Hiện tại, các nhà vật lý thuộc Phòng thí nghiệm Năng lượng Plasma Princeton, Mỹ (PPPL) đang tiến hành thử nghiệm dự án “Mặt trời thu nhỏ”. Dự kiến, nếu thành công, công trình này sẽ đi tiên phong trong lĩnh vực sản xuất, cung cấp năng lượng an toàn đối với con người, sạch và thân thiện với môi trường. Các nhà khoa học khẳng định nó có thể cung cấp nguồn năng lượng vô tận cho cuộc sống, chấm dứt sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch trong mọi hoạt động như hiện nay, bao gồm cả việc sản xuất điện năng. “Chúng tôi đang mở ra những lựa chọn mới cho các nhà máy sản xuất điện trong tương lai”, ông Jonathan Menard, người đứng đầu công trình nghiên cứu, Giám đốc chương trình nâng cấp NSTX-U tại PPPL cho biết.

Theo đó, mô hình thiết bị thử nghiệm “Mặt trời thu nhỏ” có dạng một tokamak hình cầu liên khối. Trong đó, tokamak là thiết bị dùng để tạo ra các phản ứng kết hợp điều khiển được trong môi trường plasma. Hiện trên thế giới chỉ có 2 thiết bị như vậy được chế tạo, đó là National Spherical Torus Experiment-Upgrage (NSTX-U) ở PPPL và Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) ở Trung tâm nghiên cứu Năng lượng Nhiệt hạch ở Culham, Vương quốc Anh. Được biết, hầu hết các nhà máy điện hạt nhân hiện sử dụng phản ứng phân hủy hạch để tạo ra năng lượng nhờ quá trình phân rã hạt nhân. Hiệu suất nó mang lại rất cao nhưng chi phí tạo ra các phản ứng trên rất đắt đỏ, đồng thời chất thải phóng xạ nó tạo ra cũng rất nguy hiểm đối với nhân loại.

Các nhà khoa học cho biết, hoạt động của “Mặt trời thu nhỏ” gồm 3 bước: Đầu tiên, plasma sẽ được tạo ra bằng cách sử dụng khí hydro siêu nóng (khoảng 150 triệu độ C) trong phòng thí nghiệm. Bước tiếp theo, các nhà khoa học cho áp suất tăng lên để nén plasma khiến cho các hạt nhân va chạm với nhau tạo thành phản ứng nhiệt hạch. Các cuộn dây dẫn xung quanh sẽ tạo ra từ trường rất mạnh trong quá trình tạo phản ứng này. Nhiệt tỏa ra từ phản ứng nhiệt hạch sẽ được dùng để tự duy trì hoạt động của thiết bị và phần còn lại chuyển thành điện năng. 

Ngoài ra, trong khi các tokamak thông thường có hình xuyến giống bánh vòng và kích thước khá cồng kềnh không phù hợp với thiết bị thì tokamak hình cầu với kích thước nhỏ gọn trông như lõi táo sẽ giúp các nhà khoa học Mỹ thuận tiện hơn trong quá trình thử nghiệm. Thành công của các nhà khoa học tại PPPL và thành công trong việc nâng cấp MAST ở Culham sẽ dẫn đến việc phát triển nhà máy điện nhiệt hạch trong tương lai, tạo ra nguồn năng lượng sạch gần như vô tận, chấm dứt việc phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng làm cho Trái đất nóng lên và gây ô nhiễm môi trường. Đây có thể coi là bước đặt nền móng cho sự phát triển của lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch tương lai, tạo ra một Mặt trời trên Trái đất có thể cắm dây điện để sử dụng, ông Jonathan Menard nói.

Ngọc Diệp (Theo www.sciencealert.com)