Khám Phá Hành Trình Hình Thành Plasma Trong Lò Phản Ứng Nhiệt Hạch

Công ty Tokamak Energy đã công bố hình ảnh nổi bật bên trong lò phản ứng nhiệt hạch, nơi đạt đến nhiệt độ 100 triệu độ C để tạo ra plasma.

Ảnh: Tokamak Energy

Tokamak Energy, một công ty tiên phong trong lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch, đã phát triển một thiết bị đặc biệt có tên gọi là lò tokamak hình cầu. Thiết bị này có hình dạng như một chiếc bánh donut và sử dụng các nam châm cực mạnh để giữ lại dòng plasma nhiệt độ cao. Plasma, được coi là trạng thái thứ tư của vật chất, bao gồm các electron mang điện tích âm và ion tích điện dương, được tách ra bởi nhiệt độ cực cao của môi trường xung quanh.

Khi các nguyên tử hydro được đẩy tới nhiệt độ cao, chúng trở nên tích điện dương và tương tác với nhau. Trên Mặt Trời, lực hấp dẫn mạnh mẽ tạo ra áp suất cực lớn có khả năng vượt qua lực đẩy này. Tuy nhiên, điều kiện như vậy rất khó để tái hiện trên Trái Đất, dẫn đến việc các nhà khoa học phải nâng cao nhiệt độ plasma. Nhiệt độ càng cao, nguyên tử càng di chuyển nhanh, giúp chúng vượt qua lực đẩy và bắt đầu quá trình kết hợp. Chris Kelsall, giám đốc điều hành của Tokamak Energy, đã cho biết như vậy.

Quá trình này yêu cầu nhiệt độ đạt trên 100 triệu độ C, tức là gấp hơn 6 lần nhiệt độ tại lõi của Mặt Trời. “Khi các nguyên tử sáp nhập, chúng sẽ tạo ra nguyên tử heli cùng một neutron mang lại 80% năng lượng từ phản ứng. Đó là nguồn năng lượng mà chúng tôi thu thập”, Kelsall cho hay. Video mà Tokamak Energy công bố cho thấy những khoảnh khắc lò phản ứng đạt tới 100 triệu độ C chỉ trong vài mili giây, với một lượng nhỏ nguyên tử kết hợp. Để đạt được quy mô lớn hơn, nhà máy năng lượng nhiệt hạch cần hoạt động liên tục trong nhiều giờ liền, nhưng hiện vẫn chưa có một nhà máy nào như thế.

Để duy trì các điều kiện khắc nghiệt, plasma siêu nóng cần phải được giữ trong một không gian nhỏ, do đó, lò tokamak cần sử dụng các nam châm mạnh. “Một hệ thống nam châm lớn là điều cần thiết,” Tony Langtry, trưởng phòng kỹ thuật tại Tokamak Energy cho biết. “Từ trường điều khiển plasma được tạo ra bởi dòng điện khổng lồ lưu thông qua dây dẫn. Khi dòng điện đi qua, nó tạo ra từ trường. Plasma cũng có dòng điện và sẽ phản ứng với từ trường đó”.

Ảnh minh họa cho bên trong lò phản ứng nhiệt hạch tokamak.

Mẫu lò tokamak hiện đang hoạt động tại cơ sở là ST40, sử dụng nam châm đồng để giữ lại plasma. Theo Kelsall, đồng là vật liệu dẫn điện tốt. Tuy nhiên, các vật liệu thông thường như đồng lại có điện trở, điều này khiến một phần năng lượng biến đổi thành nhiệt và dẫn đến tiêu hao năng lượng. Ngược lại, vật liệu siêu dẫn không tạo ra điện trở và không gây lãng phí nhiệt trong điều kiện thích hợp.

Mẫu lò tokamak tiếp theo, ST80, sẽ áp dụng công nghệ siêu dẫn để tạo ra từ trường mạnh hơn, hiệu quả hơn trong việc kiểm soát plasma. Kelsall cho biết mẫu lò này dự kiến sẽ được hoàn thành vào năm 2026 hoặc 2027. Sau đó, nghiên cứu sẽ tiến tới mẫu ST-E1, nhằm thử nghiệm khả năng cung cấp điện cho lưới điện thông qua công nghệ này. Họ hy vọng có thể hoàn thành dự án vào đầu thập niên 2030.

Để tìm hiểu thêm về cách bảo vệ bản thân trong trường hợp có thảm họa hạt nhân xảy ra, bạn có thể tham khảo bài viết Nơi Nào An Toàn Nhất Khi Thảm Họa Hạt Nhân Xảy Ra?. Bài viết này sẽ giúp bạn khám phá những vị trí trú ẩn an toàn và cách để bảo vệ bản thân trong tình huống hiểm nguy.

Ngoài ra, nếu bạn yêu thích những câu chuyện thú vị về sự tình cờ trong cuộc sống, hãy đọc bài viết Khám Phá Vận May Đặc Biệt Của Lão Nông Khi Đào Măng, nơi mà một lão nông đã tìm thấy hòn đá quý hiếm trị giá 2.000 tỷ đồng chỉ trong quá trình đào măng.

Cuối cùng, để hiểu rõ hơn về khả năng chịu đựng của Trái Đất trước các thảm họa tự nhiên, hãy tham khảo bài viết Trái Đất Có Thể Chịu Đựng 10.000 Quả Bom Hạt Nhân Hay Không?. Bài viết này sẽ giúp bạn có cái nhìn sâu sắc về sức mạnh của năng lượng hạt nhân và tác động của nó đến môi trường sống.