Hiện đang có hai công ty hợp hạch hạt nhân, với hai ông lớn chống lưng về mặt tài chính, cùng nêu nhận định: sớm nhất, họ sẽ có lò phản ứng hợp hạch hiệu quả đầu tiên vào năm 2025.
Từ hồi thập niên 70, Phòng thí nghiệm Naval của Hoa Kỳ đã khởi xướng công cuộc phát triển công nghệ hợp hạch mục tiêu từ tính hóa (Magnetized Target Fusion - MTF). Nhưng phải đến thời gian gần đây, những đề xuất liên quan tới lò MTF mới khiến chúng ta để mắt tới: lượng năng lượng nó sản xuất ra đã có thể sinh lời.
Thực chất công nghệ này là gì? Liệu nó có thể cạnh tranh được với những lò hợp hạch mẫu tokamak , đơn cử như Lò phản ứng Nhiệt hạch Thí nghiệm Quốc tế (ITER) ?
Lò phản ứng MTF của General Fusion.
Cũng giống công nghệ lò tokamak, lò phản ứng MTF vận hành với plasma nóng được kiểm soát bởi một từ trường. Khác biệt ở chỗ mẫu lò tokamak sinh ra nhiệt lượng từ một nguồn năng lượng khổng lồ đưa vào từ bên ngoài, còn lò MTF của General Fusion (được hậu thuẫn tài chính bởi tỷ phú Jeff Bezos) lại dùng áp suất cực lớn để đưa plasma lên mức cực nóng. Bạn có thể tưởng tượng plasma là một nhóm vũ công đang nhảy múa hết mình, còn các bức tường phòng “quẩy” thì đang ép vào từ bốn phía.
Sau công đoạn này, lò MTF hoạt động như bao lò hợp hạch khác. Các neutron nóng thoát khỏi plasma và bị giữ lại bởi lớp kim loại lỏng, năng lượng chúng tỏa ra khiến thiết bị trao đổi nhiệt vận hành và tạo ra điện. Với khoang chính có đường kính 3 mét, lò phản ứng MFT của General Fusion có kích cỡ khá khiêm tốn so với các lò hợp hạch khác.
Trong khi đó, công ty Commonwealth Fusion Systems lại sử dụng một nam châm nặng tới 10 tấn làm “trái tim” cho lò phản ứng hợp hạch của mình. Nam châm siêu dẫn này sẽ lưu giữ và gây áp lực lên hydro nhằm tạo ra phản ứng plasma mạnh mẽ.
Hai công ty nhỏ như General Fusion và Commonwealth Fusion Systems đều mang trong mình giấc mơ lớn, họ muốn đem hệ thống của mình ra so sánh với hệ thống ITER. Mục tiêu đặt ra cho hệ thống Lò phản ứng Nhiệt hạch Thí nghiệm Quốc tế là tạo ra plasma vào năm 2025, chính thức sản xuất năng lượng vào năm 2035. Nhưng ngoài khả năng cung cấp năng lượng gần như vô tận, ITER còn là biểu tượng lớn, đưa ra một mục tiêu cho các nhà nghiên cứu toàn thế giới tập trung vào nghiên cứu.
Tuy nhiên, những lò phản ứng hợp hạch quy mô nhỏ có thể linh hoạt hơn trong ứng dụng và phát triển, khi không phải chịu áp lực từ nhiều quốc gia cũng như vấp phải những vướng mắc trong quan hệ ngoại giao. Việc phát triển thêm những lò hợp hạch khác cũng sẽ tăng tỷ lệ thành công của công nghệ mới, được cho là sẽ cứu ngành năng lượng khỏi phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch; cho tới giờ, vẫn chưa có lò phản ứng nào sản sinh ra lượng năng lượng nhiều hơn số đầu vào.
Chí ít, General Fusion không phải lo về mặt tài chính, khi có hai nhà đầu tư là Jeff Bezos và nhà sáng lập ứng dụng mua sắm trực tuyến Shopify. Commonwealth Fusion Systems cũng đâu có kém cạnh khi được Bill Gates (và nhiều những nhà đầu tư khác) hậu thuẫn tiền phát triển công nghệ. Cái ngày được chiêm ngưỡng “mặt trời ngay trên Trái Đất” lại gần hơn chút đỉnh.
Tham khảo Popular Mechanics