Nhiệt hạch - Nguồn năng lượng vô tận

Các chuyên gia về vật lý hạt nhân thì khẳng định: hai chất đồng vị của hydro - deuteri và triti, khi liên kết tổng hợp hạt nhân của chúng sẽ giải phóng ra một nguồn năng lượng khổng lồ! Đó chính là năng lượng nhiệt hạch - một nguồn năng lượng vô song và vô hạn!

Ở Liên Xô cũ và tại nước Nga bây giờ, sự tổng hợp nhiệt hạch được nghiên cứu chủ yếu trong Viện Năng lượng nguyên tử  I.V.Kurchatov ở Moskva. Viện sĩ Boris Kadonsev - một trong những nhà khoa học hàng đầu trên thế giới về năng lượng nhiệt hạch cho biết:  Mặt trời - hoạt động được chính nhờ vào sự tổng hợp nhiệt hạch.

Còn tới giờ, trên mặt đất con người mới chỉ "làm chủ" được quá trình này qua việc chế tạo bom khinh khí. Do vậy khó khăn không phải là nguyên tắc hoạt động, mà là nên "xử lý" chúng như thế nào? Với điều này thì cực khó!

Lò phản ứng nhiệt hạch KSTAR của Hàn Quốc.

Đầu tiên là phải làm ra được các thiết bị, trong đó nguyên liệu - nguồn năng lượng sẽ được nung nóng tới nhiệt độ vũ trụ - nghĩa là hàng trăm triệu độ C; đồng thời cũng phải bảo đảm là phản ứng sẽ chỉ xảy ra theo đúng tiến trình. Điều cốt lõi là giữ sao cho nguồn năng lượng được giải phóng sẽ không vượt quá giới hạn cho phép của thiết bị, cũng như khống chế chúng dưới quy trình an toàn nhằm phát huy hiệu suất cao nhất v.v...

Những điều kiện tiên quyết này trong thực tế rất khó mà hoàn thiện. Các nhà vật lý hàng đầu của Mỹ từng dự báo ngay từ cuối thập niên 40 của thế kỷ trước, rằng vấn đề kỹ thuật xử lý việc tổng hợp nhiệt hạch sẽ là thứ công việc nan giải nhất. Phải chăng họ khuyến cáo các thế hệ sau nên dành tiền của vào những việc khác của khoa học? Và từ đó đến nay hàng chục tỉ USD đã được ném vào cho các chương trình nhiệt hạch của nhiều nước khác nhau, còn kết quả nói chung vẫn chưa có...

Chất deuteri có sẵn trong nước: chỉ cần phân tích kỹ 6.000 tế bào nước, sẽ tìm ra 2 nguyên tố deuteri. Với công nghệ hiện đại thì điều này chẳng khó khăn gì. Nguyên tố thứ hai cần thiết cho sự tổng hợp nhiệt hạch là triti. Triti nguyên chất không có trong tự nhiên, nhưng là chất tách được từ liti - một nguyên tố sẵn có trên hành tinh.

Chỉ cần 1 gram hỗn hợp giữa deuteri và triti, sẽ tạo ra nguồn năng lượng ngang với 10 tấn dầu mỏ. Bây giờ chúng ta trở lại vấn đề chiến lược là chi phí cho sự phát triển các lò phản ứng nhiệt hạch. Một lò như vậy ngốn tới... 4 tỉ USD! Một con số khủng khiếp.

Ngoài ra chúng ta cũng phải tính đến sự sơ suất trong các giải pháp mà mỗi một công việc kỹ thuật mới và phức tạp đều không tránh khỏi, sẽ dẫn tới hiểm họa mất mát - tốn kém lớn lao hơn. Những cuộc nghiên cứu liên quan tới quá trình làm chủ công nghệ tổng hợp nhiệt hạch, không chỉ diễn ra ở Liên Xô cũ và tại Nga bây giờ. Sự quá phức tạp của kỹ thuật cùng với giá thành cao của thiết bị đòi hỏi không phải là sự ganh đua, mà là sự cùng hợp tác thống nhất trong tất cả các quốc gia kỹ nghệ hàng đầu, nhắm vào hướng phát triển khoa học và kỹ thuật tối quan trọng này.

Năm 1956, khi đến thăm các trung tâm nghiên cứu khoa học của Vương quốc Anh, Viện sĩ  I.V.Kurchatov  đã cho các đồng nghiệp ngoại quốc biết những kết quả mà giới khoa học Nga - Xô đạt được trong lĩnh vực nhiệt hạch. Liên Xô là nước đầu tiên trên thế giới không giấu giếm các công trình  nhiệt hạch của mình.

Thiết bị đã tạo ra ở Liên Xô được đặt tên là Tokamak - cho giới khoa học toàn cầu biết những khả năng khổng lồ của nó về một thiết bị làm chậm phản ứng bằng từ trường. Đầu năm 1968, trong Tokamak-III phản ứng khinh khí đã đạt tới 10 triệu độ C. Tokamak đã chiếm được niềm tin của các nhà bác học.

Những chương trình của Mỹ, Nhật Bản, Pháp, Đức, Anh, Hàn Quốc và nhiều nước khác cũng đều hướng theo nguyên lý đã được thực tiễn trả lời nêu trên. Hiện trên thế giới có hơn 100 thiết bị dạng Tokamak đang hoạt động.

Năm 1978, Liên Xô từng đề nghị Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) có trụ sở tại Vienna (Áo) lập một lò phản ứng nhiệt hạch chung. Bằng cách này mỗi nước tham gia sẽ giảm được rất nhiều các chi phí của mình - nếu thiết kế riêng lò phản ứng.

Năm 1987, qua thiết bị Tokamak-X, lần đầu tiên trên thế giới các nhà khoa học Liên Xô đã "nung" phản ứng lên 110 triệu độ C. Điều này được thực hiện nhờ các bộ phát điện đặc chủng. Nếu như phản ứng diễn ra "dày" hơn - sẽ bắt đầu quá trình xử lý các hoạt động nhiệt hạch.

Tokamak-XV là dạng tiền thân của lò phản ứng trong tương lai, đã được thử nghiệm lần đầu vào năm 1998, cho thấy việc xử lý các quá trình nhiệt hạch mong muốn là điều có thể thực hiện được. Nguồn nhiệt lượng thu được sau phản ứng, sẽ biến thành năng lượng điện mà con người cần.

Để đạt tới ước mơ đó, cần phải xây dựng những lò phản ứng nhiệt hạch dạng Tokamak-XX trước, đây chính là thiết bị sẽ biến năng lượng được giải phóng trong phản ứng nhiệt hạch thành điện năng. Sau đó, nếu không có gì trở ngại thì vào khoảng năm 2015, những nhà máy điện làm việc theo nguyên tắc tổng hợp nhiệt hạch sẽ xuất hiện, góp phần giải quyết những nhu cầu lớn lao về điện năng cho loài người