Theo tờ South China Morning Post, Trung Quốc đạt được bước tiến mới trong việc tạo ra ‘mặt trời nhân tạo’ sau khi chạy thử thành công lò phản ứng nhiệt hạch HL-2M Tokamak thế hệ mới vào ngày 4/12 vừa qua.
Được biết, lò phản ứng nhiệt hạch HL-2M Tokamak hiện là thiết bị nghiên cứu thí nghiệm phản ứng tổng hợp hạt nhân tiên tiến và lớn nhất của Trung Quốc. Nằm ở phía tây nam tỉnh Tứ Xuyên và được hoàn thành vào cuối năm ngoái, lò phản ứng này thường được gọi là "mặt trời nhân tạo" do sức nóng và năng lượng khổng lồ mà nó tạo ra.
Lò phản ứng HL-2M Tokamak
Theo thông tin được công bố bởi Tập đoàn Nguyên tử quốc gia Trung Quốc (CNNC), lò HL-2M Tokamak có thể vận hành ở nhiệt độ 150 triệu độ C - nóng hơn nhiệt độ tại lõi của Mặt trời đến 10 lần, và nóng gấp 3 lần phiên bản trước đây của lò HL-2M Tokamak.
"HL-2M là 'mặt trời nhân tạo' lớn nhất, với các thông số tốt nhất của Trung Quốc", ông Xu Min, giám đốc Viện Khoa học nhiệt hạch thuộc CNNC, mô tả.
Dự án trên là một phần trong sự tham gia của Trung Quốc với "Siêu dự án" Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER) đang được xây dựng ở miền Nam của Pháp. Dự án ITER trị giá khoảng 24 tỷ USD, có 35 quốc gia tham gia và dự kiến hoàn thành vào 2025. Được lắp ráp từ 1 triệu linh kiện kích cỡ lớn và khoảng 10 triệu linh kiện nhỏ, lò ITER có đường kính và chiều cao khoảng 30,5 m. Với trọng lượng 25000 tấn, đây cũng là lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới, có thể tạo ra dòng plasma nóng tới 150 triệu độ C.
Với riêng Trung Quốc, các nhà khoa học nước này đã nghiên cứu và phát triển các phiên bản nhỏ hơn của lò phản ứng nhiệt hạch ITER từ năm 2006. Lò HL-2M Tokamak là một trong số này.
Mô hình cắt lớp của lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới ITER
Về cơ bản, các lò phản ứng như HL-2M Tokamak và ITER hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt hạch, khi hai hạt nhân nhẹ của hydro là deuterium và tritium được kết hợp để tạo thành một hạt nhân heli nặng hơn và giải phóng năng lượng.
Đây cũng chính là quá trình chính tạo nên sức mạnh của những ngôi sao như Mặt Trời. Nói cách khác, mục tiêu xây dựng một lò phản ứng nhiệt hạch có thể so sánh với việc "tạo ra một Mặt Trời nhân tạo trên Trái Đất và cắm dây điện vào nó để sử dụng", theo chuyên gia Jonathan Menard, hiện đang làm việc tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton.
Mặc dù vậy, để phản ứng nhiệt hạch xảy ra cần mức nhiệt độ rất cao, lên tới 120 triệu độ C trở lên. Ở mức nhiệt độ này, mọi vật chất đều tồn tại trong trạng thái plasma.
Đây cũng chính là mục tiêu xây dựng cơ bản của các lò phản ứng như ITER và HL-2M Tokamak, nhằm tạo ra hỗn hợp plasma với nhiệt độ lên tới 150 triệu độ C. Để tạo ra nhiệt độ siêu nóng này, các lò phản ứng sử dụng khí hydro và deuterium (làm nhiên liệu để mô phỏng phản ứng tổng hợp hạt nhân) bằng cách bơm chúng vào buồng từ trường hình xuyến kiểu Tokamak, vốn lắp đặt các nam châm điện có khả năng tạo ra từ trường gấp 100.000 lần từ trường của Trái Đất.
Bên trong lò Tokamak, trước và sau khi khởi động quá trình tạo ra phản ứng nhiệt hạch để hình thành dòng plasma nóng 150 triệu độ C.
Cuối cùng, nhiên liệu trong buồng Tokamak được nung nóng tới trên 150 triệu độ C, hình thành dòng plasma cực nóng. Bản thân dòng plasma cực nóng này sẽ xoáy thành một vòng tròn, được "giam giữ" và định hình bởi lớp từ trường cực mạnh. Cấu trúc từ trường này giữ các phần nóng nhất của plasma cách xa thành Tokamak, tạo ra hiệu ứng cách nhiệt cho phép lò đạt được nhiệt độ rất cao.