Khám Phá Khoảnh Khắc Plasma Hình Thành Trong Lò Phản Ứng Nhiệt Hạch

Tokamak Energy đã công bố hình ảnh độc đáo từ bên trong lò phản ứng tokamak khi nhiệt độ đạt tới mức 100 triệu độ C, nơi plasma được hình thành.

Ảnh: Tokamak Energy

Công ty Tokamak Energy, chuyên nghiên cứu và phát triển năng lượng nhiệt hạch ở Anh, đang sử dụng một loại lò phản ứng đặc biệt có tên gọi là lò tokamak hình cầu. Thiết bị này có hình dạng tương tự như một chiếc bánh vòng và được trang bị những nam châm mạnh mẽ để duy trì dòng plasma cực nóng. Plasma, được coi như trạng thái thứ tư của vật chất, bao gồm các electron mang điện tích âm và các ion mang điện tích dương, đã bị tách ra bởi nhiệt độ rất cao.

Khi nguyên tử hydro bắt đầu nóng chảy và chuyển đổi thành plasma, chúng sẽ mang điện tích dương và sẽ đẩy nhau ra xa. Tại Mặt Trời, áp lực từ lực hấp dẫn mạnh mẽ có thể vượt qua lực đẩy này, nhưng trên Trái Đất, việc tái tạo áp lực như vậy là vô cùng khó khăn. Do đó, các nhà khoa học buộc phải làm nóng plasma ở nhiệt độ cao hơn. Với nhiệt độ càng tăng, các nguyên tử sẽ chuyển động với tốc độ đáng kể, đủ sức vượt qua sức đẩy và tiến hành quá trình sáp nhập. Chris Kelsall, giám đốc điều hành của Tokamak Energy, đã chỉ ra rằng quá trình này cần nhiệt độ tối thiểu là 100 triệu độ C, cao hơn gấp 6 lần so với nhiệt độ ở lõi Mặt Trời.

“Khi hai nguyên tử hydro kết hợp, chúng tạo ra nguyên tử heli và một neutron mang 80% năng lượng từ phản ứng đó. Đây chính là nguồn năng lượng mà chúng tôi thu thập,” Kelsall cho biết. Video mà Tokamak Energy chia sẻ minh họa cho khoảnh khắc lò phản ứng đạt tới 100 triệu độ C, một quá trình diễn ra chỉ trong tích tắc cùng với lượng nguyên tử rất nhỏ tham gia sáp nhập. Để có quy mô hoạt động lớn hơn, một nhà máy nhiệt hạch thật sự cần phải hoạt động liên tục trong nhiều giờ, tuy nhiên chưa có nhà máy nào như vậy chính thức hoạt động.

Để duy trì điều kiện lý tưởng cho plasma, nó cần được kìm hãm trong một không gian nhỏ. Đó là lý do lò tokamak cần những nam châm mạnh. “Một hệ thống nam châm lớn là rất cần thiết,” Tony Langtry, trưởng bộ phận kỹ thuật tại Tokamak Energy, nhấn mạnh. “Từ trường để điều khiển plasma được tạo ra từ dòng điện khổng lồ chạy qua các vật dẫn. Khi dòng điện đi qua, nó sẽ tạo ra từ trường. Plasma cũng có dòng điện và vì thế nó sẽ phản ứng với từ trường đó.”

Bên trong lò phản ứng nhiệt hạch tokamak của Tokamak Energy.

Hiện tại, mẫu lò tokamak đang hoạt động tại cơ sở của họ là ST40, được làm từ nam châm đồng để kìm hãm plasma. Theo Kelsall, đồng được xem là vật liệu dẫn điện tốt, nhưng nó có điện trở và tiêu tốn một phần năng lượng dưới dạng nhiệt. Ngược lại, vật liệu siêu dẫn sẽ không tạo ra điện trở và sẽ không gây thất thoát năng lượng trong điều kiện lý tưởng.

Mẫu lò tokamak tiếp theo, ST80, sẽ được chế tạo từ vật liệu siêu dẫn nhằm tạo ra từ trường mạnh mẽ và hiệu quả hơn để kiểm soát plasma. Dự kiến, mẫu lò này sẽ được hoàn thành vào năm 2026 hoặc 2027. Sau khi hoàn thành ST80, các nhà nghiên cứu sẽ chuyển sang dự án ST-E1, một thử nghiệm thương mại nhằm chứng minh khả năng cung cấp điện cho lưới điện từ công nghệ này, với hy vọng hoàn tất vào đầu thập kỷ 2030.

Với những tiến bộ vượt bậc trong nghiên cứu và ứng dụng lò phản ứng nhiệt hạch, ngành năng lượng có thể mở ra một tương lai bền vững, giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch.

Để tìm hiểu thêm về các giải pháp sẽ giúp ứng phó với thảm họa hạt nhân, bạn có thể tham khảo bài viết giải pháp sống còn khi thảm họa hạt nhân xảy ra. Bài viết này khám phá vai trò quan trọng của tảo và những tác động trong bối cảnh xung đột hạt nhân.

Nếu bạn muốn tìm hiểu về một trong những vật thể nguy hiểm nhất thế giới sau thảm họa Chernobyl, hãy đọc bài viết về Bàn chân voi – vật thể đáng sợ nhất. Nơi đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về những hậu quả của thảm họa hạt nhân.

Bên cạnh đó, câu chuyện của một lão nông từ Chiết Giang và viên đá quý hiếm có thể là một trải nghiệm thú vị khác, bạn có thể tham khảo bài viết câu chuyện bất ngờ của lão nông và viên đá quý để hiểu thêm về những kho báu bất ngờ trong cuộc sống.