Mỹ công bố đột phá lớn về hạt nhân: Nắm giữ năng lượng từ vũ trụ

Bộ trưởng Bộ Năng lượng Mỹ Jennifer Granholm cho biết bước đột phá trong tổng hợp hạt nhân vừa đạt được sẽ mở đường cho những tiến bộ cho quốc phòng và tương lai của ngành năng lượng sạch.

Theo AP, hôm 13-12, Bộ Năng lượng Mỹ cho biết từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) ở California (Mỹ) lần đầu tiên tạo ra nhiều năng lượng hơn trong phản ứng nhiệt hạch so với năng lượng được đưa vào để đốt cháy nó - một đột phá lớn trong nhiệm vụ kéo dài hàng thập kỷ.

Bộ trưởng Bộ Năng lượng Mỹ Jennifer Granholm (áo đỏ) nói về bước đột phá mới trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân của Mỹ trong cuộc họp báo hôm 13-12 - (Ảnh: AP)

Theo BBC, như vậy các nhà nghiên cứu đã vượt qua một rào cản lớn, dù vẫn còn một số chặng đường trước khi cung cấp năng lượng nhiệt hạch dạng này như một nguồn năng lượng sinh hoạt trong từng ngôi nhà.

Giám đốc LLNL Kim Budil cho biết: "Đây là một thành tựu lịch sử. Trong hơn 60 năm qua, hàng ngàn người đã đóng góp cho nỗ lực này".

Phản ứng tổng hợp hạt nhân được mô tả là "chén thánh" của sản xuất năng lượng. Trong vũ trụ, đó là quá trình xảy ra bên trong các ngôi sao, như Mặt Trời, cung cấp nguồn năng lượng mạnh mẽ hàng tỉ năm cho chúng.

Phản ứng này hoạt động dựa trên sự ép các cặp nguyên tử nhẹ, khiến chúng hợp nhất này giải phóng rất nhiều năng lượng. Các nhà khoa học khắp thế giới đã mất nhiều năm cố mô phỏng lại phản ứng của vũ trụ này trong phòng thí nghiệm với mục tiêu là tạo ra một nguồn năng lượng gần như vô hạn. Thí nghiệm của LLNL đã thành công vào tuần trước.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân trái ngược với phản ứng phân hạch hạt nhân, trong đó các nguyên tử nặng bị tách ra. Phân hạch là công nghệ hiện đang được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân, nhưng quá trình này cũng tạo ra rất nhiều chất thải tiếp tục phát ra bức xạ trong một thời gian dài. Nó có thể nguy hiểm và phải được cất giữ an toàn.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra nhiều năng lượng hơn và chỉ tạo ra một lượng nhỏ chất thải phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn. Và quan trọng, quá trình này không tạo ra khí thải nhà kính và do đó không góp phần gây ra biến đổi khí hậu.

Nhưng một trong những thách thức là việc buộc và giữ các nguyên tố lại với nhau trong phản ứng tổng hợp đòi hỏi nhiệt độ và áp suất rất cao. Các thí nghiệm trước đó chưa thành công trong việc tạo ra nhiều năng lượng hơn lượng đưa vào để nó hoạt động.

Với thí nghiệm của Mỹ, lượng năng lượng họ vừa tạo ra trong thí nghiệm ban đầu này rất nhỏ - chỉ đủ để đun sôi một vài ấm nước. Nhưng những gì nó đại diện là rất lớn.

Lời hứa về một tương lai chạy bằng năng lượng nhiệt hạch đang tiến gần hơn một bước. Nhưng vẫn còn một chặng đường dài trước khi điều này trở thành hiện thực.

Nhóm khoa học gia LLNL đã đặt một lượng nhỏ hydro vào một viên nang có kích thước bằng hạt tiêu, sau đó dùngmột tia laser 192 chùm cực mạnh được sử dụng để đốt nóng và nén nhiên liệu hydro.

Tia laser mạnh đến mức nó có thể làm nóng viên nang tới 100 triệu độ C - nóng hơn cả tâm Mặt Trời và nén nó xuống hơn 100 tỉ lần so với bầu khí quyển của Trái đất.

Dưới những lực này, viên nang bắt đầu tự nổ tung, buộc các nguyên tử hydro hợp nhất và giải phóng năng lượng.

Tiến sĩ Marvin Adams, Phó giám đốc Chương trình Quốc phòng tại Cơ quan An ninh Hạt nhân Quốc gia Hoa Kỳ, cho biết các tia laser của phòng thí nghiệm đã đưa 2,05 megajoules (MJ) năng lượng vào mục tiêu, sau đó tạo ra 3,15 MJ năng lượng nhiệt hạch đầu ra.

Bình luận về công trình từ LLNL, Giáo sư vật lý Gianluca Gregori từ Đại học Oxford, cho biết: "Thành công ngày nay dựa trên công trình được thực hiện bởi nhiều nhà khoa học ở Mỹ, Anh và trên toàn thế giới. Không chỉ năng lượng nhiệt hạch được giải phóng mà còn một cánh cửa đang mở ra cho khoa học mới".

Về câu hỏi bao lâu nữa chúng ta mới có thể thấy nhiệt hạch được sử dụng trong các nhà máy điện, tiến sĩ Budil cho biết vẫn còn những trở ngại đáng kể nhưng "với những nỗ lực và đầu tư đồng bộ, một vài thập kỷ nghiên cứu về các công nghệ cơ bản có thể đặt chúng tôi vào vị trí cần thiết để xây dựng một nhà máy điện".

Cập nhật: 14/12/2022 NLĐ