Cuộc chạy đua năng lượng mới - Phát triển mặt trời nhân tạo

Chúng ta đã sử dụng nhiên liệu hóa thạch, rồi năng lượng hạt nhân và cả năng lượng tái tạo. Các loại năng lượng trên đều mang lại lợi ích không nhỏ đối với nhân loại, tuy nhiên chúng cũng tồn tại những nhược điểm như gây ô nhiễm môi trường, chi phí cao, hay nguy cơ lo ngại về phóng xạ.

Hiện nay, có nhiều quốc gia chọn giải pháp lò phản ứng nhiệt hạch, trong đó có Trung Quốc với kế hoạch phát triển dự án “Mặt trời nhân tạo”.

Mặt trời - Năng lượng vô tận

Trong tự nhiên, chúng ta có nguồn năng lượng gần như vô tận: đó là năng lượng từ Mặt trời. Theo nguyên lý, năng lượng Mặt trời đến từ một lò phản ứng nhiệt hạch bên trong nó, do vậy rất nhiều nhà khoa học trên thế giới đã quyết tâm tìm kiếm giải pháp năng lượng bằng nguyên lý này.

Bên trong lõi Mặt trời tồn tại một lò phản ứng hạt nhân và khi quá trình phản ứng nhiệt hạch xảy ra là khi các nguyên tử tổng hợp với nhau. Khi 2 hạt nhân hydro hợp nhất với nhau để thành khí heli, chúng ta tạo ra một nguồn năng lượng khổng lồ, quá trình này được gọi là phản ứng nhiệt hạch tạo ra toàn bộ năng lượng trong đó có cả ánh sáng và nhiệt của Mặt trời.

Khi bên trong lõi Mặt trời rất nóng có thể lên đến hàng triệu độ C, và xảy ra phản ứng nhiệt hạch, đồng thời khiến các nguyên tử chỉ tồn tại được ở dạng ion hay plasma. Do áp suất bên trong lõi của Mặt trời khiến cho các hạt nhân va chạm và kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn.

Và khi nhiệt độ và áp suất đủ lớn, các hạt nhân bên trong plasma sẽ bị ép vào với nhau để hình thành hạt nhân mới, đồng thời giải phóng notron cùng năng lượng.

Năng lượng này làm nóng bề ngoài của phần lòng giúp thu được nhiệt năng cũng chính là năng lượng cần phải thu gom trong khi phản ứng xảy ra. Từ nguyên lý này, các nhà khoa học đã tìm cách tạo ra phản ứng nhiệt hạch bằng cách cung cấp nhiệt độ và áp suất cực lớn.

Phản ứng nhiệt hạch cũng là nguồn năng lượng bất tận

Hiện tại, kể cả khi phản ứng nhiệt hạch đã được tạo ra nhưng nó cũng chưa thể thỏa mãn được cơn khát năng lượng vô tận của loài người. Khó khăn là vì nếu các nhà khoa học tạo được một lượng năng lượng nhất định từ lò phản ứng nhiệt hạch, thì nhân loại phải tiêu tốn không ít để tạo được môi trường và các chất hóa học cho phù hợp.

Trung Quốc đã triển khai thực hiện dự án xây dựng thiết bị nhiệt hạch hạt nhân HL-2M có thể tạo ra nhiệt độ tương đương sức mạnh gấp 13 lần Mặt trời. Dự kiến hoàn thành và đi và hoạt động trong năm nay 2020. Các nhà khoa học Trung Quốc đã nghiên cứu cách thu lấy năng lượng của Mặt trời, nhưng không phải Mặt trời trong tự nhiên.

Trung Quốc đã phát triển Mặt trời nhân tạo theo cách của riêng mình. Đó là một thiết bị tổng hợp hạt nhân có sức mạnh không chỉ ngang bằng mà thậm chí lớn hơn gấp nhiều lần. Ngoài dự án HL-2M, Trung Quốc còn một dự án khác tại thành phố Hợp Phì (An Huy - Trung Quốc). Lò phản ứng EAST tại đây có thể đạt tới 100 triệu độ C.

Dự án nhiệt hạch lớn nhất thế giới đang được triển khai tại Pháp là ITER. Đây là một siêu dự án với sự kết hợp của 35 quốc gia với tổng chi phí khoảng 22 tỷ USD.

Hiện dự án đạt khoảng 65% tiến độ và dự kiến hoàn thành vào năm 2025. “Đây là lần đầu tiên trong lịch sử loài người, các quốc gia đại diện cho hơn một nửa nhân loại và 80% GDP đã bắt tay với nhau đạt mục đích chung rất quan trọng”, Bernard Bigot, Tổng Giám đốc ITER cho biết.

Trong khoảng thập niên qua, rất nhiều tiến bộ về khoa học vật liệu đã giúp chúng ta đạt mục tiêu thu gom năng lượng sạch. Do đó, ước mơ thu được nguồn năng lượng bất tận từ phản ứng nhiệt hạch không không còn xa đối với chúng ta nữa.

Đến nay, phản ứng nhiệt hạch vẫn chưa thể trở thành chìa khóa cho cơn khát năng lượng vô tận của con người. Lý do rất đơn giản: để tạo được một lượng năng lượng nhất định từ lò phản ứng nhiệt hạch, con người đang phải tiêu tốn nhiều hơn số đó để tạo môi trường và các chất hóa học phù hợp. Tuy nhiên, trong khoảng 10 năm qua, rất nhiều tiến bộ về vật liệu giúp các nhà khoa học đến gần hơn với mục tiêu đạt được mức năng lượng “hòa vốn” từ các lò phản ứng nhiệt hạch. Giấc mơ thu được nguồn năng lượng bất tận từ phản ứng nhiệt hạch có lẽ cũng không còn là bất khả thi.

Theo Tạp chí Điện tử