Sony Xperia 1

Sony Xperia 1


Lò phản ứng nhiệt hạch có thể thành hiện thực sau vài chục năm nữa

Frozen Cat
7/5/2024 8:49Phản hồi: 43
Lò phản ứng nhiệt hạch có thể thành hiện thực sau vài chục năm nữa
Trong khi các lò phản ứng điện hạt nhân trước giờ đều dựa trên phản ứng phân hạch hạt nhân, thì việc sản xuất điện bằng cách sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân (còn gọi là nhiệt hạch hay hợp hạch) vẫn chưa thành hiện thực. Nhưng một thí nghiệm đột phá vừa được thực hiện tại Cơ sở Nhiệt hạch Quốc gia DIII-D ở San Diego cuối cùng có thể giúp cho các nhà máy điện nhiệt hạch ra đời sau khoảng 29 năm nữa.

Cơ sở DIII-D do General Atomics vận hành để phục vụ cho Bộ Năng lượng Mỹ. Nó gồm một thiết bị tổng hợp hạt nhân có hình bánh vòng (tokamak), hoạt động bằng cách "cầm giữ" vật chất plasma ở nhiệt độ siêu nóng bên trong một từ trường hình xuyến cực mạnh. Tokamak hiện là thiết kế thành công nhất. Thiết bị nhiệt hạch có kích thước bằng nhà máy điện đầu tiên trên thế giới (ITER) hiện đang được chế tạo ở Pháp và dự kiến sẽ chạy các thử nghiệm đầu tiên với plasma vào tháng 12/2025.

mot-goc-co-so-nhiet-hach-quoc-gia-diii-d.jpg
Một góc Cơ sở Nhiệt hạch Quốc gia DIII-D.

Vấn đề giới hạn mật độ


Nhưng tokamak có một số vấn đề. Vào năm 1988, Martin Greenwald, chuyên gia vật lý plasma của Viện Công nghệ Massachusetts, đã đưa ra phương trình mô tả giới hạn mật độ mà plasma có thể đạt tới trong tokamak. Trong đó mật độ plasma tối đa được quyết định bởi bán kính nhỏ của tokamak và dòng điện cảm ứng bên trong plasma để duy trì sự ổn định từ tính. Nếu vượt quá giới hạn đó thì nam châm sẽ không còn khả năng cầm giữ plasma - thứ được làm nóng lên tới nhiệt độ 150 triệu độ C.


Tuy nhiên khi mật độ plasma càng cao thì công suất đầu ra của tokamak cũng càng lớn. Vì vậy để thỏa mãn giới hạn này, thì một lò phản ứng thương mại hoặc sẽ cần phải thật khổng lồ hoặc tạo ra dòng điện plasma quá cao, khiến việc xây dựng và vận hành lò rất tốn kém.

so-do-mot-thiet-bi-tokamak.jpg
Sơ đồ một tokamak.

Nhiều nhóm nghiên cứu làm việc tại các cơ sở tokamak khác nhau như JET ở Anh hoặc ASDEX ở Đức đã đạt được mật độ plasma vượt quá giới hạn Greenwald. Vì vậy chính Greenwald đã sửa lại tuyên bố của mình khi nói giới hạn này không áp dụng cho mật độ plasma trong toàn bộ lò mà chỉ là cho phần plasma chiếm dưới 10% bán kính ở gần thành lò. Dù mật độ thực tế được đẩy lên chút ít nhưng nguyên tắc của giới hạn Greenwald vẫn giữ nguyên: Khi mật độ plasma vượt qua giới hạn này thì khả năng cầm giữ của nam châm giảm đi.

Kịch bản high-poloidal-beta


Để sử dụng phản ứng hợp hạch cho sản xuất năng lượng, phải cần cả mật độ cao lẫn khả năng cầm giữ cao. Ding cho biết: “Lần đầu tiên, chúng tôi đã chứng minh được cách giải quyết vấn đề này bằng thực nghiệm.

Andrea Garofalo, nhà nghiên cứu tại DIII-D, giải thích: “Khi tạo ra plasma trong lò phản ứng, sẽ có sự kết hợp của các tham số như dòng điện plasma, trường hình xuyến và nhiệt lượng bên ngoài theo thời gian. Những tham số đó sẽ kết hợp theo nhiều cách khác nhau tùy theo tokamak, như là làm dòng điện plasma cao hay thấp, làm nóng sớm hay muộn. Tất cả gọi là một kịch bản.” Cuối cùng, Garofalo và các đồng nghiệp đã đạt được một kịch bản rất hiệu quả gọi là high-poloidal-beta.

mot-nhan-vien-diii-d-ben-trong-buong-chan-khong-cua-tokamak.jpg
Chuyên gia DIII-D đang thực hiện bảo trì trong buồng chân không của tokamak.

Quảng cáo


Có nhiều phép đo khác nhau để tích hợp nhiều tham số thành những con số đơn giản, giúp dễ dàng so sánh hiệu suất của các thí nghiệm hợp hạch. Chẳng hạn, phép đo H98Y theo dõi khả năng cầm giữ, và chế độ cầm giữ cao sắp áp dụng tại ITER sẽ có H98Y bằng 1. Mật độ plasma được ký hiệu là FGR - mô tả mật độ thấp hoặc cao hơn so với giới hạn Greenwald, và FGR bằng 1 nghĩa là mật độ đúng bằng giới hạn Greenwald.

Những gì họ đã đạt được là FGR = 1,2 và H98Y = 1,5. Garofalo cho biết rằng với H98Y thì việc tăng từ 0,5 lên 1,0 sẽ đưa một lò phản ứng từ bất khả thi trở thành khả thi về kinh tế, còn khi tăng từ 1,0 lên 1,5 thì lò sẽ nhỏ gọn hơn.

Một con đường an toàn cho lò ITER


Tuy nhiên, có hai sai sót dễ xảy ra khi tokamak hoạt động. Đầu tiên là sự nhiễu loạn có thể truyền một nhiệt lượng cực lớn ra bên ngoài. Tiếp theo, một hiện tượng gọi là ELM (sự mất ổn định từ trường ở vùng rìa tokamak) chỉ mất vài miligiây để truyền một luồng năng lượng cực lớn tới thành lò. Hai điều này sẽ đưa nhiệt độ của thành lò vượt quá vài nghìn độ C rất nhanh và khiến nó tan chảy. Nhưng trong kịch bản high-poloidal-beta, cả sự nhiễu loạn lẫn ELM dường như đều bị triệt tiêu. Câu hỏi đặt ra là liệu cách làm tương tự có tác dụng ở các cơ sở khác ngoài DIII-D hay không.

lo-iter-dang-duoc-xay-dung-o-phap.jpg
Lò ITER đang được xây dựng ở miền nam nước Pháp.

Ding cho biết những phát hiện của họ sẽ giúp ích cho lò ITER ở Pháp. ITER hiện đang tìm một số kế hoạch bổ sung cho các mục tiêu hoạt động của mình và kịch bản này chính là thứ mà ITER đang tìm kiếm.

Quảng cáo


Hiện tại, mục tiêu của ITER là tạo ra lượng năng lượng gấp 10 lần mức cần thiết để vận hành và cần tới dòng điện plasma đạt trên 15 mega ampe. Nhưng nếu vậy thì ELM sẽ rất lớn và làm tan chảy thành lò, chưa kể có thể gây hỏng máy. Kịch bản high-poloidal-beta của DIII-D sẽ làm giảm dòng điện plasma và giảm thiểu ELM, giúp xác suất xảy ra sự cố thấp hơn và khiến hậu quả của sự hỏng máy không còn nghiêm trọng. Đó sẽ là con đường an toàn để đạt được mục tiêu trên.

Theo AT.
43 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

Nếu như vậy thì chúng ta đã nhét được mặt trời vào trong 1 cái hộp.
@nghaimin Khét quá!! Khét quá!!!
quá lâu ! lò Tokamak nghe nói xây dựng tới nay hơn 20 năm ,còn phản ứng hợp hạch đã nghe từ những đầu năm 90 ,giờ vẫn chưa thấy chạy ,liệu lý thuyết và thực tế khác quá xa khi hy vọng 1 nguồn năng lượng vô tận?
@428293 Đang nói về nước tạp chủng quốc hả, nơi vện được thả chạy nhông nhông ngoài đường =))))
@huydatvns Đúng rồi pạn. Nước tạp chủng, nơi dụ dân nhập cư đen, hồi cầm súng để nhập cuốc tịch. Nơi tội phạm dc thả chạy lông nhông ngoài đường nếu chịu cầm súng. Xong rồi nguyên băng thảo khấu nổi loạn, tiến về kinh đô.
@428293 Đang nói Wagner hả bro
Cười vô mặt
@428293 Đang nói Wagner hả bro
Làm xong rồi phải chờ giảm chi phí vận hành nữa, chứ giá quá cao thì cũng khó mà mua.
@der_titan Ngành năng lượng thực chất là ngành được nhà nước bảo trợ, trợ giá, nên giá cao hay thấp ko phải là vấn đề quyết định.
@der_titan Cái này lấy thuế bảo vệ môi trường bù vào, nếu cần thì cứ đánh thuế xe, đồ gia dụng cao lên để bù vào cho đến khi nào chi phí sản xuất giảm chứ không đắp chiếu chờ đến lúc có công nghệ rẻ đâu
@der_titan Vấn đề cấp thiết của thế giới giờ là vấn đề năng lượng. Tài nguyên cạn kiệt, chiến tranh nên đẩy giá nguồn nhiên liệu lên. Nếu mà cái này thành công thì giải quyết được vấn đề. Chỉ chuyển hóa từ dùng dầu mỏ khí đốt sang hạt nhân . Thì về lâu dài lợi hơn đó bạn
Vấn đề là nước nào sẽ về đích đầu tiên thôi :Vv
@grozar Mỹ với Tàu chứ ai
datvn
CAO CẤP
2 tháng
Thế giới thay đổi từng ngày, mà đợi cái lò này xong thì có khi lại không cần đến nó nữa.
Với tốc độ hiện tại thì ko tới vài chục năm nữa đâu
Cười vô mặt
Dự án bất khả thi giống như dự án giải bài toán tam thể vậy. Chỉ mong chở Ai siêu trí tuệ xử lý những lỗ hổng vận hành năng lượng củ loại điện năng nhiệt hạch.
Tạo ra năng lượng vô tận giúp con người bành trướng ra vũ trụ. Leo lên hành tinh nào, thì cứ build may cai này rồi cho chạy tái tạo nước, oxy và vật liệu cho sự sống. Khi sở hữu nắng lượng vô tận thì gì cũng làm được
@congthanhgiong tận dụng ngôi sao chủ là ngon rồi ,côt lõi để đi explorer 😁
vì đâu thể đem 1 cái lò lòng vòng trong vũ trụ
Mấy dự án quá lâu k ra kết quả thường là bất khả thi
@tamle_o Một bài toán mà không ai có thể chứng minh vô nghiệm thì người ta vẫn sẽ đâm đầu tìm cách giải vì bài toán đó quá hấp dẫn: làm chủ phản ứng hợp hạch nguồn gốc cho năng lượng của mặt trời
Vài chục năm là hơi lâu đấy
Thế giới giờ thay đổi quá nhanh 🙂
Nghe nói người Đức thành công trong phòng thí nghiệm lâu r mà
Ông này dịch bài và cắt ghép không có đầu đuôi. Không hiểu "Ding" là cái thằng nào, làm gì mà tự nhiên xuất hiện trong bài viết.
chu kỳ năng lượng sẽ là hóa thạch, hạt nhân, nhiệt hạch. dạng này thoái trào thì dạng khác sẽ xuất hiện thôi
từ trường cach li nhiệt tip xuc trực tip

lõi 150tr ,thì cứ cho bưc xạ là 1tr đi ,1 con số rât khủng khip đối với vật lịu của trái đât
bưc xạ nhiệt đc xử lí thế nào ta
VNXQ
ĐẠI BÀNG
một tháng
Con người đang cố gắng tạo ra vũ trụ trong một cái "bánh vòng" bằng cách mô phỏng đặc tính của nó và treo "mặt trời" nhân tạo trong đó. Nếu thành công thì câu hỏi tiếp theo sẽ là ai (hay cái gì) đã tạo ra vũ trụ mà chúng ta đang sinh sống?
30 năm nữa thì đến quá nửa mem inh ế đang ở đây đã leo lên bàn thờ ăn chuối với ngắm gà khỏa thân rồi. mong lắm công nghệ số hóa ký ức của Elon Musk giúp con người có được cuộc sống vĩnh hằng.
Lời lãi chả đc bao
phân lô bắc việt muôn đời lãi x100 x1000 ko hơn à
Có nghĩa là họ đang tạo ra mặt trời? Vậy mặt trời của chúng ta là do ai tạo ra???

Xu hướng

Bài mới










  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019