Đột phá nhiệt hạch là cột mốc cho khí hậu, năng lượng sạch
Bộ trưởng Năng lượng Jennifer Granholm, cùng với Arati Prabhakar, cố vấn khoa học của tổng thống, bên phải, công bố một bước đột phá khoa học lớn trong nghiên cứu nhiệt hạch đã được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore ở California, trong một cuộc họp báo tại Bộ Năng lượng ở Washington, Thứ Ba, ngày 13 tháng 12 năm 2022. Ảnh: Ảnh AP / J. Scott Applewhite
Hôm thứ Ba, các nhà khoa học đã công bố rằng họ lần đầu tiên tạo ra nhiều năng lượng hơn trong phản ứng nhiệt hạch so với năng lượng dùng để đốt cháy nó—một bước đột phá lớn trong nhiệm vụ kéo dài hàng thập kỷ nhằm khai thác quá trình cung cấp năng lượng cho mặt trời.
Bộ Năng lượng cho biết các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore ở California đã đạt được kết quả vào tuần trước. Được biết đến như một mức tăng năng lượng ròng, mục tiêu này rất khó nắm bắt vì phản ứng tổng hợp xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao đến mức cực kỳ khó kiểm soát.
Bộ trưởng Năng lượng Jennifer Granholm và các quan chức khác cho biết bước đột phá này sẽ mở đường cho những tiến bộ trong quốc phòng và tương lai của năng lượng sạch.
Granholm phát biểu trong một cuộc họp báo ở Washington: "Sự đánh lửa cho phép chúng tôi lần đầu tiên tái tạo một số điều kiện nhất định chỉ có ở các vì sao và mặt trời. "Cột mốc này giúp chúng tôi tiến thêm một bước quan trọng" tới việc có năng lượng nhiệt hạch không carbon "cung cấp năng lượng cho xã hội của chúng ta."
Đánh lửa nhiệt hạch là “một trong những kỳ công khoa học ấn tượng nhất của thế kỷ 21,” Granholm nói, đồng thời cho biết thêm rằng bước đột phá này “sẽ đi vào sử sách”.
Xuất hiện cùng với Granholm, cố vấn khoa học Nhà Trắng Arati Prabhakar đã gọi sự đánh lửa nhiệt hạch đạt được vào ngày 5 tháng 12 là "một ví dụ tuyệt vời về những gì mà sự kiên trì thực sự có thể đạt được" và "một kỳ công kỹ thuật ngoài niềm tin."
Hình ảnh không ghi ngày tháng này do Cơ sở Đánh lửa Quốc gia tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore cung cấp cho thấy Vịnh Mục tiêu NIF ở Livermore, Calif. Hệ thống này sử dụng 192 chùm tia laze hội tụ tại tâm của quả cầu khổng lồ này để làm cho một viên nhiên liệu hydro nhỏ phát nổ. Các quan chức của Bộ Năng lượng cho biết vào thứ Ba, ngày 13 tháng 12 năm 2022, sẽ có một thông báo về “bước đột phá khoa học lớn” về phản ứng tổng hợp hạt nhân. Tín dụng: Damien Jemison/Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore qua AP, File
Những người ủng hộ nhiệt hạch hy vọng một ngày nào đó nó có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch và các nguồn năng lượng truyền thống khác. Sản xuất năng lượng không có carbon để cung cấp năng lượng cho các gia đình và doanh nghiệp từ phản ứng tổng hợp vẫn còn nhiều thập kỷ nữa. Nhưng các nhà nghiên cứu cho biết thông báo này đánh dấu một bước nhảy vọt đáng kể.
Giáo sư Dennis Whyte, giám đốc Trung tâm Khoa học và Hợp nhất Plasma tại Viện Công nghệ Massachusetts và là người đi đầu trong nghiên cứu hợp hạch, cho biết: “Nó gần giống như một phát súng nổ”. "Chúng ta nên thúc đẩy việc cung cấp các hệ thống năng lượng nhiệt hạch để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu và an ninh năng lượng."
Kim Budil, giám đốc Phòng thí nghiệm Livermore, cho biết có "những rào cản rất đáng kể" đối với việc sử dụng công nghệ nhiệt hạch cho mục đích thương mại, nhưng những tiến bộ trong những năm gần đây có nghĩa là công nghệ này có thể sẽ được sử dụng rộng rãi trong "vài thập kỷ" thay vì 50 hoặc 60 năm nữa. như dự kiến trước đó.
Phản ứng tổng hợp hoạt động bằng cách ép các nguyên tử hydro vào nhau với lực mạnh đến mức chúng kết hợp thành helium, giải phóng một lượng năng lượng và nhiệt khổng lồ. Không giống như các phản ứng hạt nhân khác, nó không tạo ra chất thải phóng xạ.
Tổng thống Joe Biden gọi bước đột phá này là một ví dụ điển hình về sự cần thiết phải tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển. "Hãy nhìn những gì đang diễn ra từ Bộ Năng lượng trên mặt trận hạt nhân. Có rất nhiều tin tốt ở phía trước," ông nói tại Nhà Trắng.
Hàng tỷ đô la và hàng chục năm làm việc đã được đổ vào nghiên cứu nhiệt hạch đã tạo ra những kết quả đáng kinh ngạc—trong tích tắc của một giây. Trước đây, các nhà nghiên cứu tại Cơ sở đánh lửa quốc gia, bộ phận của Lawrence Livermore, nơi diễn ra thành công, đã sử dụng 192 tia laser và nhiệt độ nóng hơn nhiều lần so với trung tâm mặt trời để tạo ra phản ứng nhiệt hạch cực kỳ ngắn.
Bộ trưởng Năng lượng Jennifer Granholm, cùng với Arati Prabhakar, cố vấn khoa học của tổng thống, bên phải, công bố một bước đột phá khoa học lớn trong nghiên cứu nhiệt hạch đã được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore ở California, trong một cuộc họp báo tại Bộ Năng lượng ở Washington, Thứ Ba, ngày 13 tháng 12 năm 2022. Ảnh AP / J. Scott Applewhite
Marvin Adams, phó quản trị viên của Cục Quản lý An ninh Hạt nhân Quốc gia, một cơ quan của Bộ Năng lượng, cho biết các tia laser tập trung một lượng nhiệt khổng lồ vào một viên nang hình cầu thu nhỏ. Kết quả là một môi trường plasma siêu nóng trong đó một phản ứng tạo ra năng lượng gấp khoảng 1,5 lần năng lượng chứa trong ánh sáng được sử dụng để tạo ra nó.
Riccardo Betti, giáo sư tại Đại học Rochester và là chuyên gia về phản ứng tổng hợp laser, cho biết còn một chặng đường dài phía trước trước khi thu được năng lượng ròng dẫn đến điện bền vững.
Ông ví sự đột phá giống như khi con người lần đầu tiên
kiếm được rằng tinh chế dầu thành xăng và đốt cháy nó có thể tạo ra một vụ nổ. Betti nói: “Bạn vẫn chưa có động cơ và bạn vẫn chưa có lốp xe. "Bạn không thể nói rằng bạn có một chiếc xe hơi."
Thành tích thu được năng lượng ròng được áp dụng cho chính phản ứng nhiệt hạch, chứ không phải tổng lượng điện cần thiết để vận hành các tia laser và chạy dự án. Để phản ứng tổng hợp có thể thực hiện được, nó sẽ cần tạo ra nhiều năng lượng hơn đáng kể và trong thời gian dài hơn.
Budil cho biết đôi khi mọi người nói đùa rằng phòng thí nghiệm Livermore, được gọi là LLNL, "là viết tắt của 'Lasers, Lasers, nothing but Lasers'".
Việc kiểm soát vật lý của các ngôi sao là vô cùng khó khăn. Whyte nói nhiên liệu phải nóng hơn tâm mặt trời. Nhiên liệu không muốn tiếp tục nóng—nó muốn rò rỉ ra ngoài và nguội đi. Chứa nó là một thách thức, ông nói.
Bộ trưởng Năng lượng Jennifer Granholm công bố một bước đột phá khoa học lớn trong nghiên cứu nhiệt hạch được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore ở California, trong một cuộc họp báo tại Bộ Năng lượng ở Washington, Thứ Ba, ngày 13 tháng 12 năm 2022. Ảnh: AP Photo/ J. Scott Applewhite
Jeremy Chittenden, giáo sư tại Đại học Hoàng gia ở London chuyên về vật lý plasma, cho biết kết quả từ phòng thí nghiệm ở California vượt quá mong đợi.
Mặc dù còn một chặng đường dài phía trước để biến nhiệt hạch thành nguồn năng lượng có thể sử dụng được, Chittenden cho biết, thành tựu của phòng thí nghiệm khiến ông lạc quan rằng một ngày nào đó nó có thể là "nguồn năng lượng lý tưởng mà chúng tôi từng nghĩ"—một nguồn không thải ra carbon và chạy được. trên một dạng hydro phong phú có thể được chiết xuất từ nước biển.
Một phương pháp hợp hạch biến hydro thành plasma, một loại khí tích điện, sau đó được điều khiển bởi các nam châm khổng lồ. Phương pháp này đang được khám phá ở Pháp với sự hợp tác giữa 35 quốc gia được gọi là Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế, cũng như bởi các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts và một công ty tư nhân.
Năm ngoái, các nhóm làm việc trong các dự án đó ở hai lục địa đã công bố những tiến bộ đáng kể trong các nam châm quan trọng cần thiết cho công việc của họ.
Carolyn Kuranz, giáo sư Đại học Michigan và là nhà vật lý plasma thực nghiệm, hy vọng kết quả này sẽ giúp mang lại "sự quan tâm và sức sống ngày càng tăng" cho nghiên cứu nhiệt hạch—kể cả từ ngành công nghiệp tư nhân, mà bà và những người khác cho rằng sẽ cần thiết để đưa năng lượng nhiệt hạch vào lưới điện.
"Nếu chúng ta muốn ngăn chặn biến đổi khí hậu hơn nữa, chúng ta sẽ cần triển khai các phương án sản xuất năng lượng đa dạng," Kuranz nói. "Và năng lượng hạt nhân—cả phản ứng phân hạch và nhiệt hạch—thực sự phải là một phần của phương trình đó. Chúng ta sẽ không đạt được điều đó chỉ với năng lượng tái tạo."
© 2022 The Associated Press
