 triệu lượt xem
Netizen
17:57:22 03/03/2025
"Ngày cưới" của Hương Tràm và Anh Tú
Nhạc việt
17:44:53 03/03/2025
Cô gái mất liên lạc 1 tuần sau tin nhắn 'vào Đà Nẵng đi khảo sát'
Tin nổi bật
17:17:39 03/03/2025
Hôm nay nấu gì: Bữa tối toàn món tốn cơm, nhìn là thèm
Ẩm thực
16:49:34 03/03/2025
Người phá hỏng sân khấu Oscars tri ân tượng đài Hollywood, "hoạ mi nước Anh" bất ngờ bị réo tên
Nhạc quốc tế
16:40:08 03/03/2025
Chiêm ngưỡng những loài lan độc đáo có hình dáng mặt khỉ
Lạ vui
15:55:11 03/03/2025