Tia laser khơi dậy nguồn năng lượng vô tận

Ngày nay, tia sáng này có mặt  hầu như trong mọi thứ, từ đầu đĩa CD và mạng điện thoại tới quầy thu tiền trong siêu thị và các phòng thí nghiệm. Chúng đã giúp giải quyết nhiều vấn đề, nhưng nếu một nhóm nghiên cứu quốc tế dẫn đầu bởi các nhà khoa học Anh đi đúng hướng thì tia laser có thể sớm là thách thức lớn nhất của họ: giải quyết tình trạng khủng hoảng năng lượng theo cách thân thiện với môi trường nhất.

Nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Rutherford Appleton (RAL) ở Oxfordshire, đang làm việc cùng với các đồng nghiệp đến từ 14 quốc gia, đã thảo luận về một đề xuất sử dụng tia laser để tái tạo phản ứng tại tâm mặt trời.

Việc khai thác phản ứng tổng hợp hạt nhân sẽ cung cấp nguồn năng lượng gần như vô tận mà không phóng thích các loại khí nhà kính - chẳng hạn như carbon dioxide.

Hiện tại, Liên minh châu Âu đang cân nhắc đề xuất tài trợ chi phí cho dự án này - được gọi là Hiper (High Power Laser Energy Research tạm dịch là Nghiên cứu tia laser công suất cao).

Chùm tia laser tập trung năng lượng cực lớn vào một điểm nhỏ xíu.

Nếu nhận được 50 triệu euro cho bước đầu khởi động dự án, nhóm nghiên cứu sẽ tiến tới hoàn tất xây dựng lò phản ứng trị giá 800 triệu euro vào cuối thập niên này và các lò phản ứng thương mại sẽ đi vào hoạt động không lâu sau.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân từ lâu là giấc mơ của mọi nhà khoa học. Ý tưởng là đốt nóng 2 dạng thể nặng hơn của hydrogen (được gọi là deuterium và tritium) để tạo ra khí heli. Các đồng vị này của hydrogen hiện đã sẵn sàng.

Giáo sư Dunne cho biết: "Trong 1km³ nước biển chứa đựng năng lượng tương đương số dầu dự trữ của cả thế giới hiện nay. Vì thế, nó là nhiên liệu gần như bất tận".

Khi 2 đồng vị của hydrogen được kết hợp ở nhiệt độ cao, một phần nhỏ khối lượng sẽ bị mất và phóng thích năng lượng rất lớn. Phụ  phẩm của quy trình này không nhiều hơn lượng phóng xạ trong chất thải y tế. Trong lõi của mặt trời, áp suất cực lớn cho phép phản ứng này diễn ra ở nhiệt độ khoảng 10 triệu độ C.

Với áp lực thấp hơn nhiều ở trái đất, nhiệt độ cần để sản sinh phản ứng kết hợp sẽ cần phải cao hơn nhiều - trên 100 triệu độ C. Hiper sẽ đạt được nhiệt độ cực cao này bằng cách sử dụng chùm tia laser cực mạnh - sức mạnh tương gấp 10.000 lần điện năng lưới điện quốc gia tập trung vào bề mặt chưa tới 1mm.

Vẫn còn nhiều thứ phải làm với tia laser, đặc biệt là làm cho nó bắn đủ nhanh để duy trì sự kết hợp trong lò phản ứng. Hiện nay, tia laser mạnh cần vài phút tụ năng lượng đủ để phóng ra. Lò phản ứng tổng hợp laser sẽ cần phóng tia vài lần trong một giây và có cường độ hiệu quả hơn tia laser hiện thời. 

Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER) trị giá 10 tỉ euro hiện đang được xây dựng tại Cadarach ở miền Nam nước Pháp đang nắm giữ một ứng dụng khác của phản ứng tổng hợp hạt nhân bằng cách sử dụng nam châm siêu dẫn để chứa và tổng hợp hạt nhân hydrogene.

Theo kế hoạch, ITER sẽ hoạt động trong 35 năm, nếu mọi thứ tiến triển tốt với lò phản ứng thí nghiệm thì giới chức Liên minh châu Âu sẽ xây dựng một nhà máy điện sử dụng công nghệ này tại Cadarache vào năm 2040