Lò phản ứng Mặt Trời này có thể sản xuất được năng lượng vô tận

*Năng lượng hợp nhất là kết quả của việc kết hợp hạt nhân của hai hoặc nhiều hơn các nguyên tử nhẹ với hạt nhân của một nguyên tử nặng hơn. Việc đó sẽ phát ra một lượng năng lượng cực lớn và ví dụ điển hình nhất chính là Mặt Trời của chúng ta, một lò phản ứng tự nhiên tuyệt hảo.

Trong suốt quá trình hợp nhất, các electron của nguyên tử bị tách ra khỏi nhân và qua đó, hình thành nên một đám mây electron và ion cực nóng, được biết tới cái tên plasma.

Năng lượng hợp nhất luôn được cho là nguồn năng lượng của tương lai, nhưng “đáng buồn” là điều đó sẽ luôn đúng. Những nguồn năng lượng thử nghiệm có lẽ phải 30 năm nữa mới có thể được sản xuất trên diện rộng. Năng lượng hợp nhất sẽ cung cấp cho chúng ta một nguồn năng lượng ít tốn kém, sử dụng được bền lâu nhưng viễn cảnh đó chỉ có nếu các nhà khoa học có thể tìm ra cách thu thập được năng lượng của Mặt Trời trên chính Trái Đất này.

Giấc mơ có được một “ngôi sao bỏ túi” đã một bước gần hơn với khả thi khi chỉ trong tháng Tám này, các nhà vật lý học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton của Ban Năng lượng đã thiết kế được một loại “túi” mới, có khả năng dùng được để lưu trữ một lò phản ứng hạt nhân mang tính thương mại.

Tạo ra là một chuyện, để sử dụng được nó các nhà khoa học phải tìm ra cách giữ được loại plasma giàu năng lượng này nữa, bởi lẽ nhiệt độ của chúng là cực kì cao (có thể lên tới 150 triệu độ C, lớn hơn lõi Mặt Trời 10 lần). Các vật liệu có sẵn trên Trái Đất này đều không thể được dùng để tạo nên một khoang chứa loại plasma này.

Khúc mắc này đã tồn tại từ những năm 1950 và để giải quyết chúng, một số nhà vật lý học người Nga đã tạo ra một thiết bị có tên “tokamak”, sử dụng trường từ trường để giữ được plasma tỏa ra từ việc hợp nhất nguyên tử. Thông thường, thiết bị tokamak sẽ có hình dạng một chiếc bánh vòng donut, nhưng những cải tiến gần đây đã khiến hình dạng của những chiếc tokamak thay đổi, trở thành hình cầu gần giống với hình dáng của lõi táo. Hình dáng này khiến cho việc tạo từ trường để sản xuất plasma sẽ ít tốn năng lượng và đỡ tốn kém hơn rất nhiều.

Hai tokamak hình cầu tiên tiến nhất thế giới đang được sản xuất tại Vương quốc Anh và đang gần tới giai đoạn hoàn thiện, hai hệ thống mang tên Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) và National Spherical Torus Experiment Upgrade. Chúng sẽ là những hệ thống dẫn đầu trong ngành khoa học năng lượng hợp nhất nguyên tử. Rất có thể trong tương lai thứ năng lượng này sẽ được tiến hành thương mại hóa.

Một thiết kế chủ chốt khác là cho việc thay thế những lõi nam châm bằng đồng bằng những nam châm siêu dẫn, việc thay thế này có thể tạo ra từ trường vừa mạnh hơn lạ ít iêu tốn ít năng lượng hơn để làm nguội nó.

Trên giấy tờ nghiên cứu thì mọi thứ đều hoàn hảo, nhưng vẫn cần những năm tới, đến khi những hệ thống năng lượng này thực sự được đưa vào thử nghiệm hoàn chỉnh, ta mới có thể biết được tiềm năng thực sự của một nhà máy năng lượng từ hợp nhất nguyên tử trong tương lai.