Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học và doanh nghiệp đã theo đuổi mục tiêu khai thác năng lượng nhiệt hạch – quá trình tạo ra năng lượng giống như của Mặt Trời – nhằm phát điện ngay trên Trái Đất.
Thỏa thuận trị giá 6 tỷ USD được công bố hôm 18/12 vừa qua về việc sáp nhập công ty mạng xã hội của Tổng thống Mỹ Donald Trump, Trump Media and Technology Group, với TAE Technologies – doanh nghiệp được Google hậu thuẫn – là diễn biến mới nhất trong một ngành công nghiệp vẫn còn cách rất xa giai đoạn thương mại hóa.
Nhiệt hạch là gì?
Năng lượng nhiệt hạch, quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt Trời và các ngôi sao, xảy ra khi các nguyên tử nhẹ, chẳng hạn như các đồng vị của hydro, bị ép hợp nhất với nhau dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, từ đó giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ.
Các lò phản ứng hạt nhân hiện nay vận hành dựa trên quá trình phân hạch, tức là tách các nguyên tử để tạo ra năng lượng.
Các nhà vật lý tại các công ty tư nhân và phòng thí nghiệm quốc gia đang chạy đua tái tạo phản ứng nhiệt hạch với kỳ vọng tạo ra nguồn điện có mức ô nhiễm thấp và chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài ít hơn. Nếu thành công, nhiệt hạch trong tương lai có thể giúp đáp ứng nhu cầu điện năng đang gia tăng trở lại tại Mỹ lần đầu tiên sau nhiều thập kỷ, do sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo, tiền mã hóa và ngành sản xuất.
Những bên ủng hộ, bao gồm TAE và Commonwealth Fusion Systems, kỳ vọng có thể xây dựng các nhà máy bắt đầu cung cấp điện lên lưới vào giai đoạn cuối những năm 2020 đến đầu thập niên 2030.
Những rào cản lớn
Năm 2022, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore lần đầu tiên đạt được mức năng lượng đầu ra lớn hơn năng lượng đầu vào trong một thí nghiệm nhiệt hạch sử dụng laser. Kể từ đó, phòng thí nghiệm đã tái lập được đột phá này, song lượng năng lượng tạo ra vẫn rất nhỏ so với năng lượng cần thiết để kích hoạt các tia laser ban đầu.
Các phản ứng nhiệt hạch ngắn ngủi mà giới vật lý đạt được cho đến nay sẽ phải diễn ra liên tục và trong thời gian dài thì mới có thể tạo ra điện năng ổn định.
Ngoài ra, các công ty nhiệt hạch còn phải phát triển vật liệu và nhà máy có khả năng chịu được sự bắn phá liên tục của neutron trong thời gian dài. Để trở thành nguồn điện phổ biến, nhiệt hạch nhiều khả năng sẽ phải thay thế toàn bộ hạ tầng điện hiện có.
Công nghệ nào đang được theo đuổi?
Phần lớn các công ty nhiệt hạch hiện nay đang tìm cách kích hoạt phản ứng nhiệt hạch bằng laser hoặc bằng các hệ thống nam châm cỡ lớn. TAE dự kiến sử dụng nam châm và chùm hạt trung hòa, thay vì laser, để tạo phản ứng nhiệt hạch.
Quốc gia nào đang đẩy mạnh nhiệt hạch?
Theo Hiệp hội Công nghiệp Nhiệt hạch có trụ sở tại Mỹ (FIA), Mỹ hiện có 29 nhà phát triển nhiệt hạch, Anh có 4, trong khi Trung Quốc, Đức và Nhật Bản mỗi nước có khoảng 3 đơn vị tham gia lĩnh vực này.
Trung Quốc dường như đang xây dựng một trung tâm nghiên cứu nhiệt hạch kích hoạt bằng laser quy mô lớn tại Miên Dương, tương tự cơ sở nhiệt hạch của Lawrence Livermore. Dự án này có thể phục vụ cả việc thiết kế vũ khí hạt nhân lẫn nghiên cứu phát điện.
Những công ty niêm yết nào đang đầu tư?
FIA cho biết các công ty nhiệt hạch đã nhận được gần 9 tỷ USD vốn tư nhân.
Một số tập đoàn lớn như Chevron, Siemens Energy, Nucor và Alphabet – công ty mẹ của Google – đều đã đầu tư vào các doanh nghiệp nhiệt hạch.
Helion Energy, một startup được hậu thuẫn bởi ông Sam Altman của OpenAI và quỹ đầu tư mạo hiểm của SoftBank, cho biết vào tháng 7 rằng họ đã bắt đầu xây dựng địa điểm cho một nhà máy điện nhiệt hạch dự kiến sẽ cung cấp điện cho các trung tâm dữ liệu của Microsoft vào năm 2028.
Theo Reuters
