Bước ngoặt đột phá: Nguồn năng lượng sạch gần như vô hạn đã ở trong tầm tay

Không có một giải pháp tuyệt đối nào dành cho cuộc khủng hoảng khí hậu, nhưng phản ứng tổng hợp hạt nhân lại là thứ tiệm cận nhất mà con người có thể tận dụng. Trong nhiệm vụ tìm kiếm một nguồn năng lượng bền vững, gần như vô hạn, không carbon, các nhà khoa học đã tạo ra năng lượng nhiệt hạch, nhưng họ đã gặp khó trong nhiều thập kỷ để duy trì nguồn năng lượng này trong thời gian dài.

Tuy nhiên, ngày 9/2, các nhà khoa học làm việc tại Vương quốc Anh công bố thời lượng tạo ra và duy trì phản ứng tổng hợp hạt nhân đã tăng gấp đôi kỷ lục trước đó.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân là sự hợp nhất của hai hoặc nhiều nguyên tử thành một nguyên tử lớn hơn, một quá trình giải phóng lượng năng lượng khổng lồ dưới dạng nhiệt.

Năng lượng hạt nhân ngày nay được tạo ra bởi quá trình phân hạch, dựa trên sự phân tách, thay vì nung chảy các nguyên tử. Nhưng quá trình đó lại tạo ra chất thải có thể vẫn còn phóng xạ trong hàng chục nghìn năm. Và cũng đầy rủi ro nguy hiểm trong trường hợp xảy ra tai nạn, chẳng hạn như thảm họa Fukushima năm 2011 của Nhật Bản, gây ra bởi một trận động đất và sóng thần.

Lò JET tokamak gần Oxford, Anh, đã tạo ra một lượng năng lượng duy trì kỷ lục từ phản ứng tổng hợp hạt nhân. Ảnh: EUROFusion.

Mặt khác, nhiệt hạch an toàn hơn nhiều, có thể tạo ra ít chất thải và chỉ cần một lượng nhỏ nhiên liệu dồi dào, có nguồn gốc tự nhiên, bao gồm các nguyên tố chiết xuất từ ​​nước biển. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn khi thế giới dần ngưng sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây biến đổi khí hậu.

Trong một cỗ máy hình chiếc donut khổng lồ được gọi là tokamak, các nhà khoa học làm việc tại làng Culham, gần Oxford, Anh, đã có thể tạo ra một năng lượng nhiệt hạch bền vững kỷ lục 59 megajoules trong vòng 5 giây vào ngày 21/12/2021. Năm giây là giới hạn mà máy có thể duy trì nguồn điện trước khi nam châm của nó quá nóng.

Cần có một từ trường để chứa nhiệt độ cao cần thiết khi thực hiện quá trình nhiệt hạch, có thể lên tới 150 triệu độ C, nóng hơn tâm mặt trời 10 lần.

EUROfusion, một tập đoàn bao gồm 4.800 chuyên gia, sinh viên và nhân viên từ khắp châu Âu, đã thực hiện dự án với sự hợp tác của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Vương quốc Anh. Ủy ban Châu Âu cũng đã đóng góp kinh phí .

Quang cảnh Torus Hall, nơi đặt lò JET tokamak.

Tiềm năng về năng lượng nhiệt hạch là rất lớn. Thí nghiệm JET đã sử dụng các nguyên tố deuterium và tritium - là các đồng vị của hydro - để làm nhiên liệu cho phản ứng tổng hợp. Những nguyên tố đó có khả năng được sử dụng trong phản ứng tổng hợp quy mô thương mại, và có thể được tìm thấy trong nước biển.

Nhiệt hạch do JET tạo ra tương tự như một tuabin gió và có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà trong một ngày. Nhưng nếu được tạo ra nhiều lần, nó có thể cung cấp năng lượng cho hàng nghìn ngôi nhà.

Các chuyên gia nói rằng kết quả chứng minh rằng phản ứng tổng hợp hạt nhân đã nằm trong tầm với và không còn là giải pháp xa vời viển vông để đối mặt với khủng hoảng khí hậu.

Lò Tokamak ở Oxford, được gọi là Joint European Torus (JET), đã phải chịu sức nóng và áp suất cực lớn đến mức thử nghiệm này có thể thử nghiệm cuối mà lò có thể chịu được. Nhưng kết quả mà thử nghiệm mang lại là một lợi ích to lớn cho ITER, một siêu dự án nhiệt hạch ở miền nam nước Pháp được hỗ trợ bởi Mỹ, Trung Quốc, Liên minh châu Âu, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc và Nga. Dự án ITER đã được xây dựng 80% và đặt mục tiêu bắt đầu tổng hợp phản ứng hạt nhân vào khoảng năm 2025-26. Trong khi mục tiêu của JET là chứng minh rằng phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể được tạo ra và duy trì, mục tiêu của ITER là tạo ra lợi tức gấp 10 lần năng lượng, hoặc 500 MW điện nhiệt hạch từ 50 MW nhiên liệu được đưa vào.

Kết quả đầy hứa hẹn, nhưng làm chủ phản ứng tổng hợp hạt nhân như kiểm soát một nguồn năng lượng hàng ngày vẫn có thể là một chặng đường dài.

Báo cáo gần đây nhất về khoa học của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) cho thấy thế giới phải giảm gần một nửa lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trong thập kỷ này và đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 để giữ cho sự nóng lên toàn cầu trong tầm kiểm soát. Điều đó đồng nghĩa với việc nhanh chóng ngưng dùng các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu và khí đốt.

Theo IPCC, những hành động trên phải bắt buộc thực thi thì mới mong ngăn chặn được việc nóng lên 1,5 độ C so với mức thời kỳ tiền công nghiệp.

Có thể bạn quan tâm: 

Những đồn đoán về tính bền vững của ngành công nghiệp hàng tỉ USD

Nguồn CNN