TAE Technologies mang đến đột phá về phản ứng tổng hợp giúp giảm đáng kể chi phí cho nhà máy điện trong tương lai
Kết quả thử nghiệm mới được công bố trên Nature Communications chứng minh những cải tiến đáng kể về hiệu suất và hiệu quả của lò phản ứng khi sử dụng một máy nhỏ hơn, ít phức tạp hơn
Foothill Ranch, California — Ngày 15 tháng 4 năm 2025 — TAE Technologies, một công ty năng lượng tổng hợp tư nhân đang phát triển phương pháp tiếp cận sạch nhất và an toàn nhất đối với năng lượng tổng hợp thương mại, đã đạt được bước đột phá đầu tiên thuộc loại này, về cơ bản đã thúc đẩy hiệu suất, tính thực tế và khả năng sẵn sàng cho lò phản ứng của công nghệ tổng hợp độc quyền của công ty.
Kết quả thử nghiệm được công bố trên tạp chí Nature Communications được bình duyệt ngang hàng chứng minh rằng TAE đã phát minh ra một phương pháp tiếp cận hợp lý để hình thành và tối ưu hóa plasma, giúp tăng hiệu quả, giảm đáng kể độ phức tạp và chi phí, đồng thời đẩy nhanh con đường của công ty hướng đến năng lượng ròng và năng lượng tổng hợp thương mại.
Việc cung cấp phản ứng tổng hợp thương mại phụ thuộc vào khả năng tạo ra plasma (trạng thái vật chất thứ tư siêu nóng) ở nhiệt độ cực cao và sau đó giới hạn năng lượng trong thời gian dài. Một cách để thực hiện điều này là sử dụng Cấu hình đảo ngược trường (FRC), một kỹ thuật giới hạn từ tính tạo thành cơ sở cho công nghệ tổng hợp của TAE.
Ưu điểm cơ bản của FRC:
Plasma FRC tự tổ chức và tạo ra từ trường riêng bên trong máy. Điều này làm giảm đáng kể lượng nam châm bên ngoài cần thiết để giới hạn, đồng thời giúp thiết bị tiết kiệm điện năng hơn đáng kể khi vận hành.
Một máy dựa trên FRC có thể đạt công suất tổng hợp cao hơn tới 100 lần so với tokamak thông thường có cùng cường độ từ trường và thể tích plasma.
Ngoài các đặc tính tự giới hạn của FRC, phương pháp này còn giúp tạo ra một máy tổng hợp tuyến tính đơn giản hơn, ít phức tạp hơn khi chế tạo, ít tốn kém hơn khi xây dựng và vận hành, và dễ bảo trì hơn.
Từ trường bên trong thấp của FRC làm tăng khả năng tồn tại của nhiên liệu hydro-boron (p-B11), đây là nguồn nhiên liệu ưa thích của TAE cho phản ứng tổng hợp thương mại vì đây là lựa chọn sạch nhất, an toàn nhất và bền vững nhất cho hành tinh.
Bất chấp những lợi ích đó, FRC trước đây rất khó mở rộng quy mô cho mục đích thương mại do tính bất ổn của plasma và quá trình hình thành plasma phức tạp và tốn kém. TAE đã thiết kế, xây dựng và triển khai các công nghệ giải quyết trực tiếp những thách thức của FRC này, tạo ra sự tiến hóa tiên tiến, điều khiển bằng chùm tia của FRC, mở khóa tiềm năng đã biết nhưng trước đây chưa được khai thác của cấu trúc lò phản ứng này.
Công nghệ máy gia tốc hạt tiên tiến của TAE, cùng với nguồn điện độc quyền và các điều khiển phản hồi chủ động theo thời gian thực, ngăn chặn tính bất ổn của plasma FRC để tạo ra các plasma ổn định, liên quan đến phản ứng tổng hợp trong các hoạt động ở trạng thái ổn định - một tập hợp các cột mốc lần đầu tiên đạt được trong các nguyên mẫu trước đó.
Đột phá ‘Norm’
Hiện nay, TAE đã tiết lộ một cấu hình lại máy móc tận dụng công nghệ máy gia tốc hạt tiên tiến và chùm hạt trung tính để hợp lý hóa quá trình hình thành plasma FRC truyền thống. Như đã mô tả trong Nature Communications, máy mới của TAE chỉ sử dụng phương pháp tiêm chùm trung tính (NBI) để tạo ra plasma FRC nóng, ổn định – giúp giảm kích thước, độ phức tạp và chi phí của máy tới 50% và tối ưu hóa khả năng cạnh tranh về mặt kinh tế và khả năng thương mại.
Trong khi máy FRC trước đây cần các phần hình thành plasma phức tạp (ống thạch anh dài ở mỗi đầu thiết bị) và va chạm siêu thanh để tạo ra plasma FRC, thì đột phá chỉ sử dụng NBI sáng tạo của TAE tạo ra, làm nóng và ổn định plasma FRC ngay tại trung tâm của máy.
Cỗ máy này, được gọi là Norm, để ghi nhận chiều dài ngắn hơn đáng kể so với người tiền nhiệm Norman, thường đạt được hiệu suất plasma trạng thái ổn định cao nhất của TAE và đã xác nhận các chế độ vận hành và thành phần sẽ được sử dụng trên nguyên mẫu lò phản ứng thế hệ tiếp theo của công ty, Copernicus. Copernicus dự kiến sẽ chứng minh tính khả thi của việc tạo ra năng lượng ròng bằng cách sử dụng phương pháp FRC dẫn động chùm tia tiên tiến của TAE trước khi kết thúc thập kỷ, tiếp theo là Da Vinci, nhà máy điện nguyên mẫu đầu tiên của TAE, vào đầu những năm 2030.
"Phương pháp chỉ sử dụng NBI trước đây đã được thử nghiệm trong nhiều thí nghiệm trong nhiều thập kỷ trước, nhưng không thành công. Chính những cải tiến quan trọng của TAE về chùm tia trung tính, nguồn điện và điều khiển phản hồi chủ động theo thời gian thực đã mở đường cho bước đột phá này", Toshiki Tajima, Giám đốc khoa học của TAE cho biết. "Chúng tôi hiện đã chứng minh rằng sự hình thành FRC chỉ sử dụng NBI không chỉ làm giảm độ phức tạp và chi phí của hệ thống mà còn cải thiện độ ổn định của plasma và hiệu suất tổng thể của máy".
“Với Norm, chúng tôi đã làm chủ được những phức tạp còn lại của FRC và thông qua hoạt động thành công của nó, TAE đã giảm đáng kể rủi ro cho Copernicus”, CEO của TAE Michl Binderbauer cho biết. “Thành tựu chỉ có ở NBI là điểm uốn cho hoạt động R&D về hợp nhất của TAE, vạch ra con đường cho các thiết bị hợp lý hóa giải quyết trực tiếp các số liệu quan trọng về mặt thương mại của hiệu quả và độ tin cậy. Cột mốc này đẩy nhanh đáng kể con đường của TAE hướng tới phản ứng tổng hợp hydro-bo thương mại, mang lại nguồn năng lượng an toàn, sạch và gần như vô hạn cho các thế hệ tương lai.”
