Lò phản ứng khổng lồ ITER đang được xây dựng tại trung tâm nghiên cứu khoa học Cadarache, Pháp, có thể tạo ra dòng plasma nóng tới 150 triệu độ C.

lo-phan-ung-14-ty-usd-nong-hon-loi-mat-troi

Lò phản ứng ITER đang được xây dựng. Ảnh: ITER Collaboration.

Lò phản ứng ITER hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt hạch, kết hợp hai hạt nhân nhẹ của hydro là deuterium và tritium để tạo thành một hạt nhân heli nặng hơn và giải phóng năng lượng. Bằng cách này, lò phản ứng sẽ tạo ra 500 MW điện, nhiều gấp 10 lần năng lượng để nó hoạt động. Đây cũng là nguồn năng lượng sạch, sử dụng nguyên liệu là nước biển, có độ an toàn cao, chất thải phóng xạ ở mức rất thấp và gần như không có rủi ro khi vận hành.

Tính đến tháng 6/2015, chi phí xây dựng ITER đã vượt quá 14 tỷ USD. Theo Business Insider, sau khi hoàn thành, ITER sẽ có đường kính và chiều cao khoảng 30,5 m, trở thành kiểu mẫu mới của kỹ thuật phản ứng nhiệt hạch. Nếu có thể sản xuất năng lượng theo dự kiến, đây sẽ là lò phản ứng đầu tiên của kỷ nguyên năng lượng nhiệt hạch, giúp thu hẹp khoảng cách từ nghiên cứu nhiệt hạch trong phòng thí nghiệm đến tạo ra điện nhiệt hạch cho các thành phố.

Một trong những vấn đề lớn nhất của lò phản ứng nhiệt hạch là năng lượng cần để chúng hoạt động lớn hơn năng lượng do chúng tạo ra, trái với mục tiêu mong muốn từ nhà máy điện.

lo-phan-ung-14-ty-usd-nong-hon-loi-mat-troi-1

Sơ đồ của nguồn plasma. Ảnh: Wikipedia.

Nguyên nhân là do phản ứng nhiệt hạch chỉ xảy ra ở nhiệt độ plasma rất cao, khoảng 120 triệu độ C, cao hơn nhiều lần nhiệt độ ở lõi Mặt Trời. Để tạo ra nhiệt độ siêu nóng này, ITER sử dụng một buồng từ trường hình xuyến có tên Tokamak.

Dù đạt nhiệt độ siêu cao, Tokamak không thể duy trì dòng plasma liên tục. Kỷ lục do thiết bị Tokamak của Pháp đạt được trong năm 2003 là 6 phút 30 giây. Để duy trì nhiệt độ cao, Tokamak cần được tắt bật liên tục trong thời gian ngắn. Điều này khiến các nhà khoa học đau đầu trong nhiều thập kỷ qua vì quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng.

Nhằm giải quyết vấn đề này, ITER trang bị một thiết bị có thể tự sản xuất và duy trì dòng plasma siêu nóng liên tục. Plasma bên trong ITER sẽ đạt 150 triệu độ C đủ để kết hợp deuterium và tritium.

Một sản phẩm phụ quan trọng của quá trình tổng hợp hạt nhân là hạt nhân của nguyên tử heli. Sau khi sinh ra, các nguyên tử này va chạm với môi trường xung quanh, truyền năng lượng dưới dạng nhiệt, giúp dòng plasma duy trì nhiệt độ cao mà không cần năng lượng bổ sung từ bên ngoài. "Đó là cách để nó gần như tự duy trì hoàn toàn", Jonathan Menard, Giám đốc chương trình nhiệt hạch tại Phòng thí nghiệm vật lý plasma Princeton, Mỹ, chia sẻ.

ITER được bắt đầu xây dựng từ năm 2007, dự kiến hoàn thành vào năm 2019, và đi vào hoạt động trong năm 2020. Cỗ máy có thể sản sinh phản ứng tổng hợp deuterium - tritium đủ để cung cấp năng lượng vào năm 2027.

Nguồn Vnexpress