Hải quân Mỹ nộp bằng sáng chế lò phản ứng hợp hạch mini

Lâu nay, các nhà khoa học luôn ước ao tạo ra nguồn năng lượng hoàn hảo có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch, để dùng trong xe điện, tàu thuyền, máy bay và đưa tàu vũ trụ đến những vùng xa xôi. Cho đến nay, năng lượng hợp hạch (còn gọi là năng lượng nhiệt hạch), sinh ra trong phản ứng tổng hợp hạt nhân, được xem là giải pháp khả dĩ nhất giúp chúng ta đạt được những mục tiêu trên.

Vấn đề nằm ở chỗ, loại năng lượng này không dễ khai thác, do đó chúng ta khó lòng có thể tạo ra được những thay đổi lớn trong chính sách về năng lượng. Đó là nguyên nhân mà các nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới đang nỗ lực trong việc nâng cao hiểu biết về phản ứng hợp hạch.

Vừa qua, Hải quân Mỹ đã nộp bằng sáng chế cho lò phản ứng hợp hạch cỡ nhỏ (mini) vào ngày 22/3/2019 và công bố vào cuối tháng 9, theo thông tin độc quyền từ tờ The War Zone (Mỹ). Đơn sáng chế lò phản ứng hợp hạch mini hiện đã được Cơ quan Sáng chế và Nhãn hiệu Mỹ (USPTO) tiếp nhận và đang trong quá trình xét duyệt.

Sản phẩm này được tạo ra dựa trên ý tưởng phát triển một nguồn năng lượng hợp hạch có sức mạnh tương tự như năng lượng Mặt Trời – điều mà xưa nay vẫn được coi là bất khả thi. Tuy không dễ để hiện thực hóa, nhưng công nghệ này sẽ góp phần tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành năng lượng.

Để có nguồn năng lượng hợp hạch trên Trái đất, các nhà khoa học và kỹ sư phải chế tạo những thiết bị chứa được những loại khí có thể đạt mức hàng trăm triệu độ C – đủ để các hạt nhân nguyên tử hợp lại với nhau ở tốc độ cao, từ đó tạo ra một trạng thái plasma siêu nóng.

Đó không phải là một công việc dễ dàng. Trên thực tế, để ngăn plasma siêu nóng khỏi tiếp xúc và ảnh hưởng đến tường bao bên ngoài lò phản ứng, các nhà khoa học đã phải sử dụng từ trường cực mạnh nhằm cách ly plasma. Đây là một trong những thách thức lớn nhất mà các nhà nghiên cứu cần phải vượt qua. Bên cạnh đó còn có vấn đề lưu trữ nguồn năng lượng được tạo ra trong phản ứng.

Nếu các nhà khoa học có thể khai thác năng lượng hợp hạch, nó sẽ giúp thay đổi hoàn toàn tiến trình của nhân loại.

Cụ thể, 1 kg nhiên liệu hợp hạch có thể tạo ra năng lượng tương đương với 10 triệu kg nhiên liệu hóa thạch, theo thông tin từ Bảo tàng Khoa học (Science Museum) tại London. Đây là nguồn năng lượng hoàn hảo, không phát thải ra khí nhà kính hoặc để lại các phụ phẩm độc hại như chất thải hạt nhân, không giống như phân hạch hạt nhân. Trên thực tế, phụ phẩm duy nhất của phản ứng hợp hạch là khí heli: một loại khí trơ cực kỳ hữu ích.

>> Lò phản ứng nhiệt hạch 21 tỷ USD tại Pháp đã hoàn thành một nửa (video)

Lò phản ứng hiện tại có kích thước to cỡ một tòa nhà; nhưng một lò phản ứng hợp hạch mini, có thể di chuyển, được thiết kế để cung cấp năng lượng cho các phương tiện nhỏ, sẽ tạo ra sự thay đổi cục diện cuộc chơi.

Chính phủ Trung Quốc (theo đồn đoán), hãng Lockheed Martin và một số công ty tư nhân khác đã bắt tay vào việc thu hẹp khoảng cách về công nghệ và hải quân Mỹ cũng không phải là ngoại lệ. Theo tờ The War Zone, thiết bị này có thể dùng trong tàu thuyền hoặc phi cơ.

Một câu hỏi được đặt ra là làm sao có thể tạo ra một lò phản ứng nhỏ như vậy?

Lò phản ứng hợp hạch mini sẽ tạo ra cuộc cách mạng năng lượng

Thiết bị trên được phát triển bởi nhà nghiên cứu Salvatore Cezar Pais tại Trung tâm tác chiến không quân hải quân – Sư đoàn tàu bay (NAWCAD), lấy ý tưởng từ “fusor”, một bộ phận có khả năng hợp nhất lõi.

Theo bằng sáng chế, buồng plasma của lò phản ứng hợp hạch chứa một số cặp fusor chuyển động quay với tốc độ nhanh để tạo ra một “dòng năng lượng từ trường tập trung” có thể giúp trộn các loại khí lại với nhau.

Được phủ bằng một lớp điện tích, các fusor bơm những khí nhiên liệu như Deuterium hoặc Deuterium-Xenon vào trong buồng, sau đó đặt dưới nhiệt độ và áp suất mạnh để tạo ra phản ứng tổng hợp hạt nhân. Công nghệ hiện tại trong các lò phản ứng trên thế giới sử dụng chất siêu dẫn để tạo ra từ trường.

Theo tờ War Zone, thiết bị này có khả năng tạo ra hơn 1 terawatt năng lượng trong khi chỉ hấp thụ năng lượng trong phạm vi từ kilowatt đến megawatt. Cho đến nay, chúng ta vẫn chưa có nguồn năng lượng nào như thế.

Mặc dù vậy, đây không còn là điều quá xa vời. Cụ thể, lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạt nhân quốc tế (ITER) là dự án thí nghiệm lớn nhất trên thế giới về phản ứng tổng hợp hạt nhân sử dụng kỹ thuật lò tokamak, có thể được hiện thực hóa vào năm 2025.

>> Cuộc tranh cãi về ‘lò phản ứng hạt nhân 1,7 tỷ năm’ ở Gabon, châu Phi

Tất nhiên, việc phát triển những cơ sở hạ tầng cần thiết để đưa nguồn năng lượng này ứng dụng vào trong thực tế không phải chuyện một sớm một chiều. Dẫu vậy, chúng ta vẫn có quyền hy vọng vào một tương lai tốt đẹp.