ITER, lò phản ứng nhiệt hạch 27 tỷ USD ở Pháp, đã lắp xong cuộn nam châm cuối cùng và dự kiến vận hành sau 15 năm nữa.

Mô phỏng thiết kế của lò ITER. Ảnh: ITER

Mô phỏng thiết kế của lò ITER. Ảnh: ITER

Lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới đã hoàn thành, nhưng sau 15 năm nữa mới hoạt động, theo các nhà khoa học phụ trách dự án. Lò phản ứng nhiệt hạt nhân thử nghiệm quốc tế (ITER) bao gồm 19 cuộn khổng lồ tạo thành nhiều nam châm hình xuyến giống chữ D, ban đầu dự kiến chạy thử đầy đủ năm 2020. Thế nhưng nhóm nghiên cứu trong dự án cho biết lò sẽ hoạt động sớm nhất năm 2039. Điều này có nghĩa năng lượng nhiệt hạch nhiều khả năng không thể trở thành giải pháp giúp đối phó khủng hoảng khí hậu kịp thời, Live Science hôm 3/7 đưa tin.

Là lò phản ứng hạt nhân lớn nhất thế giới và sản phẩm hợp tác giữa 35 quốc gia, bao gồm các nước trong Liên minh châu Âu, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Mỹ, ITER chứa nam châm mạnh nhất thế giới, giúp sản xuất từ trường mạnh gấp 280.000 lần từ trường bảo vệ Trái Đất. Thiết kế ấn tượng của lò phản ứng đi kèm chi phí lớn không kém. Từ mức dự kiến ban đầu là 5 tỷ USD, hiện nay, dự án vấp phải nhiều trì hoãn và chi phí thiết kế chế tạo đội lên 22 tỷ USD, cùng 5 tỷ USD nữa cho những khoản phát sinh. Do đó, dự án bị chậm 15 năm so với kế hoạch.

Giới khoa học đang tìm cách khai thác năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch, quá trình ở lõi các ngôi sao, trong hơn 70 năm. Thông qua hợp nhất nguyên tử hydro để tạo ra heli dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, những ngôi sao dãy chính biến đổi vật chất thành ánh sáng và nhiệt, sản sinh năng lượng khổng lồ mà không tạo ra khí nhà kính hay chất thải phóng xạ tồn tại lâu. Nhưng mô phỏng điều kiện bên trong lõi sao không phải công việc đơn giản. Thiết kế lò phản ứng nhiệt hạch phổ biến nhất, tokamak, hoạt động bằng cách tạo plasma siêu nóng (một trong 4 trạng thái vật chất, bao gồm ion dương và electron tự do tích điện âm), trước khi giữ chúng bên trong buồng lò phản ứng hình bánh vòng có từ trường mạnh.

Tuy nhiên, giữ dòng plasma siêu nóng và hỗn loạn tại chỗ đủ lâu để phản ứng nhiệt hạch xảy ra là một thách thức. Nhà khoa học Liên Xô Natan Yavlinsky thiết kế lò tokamak đầu tiên năm 1958, nhưng sau đó chưa có ai tạo thành công lò phản ứng có thể sản xuất nhiều năng lượng hơn mức sử dụng. Một trong những trở ngại chính là xử lý plasma. Lò phản ứng nhiệt hạch yêu cầu nhiệt độ rất cao (nóng gấp nhiều lần Mặt Trời) do cần hoạt động ở áp suất thấp hơn nhiều so với bên trong lõi sao. Ví dụ, lõi của Mặt Trời nóng tới 15 triệu độ C nhưng có áp suất gấp 340 tỷ lần áp suất khí quyển ở mực nước biển trên Trái Đất. Làm nóng plasma tới nhiệt độ như trên là giải pháp tương đối an toàn, nhưng rất khó tìm ra cách kìm giữ nó. Điều này thường được thực hiện bằng laser hoặc từ trường.

An Khang (Theo Live Science)