- Trung Quốc đã duy trì được trạng thái plasma ổn định trong 1.066 giây trong lò phản ứng EAST.
- Cột mốc này đánh dấu bước tiến quan trọng hướng tới năng lượng tổng hợp hạt nhân thương mại và bền vững.
- Dự án EAST đóng vai trò là cơ sở thử nghiệm cho ITER và các nghiên cứu quốc tế khác.
- Năng lượng nhiệt hạch hứa hẹn sẽ sạch, gần như không giới hạn và ít carbon.
Trung Quốc đã lập kỷ lục khoa học mới trong nỗ lực chinh phục phản ứng tổng hợp hạt nhân. Thông qua lò phản ứng Tokamak siêu dẫn tiên tiến thử nghiệm (EAST), được mệnh danh là "mặt trời nhân tạo", quốc gia châu Á này đã duy trì được plasma ổn định trong 1.066 giây , một thành tựu chưa từng có trong công nghệ này. Bước đột phá này không chỉ củng cố vị thế dẫn đầu của Trung Quốc trong phát triển phản ứng tổng hợp hạt nhân mà còn là một bước tiến quan trọng hướng tới nguồn năng lượng sạch , an toàn và gần như vô tận.
"Mặt trời nhân tạo" của Trung Quốc mô phỏng quá trình phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra bên trong Mặt Trời, nơi các nguyên tử nhẹ kết hợp để tạo thành các nguyên tử nặng hơn, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ. Thành tựu này vượt xa kỷ lục trước đó là 403 giây , cũng do EAST đạt được vào năm 2023. Theo các chuyên gia, tiến bộ này đưa nhân loại đến gần hơn với một cuộc cách mạng năng lượng có thể thay đổi cách chúng ta sản xuất và tiêu thụ điện năng.
Điều gì làm cho EAST trở nên sáng tạo như vậy?
EAST nổi bật là lò phản ứng siêu dẫn hoạt động hoàn chỉnh đầu tiên trên thế giới , được thiết kế để thử nghiệm các công nghệ nhiệt hạch tiên tiến. Kể từ khi khánh thành vào năm 2006 tại Hợp Phê, lò phản ứng này đã đóng vai trò là nền tảng thử nghiệm, quy tụ các nhà khoa học Trung Quốc và quốc tế. Cấu trúc của nó tích hợp các tính năng độc đáo, chẳng hạn như nam châm siêu dẫn và hệ thống làm mát bằng nước, cho phép thử nghiệm với các cấu hình plasma trạng thái ổn định.
Không giống như ITER—một dự án quốc tế đang được xây dựng ở Pháp—EAST nhỏ hơn nhưng linh hoạt hơn cho việc thử nghiệm, khiến nó trở thành một môi trường thử nghiệm lý tưởng. Theo Gong Xianzu, giám đốc điều hành thử nghiệm của lò phản ứng, những cải tiến gần đây đã cho phép hệ thống gia nhiệt có công suất tương đương 70.000 lò vi sóng gia dụng , một yếu tố quan trọng dẫn đến thành công của nó.
Tầm quan trọng của phản ứng tổng hợp hạt nhân
Phản ứng tổng hợp hạt nhân là quá trình cung cấp năng lượng cho các ngôi sao, bao gồm cả Mặt Trời của chúng ta. Phương pháp này dựa trên sự kết hợp của các hạt nhân nhẹ, chẳng hạn như hydro, để tạo thành các hạt nhân nặng hơn, chẳng hạn như heli, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ . Không giống như phản ứng phân hạch hạt nhân, vốn phân tách các nguyên tử và tạo ra chất thải phóng xạ có thời gian tồn tại lâu dài, phản ứng tổng hợp hạt nhân sạch hơn và an toàn hơn nhiều.
Sức hấp dẫn của phản ứng tổng hợp hạt nhân nằm ở tiềm năng cung cấp năng lượng gần như vô hạn mà không phát thải khí nhà kính. Hơn nữa, deuterium và tritium, các đồng vị hydro cần thiết làm nhiên liệu, rất dồi dào trên Trái đất. Tuy nhiên, việc tái tạo các điều kiện cần thiết cho phản ứng tổng hợp hạt nhân—nhiệt độ vượt quá 100 triệu độ C và sự ổn định trong thời gian dài—là một thách thức vô cùng lớn.
Một nỗ lực chung tập trung vào Trung Quốc
Trung Quốc không chỉ dẫn đầu dự án phản ứng tổng hợp hạt nhân của riêng mình mà còn là một nhân tố chủ chốt trong Lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm quốc tế (ITER). Dự án quy mô lớn này, trong đó Trung Quốc đảm nhận 9% trách nhiệm, nhằm mục đích chứng minh tính khả thi của năng lượng tổng hợp hạt nhân trên quy mô toàn cầu. Hơn nữa, dữ liệu do EAST tạo ra đang được sử dụng để đẩy nhanh quá trình phát triển ITER và các lò phản ứng tương lai khác, chẳng hạn như Lò phản ứng thử nghiệm kỹ thuật tổng hợp hạt nhân Trung Quốc (CFETR).
Tại Hợp Phê, nơi đặt cơ sở này, các cơ sở nghiên cứu thử nghiệm mới đang được xây dựng để thúc đẩy hơn nữa nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân. Những sáng kiến này nhấn mạnh cam kết của Trung Quốc đối với một tương lai bền vững và vị thế dẫn đầu về công nghệ tiên tiến.
Những thách thức phía trước
Mặc dù đã có những tiến bộ, phản ứng tổng hợp hạt nhân vẫn tiếp tục đối mặt với những trở ngại kỹ thuật . Đạt được trạng thái cân bằng năng lượng dương, trong đó năng lượng tạo ra vượt quá năng lượng tiêu thụ, vẫn là một trong những thách thức lớn nhất. Hơn nữa, việc đảm bảo độ bền của vật liệu chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và giảm chi phí xây dựng là những lĩnh vực cần nghiên cứu thêm.
Cột mốc mà EAST đạt được chắc chắn rất quan trọng, nhưng vẫn còn một chặng đường dài để thương mại hóa công nghệ này. Người ta ước tính rằng phải mất hàng thập kỷ nữa thì phản ứng tổng hợp hạt nhân mới trở thành nguồn năng lượng phổ biến trong lưới điện của chúng ta.
Với mỗi tiến bộ, năng lượng nhiệt hạch đang nổi lên như một giải pháp tất yếu để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu. Sự thành công của lò phản ứng EAST củng cố hy vọng rằng, thông qua sự hợp tác quốc tế và đổi mới công nghệ, giấc mơ năng lượng này có thể sớm trở thành hiện thực.