Theo BBC, một địa điểm tổng hợp hạt nhân mới lớn hiện đang được xây dựng tại Vương quốc Anh. Nhưng lần này, đây không phải là lò phản ứng thử nghiệm: thay vào đó, lò phản ứng sẽ hướng đến mục tiêu lưu trữ và thu hồi một trong những nhiên liệu chính cho các phản ứng này, một ngày nào đó có thể cung cấp cho chúng ta nguồn năng lượng gần như vô tận.
Để tạo ra năng lượng, mục tiêu của lò phản ứng nhiệt hạch là tạo ra các điều kiện mà các nguyên tử khác nhau có khả năng va chạm với nhau ở tốc độ rất cao. Tác động sau đó biến đổi cấu trúc của chúng ở quy mô nhỏ nhất để cho phép chúng hợp nhất, tạo ra một lượng năng lượng lớn trong quá trình này.
Ngày nay, phần lớn các lò phản ứng giới hạn từ thử nghiệm (tokamaks như ITER và stellarator) đều dựa vào cặp nguyên tử có nguồn gốc từ hydro, deuterium và tritium, hay "cặp D-T". Chúng kết hợp với nhau để tạo thành một nguyên tử heli không ổn định, có thêm một nơtron. Sau đó, hạt này được đẩy ra với năng lượng khổng lồ và thách thức sẽ là thành công trong việc khai thác các hạt này để sản xuất điện với số lượng lớn.
Phản ứng nhiệt hạch: khi nào chúng ta sẽ có mặt trời nhân tạo?
Phản ứng nhiệt hạch: Tiền thân của ITER đạt kỷ lục mới
Mặc dù H3AT không nhằm mục đích tạo ra năng lượng, nhưng nó cũng có thể trở thành nguồn tài nguyên có giá trị cho lò phản ứng Cadarache. Trên thực tế, nó sẽ đóng vai trò là một nền tảng thử nghiệm để phát triển các công nghệ xử lý tritium tiên tiến. Mục tiêu của nó là thử nghiệm các kỹ thuật lưu trữ và tinh chế khác nhau cho thuốc thử này, để có thể đưa thuốc thử này trở lại lưu thông một cách hiệu quả nhất có thể sau khi chiết xuất từ lò phản ứng.
Đây là một điểm đặc biệt quan trọng trên con đường có thể đưa chúng ta đến với phản ứng tổng hợp thương mại. Ngay cả khi các kỹ sư tại ITER và các phòng thí nghiệm tiên tiến khác một ngày nào đó thành công trong việc chế ngự cơ chế phản ứng tổng hợp hạt nhân, họ cũng chỉ giải quyết được phần đầu của vấn đề. Để đạt được tiềm năng to lớn của mình, cần phải thiết lập một chuỗi cung ứng vững chắc và bền vững, nếu không, nó sẽ vẫn là một công nghệ thích hợp và không nhất thiết mang lại lợi ích cho số đông người dùng. Do đó, H3AT là loại thiết bị sẽ đóng vai trò quyết định trong quá trình phát triển công nghệ này.
Nhiệt hạch: giữa lúc hỗn loạn, dự án ITER thay đổi lộ trình
Bất chấp mọi thứ, điều này cho thấy Vương quốc Anh đang trên đường trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu trong tương lai về nhiệt hạch, cùng với Pháp. Xin nhắc lại, ngoài việc là nơi tổ chức công trình xây dựng ITER, tokamak WEST của chúng tôi cũng đã đạt được một kỷ lục kỳ diệu vào tháng trước.
Phản ứng nhiệt hạch: lò phản ứng thử nghiệm của Pháp lập kỷ lục XXL
Tất cả những gì còn lại là hy vọng rằng một ngày nào đó chúng ta sẽ chế ngự được công nghệ mang tính cách mạng sâu sắc này.
Để tạo ra năng lượng, mục tiêu của lò phản ứng nhiệt hạch là tạo ra các điều kiện mà các nguyên tử khác nhau có khả năng va chạm với nhau ở tốc độ rất cao. Tác động sau đó biến đổi cấu trúc của chúng ở quy mô nhỏ nhất để cho phép chúng hợp nhất, tạo ra một lượng năng lượng lớn trong quá trình này.
Ngày nay, phần lớn các lò phản ứng giới hạn từ thử nghiệm (tokamaks như ITER và stellarator) đều dựa vào cặp nguyên tử có nguồn gốc từ hydro, deuterium và tritium, hay "cặp D-T". Chúng kết hợp với nhau để tạo thành một nguyên tử heli không ổn định, có thêm một nơtron. Sau đó, hạt này được đẩy ra với năng lượng khổng lồ và thách thức sẽ là thành công trong việc khai thác các hạt này để sản xuất điện với số lượng lớn.
Phản ứng nhiệt hạch: khi nào chúng ta sẽ có mặt trời nhân tạo?
Tái chế lithium, một thách thức lớn
Một trong những lợi thế của phương pháp này là về mặt lý thuyết, có thể khiến phản ứng nhiệt hạch tự cung cấp tritium. Để thực hiện được điều này, các bức tường bên trong của buồng phản ứng được phủ bằng các mô-đun tích điện lithium. Nguyên tử sau có thể hấp thụ neutron nổi tiếng của chúng ta và biến đổi thành một nguyên tử tritium và một nguyên tử heli bổ sung. Về mặt lý thuyết, tritium này có thể được chiết xuất và đưa trở lại hệ thống để giảm mức tiêu thụ ròng xuống bằng 0. Trong trường hợp này, người vận hành lò phản ứng sẽ không còn phải lo lắng về thuốc thử này nữa. Đây chính là nơi H3AT, trung tâm điều hành của cơ sở mới hiện đang được xây dựng tại khuôn viên Culham ở Oxfordshire, xuất hiện. Đây là một tổ chức có uy tín cao trong lĩnh vực tổng hợp hạt nhân. Cho đến gần đây, nơi đây đặc biệt chứa JET, một tokamak thử nghiệm mới ngừng hoạt động gần đây đã đóng góp rất lớn vào sự phát triển của ITER và các lò tương tự.Phản ứng nhiệt hạch: Tiền thân của ITER đạt kỷ lục mới
Mặc dù H3AT không nhằm mục đích tạo ra năng lượng, nhưng nó cũng có thể trở thành nguồn tài nguyên có giá trị cho lò phản ứng Cadarache. Trên thực tế, nó sẽ đóng vai trò là một nền tảng thử nghiệm để phát triển các công nghệ xử lý tritium tiên tiến. Mục tiêu của nó là thử nghiệm các kỹ thuật lưu trữ và tinh chế khác nhau cho thuốc thử này, để có thể đưa thuốc thử này trở lại lưu thông một cách hiệu quả nhất có thể sau khi chiết xuất từ lò phản ứng.
Đây là một điểm đặc biệt quan trọng trên con đường có thể đưa chúng ta đến với phản ứng tổng hợp thương mại. Ngay cả khi các kỹ sư tại ITER và các phòng thí nghiệm tiên tiến khác một ngày nào đó thành công trong việc chế ngự cơ chế phản ứng tổng hợp hạt nhân, họ cũng chỉ giải quyết được phần đầu của vấn đề. Để đạt được tiềm năng to lớn của mình, cần phải thiết lập một chuỗi cung ứng vững chắc và bền vững, nếu không, nó sẽ vẫn là một công nghệ thích hợp và không nhất thiết mang lại lợi ích cho số đông người dùng. Do đó, H3AT là loại thiết bị sẽ đóng vai trò quyết định trong quá trình phát triển công nghệ này.
Một bước nữa trên con đường dài
Tuy nhiên, chúng ta sẽ phải đợi trước khi chứng kiến nó hoạt động. Công trình dự kiến hoàn thành vào năm 2028, nhưng như thường lệ trong lĩnh vực nhiệt hạch, tính phức tạp to lớn của công trình này có thể dẫn đến sự chậm trễ đáng kể.Nhiệt hạch: giữa lúc hỗn loạn, dự án ITER thay đổi lộ trình
Bất chấp mọi thứ, điều này cho thấy Vương quốc Anh đang trên đường trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu trong tương lai về nhiệt hạch, cùng với Pháp. Xin nhắc lại, ngoài việc là nơi tổ chức công trình xây dựng ITER, tokamak WEST của chúng tôi cũng đã đạt được một kỷ lục kỳ diệu vào tháng trước.
Phản ứng nhiệt hạch: lò phản ứng thử nghiệm của Pháp lập kỷ lục XXL
Tất cả những gì còn lại là hy vọng rằng một ngày nào đó chúng ta sẽ chế ngự được công nghệ mang tính cách mạng sâu sắc này.
