Lò phản ứng tổng hợp hạt nhân siêu dẫn Tokamak thử nghiệm Plasma cháy (BEST) đang được xây dựng tại Hợp Phì, Trung Quốc. Công trình này đang trong giai đoạn lắp ráp cuối cùng và dự kiến hoàn thành vào năm 2027. Khi hoàn thành, BEST đặt mục tiêu sản xuất lượng năng lượng gấp 5 lần mức sử dụng.
Khi thế giới chuyển sang các nguồn năng lượng sạch hơn, các quốc gia đang chạy đua để xây dựng các nguồn năng lượng thế hệ tiếp theo có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng mà không phát thải. Công nghệ nhiệt hạch hạt nhân là một giải pháp thay thế khả thi vì nó mô phỏng quá trình tạo ra năng lượng của các ngôi sao, nhưng không thải ra bất kỳ khí nào làm nóng hành tinh.
Công nghệ này đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ, nhưng đã tăng tốc sau khi Cơ sở đánh lửa quốc gia Hoa Kỳ (NIF) chứng minh rằng có thể đạt được mức tăng năng lượng ròng trong quá trình này. Để mở rộng quy mô năng lượng có thể được sản xuất từ phản ứng tổng hợp hạt nhân, các quốc gia đang nỗ lực xây dựng các nhà máy năng lượng tổng hợp lớn hơn, nơi công nghệ và khả năng thương mại của nó có thể được thử nghiệm thêm.
Lò phản ứng tổng hợp BEST
Lò phản ứng tổng hợp BEST tuân theo thiết kế tokamak phổ biến, sử dụng bình hình bánh rán để hoạt động với plasma được đun nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiều so với bề mặt mặt trời.
Ở nhiệt độ này, các đồng vị hydro hợp nhất để tạo thành một phân tử heli và một lượng lớn năng lượng có thể được khai thác. So với phân hạch hạt nhân, quá trình hợp nhất tạo ra ít chất thải phóng xạ hơn nhiều, cũng dễ quản lý hơn.
Trong khi hầu hết các lò phản ứng nhiệt hạch được thiết kế để thử nghiệm công nghệ, lò phản ứng BEST hướng đến mục đích cho phép các nhà khoa học thực hiện các phản ứng tạo ra năng lượng trong thế giới thực để đạt được mức tăng năng lượng ròng.
Đây là bước trung gian giữa Lò phản ứng Tokamak siêu dẫn tiên tiến thử nghiệm (EAST) của Trung Quốc và lò phản ứng trình diễn kỹ thuật nhiệt hạch (CFEDR).
Cạnh tranh với Hoa Kỳ với 'tốc độ Trung Quốc'
Việc lắp ráp lò phản ứng BEST cần đến hàng chục nghìn thành phần, trọng lượng khoảng 6.000 tấn. Kích thước lò phản ứng lớn hơn một chút so với cơ sở tổng hợp SPARC do Commonwealth Fusion Systems, một công ty con của MIT tại Hoa Kỳ, xây dựng.
Mặc dù sử dụng nam châm yếu hơn hệ thống SPARC, lò phản ứng BEST đặt mục tiêu tạo ra năng lượng gấp 5 lần so với mức hiện tại. Trong khi đó, SPARC chỉ đặt mục tiêu tăng gấp đôi năng lượng mà nó sẽ sử dụng để cung cấp năng lượng cho các hệ thống của mình.
Quan trọng hơn, Trung Quốc đang tích cực thúc đẩy để lò phản ứng BEST sẵn sàng trong thời gian ngắn chưa từng có. Trong khi đó, việc xây dựng SPARC bắt đầu từ năm 2021 và đặt mục tiêu bắt đầu hoạt động vào năm 2027.
Kế hoạch xây dựng lò phản ứng BEST cũng bắt đầu vào cùng thời điểm với SPARC, nhưng đã tăng tốc. Trong vòng hai năm, gã khổng lồ châu Á đã hoàn thành việc xây dựng dân dụng và các thành phần hệ thống cũng đang đạt đến trạng thái sẵn sàng hoạt động.
Kể từ năm 2024, Trung Quốc ưu tiên hỗ trợ các đột phá trong công nghệ cốt lõi cho hệ thống năng lượng tương lai, trong đó trọng tâm là nhiệt hạch hạt nhân. Trong đó, Thượng Hải đang nỗ lực tăng gấp đôi sản lượng của mình bằng cách xây dựng một trung tâm đẳng cấp thế giới về sản xuất thiết bị hạt nhân và nghiên cứu, phát triển công nghệ tổng hợp tiên tiến, đồng thời đảm bảo mức tăng trưởng hàng năm hai chữ số cho ngành điện hạt nhân cho đến năm 2025.
Duan Xuru, nhà khoa học hàng đầu về phản ứng tổng hợp hạt nhân tại Tập đoàn hạt nhân quốc gia Trung Quốc, cho biết: "Phản ứng tổng hợp hạt nhân thương mại có thể khả thi vào khoảng năm 2050, nhưng sự phát triển vượt bậc của các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, AI và vật liệu tiên tiến có thể đẩy nhanh mốc thời gian này".
Liệu Trung Quốc có đánh bại Hoa Kỳ về lợi nhuận năng lượng nhờ công nghệ nhiệt hạch hay không vẫn còn là câu hỏi đang bỏ ngỏ.
Thùy Anh
Theo Interesting Engineering, China Daily
