Trái Tim Đập Của Nhà Máy Nhiệt Hạch Lớn Nhất Thế Giới Cuối Cùng Cũng Hoàn Thành
Nhà Máy Thí Nghiệm Nhiệt Hạch Quốc Tế (ITER) đã trải qua gần 40 năm hình thành và giờ đây, thành phần phức tạp nhất của nó đã sẵn sàng để lắp ráp. Một câu slogan thường được nhắc đến trong lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch là việc các nhà khoa học đang cố gắng "đóng chai mặt trời". Mặc dù điều này hoàn toàn chính xác — nhân loại đang cố gắng khai thác sức mạnh từ phản ứng nhiệt hạch proton-proton của mặt trời bằng cách sử dụng các đồng vị của hydro — nhưng các nhà máy tokamak như ITER thực sự là một thử thách kỹ thuật cực kỳ phức tạp.
Dự án ITER là một nỗ lực kéo dài hàng thập kỷ, với sự tham gia của 35 quốc gia, và các thông số của máy móc thể hiện sự hợp tác và chuyên môn của đội ngũ này. Khi hoàn thành, ITER sẽ có khả năng chịu đựng nhiệt độ gấp 10 lần nhiệt độ lõi của mặt trời (150 triệu độ C) trong khi vẫn giữ một số phần của nó gần với nhiệt độ tuyệt đối (-273,15 độ C). Tại trung tâm của kỳ quan kỹ thuật này là một hệ thống nam châm nặng tới 3.000 tấn, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra "tấm chắn vô hình" giúp giữ plasma siêu nhiệt trong một thời gian đủ dài để kích hoạt phản ứng nhiệt hạch. Vào thứ Tư vừa qua, đội ngũ ITER đã thông báo rằng phần cuối cùng của câu đố từ tính — Solenoid Trung Tâm — 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. Nam châm này mạnh đến mức có thể hoàn toàn nâng một tàu sân bay lên, theo thông cáo báo chí từ ITER. Nó sẽ được chứa bên trong một "xương exoskeleton" — được làm từ 9.000 bộ phận riêng lẻ từ tám nhà cung cấp của Mỹ — hỗ trợ Solenoid Trung Tâm khi nó tạo ra lực cực mạnh có khả năng khởi động phản ứng nhiệt hạch.
Mặc dù ITER có bản chất khác biệt hoàn toàn với mặt trời (chắc chắn rồi), nhưng nó hoạt động theo cách tương tự ở một số khía cạnh. 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 hợp nhất 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 cách sử dụng nhiệt độ cao hơn.
Khi vượt qua một ngưỡng nhiệt độ nhất định, deuterium và tritium — các đồng vị của hydro sẽ được sử dụng làm nhiên liệu trong ITER — sẽ vượt qua lực đẩy điện từ thông qua hiện tượng hầm lượng tử và hợp nhất. Một chút tính toán nhanh chóng với công thức nổi tiếng e=mc² cho thấy việc chuyển đổi một ít khối lượng có thể tạo ra một khối lượng lớn năng lượng. Các nam châm siêu dẫn nặng 10.000 tấn của ITER (đạt tổng năng lượng 51 gigajoule) sẽ duy trì plasma đủ lâu ở nhiệt độ đủ cao để phản ứng nhiệt hạch này diễn ra. Theo ước tính của các nhà khoa học, ITER sẽ sản xuất 500 megawatt điện cho chỉ 50 megawatt điện đầu vào — một sự gia tăng gấp 10 lần.
Mặc dù vậy, chúng ta vẫn còn một chặng đường dài phía trước, khi các ước tính gần đây cho thấy ngày đầu tiên vận hành plasma của nhà máy dự kiến rơi vào khoảng năm 2035. Nhưng một khi cỗ máy khổng lồ này hoàn thành, chúng ta sẽ thực sự "đóng chai" được một ngôi sao — hoặc ít nhất, là một phiên bản gần giống của nó.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64646024/iter-central-solenoid/
Nhà Máy Thí Nghiệm Nhiệt Hạch Quốc Tế (ITER) đã trải qua gần 40 năm hình thành và giờ đây, thành phần phức tạp nhất của nó đã sẵn sàng để lắp ráp. Một câu slogan thường được nhắc đến trong lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch là việc các nhà khoa học đang cố gắng "đóng chai mặt trời". Mặc dù điều này hoàn toàn chính xác — nhân loại đang cố gắng khai thác sức mạnh từ phản ứng nhiệt hạch proton-proton của mặt trời bằng cách sử dụng các đồng vị của hydro — nhưng các nhà máy tokamak như ITER thực sự là một thử thách kỹ thuật cực kỳ phức tạp.
Dự án ITER là một nỗ lực kéo dài hàng thập kỷ, với sự tham gia của 35 quốc gia, và các thông số của máy móc thể hiện sự hợp tác và chuyên môn của đội ngũ này. Khi hoàn thành, ITER sẽ có khả năng chịu đựng nhiệt độ gấp 10 lần nhiệt độ lõi của mặt trời (150 triệu độ C) trong khi vẫn giữ một số phần của nó gần với nhiệt độ tuyệt đối (-273,15 độ C). Tại trung tâm của kỳ quan kỹ thuật này là một hệ thống nam châm nặng tới 3.000 tấn, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra "tấm chắn vô hình" giúp giữ plasma siêu nhiệt trong một thời gian đủ dài để kích hoạt phản ứng nhiệt hạch. Vào thứ Tư vừa qua, đội ngũ ITER đã thông báo rằng phần cuối cùng của câu đố từ tính — Solenoid Trung Tâm — 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. Nam châm này mạnh đến mức có thể hoàn toàn nâng một tàu sân bay lên, theo thông cáo báo chí từ ITER. Nó sẽ được chứa bên trong một "xương exoskeleton" — được làm từ 9.000 bộ phận riêng lẻ từ tám nhà cung cấp của Mỹ — hỗ trợ Solenoid Trung Tâm khi nó tạo ra lực cực mạnh có khả năng khởi động phản ứng nhiệt hạch.
Mặc dù ITER có bản chất khác biệt hoàn toàn với mặt trời (chắc chắn rồi), nhưng nó hoạt động theo cách tương tự ở một số khía cạnh. 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 hợp nhất 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 cách sử dụng nhiệt độ cao hơn.
Khi vượt qua một ngưỡng nhiệt độ nhất định, deuterium và tritium — các đồng vị của hydro sẽ được sử dụng làm nhiên liệu trong ITER — sẽ vượt qua lực đẩy điện từ thông qua hiện tượng hầm lượng tử và hợp nhất. Một chút tính toán nhanh chóng với công thức nổi tiếng e=mc² cho thấy việc chuyển đổi một ít khối lượng có thể tạo ra một khối lượng lớn năng lượng. Các nam châm siêu dẫn nặng 10.000 tấn của ITER (đạt tổng năng lượng 51 gigajoule) sẽ duy trì plasma đủ lâu ở nhiệt độ đủ cao để phản ứng nhiệt hạch này diễn ra. Theo ước tính của các nhà khoa học, ITER sẽ sản xuất 500 megawatt điện cho chỉ 50 megawatt điện đầu vào — một sự gia tăng gấp 10 lần.
Mặc dù vậy, chúng ta vẫn còn một chặng đường dài phía trước, khi các ước tính gần đây cho thấy ngày đầu tiên vận hành plasma của nhà máy dự kiến rơi vào khoảng năm 2035. Nhưng một khi cỗ máy khổng lồ này hoàn thành, chúng ta sẽ thực sự "đóng chai" được một ngôi sao — hoặc ít nhất, là một phiên bản gần giống của nó.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64646024/iter-central-solenoid/
