Một công ty Trung Quốc lần đầu đạt khả năng kiểm soát plasma hydro-boron ở các thông số cao, đánh dấu bước tiến được đánh giá là “quan trọng và có giá trị” trong nghiên cứu nhiệt hạch giam giữ từ tính không phát neutron.
Tập đoàn ENN, có trụ sở tại Lang Phường, tỉnh Hà Bắc, hôm 29/9 thông báo thiết bị hình cầu EXL-50U của họ đã thành công tạo ra phản ứng nhiệt hạch hydro-boron.
EXL-50U là một thiết bị tokamak nhỏ gọn, sử dụng từ trường để giam giữ khí tích điện, hay plasma, phục vụ nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch.
“Đây là lần đầu tiên một công ty nhiệt hạch thương mại tự mình đạt được phản ứng nhiệt hạch hydro-boron trên thiết bị của mình”, ENN cho biết.
Hydro-boron: hướng đi khác với nhiệt hạch D-T
Phần lớn các chương trình nghiên cứu nhiệt hạch có kiểm soát hiện nay, tiêu biểu là Lò phản ứng Nhiệt hạch Thực nghiệm Quốc tế (ITER) tại Pháp, chủ yếu sử dụng deuterium và tritium (D-T) làm nhiên liệu.
Về mặt công nghệ, phản ứng D-T tương đối dễ đạt được hơn. Tuy nhiên, nguồn tritium cực kỳ hạn chế. Đồng vị này chỉ tồn tại với lượng rất nhỏ trong tự nhiên, không thể khai thác trực tiếp như một loại khoáng sản và có chi phí sản xuất rất cao.
Tritium cũng là một chất phóng xạ. Đáng chú ý hơn, quá trình nhiệt hạch D-T giải phóng neutron năng lượng cao, có khả năng gây ra hiện tượng phóng xạ cảm ứng trong các vật liệu xung quanh, khiến vấn đề này không thể xem nhẹ.
ENN, một trong những doanh nghiệp năng lượng sạch lớn của Trung Quốc, thay vào đó lựa chọn hướng nhiệt hạch hydro-boron.
Phản ứng này kết hợp một proton hydro với hạt nhân boron-11 để tạo ra các hạt nhân helium, còn gọi là hạt alpha, cùng năng lượng mà không giải phóng neutron năng lượng cao.
Theo World Nuclear News, một số công ty nhiệt hạch tư nhân nổi bật trên thế giới, trong đó có TAE Technologies của Mỹ và Marvel Fusion của Đức, cũng đang phát triển công nghệ nhiệt hạch hydro-boron.
Yang Yuanming, kỹ sư trưởng phụ trách dự án nhiệt hạch của ENN, từng nói với South China Morning Post rằng nhiên liệu cho phản ứng hydro-boron rất dồi dào và dễ tiếp cận.
Theo ông Yang, phản ứng này về lý thuyết có thể tạo ra điện trực tiếp và không giải phóng neutron năng lượng cao.
Tuy nhiên, giới nghiên cứu từ lâu thừa nhận rằng thách thức lớn nhất của phương pháp này nằm ở việc phải tạo ra các điều kiện phản ứng cực kỳ khắt khe, kéo theo hàng loạt yêu cầu kỹ thuật rất phức tạp.
Giữa lúc nhiều đối thủ thương mại trên thế giới đang chạy đua theo hướng tương tự, thiết bị thử nghiệm của ENN đã đạt một bước tiến đáng chú ý.
Không chỉ tăng nhiệt độ plasma
Thay vì đi theo phương pháp truyền thống là liên tục nâng nhiệt độ tổng thể của plasma, nhóm ENN lựa chọn một cách tiếp cận khác.
Các nhà nghiên cứu kết hợp hiệu ứng của kỹ thuật bơm chùm tia trung hòa năng lượng cao với sóng tần số vô tuyến để tác động chính xác vào vùng năng lượng mà nhiên liệu có xu hướng phản ứng mạnh nhất. Vùng này được gọi là “đỉnh cộng hưởng đầu tiên”.
Cơ chế trên nhanh chóng tạo ra một lượng lớn “proton nhanh” bên trong hệ thống.
Những hạt có năng lượng cao này đóng vai trò như chất xúc tác cho phản ứng, kích hoạt chuỗi phản ứng và đẩy tốc độ phản ứng nhiệt hạch tổng thể lên hơn 100 triệu lần mỗi giây.
ENN cho biết hơn 10 chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực này, đến từ các viện nghiên cứu quốc tế và những trường đại học danh tiếng, đã tham gia một cuộc họp chuyên biệt để đánh giá kết quả thí nghiệm.
Theo công ty, các chuyên gia “nhất trí” rằng việc đo được các hạt alpha một cách hiệu quả và có thể lặp lại – sản phẩm của phản ứng nhiệt hạch trong thí nghiệm – đã củng cố tính xác thực của kết quả.
ENN cho rằng thành tựu này là “một đóng góp quan trọng và có giá trị” đối với nghiên cứu toàn cầu về phản ứng hydro-boron bằng phương pháp giam giữ từ tính.
Trung Quốc chạy đua thương mại hóa nhiệt hạch
ENN nằm trong số nhiều doanh nghiệp tư nhân và doanh nghiệp được nhà nước hậu thuẫn tại Trung Quốc đang chạy đua xây dựng lò phản ứng nhiệt hạch thương mại vào năm 2035 hoặc sớm hơn.
Đầu tháng này, công ty tổ chức lễ khởi công dự án Helong-2 tại trung tâm nghiên cứu và phát triển nhiệt hạch của mình.
Theo ENN, thiết bị nhiệt hạch thế hệ thứ ba này sẽ trở thành một nền tảng kỹ thuật quan trọng trong quá trình hướng tới xây dựng một nhà máy điện nhiệt hạch thông minh.
Yang Yuanming, kỹ sư trưởng của dự án, chia sẻ cột mốc mới trên mạng xã hội vào sáng 29/9 và đặt mục tiêu tiếp theo là nhanh chóng đưa nhiệt độ plasma lên 100 triệu độ C, tương đương 180 triệu độ F.
Nếu tiếp tục đạt được các bước tiến về khả năng duy trì và kiểm soát plasma, công nghệ hydro-boron có thể trở thành một hướng nghiên cứu đáng chú ý trong cuộc đua tìm kiếm nguồn năng lượng nhiệt hạch sạch, dồi dào và hạn chế phát sinh neutron năng lượng cao.
Theo SCMP
