Các nhà khoa học Mỹ đang tăng trưởng một nhà máy điện nhiệt hạch, giống phản ứng diễn ra trên Mặt Trời, có bản lĩnh cung cấp nguồn năng lượng vô tận.
Toàn cảnh vị trí đặt trang bị thử nghiệm phản ứng nhiệt hạch. Ảnh: Princeton Plasma Physics Laboratory.
Thích hợp Nature World News, các nhà vật lý thuộc Phòng thí nghiệm năng lượng plasma Princeton, Mỹ (PPPL) tạo ra được một "Mặt Trời thu nhỏ" ở dạng thí nghiệm. Nó có kỹ năng phân phối năng lượng sạch, an toàn và gần như bất tận cho loài người, xong xuôi sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Trang bị thử nghiệm có dạng một tokamak hình cầu liền khối. Tokamak là trang bị dùng để phục vụ các phản ứng kết hợp điều khiển được trong môi trường plasma. Ngày hôm nay, trên trái đất mới chỉ có hai trang bị như vậy được sản xuất, gồm trang bị National Spherical Torus Experiment-Tăng cấp (NSTX-U) ở PPPL và Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) ở Trọng điểm nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch Culham, Anh, đạt Eurek Alert.
Các nhà xưởng điện hạt nhân hiện giờ sử dụng phản ứng phân hạch, tạo ra năng lượng nhờ quá trình phân rã hạt nhân. Tuy có hiệu suất cao, phản ứng này có phí tổn đắt và nguy hiểm do tạo ra item phụ là các chất thải phóng xạ.
Trái lại, phản ứng nhiệt hạch tạo ra năng lượng nhờ phối hợp hạt nhân nên bình an hơn và không tạo ra rác thải phóng xạ. Bên cạnh đó, phản ứng này đòi hỏi nhiệt độ nóng hơn Mặt Trời. Đây là lý vì các Tokamak hình cầu được thiết kế. Tokamak có thể tạo ra plasma, trạng thái thứ 4 của vật chất ở áp suất và nhiệt độ rất cao, giúp kích hoạt phản ứng nhiệt hạch cùng từ trường tương đối thấp và không tốn kém.
Hoạt động của thiết bị gồm ba bước. Đầu tiên, plasma sẽ được tạo ra bằng cách thiết kế khí hydro siêu nóng (khoảng 150 triệu độ C) trong phòng thí điểm.
Tiếp đó, áp suất được tăng lên để nén plasma và đẩy các hạt nhân va chạm cùng nhau tạo ra phản ứng nhiệt hạch. Từ trường mạnh sinh ra từ các cuộn dây siêu dẫn quấn quanh đó được lắp đặt trong quá trình này. Các nhà khoa học chờ đợi nhiệt bởi vì phản ứng tỏa ra đủ để tự duy trì và chuyển một phần thành điện năng.
Bên cạnh đó tokamak truyền thống có hình xuyến giống bánh vòng khá kềnh càng, tokamak hình cầu bé gọn hơn và trông giống như lõi táo. Các lò phản ứng nhiệt hạch tokamak có thể tạo ra nền tảng cho lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch.
"Nhà máy chúng tôi đang mở ra những chọn lựa mới cho các nhà máy điện mai sau", Jonathan Menard, tác giả chính của nghiên cứu, giám đốc chương trình nâng cấp NSTX-U ở PPPL, cho biết.
Tuy thế, vẫn còn khá nhiều thử thách đặt ra, như sự hỗn loạn ngày càng tăng khi plasma được đưa vào từ trường, sự cách trở phản ứng xảy ra khi mật độ plasma trong lò quá cao hoặc lẫn tạp chất do quá trình tương tác với thành lò. Các nhà nghiên cứu ở PPPL, Culham và khắp vị trí trên thế giới cần phải tìm cách giải quyết những thách thức này cho các thế hệ lò phản ứng lâu năm.
Đọc thêm: vỏ tủ điện công nghiệp
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét