Hàn Quốc đạt đột phá mới với thí nghiệm tổng hợp hạt nhân

Hàn Quốc vừa lập kỷ lục thế giới mới về khoảng thời gian duy trì nhiệt độ 100 triệu độ C - gấp 7 lần lõi Mặt trời - trong một thí nghiệm tổng hợp hạt nhân, điều mà các nhà khoa học cho là bước tiến quan trọng cho tương lai của công nghệ năng lượng.

"Mặt trời nhân tạo", hay chính xác là thiết bị nghiên cứu nhiệt hạch KSTAR của Viện Năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc (KFE), đã thành công duy trì plasma ở nhiệt độ 100 triệu độ C trong 48 giây, đánh bại kỷ lục 30 giây trước đó được thiết lập vào năm 2021.

KSTAR lập kỷ lục sau quá trình thử nghiệm từ tháng 12/2023 đến tháng 2 năm nay. Ông Si-Woo Yoon, giám đốc Trung tâm nghiên cứu KSTAR tại KFE, cho biết mục tiêu cuối cùng là KSTAR có thể duy trì 100 triệu độ C trong 300 giây vào năm 2026, dấu mốc quan trọng để mở rộng quy mô hoạt động nhiệt hạch.

 Thiết bị nghiên cứu tiên tiến Tokamak siêu dẫn Hàn Quốc (KSTAR), được gọi là "mặt trời nhân tạo", tại Viện Năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc. Ảnh: AFP

Thiết bị nghiên cứu tiên tiến Tokamak siêu dẫn Hàn Quốc (KSTAR), được gọi là "mặt trời nhân tạo", tại Viện Năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc. Ảnh: AFP

Phản ứng tổng hợp hạt nhân (hay phản ứng nhiệt hạch hoặc hợp hạch) mô phỏng lại quá trình tạo ra ánh sáng và nhiệt từ các ngôi sao bằng cách kết hợp hai nguyên tử lại với nhau để giải phóng lượng năng lượng khổng lồ. Phản ứng này có tiềm năng cung cấp năng lượng vô hạn mà gần như không gây phát thải carbon hoặc phóng xạ.

Tuy nhiên, việc làm chủ phản ứng nhiệt hạch trên Trái đất là vô cùng khó khăn. Cách phổ biến nhất để đạt được năng lượng nhiệt hạch là nung nóng các biến thể hydro đến nhiệt độ cực cao để tạo ra plasma.

Các nhà khoa học của KFE cho biết họ đã tìm cách giúp KSTAR kéo dài thời gian duy trì 100 triệu độ C bằng cách sử dụng bộ chuyển hướng vonfram mới thay vì carbon, giúp tách nhiệt và tạp chất tạo ra bởi phản ứng nhiệt hạch.

"Các plasma nhiệt độ cao và mật độ cao... rất quan trọng đối với tương lai của các lò phản ứng tổng hợp hạt nhân", ông Yoon cho biết, nói thêm rằng việc duy trì nhiệt độ cao này không dễ do tính chất không ổn định của plasma nhiệt độ cao. Đó là lý do tại sao kỷ lục này lại có ý nghĩa quan trọng.

Thành tựu của KSTAR tại Hàn Quốc sẽ thúc đẩy sự phát triển của Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế ở Pháp, được gọi là ITER. Ông Yoon cho biết KSTAR sẽ giúp ích rất nhiều trong việc đảm bảo kịp thời hiệu suất dự kiến của ITER và thúc đẩy thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch.

Tuy nhiên, việc thương mại hóa phản ứng nhiệt hạch vẫn còn là một chặng đường dài khi các nhà nghiên cứu đối mặt với những khó khăn trong khoa học và kỹ thuật. Aneeqa Khan, nhà nghiên cứu về phản ứng nhiệt hạch tại Đại học Manchester ở Anh cho biết, phản ứng nhiệt hạch "chưa sẵn sàng và không thể giúp chúng ta giải quyết cuộc khủng hoảng khí hậu hiện nay".

Tuy nhiên, bà nói thêm, nếu tiến trình tiếp tục, phản ứng nhiệt hạch "có tiềm năng trở thành một phần của tổ hợp năng lượng xanh trong nửa sau của thế kỷ".

Tháng 2 vừa rồi, các nhà khoa học gần thành phố Oxford của Anh tuyên bố đã lập kỷ lục sản xuất nhiều năng lượng hơn bao giờ hết trong phản ứng nhiệt hạch. Họ tạo ra 69 megajoule năng lượng nhiệt hạch trong 5 giây, gần đủ để cùng lúc cung cấp năng lượng cho 12.000 ngôi nhà.