Thí nghiệm nhiệt hạch phá kỷ lục, tiến gần hơn đến "nguồn năng lượng mới"

Trong các thí nghiệm mới đây, lò phản ứng nhiệt hạch Joint European Torus (JET) ở Culham, Oxford (Anh) đã thành công trong việc tạo ra các tia sáng cực nóng, từ đó giải phóng 59 megajoules năng lượng. Được biết, con số này tương đương với năng lượng giải phóng ra từ một vụ nổ của 14kg TNT.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân cũng chính là điều thường gặp tại các ngôi sao (điển hình là Mặt Trời), khi chúng hợp nhất các hạt nhân nguyên tử để tạo thành hạt nhân nặng hơn.

"Học" theo hiện tượng này, các nhà vật lý hạt nhân từ lâu đã tìm ra cách để triển khai các phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các lò phản ứng trên Trái Đất vì phương pháp này tạo ra nhiều năng lượng hơn nhiều so với việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Thí dụ như một lượng nguyên tử hydro có kích thước bằng quả dứa cung cấp năng lượng tương đương với khoảng 10.000 tấn than, theo một tuyên bố từ dự án Lò phản ứng thực nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER).

Các thí nghiệm mới tại JET được thiết kế để giúp "mở đường" cho siêu dự án ITER, nhằm mục đích tạo ra một nhà máy tổng hợp hạt nhân đầu tiên trên thế giới. ITER hiện đang được xây dựng ở miền Nam nước Pháp.

"Chúng tôi đã mất nhiều năm để chuẩn bị thí nghiệm này. Cuối cùng chúng tôi đã thành công trong việc xác nhận được các dự đoán và mô hình của mình. Đó là tin tốt trong tiến trình hướng đến ITER", Athina Kappatou, nhà vật lý tại Viện Vật lý Plasma Max Planck ở Garching gần Munich, Đức cho biết.

Được biết, JET bắt đầu hoạt động vào năm 1983. Lò phản ứng hiện sử dụng đồng vị hydro deuterium và tritium làm nhiên liệu. Hiện tại, nó là nhà máy điện duy nhất trên thế giới có khả năng vận hành bằng nhiên liệu deuterium-tritium.

Sự kết hợp của deuterium và tritium cũng được xem là sự phản ứng dễ dàng nhất có thể thực hiện đến nay, và trong điều kiện có nhiệt độ thấp nhất.

Tuy nhiên, phản ứng cũng đặt ra một số thách thức. Thí dụ như việc nó có thể tạo ra một lượng nơtron năng lượng cao nguy hiểm. Trong đó, mỗi nơtron di chuyển với tốc độ khoảng 187 triệu km/h, tương đương 17,3% tốc độ ánh sáng. Tốc độ này nhanh đến mức chúng có thể chạm tới Mặt Trăng trong khoảng thời gian chưa đầy 8 giây. Do đó, cần có biện pháp che chắn đặc biệt trong các thí nghiệm này.

Một thách thức khác là xử lý các vấn đề phát sinh, rò rỉ phóng xạ, vì tritium có tính phóng xạ cực mạnh, lại cực kỳ khan hiếm.

JET cũng đã lập kỷ lục thế giới trước đó về năng lượng tạo ra từ phản ứng tổng hợp hạt nhân vào năm 1997 với các plasmas tạo ra 22 megajoules năng lượng. Đến nay, thí nghiệm mới đã tạo ra các plasmas với gấp đôi lượng năng lượng chỉ bằng cách sử dụng 170 microgam nhiên liệu deuterium-tritium sẵn có.