{Điều kỳ diệu nhất 2021} – Mặt trời nhân tạo đến từ China

Các nhà khoa học Trung Quốc đã tiến gần đến việc tạo ra một “mặt trời nhân tạo” bằng cách duy trì nhiệt độ 120 triệu độ C trong hơn 100 giây. Lò phản ứng Tokamak siêu dẫn (EAST) của Trung Quốc là một trong những thí nghiệm nghiên cứu kỳ diệu về phản ứng tổng hợp hạt nhân và chúng đã đạt được một số tiến bộ đáng kinh ngạc trong vài năm qua. Các nhà khoa học Trung Quốc đã lập kỷ lục thế giới mới về việc giữ nhiệt độ plasma ở 120 triệu độ C trong 101s trong thử nghiệm mới nhất vào năm 2021, và họ đang tiến gần hơn đến mục tiêu dài hạn là hạn chế năng lượng sạch.

Trung Quốc tạo ra một “mặt trời nhân tạo”

Ý tưởng đằng sau nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân là tái hiện cách Mặt Trời tạo ra lượng năng lượng khổng lồ. Quá trình gồm một lượng nhiệt lớn và áp suất kết hợp tạo thành plasma. Trong đó các hạt nguyên tử hợp nhất với vận tốc siêu nhanh. Các nhà khoa học đang tìm cách kích hoạt và nghiên cứu những phản ứng này trên Trái Đất. Với một loạt các thiết bị thí nghiệm, nhưng những chuyên gia nhận định rằng EAST. Được đặt tại Viện Khoa học Vật lý Hefei của Học viện Khoa học Trung Quốc, là cách tiếp cận hứa hẹn nhất.

EAST là một thiết bị kim loại hình xuyến gồm các cuộn dây từ tính được thiết kế. Để duy trì những dòng plasma hydro siêu nóng đủ lâu để các phản ứng trên xảy ra. Vào năm 2016, các nhà khoa học tại EAST đã làm nóng plasma hydro đến khoảng 50 triệu độ C và duy trì trong 102 giây. Sau đó vào năm 2018, họ đã đạt được mốc 100 triệu độ C nóng hơn lõi của Mặt Trời 6 lần. Và duy trì được 10 giây.

Đạt kỷ lục trên thế giới

Theo Xinhua, lần thử nghiệm mới nhất đánh dấu một bước tiến lớn. Đạt được kỷ lục mới khi làm nóng plasma đến 120 triệu độ C và duy trì 101 giây. Ở các thí nghiệm riêng biệt, “Mặt Trời nhân tạo”. Này có độ nóng plasma đến 160 triệu độ C trong 20 giây. Mục tiêu của EAST là duy trì plasma ở 100 triệu độ C trong hơn 1.000 giây (khoảng 17 phút). Nhiệt độ mà các nhà khoa học Trung Quốc vừa đạt được gần giống một vụ nổ nhiệt hạch cỡ vừa.

Mục đích của thí nghiệm là lặp lại các điều kiện phản ứng tổng hợp hạt nhân. Xảy ra sâu bên trong Mặt Trời. Một thí nghiệm khác được tiến hành trong thập kỷ trước đã tạo ra nhiệt độ cao hơn con số này. Nhưng nó không tồn tại trong thời gian dài như kết quả vừa công bố tại Trung Quốc. Và người ta cũng không thể lặp lại thí nghiệm đó.

Mặt Trời nhân tạo có thể hoạt động ổn định trong nhiều thập kỷ

Những thí nghiệm này không được thiết kế nhằm tạo ra điện tiêu thụ thông thường. Mà để cải tiến lĩnh vực vật lý tổng hợp cho những thiết bị thế hệ sau như ITER. Lò phản ứng tổng hợp hạt nhân lớn nhất thế giới dự kiến hoàn thành vào năm 2025. Tương tự EAST, các thí nghiệm trên lò phản ứng KSTAR của Hàn Quốc. Đã lập kỷ lục thế giới vào năm ngoái. Duy trì plasma ở hơn 100 triệu độ C trong 20 giây. Ngoài ra quốc gia này cũng thông báo về việc phát triển ITER. Và dự kiến sẽ chính thức hoạt động vào năm 2035.

Tuy nhiên, việc kiểm soát khí hydro ở trạng thái plasma không hề đơn giản. Trong suốt 60 năm qua, chưa một lò phản ứng EAST nào có thể duy trì khí hydro ở trạng thái plasma. Trong hơn 20 giây. Ở nhiệt độ siêu cao, các phản ứng hạt nhân phải xảy ra một cách chính xác và không được tiếp xúc trực tiếp với plasma. Nếu không nó sẽ tan chảy hoặc bốc hơi ngay lập tức. Với kết quả này, các nhà khoa học Trung Quốc cần thêm một vài năm để có thể xây dựng thành công một Mặt Trời nhân tạo có thể hoạt động ổn định trong nhiều thập kỷ.