Tham vọng 'mặt trời nhân tạo' của Trung Quốc

Tại Hội nghị Năng lượng tổng hợp hạt nhân Trung Quốc mới đây tại tỉnh Tứ Xuyên, ông Đoàn Húc Như, Giám đốc Viện Vật lý Tây Nam, hé lộ rằng “mặt trời nhân tạo” của nước này sẽ bắt đầu vận hành vào năm 2020. Theo tạp chí Newsweek, nếu thành công, thiết bị trên - có tên HL-2M Tokamak - có thể mang lại nguồn năng lượng gần như vô hạn, nhưng tốn kém ít chi phí.

Dự án HL-2M của Trung Quốc là một phần trong siêu dự án Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER) có trụ sở tại Pháp, với các thành viên chính gồm Ấn Độ, Hàn Quốc, Liên minh Châu Âu, Mỹ, Nga, Nhật Bản và Trung Quốc. ITER là dự án hợp hạch lớn nhất thế giới với chi phí lên đến 22 tỉ USD (509.800 tỉ đồng) nhằm nghiên cứu kỹ thuật, công nghệ tổng hợp hạt nhân với mục tiêu đưa những kết quả nghiên cứu và thí nghiệm về vật lý plasma vào sản xuất điện năng quy mô lớn.

HL-2M Tokamak là thiết bị được chế tạo trong dự án thử nghiệm siêu dẫn do Tập đoàn hạt nhân quốc gia Trung Quốc (CNNC) triển khai vào năm 2006. Vào tháng 3, một quan chức thuộc CNNC cho hay việc chế tạo thiết bị này sẽ hoàn tất vào cuối năm nay. Đến tháng 11, Tân Hoa xã đưa tin phần lõi của thiết bị được lắp vào hồi tháng 6 và HL-2M vận hành “suôn sẻ”.

Theo ông Đoàn, “mặt trời nhân tạo” sẽ sản sinh nhiệt độ lên đến hơn 200 triệu độ C, cao hơn 13 lần sức nóng ở trung tâm mặt trời. Hồi tháng 11 năm ngoái, các nhà nghiên cứu cho biết lò phản ứng siêu dẫn tiên tiến (EAST) của Trung Quốc từng tạo ra nhiệt độ 100 triệu độ C.

Trong khi các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới sử dụng phản ứng phân hạch uranium, dự án “mặt trời nhân tạo” tập trung nghiên cứu phản ứng hợp hạch vốn khó thực hiện hơn. Tờ South China Morning Post dẫn lời giới khoa học cho biết phản ứng hợp hạch giúp phóng thích nguồn năng lượng khổng lồ tương tự như phản ứng của mặt trời khi các hạt nhân hydro kết hợp lại thành heli.

Để tái tạo phản ứng này, các nhà khoa học phải đốt nóng hydro lên hơn 100 triệu độ C để chuyển sang trạng thái plasma, trạng thái vật chất bị ion hóa mạnh. Nhiên liệu thể plasma này phải được giữ trong môi trường khép kín nên các nhà khoa học phát triển một thiết bị hình xuyến gọi là tokamak. Thiết bị sử dụng từ trường cực mạnh nhằm ổn định plasma và duy trì phản ứng sản sinh năng lượng. Điều nguy hiểm là plasma dễ gây nổ và phá hủy thiết bị nếu va chạm, chưa kể mức độ tàn phá trên khu vực lớn từ nguồn nhiệt lượng khổng lồ.

Theo Giáo sư vật lý Cao Triết tại Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc), giới khoa học luôn gặp nhiều thử thách trong lĩnh vực tổng hợp hạt nhân. “Không có gì đảm bảo rằng các vấn đề này sẽ được giải quyết. Nhưng nếu chúng ta không làm thì các vấn đề sẽ mãi mãi không giải quyết được”, ông đưa ra quan điểm.

Nhà vật lý James Harrison (Cơ quan Năng lượng nguyên tử Anh) cho rằng HL-2M có khả năng thay đổi từ trường một cách linh động nhằm bảo vệ thiết bị khi vận hành ở mức cao. Ông dự báo bước tiếp theo trong dự án của Trung Quốc có thể là sản xuất plasma hoạt tính thấp để thử nghiệm nhằm cải thiện độ tin cậy và khả năng điều khiển thiết bị, trước khi chuyển sang plasma hoạt tính cao.