Các nhà khoa học Mỹ đã tạo ra bước đột phá trong năng lượng tổng hợp hạt nhân

Hữu Khoa theo the Sydney Morning Herald

Một viên mục tiêu bên trong một viên nang hohlraum với chùm tia laser đi vào qua các lỗ ở hai đầu. Các chùm tia nén và làm nóng mục tiêu đến các điều kiện cần thiết để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra | AP

Sau hơn 50 năm khởi đầu sai lầm, phản ứng tổng hợp hạt nhân cuối cùng cũng đang tiến một bước kiên quyết đến gần hơn để trở thành nguồn năng lượng mới nhất thế giới.

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ hôm thứ Ba (giờ Mỹ) thông báo rằng các nhà khoa học tại một phòng thí nghiệm ở California lần đầu tiên đã tạo ra được nhiều điện hơn từ một lò phản ứng nhiệt hạch so với mức họ cần để kích hoạt nó..

Bước đột phá lịch sử làm dấy lên viễn cảnh rằng một ngày nào đó – có lẽ là nhiều thập kỷ nữa – nền kinh tế toàn cầu sẽ được vận hành bằng điện không có carbon được tạo ra bởi chính quá trình cung cấp năng lượng cho mặt trời và các vì sao.

“Bước đột phá nhiệt hạch sẽ đi vào lịch sử,” Bộ trưởng Năng lượng Hoa Kỳ Jennifer Granholm cho biết. “Đây là cách nước Mỹ có thể dẫn đầu.”

Đó là một khoảnh khắc tuyệt vời đối với một công nghệ đã thất bại trong gần nửa thế kỷ và nó diễn ra khi các nhà lãnh đạo của 10 nền kinh tế lớn nhất thế giới – và hàng chục quốc gia nhỏ hơn – đã cam kết chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch.

Nhưng nhiệt hạch không có khả năng giúp thúc đẩy tiến trình đang chững lại đối với lượng khí thải ròng bằng không, ít nhất là không phải không có công việc mà hầu hết các chuyên gia cho rằng sẽ mất nhiều thập kỷ phát triển bổ sung.

Điều đó có nghĩa là bước đột phá lịch sử này có thể sẽ không giúp thay thế nhiên liệu hóa thạch truyền thống vào thời điểm thế giới đang phải đối mặt với tình trạng khủng hoảng nguồn cung cấp năng lượng và mức độ khí nhà kính vẫn đang gia tăng

Andrew Sowder, giám đốc điều hành kỹ thuật cấp cao tại EPRI độc lập, phi lợi nhuận, trước đây gọi là Viện nghiên cứu điện, cho biết: “Chúng tôi phải thực hiện một cách tiếp cận tích cực nhưng hoài nghi. “Bạn sẽ phải chứng minh rằng bạn có thể lấy năng lượng và biến nó thành thứ gì đó hữu ích.”

Nguồn năng lượng của các ngôi sao

Năng lượng nhiệt hạch được tạo ra bằng cách kết hợp các nguyên tử lại với nhau và là nguồn năng lượng của các ngôi sao, có lực hấp dẫn to lớn nghiền nát các nguyên tử hydro lại với nhau để tạo thành heli. Với phản ứng tổng hợp, không có chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài – đó là một sự tương phản hoàn toàn với công nghệ phân hạch hiện đang được sử dụng tại các lò phản ứng hạt nhân để tạo ra điện.

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore của Bộ Năng lượng đã sử dụng tia laser để bắn phá các đồng vị hydro được giữ ở trạng thái plasma quá nóng nhằm hợp nhất chúng thành heli, giải phóng neutron và năng lượng không có carbon trong quá trình này.

Bộ trưởng Năng lượng Hoa Kỳ Jennifer Granholm công bố một bước đột phá khoa học lớn trong nghiên cứu nhiệt hạch | AP

Phản ứng tạo ra khoảng 2,5 megajoules năng lượng so với 2,1 megajoules được sử dụng để cung cấp năng lượng cho laser, một mức tăng năng lượng ròng mà các nhà khoa học đã cố gắng đạt được trong nhiều thập kỷ.

Để chuyển công nghệ này ra khỏi phòng thí nghiệm, một hệ thống nhiệt hạch sẽ cần phải có giá cả phải chăng và dễ xây dựng.

Tuy nhiên, thử nghiệm Lawrence Livermore sử dụng một số tia laser mạnh nhất từng được chế tạo: Chúng lớn, tốn kém và không có sẵn để triển khai hàng loạt. Điều đó sẽ gây khó khăn cho việc chuyển đổi thành tựu kỹ thuật này thành một doanh nghiệp thành công.

“Thực tế là bạn có mức tăng năng lượng ròng không có nghĩa là bạn sẽ có một thiết bị thương mại trên thị trường”, Chris Gadomski, nhà phân tích hạt nhân trưởng của BloombergNEF cho biết. “Vâng, chúng tôi có hợp nhất, nhưng phải trả giá bao nhiêu?”

Tuy nhiên, thông báo này sẽ mở đường cho tài trợ và hỗ trợ cho một chương trình phát triển công nghệ dân sự, Stephen Dean, chủ tịch của Fusion Power Associates, một tập đoàn lợi ích công cộng phi lợi nhuận cho biết.

Công nghệ này đã thu hút hàng tỷ đô la đầu tư từ những người ủng hộ bao gồm Jeff Bezos, Bill Gates và Peter Thiel.

Gần đây, nó cũng bắt đầu giành được sự hỗ trợ từ các quỹ đầu tư quốc gia, ngân hàng phát triển quốc gia và các nhà đầu tư mạo hiểm, một dấu hiệu cho thấy ngành công nghiệp đang bắt đầu xem xét khái niệm này một cách nghiêm túc hơn.

CCác công ty khởi nghiệp bao gồm Commonwealth Fusion Systems LLC và Helion Energy Inc đã thu hút được 2,3 tỷ USD  tiền hỗ trợ vào năm 2021 và những người ủng hộ có thể sẽ chuyển hơn 1 tỷ USD vào lĩnh vực này trong năm nay, theo BloombergNEF. Các công ty đáng chú ý khác bao gồm Marvel Fusion, TAE Technologies, General Fusion, Tokamak Energy và Zap Energy.