Bui Nhat Minh
Intern Writer
Các nhà khoa học tại Mỹ vừa công bố một thiết kế đột phá cho nhà máy điện nhiệt hạch nhỏ gọn, sử dụng công nghệ plasma áp suất cao nhằm tăng hiệu suất tạo năng lượng. Đây có thể là bước tiến quan trọng đưa năng lượng nhiệt hạch đến gần hơn với thực tế, dù vẫn còn nhiều chặng đường phía trước.
Tại cơ sở nghiên cứu DIII-D của General Atomics, các nhà khoa học đã mô phỏng một lò phản ứng tokamak có kích thước chỉ khoảng 8 mét nhưng đủ khả năng tạo ra 200 megawatt điện ròng mức năng lượng đáng kể cho một thiết kế nhỏ gọn. Điều đặc biệt nằm ở việc họ nén plasma đến áp suất cao hơn, từ đó làm tăng mật độ năng lượng trong buồng phản ứng.
Các mô hình vật lý cho thấy việc nén plasma không chỉ giúp tạo ra năng lượng hiệu quả hơn mà còn kích hoạt “dòng điện khởi động” tự động giảm sự phụ thuộc vào các thiết bị bên ngoài để duy trì phản ứng. Nói cách khác, lò tokamak này có thể tự vận hành trong thời gian dài mà không cần can thiệp nhiều từ con người.
Thiết kế này được thực hiện nhờ sự hợp tác giữa General Atomics và Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, với sự hỗ trợ tính toán từ siêu máy tính Cori tại Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Quốc gia (NERSC). Đây là lần đầu tiên một mô hình tích hợp đầy đủ được sử dụng để dự đoán hiệu suất lò phản ứng cũng như hành vi tự nhiên của plasma trong điều kiện thực tế.
Dù còn trong giai đoạn lý thuyết và mô phỏng, nghiên cứu này mở ra một hướng đi mới cho ngành năng lượng nhiệt hạch. Khác với các lò tokamak truyền thống vốn đồ sộ và khó kiểm soát, lò tokamak nhỏ gọn sử dụng plasma áp suất hứa hẹn sẽ dễ xây dựng hơn, chi phí thấp hơn và hoạt động hiệu quả hơn trong tương lai.
Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng thiết kế của họ chưa phải là nguyên mẫu sẵn sàng để xây dựng, nhưng nó có thể đóng vai trò như một “bản đồ đường” cho những bước tiếp theo của ngành. Nếu được đầu tư đúng mức và tiếp tục nghiên cứu, chúng ta có thể thấy những nguyên mẫu đầu tiên trong vài thập kỷ tới.
Trong khi một số dự án lớn như ITER vẫn đang tiến hành các thử nghiệm kéo dài, hướng tiếp cận bằng công nghệ plasma áp suất cao đang giúp thu nhỏ mọi thứ lại, cả về quy mô lẫn thời gian. Và nếu đúng như dự đoán, lò phản ứng tokamak mini này có thể là câu trả lời cho nhu cầu năng lượng sạch, bền vững của thế giới trong tương lai.
www.popularmechanics.com
Plasma áp suất cao chìa khóa thu nhỏ tokamak
Tại cơ sở nghiên cứu DIII-D của General Atomics, các nhà khoa học đã mô phỏng một lò phản ứng tokamak có kích thước chỉ khoảng 8 mét nhưng đủ khả năng tạo ra 200 megawatt điện ròng mức năng lượng đáng kể cho một thiết kế nhỏ gọn. Điều đặc biệt nằm ở việc họ nén plasma đến áp suất cao hơn, từ đó làm tăng mật độ năng lượng trong buồng phản ứng.
Các mô hình vật lý cho thấy việc nén plasma không chỉ giúp tạo ra năng lượng hiệu quả hơn mà còn kích hoạt “dòng điện khởi động” tự động giảm sự phụ thuộc vào các thiết bị bên ngoài để duy trì phản ứng. Nói cách khác, lò tokamak này có thể tự vận hành trong thời gian dài mà không cần can thiệp nhiều từ con người.
Thiết kế này được thực hiện nhờ sự hợp tác giữa General Atomics và Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, với sự hỗ trợ tính toán từ siêu máy tính Cori tại Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Quốc gia (NERSC). Đây là lần đầu tiên một mô hình tích hợp đầy đủ được sử dụng để dự đoán hiệu suất lò phản ứng cũng như hành vi tự nhiên của plasma trong điều kiện thực tế.
Vẫn là tương lai, nhưng là một tương lai có thể chạm tới
Dù còn trong giai đoạn lý thuyết và mô phỏng, nghiên cứu này mở ra một hướng đi mới cho ngành năng lượng nhiệt hạch. Khác với các lò tokamak truyền thống vốn đồ sộ và khó kiểm soát, lò tokamak nhỏ gọn sử dụng plasma áp suất hứa hẹn sẽ dễ xây dựng hơn, chi phí thấp hơn và hoạt động hiệu quả hơn trong tương lai.
Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng thiết kế của họ chưa phải là nguyên mẫu sẵn sàng để xây dựng, nhưng nó có thể đóng vai trò như một “bản đồ đường” cho những bước tiếp theo của ngành. Nếu được đầu tư đúng mức và tiếp tục nghiên cứu, chúng ta có thể thấy những nguyên mẫu đầu tiên trong vài thập kỷ tới.
Trong khi một số dự án lớn như ITER vẫn đang tiến hành các thử nghiệm kéo dài, hướng tiếp cận bằng công nghệ plasma áp suất cao đang giúp thu nhỏ mọi thứ lại, cả về quy mô lẫn thời gian. Và nếu đúng như dự đoán, lò phản ứng tokamak mini này có thể là câu trả lời cho nhu cầu năng lượng sạch, bền vững của thế giới trong tương lai.
This Is the First Fusion Power Plant to Generate Net Electricity
Here's the secret to the self-sustaining tokamak concept.
www.popularmechanics.com
