Mặt trời trong tương lai sẽ là một cỗ máy 14 tỷ USD

Các nhà khoa học khẳng định dự án lò phản ứng nhiệt hạch trị giá 14 tỷ USD có tên gọi ITER (viết tắt của International Thermonuclear Experimental Reactor - Dự án Lò phản ứng Thí nghiệm Nhiệt hạt nhân Quốc tế) sẽ mở ra kỷ nguyên mới cho việc sử dụng năng lượng nhiệt hạch của loài người.

Các nhà khoa học đã chuẩn bị suốt 40 năm qua cho dự án này. Theo đó, ITER hoạt động bằng phương pháp tổng hợp hạt nhân 2 đồng vị của hydro - deuterium và tritium và sẽ trở thành nguồn phát điện với công suất 500 MW.

Tổng kinh phí xây dựng lò ITER đã vượt quá con số 14 tỷ USD tính đến tháng 6/2015 nhưng các chuyên gia khẳng định đây là một sự đầu tư hoàn toàn xứng đáng.

Tuy nhiên, năng lượng nhiệt hạch vẫn đang gặp khó trong việc giải quyết vấn đề lớn nhất hiện nay: các dạng lò phản ứng đang được sử dụng đều tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với con số chúng tạo ra.

Vấn đề này bắt nguồn từ plasma siêu nóng do kiểu lò Tokamak lò giống nhưng ITER tạo ra vì mặc dù đạt tới nhiệt độ đủ tiêu chuẩn để tạo ra plasma nhưng quá trình này lại diễn ra không lâu. Ngoài ra, plasma được tạo ra thường ở dạng chớp tắt liên tục thành từng đợt nhỏ trong thời gian ngắn khiến cho mục tiêu tạo ra dòng plasma liên tục để vận hành một máy phát điện vẫn chỉ nằm trên lý thuyết. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã tìm tới một phương án có tên plasma tự duy trì và đó cũng chính là mục tiêu xây dựng cơ bản của lò ITER.

Lò ITER có thể tạo ra hỗn hợp plasma với nhiệt độ lên tới 150 triệu độ C sau khi hoàn thành, tức là cao gấp 10 lần nhiệt độ trên bề mặt của Mặt Trời. Nhiệt độ này đủ sức để tổng hợp deuterium và tritium thành heli. Sau khi được tạo thành, các nguyên tử heli sẽ bay trong lòng lò và va chạm với thành lò để sản sinh năng lượng dưới dạng nhiệt để đảm bảo plasma có thể tự duy trì trạng thái như vậy một cách liên tục.

Hiện tại, plasma tự duy trì mới chỉ được tại ra bên trong lò Wendelstein 7-X nhưng ông Jonathan Menard, chủ nhiệm bộ phận nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch của Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton, đã nhận định rằng loại lò này chỉ dừng lại mức thử nghiệm và đánh giá thông số, nó không có đủ tiềm năng để trở thành một loại lò kiểu mẫu cho những nhà máy điện nhiệt hạch sẽ xuất hiện trong tương lai.

Theo kế hoạch, lò ITER sẽ phải có một từ trường với sức mạnh gấp 100.000 lần từ của trường Trái Đất Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng thiết kế một bồn chứa có đường kính 6m để giam hãm 840 mét khối plasma, tương đương 1/3 thể tích một bể bơi tiêu chuẩn Olympic. Thiết bị sẽ có trọng lượng 23 nghìn tấn, bao gồm 100.000 km dây siêu dẫn hợp kim niobi-thiếc. Hợp kim này là chất siêu dẫn tại âm 269 độ C nên cả thiết bị sẽ nằm trong một máy làm lạnh bằng heli lỏng để giữ các sợi dây siêu dẫn ở vào nhiệt độ cao vài độ so với không độ tuyệt đối.

EU, Ấn Độ, Nhật Bản, Trung Quốc, Nga, Hàn Quốc và Hoa Kỳ là 7 thành viên góp vốn xây dựng lò ITER. Liên minh Châu Âu, nơi đặt tổ hợp ITER, đóng góp 45% tổng mức đầu tư của dự án, và 6 bên còn lại mỗi bên đóng góp xấp xỉ 9%. Theo kế hoạch, ITER sẽ tạo ra những dòng chảy plasma đầu tiên vào năm 2020, trong khi các thí nghiệm về plasma cháy dự kiến sẽ bắt đầu vào năm 2027.

Theo Ngày Nay