From Beijing with Love
Cháu đã lớn thế này rồi à. Lại đây chú ôm cái coi.
Cuộc cạnh tranh giữa Mỹ và Trung Quốc để trở thành quốc gia đầu tiên triển khai năng lượng hạt nhân tổng hợp (nuclear fusion) ở quy mô lưới điện đang nóng lên từng ngày. Sau hàng thập kỷ dẫn đầu, Mỹ hiện đối mặt với thách thức lớn khi Trung Quốc tăng tốc vượt bậc nhờ đầu tư gấp đôi và xây dựng các dự án với tốc độ kỷ lục. Được mệnh danh là “chén thánh” của năng lượng sạch, tổng hợp hạt nhân hứa hẹn tạo ra năng lượng gấp bốn lần trên mỗi kilogram nhiên liệu so với phân hạch hạt nhân truyền thống và gấp bốn triệu lần so với đốt than, mà không phát thải khí nhà kính hay để lại chất thải phóng xạ dài hạn. Theo Ignition Research, nếu thành công, đây sẽ là thị trường trị giá ít nhất 1 nghìn tỷ USD vào năm 2050. Tuy nhiên, giáo sư khoa học và kỹ thuật hạt nhân Dennis Whyte tại MIT đã nói: “Hiện tại, các nhà máy tổng hợp hạt nhân duy nhất đang hoạt động trong vũ trụ là các ngôi sao.” Vậy, vấn đề lớn nhất nằm ở đâu, và ai sẽ dẫn đầu trong cuộc đua này?
Tổng hợp hạt nhân xảy ra khi các nguyên tử hydro bị nén ở nhiệt độ cực cao, tạo thành plasma – một dạng khí siêu nóng – và giải phóng năng lượng khổng lồ từ sự chênh lệch khối lượng trong quá trình hợp nhất. Hai phương pháp phổ biến là sử dụng nam châm mạnh để giữ plasma trong lò phản ứng hình donut gọi là tokamak, hoặc dùng laser năng lượng cao để nén một viên nhiên liệu nhỏ xíu gây nổ nội tại. Mỹ đã ghi dấu ấn lịch sử với lần đầu tiên đạt được “đánh lửa” tổng hợp (fusion ignition) tại Cơ sở Đánh lửa Quốc gia Lawrence Livermore (NIF) vào năm 2022, tạo ra năng lượng dương ròng (net positive energy) bằng phương pháp laser. Tuy nhiên, việc duy trì phản ứng này đủ lâu và chuyển thành điện năng thực tế vẫn là một bài toán kỹ thuật chưa lời giải.
Trung Quốc dù gia nhập cuộc đua muộn hơn vào đầu những năm 2000 thông qua dự án ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) tại Pháp, đang cho thấy sự bứt phá. Lò phản ứng EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) của họ liên tục phá kỷ lục về thời gian giữ plasma, cạnh tranh với dự án WEST của Pháp trong vài tháng qua. Một dự án lớn khác, CRAFT (Comprehensive Research Facility for Fusion Technology), trị giá 700 triệu USD tại miền đông Trung Quốc, dự kiến hoàn thành trong năm nay và sẽ bao gồm tokamak BEST vào năm 2027. Đặc biệt, hình ảnh vệ tinh từ Planet Labs cho thấy Trung Quốc đang xây dựng một cơ sở tổng hợp laser mới tại Miên Dương, với mái vòm chứa phản ứng lớn gấp đôi NIF của Mỹ, có thể là một hệ thống lai tổng hợp-phân hạch (fusion-fission hybrid).
Về mặt tài chính, Trung Quốc đang dẫn đầu với ngân sách công ước tính 1,5 tỷ USD mỗi năm cho nghiên cứu tổng hợp, gần gấp đôi mức trung bình 800 triệu USD của Mỹ trong vài năm qua, theo Văn phòng Khoa học Năng lượng Tổng hợp của Bộ Năng lượng Mỹ. Trong khi Mỹ từng tăng hỗ trợ dưới thời Trump và Biden, tương lai tài trợ dưới nhiệm kỳ thứ hai của Trump vẫn chưa rõ ràng giữa kế hoạch cắt giảm chi tiêu liên bang. Một báo cáo từ Thượng viện Mỹ và các chuyên gia vào tháng 2/2025 kêu gọi đầu tư 10 tỷ USD để duy trì vị thế dẫn đầu, nhưng hiện tại Trung Quốc đã vượt qua về quy mô dự án. Cơ sở laser mới của họ diện tích gấp đôi NIF, hứa hẹn hiệu suất cao hơn trong việc nung nóng và giữ plasma, dù có thể gây tranh cãi vì thiết kế lai tổng hợp-phân hạch – điều khó khả thi tại Mỹ do quy định an toàn nghiêm ngặt.
Ngược lại, Mỹ dẫn đầu về đầu tư tư nhân với hơn 6 tỷ USD trong tổng 8 tỷ USD toàn cầu, theo Hiệp hội Công nghiệp Tổng hợp (FIA). Các công ty khởi nghiệp như Commonwealth Fusion Systems (CFS) – huy động gần 2 tỷ USD từ Bill Gates, Jeff Bezos và Google – đặt mục tiêu đưa nhà máy ARC tại Virginia vào lưới điện đầu thập niên 2030. Helion có 1 tỷ USD từ Sam Altman của OpenAI, cam kết cung cấp năng lượng tổng hợp cho Microsoft vào năm 2028. TAE Technologies được Google hậu thuẫn cũng gom 1,2 tỷ USD. Tuy nhiên, các dự án này vẫn phụ thuộc vào chứng minh tính khả thi thương mại, điều mà Trung Quốc đang tiến gần hơn nhờ quy mô lớn.
Ngoài tiền bạc và kích thước, nhân lực và vật liệu là yếu tố quyết định. Trung Quốc hiện sở hữu số bằng sáng chế tổng hợp nhiều hơn bất kỳ quốc gia nào và có số tiến sĩ trong lĩnh vực này gấp 10 lần Mỹ, theo Nikkei Asia. Trong khi Mỹ từng cắt giảm ngân sách nghiên cứu nội địa vào đầu những năm 2000, buộc các nhà khoa học sang Trung Quốc học hỏi, nước này giờ đối mặt với “chảy máu chất xám” sang các dự án mới của đối thủ. Michl Binderbauer của TAE Technologies nhận định: “Chẳng ai muốn làm việc trên những cỗ máy cũ kỹ.” Các tokamak tại Mỹ như DIII-D hay máy tại Princeton đã hơn 30 năm tuổi, còn Trung Quốc xây mới với tốc độ chóng mặt.
Về vật liệu, tổng hợp đòi hỏi nam châm công suất cao, kim loại đặc biệt, tụ điện và chất bán dẫn – những thứ Trung Quốc đang kiểm soát chuỗi cung ứng. David Kirtley của Helion cho biết thời gian hoàn thành prototype Polaris của họ hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn cung bán dẫn, trong khi Trung Quốc đầu tư gấp 10 lần Mỹ vào phát triển vật liệu tiên tiến. Energy Singularity, một công ty tổng hợp tại Thượng Hải, thừa nhận họ “chắc chắn” hưởng lợi từ chuỗi cung ứng hiệu quả của Trung Quốc khi tạo plasma chỉ trong hai năm kể từ lúc thiết kế tokamak HH70.
Tổng hợp hạt nhân xảy ra khi các nguyên tử hydro bị nén ở nhiệt độ cực cao, tạo thành plasma – một dạng khí siêu nóng – và giải phóng năng lượng khổng lồ từ sự chênh lệch khối lượng trong quá trình hợp nhất. Hai phương pháp phổ biến là sử dụng nam châm mạnh để giữ plasma trong lò phản ứng hình donut gọi là tokamak, hoặc dùng laser năng lượng cao để nén một viên nhiên liệu nhỏ xíu gây nổ nội tại. Mỹ đã ghi dấu ấn lịch sử với lần đầu tiên đạt được “đánh lửa” tổng hợp (fusion ignition) tại Cơ sở Đánh lửa Quốc gia Lawrence Livermore (NIF) vào năm 2022, tạo ra năng lượng dương ròng (net positive energy) bằng phương pháp laser. Tuy nhiên, việc duy trì phản ứng này đủ lâu và chuyển thành điện năng thực tế vẫn là một bài toán kỹ thuật chưa lời giải.
Trung Quốc dù gia nhập cuộc đua muộn hơn vào đầu những năm 2000 thông qua dự án ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) tại Pháp, đang cho thấy sự bứt phá. Lò phản ứng EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) của họ liên tục phá kỷ lục về thời gian giữ plasma, cạnh tranh với dự án WEST của Pháp trong vài tháng qua. Một dự án lớn khác, CRAFT (Comprehensive Research Facility for Fusion Technology), trị giá 700 triệu USD tại miền đông Trung Quốc, dự kiến hoàn thành trong năm nay và sẽ bao gồm tokamak BEST vào năm 2027. Đặc biệt, hình ảnh vệ tinh từ Planet Labs cho thấy Trung Quốc đang xây dựng một cơ sở tổng hợp laser mới tại Miên Dương, với mái vòm chứa phản ứng lớn gấp đôi NIF của Mỹ, có thể là một hệ thống lai tổng hợp-phân hạch (fusion-fission hybrid).
Về mặt tài chính, Trung Quốc đang dẫn đầu với ngân sách công ước tính 1,5 tỷ USD mỗi năm cho nghiên cứu tổng hợp, gần gấp đôi mức trung bình 800 triệu USD của Mỹ trong vài năm qua, theo Văn phòng Khoa học Năng lượng Tổng hợp của Bộ Năng lượng Mỹ. Trong khi Mỹ từng tăng hỗ trợ dưới thời Trump và Biden, tương lai tài trợ dưới nhiệm kỳ thứ hai của Trump vẫn chưa rõ ràng giữa kế hoạch cắt giảm chi tiêu liên bang. Một báo cáo từ Thượng viện Mỹ và các chuyên gia vào tháng 2/2025 kêu gọi đầu tư 10 tỷ USD để duy trì vị thế dẫn đầu, nhưng hiện tại Trung Quốc đã vượt qua về quy mô dự án. Cơ sở laser mới của họ diện tích gấp đôi NIF, hứa hẹn hiệu suất cao hơn trong việc nung nóng và giữ plasma, dù có thể gây tranh cãi vì thiết kế lai tổng hợp-phân hạch – điều khó khả thi tại Mỹ do quy định an toàn nghiêm ngặt.
Ngược lại, Mỹ dẫn đầu về đầu tư tư nhân với hơn 6 tỷ USD trong tổng 8 tỷ USD toàn cầu, theo Hiệp hội Công nghiệp Tổng hợp (FIA). Các công ty khởi nghiệp như Commonwealth Fusion Systems (CFS) – huy động gần 2 tỷ USD từ Bill Gates, Jeff Bezos và Google – đặt mục tiêu đưa nhà máy ARC tại Virginia vào lưới điện đầu thập niên 2030. Helion có 1 tỷ USD từ Sam Altman của OpenAI, cam kết cung cấp năng lượng tổng hợp cho Microsoft vào năm 2028. TAE Technologies được Google hậu thuẫn cũng gom 1,2 tỷ USD. Tuy nhiên, các dự án này vẫn phụ thuộc vào chứng minh tính khả thi thương mại, điều mà Trung Quốc đang tiến gần hơn nhờ quy mô lớn.
Ngoài tiền bạc và kích thước, nhân lực và vật liệu là yếu tố quyết định. Trung Quốc hiện sở hữu số bằng sáng chế tổng hợp nhiều hơn bất kỳ quốc gia nào và có số tiến sĩ trong lĩnh vực này gấp 10 lần Mỹ, theo Nikkei Asia. Trong khi Mỹ từng cắt giảm ngân sách nghiên cứu nội địa vào đầu những năm 2000, buộc các nhà khoa học sang Trung Quốc học hỏi, nước này giờ đối mặt với “chảy máu chất xám” sang các dự án mới của đối thủ. Michl Binderbauer của TAE Technologies nhận định: “Chẳng ai muốn làm việc trên những cỗ máy cũ kỹ.” Các tokamak tại Mỹ như DIII-D hay máy tại Princeton đã hơn 30 năm tuổi, còn Trung Quốc xây mới với tốc độ chóng mặt.
Về vật liệu, tổng hợp đòi hỏi nam châm công suất cao, kim loại đặc biệt, tụ điện và chất bán dẫn – những thứ Trung Quốc đang kiểm soát chuỗi cung ứng. David Kirtley của Helion cho biết thời gian hoàn thành prototype Polaris của họ hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn cung bán dẫn, trong khi Trung Quốc đầu tư gấp 10 lần Mỹ vào phát triển vật liệu tiên tiến. Energy Singularity, một công ty tổng hợp tại Thượng Hải, thừa nhận họ “chắc chắn” hưởng lợi từ chuỗi cung ứng hiệu quả của Trung Quốc khi tạo plasma chỉ trong hai năm kể từ lúc thiết kế tokamak HH70.
