Lò phản ứng nhiệt hạch HL-3 của Trung Quốc: Cột mốc mới trên hành trình chạm tới "mặt trời nhân tạo"

[Bùi Minh Nhật]

Trong cuộc đua tạo ra năng lượng sạch từ phản ứng tổng hợp hạt nhân loại phản ứng giống như diễn ra trong lõi của các ngôi sao Trung Quốc vừa đạt được một bước tiến đáng chú ý. Lò phản ứng tổng hợp hạt nhân Huanliu-3 (HL-3), một trong những tokamak tiên tiến nhất của nước này, đã lần đầu tiên tạo ra từ trường yếu tố then chốt để giữ plasma siêu nóng trong quá trình thử nghiệm.

"Mặt trời nhân tạo" HL-3 Thành quả sau nhiều thập kỷ nghiên cứu​

HL-3 là một lò phản ứng tokamak được phát triển tại Viện Vật lý Tây Nam, Thành Đô. Dù chưa phải là lò lớn nhất hay mạnh nhất, nhưng HL-3 đánh dấu một cột mốc quan trọng: nó đã thành công trong việc tạo ra cấu hình từ trường hoàn toàn mới để giữ plasma dòng vật chất siêu nóng cần thiết cho phản ứng tổng hợp hạt nhân.


Trong tokamak, plasma có thể đạt tới hàng triệu độ C, vượt xa nhiệt độ bề mặt Mặt Trời. Ở mức nhiệt này, không vật liệu nào có thể chịu được tiếp xúc trực tiếp. Vì vậy, chỉ có từ trường siêu mạnh mới có thể giữ được plasma ở vị trí ổn định mà không chạm vào thành lò.


Đây chính là lý do khiến thiết kế và kiểm soát từ trường trở thành thách thức lớn trong các thí nghiệm phản ứng tổng hợp. Và việc HL-3 đạt được bước tiến này cho thấy Trung Quốc đang ngày càng tiến gần hơn tới mục tiêu xây dựng một nguồn năng lượng sạch, bền vững từ công nghệ nhiệt hạch.

Trung Quốc và vai trò trong dự án quốc tế ITER​

HL-3 không phải là một nỗ lực đơn lẻ. Trung Quốc đã tham gia dự án lò phản ứng nhiệt hạch quốc tế ITER cỗ máy tokamak khổng lồ đang được xây dựng tại Pháp từ năm 2023. Trung Quốc không chỉ chia sẻ công nghệ, mà còn đóng góp vào việc sản xuất các mô-đun quan trọng, như buồng chân không cho lò ITER. Đây là bộ phận thiết yếu giúp chứa phản ứng tổng hợp một cách an toàn.


Thực tế, nhiều quốc gia trên thế giới đang cùng chạy đua và hợp tác để tìm ra công nghệ phản ứng tổng hợp hiệu quả. Những lò như HL-3, hay người anh em của nó là EAST (Tokamak Siêu dẫn tiên tiến) cũng của Trung Quốc, đều đóng vai trò như những phòng thí nghiệm thử nghiệm nơi công nghệ mới được kiểm tra, cải tiến và chuẩn bị để tích hợp vào những hệ thống lớn hơn như ITER.

Tương lai nào cho phản ứng tổng hợp hạt nhân?​

Dù HL-3 là một bước tiến đáng khích lệ, nhưng chúng ta vẫn còn cách khá xa mục tiêu cuối cùng: tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ trong quá trình duy trì phản ứng. Hiện tại, chưa có lò tokamak nào trên Trái đất đạt được trạng thái "tự duy trì" tức là sản xuất ra năng lượng ròng như các ngôi sao.


Tuy nhiên, từng bước phát triển công nghệ, như từ trường ổn định hay kiểm soát plasma chính xác, đều đưa nhân loại đến gần hơn với giấc mơ về nguồn năng lượng sạch gần như vô hạn không thải khí nhà kính, không rác thải phóng xạ dài hạn, và không phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. (popularmechanics)