Năm 2030, nhà máy điện nhiệt hạch sẽ
ra đời. 12 nhà máy điện loại này sẽ cung cấp 1 nghìn tỉ watt điện (khoảng 1.000
lần công suất của nhà máy thủy điện Hòa Bình) vào năm 2100.
Tháng 3/2010, trong một thông báo
trên tạp chí Science Express, các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu quốc gia
Lawrence Livermore đã thông báo những kết quả khả quan về hoạt động của hệ
thống kích hoạt quốc gia - NIF (National Ignition Facility) cho phản ứng nhiệt
hạch.
Các nhà khoa học đã đo được nhiệt độ
khoảng 3 triệu độ K tại buồng phản ứng. Sóng điện từ từ chùm laser sẽ đưa áp
suất buồng chứa nhiên liệu lên khoảng 100 tỉ lần áp suất trái đất. Áp suất cực
lớn này sẽ nâng nhiệt độ bên trong nhiên liệu hydro nặng lên khoảng 100
triệu độ K tạo điều kiện cho phản ứng nhiệt hạch xảy ra dễ dàng.
Theo tính toán, năng lượng tỏa ra khi
đốt 1mg nhiên liệu hydro nặng tương đương với năng lượng tỏa ra của một thùng
dầu hỏa. Hydro nặng có rất nhiều trong nước biển nên đây là một nguồn nhiên
liệu vô tận.
192 chùm laser
hội tụ tại buồng chứa nhiên liệu tạo điều kiện cho phản ứng nhiệt hạch xảy
ra. Khi tất cả các máy laser này được hội tụ, nó sẽ cung cấp khoảng 2 triệu
joules năng lượng tử ngoại tại điểm hội tụ trong buồng phản ứng. Năng lượng
này sẽ tạo ra môi trường đặc biệt kích hoạt phản ứng nhiệt hạch (Ảnh:
Lawrence Livermore National Laboratory)
|
Trong nửa thế kỷ qua, các nhà khoa
học đã nghiên cứu để có thể điều khiển được phản ứng nhiệt hạch trong điều kiện
phòng thí nghiệm. Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng tổng hợp hạt nhân nguyên tử
nhẹ thành hạt nhân nguyên tử nặng hơn đồng thời tỏa ra rất nhiều năng lượng. Phản
ứng nhiệt hạch được biết đến nhiều trong lõi của các vì sao như mặt trời của
chúng ta.
NIF đã bắt đầu hoạt động năm 2010, mơ
ước “tạo ra
mặt trời nhỏ” trên trái đất của các nhà khoa học
và của nhân loại trong nửa thế kỷ qua sẽ trở thành hiện thực trong thời gian
sắp tới.
Hệ thống kích hoạt phản ứng nhiệt
hạch bao gồm 192 máy phát xung laser khổng lồ, được xây dựng với kinh phí
3,5 tỉ đôla. NIF sẽ cung cấp năng lượng lớn hơn ít nhất 60 lần năng lượng
của hệ thống laser lớn nhất từng có.
Khi tất cả các máy laser này được hội
tụ (xem hình
minh họa), nó sẽ cung cấp khoảng 2 triệu joules năng lượng tử
ngoại tại điểm hội tụ trong buồng phản ứng. Năng lượng này sẽ tạo ra môi trường
đặc biệt kích hoạt phản ứng nhiệt hạch.
Đây là môi trường chỉ tồn tại trong
lõi của các vì sao, hành tinh cực lớn và trong các vụ nổ vũ khí hạt nhân (phản
ứng phân rã hạt nhân siêu nặng thành hạt nhân nhẹ hơn, đồng thời tỏa ra lượng
nhiệt khổng lồ nhưng it hơn so với phản ứng nhiệt hạch).
Khi phản ứng nhiệt hạch xảy ra, nó sẽ
giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ, lớn hơn rất nhiều lần năng lượng cần
thiết để kích hoạt phản ứng.
Sơ đồ của động cơ nhiệt hạch được kich hoạt bằng laser -
LIFE (Laser Inertial Fusion Engine). Ảnh: Lawrence Livermore National
Laboratory
|
Trong
tương lai, dựa trên kiến thức vật lý và công nghệ áp dụng cho NIF, các nhà khoa
học sẽ chế tạo ra các động cơ nhiệt hạch được kích hoạt bằng laser - LIFE
(Laser Inertial Fusion Engine). LIFE có một triển vọng rất khả quan trong việc
giải quyết vấn đề năng lượng trên toàn cầu.
Đây là
năng lượng an toàn, vô tận và không thải ra các khí thải độc hại cho môi trường
như khí CO2. Một trong những ưu điểm nổi trội khác của LIFE là tạo ra rất nhiều
hạt neutron. Neutron sau đó được dùng để kích hoạt phản ứng hạt nhân trong các
chất thải hạt nhân từ các nhà máy điện nguyên tử. Một lượng năng lượng lớn sẽ
tỏa ra trong phản ứng này.
Các nhà
máy điện nguyên tử hiện nay chỉ đốt cháy 10% thanh nhiên liệu uranium. Chất
thải nhiện liệu này sẽ được sử dụng trong LIFE và sẽ được đốt cháy đến hơn 99%.
LIFE thực sự sẽ góp phần to lớn làm giảm lượng rác thải phóng xạ hạt nhân nguy
hiểm cho trái đất.
Hoạt
động tại Viện nghiên cứu quốc gia Lawrence Livermore
(Ảnh: Lawrence
Livermore National Laboratory)
Thử nghiệm
về kích hoạt phản ứng nhiệt hạch sử dụng NIF sẽ được tiến hành vào năm 2010 -
2011. Một nhà máy điện LIFE đầu tiên sẽ được thử nghiệm vào năm 2020. Sau cùng,
một nhà máy điện thương mại hoàn chỉnh sẽ được thương mại hóa năm 2030.
Nếu 12 nhà
máy điện kiểu LIFE được xây dựng liên tục từ năm 2030 với tốc độ 5 năm/nhà máy,
LIFE sẽ cung cấp 1 nghìn tỉ watt điện (khoảng 1.000 lần công suất của nhà máy
thủy điện Hòa Bình) vào năm 2100. Sản lượng điện này sẽ cung cấp 30% nhu
cầu điện của Hoa Kỳ khi đó.
Những thí
nghiệm thu được từ NIF sẽ mang lại đóng góp to lớn cho an ninh năng lượng
Hoa kỳ và trên thế giới do mang lại nguồn năng lượng nhiệt hạch dồi dào. NIF là
kết quả của sự hợp tác giữa chính phủ, các ngành công nghiệp và các viện nghiên
cứu trên toàn Hoa kỳ.
Được thành
lập năm 1952, Viện nghiên cứu quốc gia Lawrence Livermore có nhiệm vụ phát
triển khoa học và công nghệ, cung cấp giải pháp mới mẻ cho các vấn đề quan
trọng nhất của Hoa Kỳ và nhân loại.
Cập nhật: 28/08/2010 Theo Báo Đất
Việt
No comments:
Post a Comment