Trái tim của nhà máy nhiệt hạch lớn nhất thế giới cuối cùng cũng đã hoàn thành. Dự án ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) đã trải qua gần 40 năm phát triển, và giờ đây, một trong những thành phần phức tạp nhất của nó đã sẵn sàng để lắp ráp.
Có một câu nói quen thuộc mà bạn thường nghe về năng lượng nhiệt hạch: các nhà khoa học đang cố gắng "bắt giữ mặt trời". Và thực sự, nhân loại đang cố gắng khai thác sức mạnh từ quá trình phản ứng nhiệt hạch của mặt trời thông qua các đồng vị của hydro. Tuy nhiên, những thiết bị tokamak như ITER không chỉ đơn thuần là việc “bắt giữ” mà còn là một cuộc thử nghiệm kỹ thuật cực kỳ tinh vi.
Dự án ITER là một nỗ lực kéo dài hàng thập kỷ với sự tham gia của 35 quốc gia, cho thấy sự hợp tác và kiến thức chuyên môn đa dạng. Khi hoàn thiện, ITER sẽ có khả năng chịu được nhiệt độ gấp 10 lần nhiệt độ ở trung tâm mặt trời (150 triệu độ C), trong khi vẫn giữ cho một số thành phần của nó gần với nhiệt độ tuyệt đối (-273,15 độ C). Tại trung tâm của kỳ tích kỹ thuật này là một hệ thống nam châm nặng tới 3.000 tấn, có vai trò quan trọng trong việc tạo ra một "lá chắn vô hình" giúp giữ plasma siêu nóng đủ lâu để bắt đầu một phản ứng nhiệt hạch. Vào thứ Tư vừa qua, nhóm ITER đã thông báo rằng phần cuối cùng của hệ thống nam châm này - thiết bị Central Solenoid - đã được chế tạo và thử nghiệm tại Mỹ và giờ đây đã sẵn sàng để lắp ráp tại cơ sở ITER ở Pháp.
Khi được lắp ráp, solenoid này sẽ trở thành nam châm mạnh nhất thế giới. Thực tế, nó mạnh đến mức có thể làm cho một tàu sân bay hoàn toàn bị levitating, theo thông cáo báo chí của ITER. Nó sẽ được chứa bên trong một "khung xương" được tạo ra từ 9.000 bộ phận riêng lẻ từ tám nhà cung cấp ở Mỹ, giúp hỗ trợ Central Solenoid khi nó tạo ra các lực cực lớn có khả năng khởi động phản ứng nhiệt hạch.
Mặc dù ITER khác biệt hoàn toàn so với mặt trời, nhưng cách hoạt động của nó có phần tương đồng. Mặt trời sử dụng một chế độ nhiệt hạch "quá lớn để thất bại" - khối lượng khổng lồ của nó (330.000 lần khối lượng trái đất) đủ để tổng hợp các hạt nhân hydro thành heli. Tuy nhiên, trên trái đất, các nhà khoa học cần bù đắp cho sự thiếu hụt khối lượng này bằng nhiệt độ cao hơn.
Tại một ngưỡng nhiệt độ nhất định, hai đồng vị hydro, deuterium và tritium, sẽ vượt qua lực đẩy điện từ thông qua hiện tượng xuyên qua lượng tử và hợp nhất lại với nhau. Một số phép toán nhanh với phương trình nổi tiếng e=mc² cho thấy rằng việc chuyển đổi một chút khối lượng có thể tạo ra hàng tấn năng lượng. Hệ thống nam châm siêu dẫn nặng 10.000 tấn của ITER (với tổng năng lượng 51 gigajoules) sẽ duy trì plasma đủ lâu và ở nhiệt độ đủ cao để quá trình nhiệt hạch diễn ra. Theo ước tính của các nhà khoa học, ITER có thể sản xuất 500 megawatt năng lượng chỉ với 50 megawatt năng lượng đầu vào - tức là tăng gấp 10 lần.
Tuy nhiên, chúng ta còn một chặng đường dài phía trước, vì ước tính gần đây của ITER đặt thời điểm bắt đầu phản ứng plasma lần đầu vào khoảng năm 2035. Nhưng một khi cỗ máy khổng lồ của sự sáng tạo nhân loại này hoàn tất, chúng ta sẽ thực sự có thể bắt giữ một ngôi sao - hoặc ít nhất là một phiên bản gần giống với nó.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64646024/iter-central-solenoid/
Có một câu nói quen thuộc mà bạn thường nghe về năng lượng nhiệt hạch: các nhà khoa học đang cố gắng "bắt giữ mặt trời". Và thực sự, nhân loại đang cố gắng khai thác sức mạnh từ quá trình phản ứng nhiệt hạch của mặt trời thông qua các đồng vị của hydro. Tuy nhiên, những thiết bị tokamak như ITER không chỉ đơn thuần là việc “bắt giữ” mà còn là một cuộc thử nghiệm kỹ thuật cực kỳ tinh vi.
Dự án ITER là một nỗ lực kéo dài hàng thập kỷ với sự tham gia của 35 quốc gia, cho thấy sự hợp tác và kiến thức chuyên môn đa dạng. Khi hoàn thiện, ITER sẽ có khả năng chịu được nhiệt độ gấp 10 lần nhiệt độ ở trung tâm mặt trời (150 triệu độ C), trong khi vẫn giữ cho một số thành phần của nó gần với nhiệt độ tuyệt đối (-273,15 độ C). Tại trung tâm của kỳ tích kỹ thuật này là một hệ thống nam châm nặng tới 3.000 tấn, có vai trò quan trọng trong việc tạo ra một "lá chắn vô hình" giúp giữ plasma siêu nóng đủ lâu để bắt đầu một phản ứng nhiệt hạch. Vào thứ Tư vừa qua, nhóm ITER đã thông báo rằng phần cuối cùng của hệ thống nam châm này - thiết bị Central Solenoid - đã được chế tạo và thử nghiệm tại Mỹ và giờ đây đã sẵn sàng để lắp ráp tại cơ sở ITER ở Pháp.
Khi được lắp ráp, solenoid này sẽ trở thành nam châm mạnh nhất thế giới. Thực tế, nó mạnh đến mức có thể làm cho một tàu sân bay hoàn toàn bị levitating, theo thông cáo báo chí của ITER. Nó sẽ được chứa bên trong một "khung xương" được tạo ra từ 9.000 bộ phận riêng lẻ từ tám nhà cung cấp ở Mỹ, giúp hỗ trợ Central Solenoid khi nó tạo ra các lực cực lớn có khả năng khởi động phản ứng nhiệt hạch.
Mặc dù ITER khác biệt hoàn toàn so với mặt trời, nhưng cách hoạt động của nó có phần tương đồng. Mặt trời sử dụng một chế độ nhiệt hạch "quá lớn để thất bại" - khối lượng khổng lồ của nó (330.000 lần khối lượng trái đất) đủ để tổng hợp các hạt nhân hydro thành heli. Tuy nhiên, trên trái đất, các nhà khoa học cần bù đắp cho sự thiếu hụt khối lượng này bằng nhiệt độ cao hơn.
Tại một ngưỡng nhiệt độ nhất định, hai đồng vị hydro, deuterium và tritium, sẽ vượt qua lực đẩy điện từ thông qua hiện tượng xuyên qua lượng tử và hợp nhất lại với nhau. Một số phép toán nhanh với phương trình nổi tiếng e=mc² cho thấy rằng việc chuyển đổi một chút khối lượng có thể tạo ra hàng tấn năng lượng. Hệ thống nam châm siêu dẫn nặng 10.000 tấn của ITER (với tổng năng lượng 51 gigajoules) sẽ duy trì plasma đủ lâu và ở nhiệt độ đủ cao để quá trình nhiệt hạch diễn ra. Theo ước tính của các nhà khoa học, ITER có thể sản xuất 500 megawatt năng lượng chỉ với 50 megawatt năng lượng đầu vào - tức là tăng gấp 10 lần.
Tuy nhiên, chúng ta còn một chặng đường dài phía trước, vì ước tính gần đây của ITER đặt thời điểm bắt đầu phản ứng plasma lần đầu vào khoảng năm 2035. Nhưng một khi cỗ máy khổng lồ của sự sáng tạo nhân loại này hoàn tất, chúng ta sẽ thực sự có thể bắt giữ một ngôi sao - hoặc ít nhất là một phiên bản gần giống với nó.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64646024/iter-central-solenoid/
