Lần đầu tiên thử nghiệm phản ứng nhiệt hạch “sạch” – Quy Nhơn Computer

Nangluong.news – Đây là bước tiến quan trọng giúp nhân loại có thể tìm được nguồn năng lượng sạch thay thế hoàn toàn nhiên liệu hoá thạch hoặc hạt nhân “bẩn”.

Phản ứng nhiệt hạch hay hợp hạch ( nuclear fusion ) vốn không còn lạ lẫm gì với tất cả chúng ta. Nó chính là thứ đã tạo nên vũ khí nguy khốn nhất từ trước đến nay mà con người từng sản xuất : Tsar Bomba với hiệu suất nổ gấp 2.400 lần trái bom hạt nhân mà Mỹ từng thả xuống Nagasaki ( Nhật ). Đó cũng là thứ là Triều Tiên từng công bố đã làm chủ được công nghệ tiên tiến sản xuất bom nhiệt hạch để bảo vệ chủ quyền lãnh thổ. Tuy vậy, những phản ứng hợp hạch trên đều có chung đặc thù là “ bẩn ” và khó hoàn toàn có thể trấn áp được .Trên trong thực tiễn, phản ứng hợp hạch có thực chất là “ sạch ” và tuổi đời của nó còn lâu hơn cả phản ứng phân hạch ( nuclear fission ). Nó chính là phản ứng xảy ra trong lòng những ngôi sao 5 cánh như Mặt Trời, giúp chúng chống lại sự sụp đổ vào bên trong nhân dưới tác động ảnh hưởng của lực mê hoặc. Nó còn giúp những ngôi sao 5 cánh “ phát cháy ” và toả sáng, đem nguồn năng lượng tới những hành tinh và giúp thiên hà này thoát khỏi u tối. Chính phản ứng hợp hạch đã giúp “ sưởi ấm ” Trái Đất và hầu hết mọi sinh vật trên hành tinh đều sống được nhờ có nguồn năng lượng Mặt Trời ( đến từ phản ứng hợp hạch ). Vì vậy, thực chất của phản ứng hợp hạch là “ sạch ” và thân thiện với môi trường tự nhiên .Song con người tất cả chúng ta, do những hạn chế về mặt kỹ thuật, chỉ mới tạo được phản ứng hợp hạch bằng “ mồi nổ ” bom nguyên tử dựa trên phản ứng phân hạch những nguyên tố Uranium hay Plutonium. Nhưng mẫu sản phẩm của phản ứng phân hạch lại là những nguyên tố phóng xạ nguy khốn với môi trường tự nhiên. Do đó, phản ứng phân hạch “ bẩn ” và nguồn năng lượng hạt nhân khai thác được từ phản ứng trên không thân thiện với thiên nhiên và môi trường, vì chất thải hạt nhân gần như không hề giải quyết và xử lý được mà chỉ hoàn toàn có thể chôn lấp hoặc cất giữ ở nơi bảo đảm an toàn .

Có thể tạo ra được phản ứng hợp hạch mà không cần “mồi nổ” bom nguyên tử cũng như kiểm soát được mức độ phản ứng là khao khát từ hàng thập kỷ qua của nhiều nước. Vì nó sẽ giúp cho nhân loại có được nguồn năng lượng gần như vĩnh cửu (nguyên liệu chính của phản ứng hợp hạch là hydrogen và helium), công suất đủ lớn để thay thế nhiên liệu hoá thạch mà lại không gây ảnh hưởng tới môi trường. Nhưng để làm được điều đó không chỉ đòi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật cực cao mà cả kinh phí nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cũng cực kỳ lớn.

Mới đây, người Đức cho biết họ đã chế tạo cơ bản thành công lò nhiệt hạch Wendelstein 7-X (W7-X). Những lò nhiệt hạch này còn có tên gọi là “lò mặt trời” hay “lò sao” (stellarator – stellar có nghĩa là ngôi sao, vì sao) vì chúng mô phỏng lại quá trình hợp hạch diễn ra trong lòng các ngôi sao. Cụ thể là vật chất trong các lò được được “đốt nóng” tới mức chúng chuyển hoá thành thể plasma (thể thứ 4 bên cạnh 3 thể rắn, lỏng và khí).

Ở thể plasma, động năng của những nguyên tử lớn tới mức hạt nhân và lớp vỏ electron của chúng bị tách rời trọn vẹn, tạo thành những ion. Các hạt nhân nguyên tử ( ion dương ) ở tốc độ cực cao hoàn toàn có thể va chạm với nhau và hợp nhất thành một hạt nhân nặng hơn, đồng thời giải phóng ra nguồn năng lượng theo công thức E = mc ^ 2 .Vấn đề mà giới khoa học đang tìm cách xử lý đó làm thế nào duy trì được trạng thái plasma sống sót liên tục để quy trình hợp hạch hoàn toàn có thể diễn ra được như mong ước, từ đó bảo vệ hiệu suất phát điện như lò hạt nhân hay nhiệt điện. Ngoài ra quy trình quản lý và vận hành cũng phải không quá phức tạp và nguy hại, hoàn toàn có thể trấn áp thuận tiện .

Trên thực tế hồi những năm 1950, các nhà khoa học Nga cũng đã nghiên cứu về những lò này với tên gọitokamak. Về bản chất thì tokamak và stellarator có cơ chế hoạt động tương tự nhau, đều dựa trên từ trường để “giam giữ” các dòng plasma cố định ở một chỗ. Nhưng tokamak có thiết kế đơn giản hơn ở dạng một vòng bánh xe, còn stellarator là các vòng xoắn phức tạp. Tuy vậy, thiết kế đơn giản và ít tốn kém của tokamak lại khiến việc vận hành nó trở nên khó khăn, đặc biệt khi tăng cường công suất và vận hành trong thời gian dài. Do đó mà về sau này, ý tưởng stellarator (phức tạp và tốn kém hơn) lại được tái sinh mà W7-X là điển hình.

Thomas Klinger, trưởng nhóm dự án Bất Động Sản W7-X do Học viện Max Planck thực thi, cho biết : “ Các stellarator “ êm ” hơn nhiều so với tokamak. Chúng khó sản xuất hơn nhưng quản lý và vận hành thì thuận tiện hơn ”. Người Đức đã bỏ ra 1 tỷ Euro ( khoảng chừng 1,1 tỷ USD ) và 19 năm để thiết kế xây dựng nên W7-X. Và để “ giam giữ ” triệt để dòng plasma bên trong lòng cỗ máy này, W7-X được trang bị số nam châm hút siêu dẫn có khối lượng lên tới 425 tấn. Điều đáng nói là hàng loạt số nam châm hút này phải được làm lạnh gần không độ tuyệt đối ( absolute zero ) trong khi chỉ cách đó vài cm là dòng plasma nóng tới hàng triệu độ C ( điều kiện kèm theo cho phản ứng hợp hạch xảy ra ) .Trước đấy, hồi tháng 12, những nhà khoa học Đức đã thực nghiệm tổng hợp thành công xuất sắc hạt nhân helium, vốn cần điều kiện kèm theo gia nhiệt thấp hơn. Về nguyên tắc, phản ứng hợp hạch helium cũng phát sinh nguồn năng lượng và hoàn toàn có thể khai thác để sản xuất điện được. Song helium hiện là một khí hiếm và có hàm lượng thấp trên Trái Đất, nên trong tương lai gần chưa thể dùng trong quy mô rộng. Mục tiêu sau cuối mà những vương quốc hướng đến là tổng hợp được hạt nhân hydrogen, vốn rất thông dụng. Ngoài ra mẫu sản phẩm của phản ứng hợp hạch hydrogen chính là helium. Do đó ở góc nhìn kinh tế tài chính thì hợp hạch hydrogen thành công xuất sắc cũng đồng nghĩa tương quan với mở ra thời cơ để tăng trưởng lò hợp hạch helium .đoạn Clip về quy trình kiến thiết xây dựng nên W7-XDavid Anderson, một giáo sư vật lý ở ĐH Wisconsin ( Mỹ ) nhận xét về thành tựu của những đồng nghiệp châu Âu : “ Những hiệu quả ấn tượng từ quy trình khởi động của cỗ máy rất đáng kinh ngạc. Đây vẫn thường là tiến trình đầy khó khăn vất vả và gian nan. Do vậy mà vận tốc W7-X hoàn toàn có thể đi vào hoạt động giải trí được là một lời khẳng định chắc chắn về sự chăm sóc cũng như chất lượng cho quy trình sản xuất ra những thiết bị, cũng như là lời chứng minh và khẳng định sáng sủa của chính ý tưởng sáng tạo stellarator. W7-X là một thành tựu xuất sắc và hội đồng hợp hạch trên toàn thế giới đang cùng trông ngóng những tác dụng đáng khuyến khích khác ” .

Được biết, thử nghiệm hợp hạch hydrogen sẽ được trân trọng trao cho thủ tướng Đức Angela Merkel. Bà vốn có học vị tiến sỹ về vật lý các năng lực về chính trị. Trong thông cáo gửi đến báo giới, thủ tướng Đức cho biết: “Là một quốc gia công nghiệp, chúng tôi muốn chứng tỏ rằng một nguồn năng lượng giá rẻ, an toàn, đáng tin cậy và thân thiện với môi trường là có thể thực hiện được. Các lợi thế của năng lượng hợp hạch là rất rõ ràng”.

Đức là vương quốc vẫn thường phản đối việc sử dụng nguồn năng lượng hạt nhân ( phân hạch ) vì những rủi ro đáng tiếc về môi trường tự nhiên. Đây cũng là một trong số ít nước góp vốn đầu tư mạnh cho nguồn năng lượng xanh, nguồn năng lượng tái tạo. Nếu thử nghiệm lần này của viện Max Planck thành công xuất sắc, đây hoàn toàn có thể là tiền đề để vương quốc đứng đầu châu Âu này “ cắt đứt ” trọn vẹn sự chịu ràng buộc vào nhiệt điện cũng như điện hạt nhân và đi trước hàng loạt trái đất trong công cuộc cách mạng xanh .

Huyền Thế/VNReview

0.0

Source: https://thcsbevandan.edu.vn
Category : Phương pháp học tập