Trung Quốc mong sở hữu năng lượng nhiệt hạch sau 6 năm nữa

Chính phủ Trung Quốc vừa phê duyệt dự án xây dựng nhà máy điện xung lớn nhất thế giới với kế hoạch tạo ra năng lượng nhiệt hạch hạt nhân vào năm 2028.

“Năng lượng nhiệt hạch là viên ngọc quý trong lĩnh vực khoa học và công nghệ thế giới hiện nay. Trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới đạt được ngưỡng giải phóng năng lượng nhiệt hạch ở quy mô năng lượng sẽ đặt dấu mốc quan trọng nhất trên con đường tạo ra năng lượng nhiệt hạch cho con người”, Peng Xianjue - Giáo sư Học viện Vật lý Kỹ thuật Trung Quốc - cho biết trong cuộc họp trực tuyến do tổ chức tư vấn Techxcope có trụ sở tại Bắc Kinh tổ chức vào ngày 9/9.

Giáo sư Peng là người góp phần phát triển một trong những đầu đạn hạt nhân thu nhỏ tiên tiến nhất của Trung Quốc và đồng thời là cố vấn cấp cao cho chương trình vũ khí hạt nhân quốc gia.

Cỗ máy Z-pinch - mô phỏng các phản ứng nhiệt hạch của bom nhiệt hạch thông qua áp suất từ ​​trường được tạo ra bởi một xung điện cực mạnh - dự kiến ​​được hoàn thành vào năm 2025 tại Thành Đô, thủ phủ của tỉnh Tứ Xuyên. Máy dự kiến tạo ra 50 triệu ampe điện - gấp đôi so với công suất điện xung mà một thiết bị tương tự tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia ở Mỹ đang giữ kỷ lục.

Trong hàng chục năm qua, các cường quốc hạt nhân như Mỹ, Nga và Trung Quốc đã phát triển một số máy Z-pinch để mô phỏng các điều kiện cần thiết phát triển vũ khí nguyên tử.

Các thiết bị này có thể lưu trữ một lượng điện năng khổng lồ và giải phóng nó chỉ trong vài nano giây. Xung điện có thể tạo ra áp suất cực lớn và bức xạ đủ để hai nguyên tử nhẹ hợp nhất thành một nguyên tử nặng hơn và tạo ra năng lượng.

Tuy nhiên, để chế tạo một cỗ máy mà có thể sản xuất năng lượng nhiệt hạch đầu ra nhiều hơn đầu vào là cực kỳ khó. Cho đến thời điểm hiện tại, chưa có bất kỳ quốc gia nào thành công.

Theo bài thuyết trình của Giáo sư Peng, các nhà nghiên cứu Trung Quốc cố gắng tạo ra phản ứng tổng hợp hạt nhân bằng cách sử dụng điện tích mạnh để đốt cháy một số lượng nhỏ đồng vị hydro là deuteri và triti.

Thông qua quá trình kiểm soát cẩn trọng, các nhà khoa học hy vọng có thể giới hạn năng lượng xung được giải phóng ở mức vài trăm triệu jun - mạnh ngang với một bao thuốc nổ TNT 20kg.

Theo ước tính của nhóm Giáo sư Peng, quá trình phân hạch urani sẽ làm tăng tổng sản lượng nhiệt của cơ sở sản xuất năng lượng gấp 10 đến 20 lần, đẩy nhanh đáng kể việc ứng dụng năng lượng nhiệt hạch và sẵn sàng cho sản xuất điện thương mại vào năm 2035.

Các nhà nghiên cứu cho biết nhà máy điện xung trong tương lai có thể sử dụng quặng urani tự nhiên, chất thải hạt nhân được tạo ra bởi các lò phản ứng hoặc thorium, có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng cho hàng nghìn hay thậm chí hàng chục nghìn năm trong khi tạo ra ít chất thải phóng xạ.

Một nhà vật lý hạt nhân Trung Quốc giấu tên chỉ ra dù cỗ máy Z-pinch có một số ưu điểm riêng, nhưng nó cũng tồn tại một số khó khăn có thể ảnh hưởng đến ứng dụng phổ biến.

Cụ thể, nguồn điện sẽ cần tạo ra và giải phóng các điện tích ở tần số cao sau vài giây một, gây ra một áp lực rất lớn lên các tụ điện và các thành phần khác. Ngoài ra, thiết bị mục tiêu sẽ cần được thay thế sau mỗi lần phản ứng, trong khi một ngày có hàng nghìn phản ứng diễn ra.