Mỹ đạt được đột phá về nhiệt hạch, hứa hẹn về nguồn năng lượng sạch không giới hạn

(KTSG Online) - Hôm 13-12, các nhà khoa học Mỹ đã công bố lần đầu tiên thu được năng lượng ròng trong phản ứng nhiệt hạch hay còn gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân. Điều này có nghĩa là nhiều năng lượng hơn được giải phóng từ phản ứng nhiệt hạch so với năng lượng được sử dụng để kích hoạt phản ứng này.

Nếu được phát triển thêm nữa để cải thiện tính hiệu quả thương mại, năng lượng nhiệt hạch có thể tạo ra nguồn năng lượng không có carbon gần như vô hạn để cung cấp cho nhu cầu điện của nhân loại mà không làm tăng nhiệt độ toàn cầu và làm trầm trọng thêm tình trạng biến đổi khí hậu.

• Để không ‘lỡ nhịp’ phát triển trên hành trình năng lượng xanh
• Tham vọng năng lượng sạch của châu Âu bị hoài nghi khi ngành công nghiệp điện gió gặp khó

Đây là một bước tiến đột phá trong nỗ lực nghiên cứu kéo dài hàng thập niên qua nhằm mô phỏng lại quá trình phản ứng nhiệt hạch ở lõi của các ngôi sao như Mặt trời.

Bộ Năng lượng Mỹ cho biết, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ở bang California đã đạt được kết quả nói trên vào tuần trước. Mức tăng năng lượng ròng là rất khó đạt được vì phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao đến mức cực kỳ khó kiểm soát.

Phản ứng nhiệt hạch là quá trình ép các nguyên tử hydro vào nhau với lực mạnh đến mức chúng kết hợp thành helium, giải phóng một lượng năng lượng và nhiệt khổng lồ. Không giống như các phản ứng hạt nhân khác, nó không tạo ra chất thải phóng xạ.

Hàng tỉ đô la Mỹ và hàng chục năm nghiên cứu nhiệt hạch đã tạo ra những kết quả đáng kinh ngạc, chỉ diễn ra trong tích tắc. Các nhà nghiên cứu tại Cơ sở đánh lửa quốc gia, một bộ phận của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, đã sử dụng 192 tia laser và nhiệt độ nóng hơn nhiều lần so với tâm Mặt trời để tạo ra phản ứng nhiệt hạch trong thời gian cực kỳ ngắn.

Marvin Adams, Phó cục trưởng Cục Quản lý an ninh hạt nhân quốc gia thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, cho biết các tia laser này tập trung một lượng nhiệt khổng lồ vào một viên nang hình cầu nhỏ. Kết quả là có một môi trường plasma siêu nóng trong đó, một phản ứng tạo ra năng lượng gấp khoảng 1,5 lần năng lượng chứa trong ánh sáng được sử dụng để kích hoạt nó.

Kể từ thập niên 1950, các nhà vật lý trên thế giới đã tìm hiểu và mô phỏng phản ứng nhiệt hạch cung cấp năng lượng cho Mặt trời. Tuy nhiên, không nhóm nghiên cứu nào có thể tạo ra nhiều năng lượng từ phản ứng này hơn mức tiêu thụ.

Bộ trưởng Năng lượng Mỹ Jennifer Granholm và các quan chức khác cho biết, bước đột phá về năng lượng ròng trong phản ứng nhiệt hạch sẽ mở đường cho những tiến bộ về quốc phòng và tương lai của năng lượng sạch.

“Phản ứng nhiệt hạch tạo ra năng lượng ròng này cho phép chúng tôi lần đầu tiên tái tạo một số điều kiện nhất định chỉ có ở các vì sao và Mặt trời. Cột mốc đó giúp chúng tôi đạt thêm một bước quan trọng hướng đến việc sản xuất năng lượng nhiệt hạch không carbon, cung cấp năng lượng sạch cho xã hội của chúng ta”, bà Granholm phát biểu tại cuộc họp báo ở Washington và nhấn mạnh, đây là một trong những thành công khoa học ấn tượng nhất của thế kỷ 21 và sẽ đi vào sử sách.

Những người ủng hộ năng lượng nhiệt hạch hy vọng một ngày nào đó công nghệ này có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch và các nguồn năng lượng truyền thống khác. Sản xuất năng lượng không có carbon để cung cấp năng lượng cho các gia đình và doanh nghiệp từ phản ứng tổng hợp hạt nhân dự kiến còn nhiều thập kỷ nữa mới đạt được. Nhưng các nhà nghiên cứu cho biết đột phá nói trên sẽ thúc đẩy nhanh nỗ lực này.

“Nó gần giống như tiếng súng khai hỏa. Chúng ta chắc chắn sẽ nhanh chóng hướng tới các hệ thống năng lượng nhiệt hạch để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu và an ninh năng lượng”, Giáo sư Dennis Whyte, Giám đốc Trung tâm Nhiệt hạch và khoa học plasma tại Viện Công nghệ Massachusetts và là người đi đầu trong nghiên cứu nhiệt hạch nói.

Trong khi đó, Kim Budil, Giám đốc Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, cho biết có “những rào cản rất đáng kể” đối với việc sử dụng công nghệ nhiệt hạch cho mục đích thương mại. Tuy nhiên, những tiến bộ trong những năm gần đây cho thấy công nghệ này có thể sẽ được sử dụng rộng rãi trong vài thập niên tới, thay vì 50 hoặc 60 năm nữa như dự kiến trước đó.

Tổng thống Joe Biden gọi bước đột phá về năng lượng ròng trong phản ứng nhiệt hach là một ví dụ điển hình về sự cần thiết phải tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển. “Hãy nhìn những gì mà Bộ Năng lượng đang đạt được trên mặt trận hạt nhân, sẽ có rất nhiều tin tốt ở phía trước”, Tổng thống Biden nói tại Nhà Trắng.

Riccardo Betti, giáo sư tại Đại học Rochester và là chuyên gia về phản ứng tổng hợp laser, cho biết còn một chặng đường dài phía trước trước khi năng lượng ròng thu được từ phản ứng nhiệt hạch có thể tạo ra các nguồn cung điện bền vững.

Ông ví bước đột phá này giống như lần đầu tiên con người biết được rằng dầu có thể lọc thành xăng và đốt cháy nó có thể tạo ra vụ nổ. “Bạn vẫn chưa có động cơ và bạn vẫn chưa có lốp xe. Bạn không thể nói rằng bạn có một chiếc xe hơi”, Betti nói.

Năng lượng ròng từ phản ứng nhiệt hạch có thể được sử dụng trở lại cho chính phản ứng này chứ không cần đến tổng lượng điện cần thiết để vận hành các tia laser trong dự án nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch. Để phản ứng nhiệt hạch mang lại tính hiệu quả thương mại, nó sẽ cần tạo ra nhiều năng lượng ròng cao hơn đáng kể và trong thời gian dài hơn.

Jeremy Chittenden, giáo sư chuyên ngành vật lý plasma tại Đại học Hoàng gia ở London, cho biết kết quả từ Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore là vượt quá mong đợi.

Mặc dù còn một chặng đường dài phía trước để biến nhiệt hạch thành một nguồn năng lượng có thể sử dụng được nhưng thành tựu của phòng thí nghiệm này khiến vị giáo sư lạc quan. Chittenden kỳ vọng, một ngày nào đó đây có thể là nguồn năng lượng lý tưởng, không phát thải carbon và có thể khai thác dựa vào một dạng hydro dồi dào có thể được chiết xuất từ ​​nước biển.

Theo AP