Đằng sau nỗ lực thúc đẩy dự án "mặt trời nhân tạo" của Trung Quốc

Giáo sư Song Yuntao, Giám đốc Viện Vật lý Plasma ở Hợp Phì, nói với truyền thông địa phương tại một hội nghị về kiểm soát carbon ở Bắc Kinh mới đây rằng quá trình xây dựng một lò phản ứng nhiệt hạch có thể hoàn tất vào đầu những năm 2030 nếu chính phủ ủng hộ.

Công nghệ nhiệt hạch, hay còn gọi là mặt trời nhân tạo, có thể cung cấp năng lượng sạch không giới hạn bằng cách mô phỏng quá trình nhiệt hạch hạt nhân ở Mặt trời. Trước đó, Trung Quốc đã tiến hành thực hiện dự án mặt trời nhân tạo khi xây dựng lò phản ứng thực nghiệm tiên tiến siêu dẫn tokamak (EAST), nằm tại Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì thuộc Viện Khoa học Trung Quốc ở tỉnh An Huy, miền đông Trung Quốc và được hoàn thành vào cuối năm 2020.

Lò phản ứng EAST được thiết kế để tái tạo quá trình tổng hợp hạt nhân xảy ra tự nhiên tại mặt trời và các ngôi sao để cung cấp năng lượng sạch gần như vô hạn trong bối cảnh nguồn dự trữ nguyên liệu tự nhiên trên Trái đất ngày càng cạn kiệt.

Ngày 28.5 vừa qua, Trung Quốc đã lập kỷ lục thế giới mới khi EAST đã đạt được nhiệt độ plasma 120 độ trong vòng 100 giây trong thí nghiệm mới nhất. Điều này đã đánh dấu Trung Quốc trở thành quốc gia hàng đầu về nghiên cứu thử nghiệm phản ứng tổng hợp hạt nhân điều khiển được để tạo ra nguồn năng lượng sạch và hầu như vô tận.

Được biết, Bắc Kinh đang có nhiều dự án nhiệt hạch đang triển khai cùng lúc, trong đó dự án HL-2M được đặt tại thành phố Lạc Sơn, tỉnh Tứ Xuyên, là kết quả nghiên cứu của Công ty nguyên tử quốc gia Trung Quốc và Viện Vật lý Tây Nam. Nhiệt độ bên trong thiết bị này có thể lên tới 200 triệu độ C, tức là nóng hơn khoảng 13 lần so với nhiệt độ lõi Mặt Trời.

Theo các chuyên gia nhận xét, việc thúc đẩy sản xuất điện bằng "mặt trời nhân tạo" được đưa ra vào thời điểm Trung Quốc đang thiếu điện nghiêm trọng. Theo đó, các nhà máy đang hoạt động dần trở lại sau khi buộc phải đóng cửa vì COVID-19 đã làm tăng nhu cầu sản xuất tại Trung Quốc để phục vụ xuất khẩu, dẫn đến nhu cầu tiêu thụ điện tăng vọt.

Điều này khiến giá than đá dùng cho nhiệt điện leo thang. Nhưng giới chức Trung Quốc không cho phép các nhà máy này tăng giá mạnh đủ để bù mức tăng đầu vào, buộc họ phải cắt giảm thời gian cấp điện từ các nhà máy.

Chính vì vậy, việc sử dụng các lò phản ứng nhiệt hạch bằng cách cung cấp nhiệt độ và áp suất cực lớn, tạo ra nguồn năng lượng vô tận siêu sạch nếu tìm được cách kiểm soát được phản ứng nhiệt hạch.

Tuy nhiên, việc thúc đẩy phát triển dự án “mặt trời nhân tạo” cũng là một phần trong cuộc cạnh tranh đường dài với các quốc gia khác trong lĩnh vực điện hạt nhân đang nóng dẫn giữa các quốc gia. Mỹ đề xuất dự án sản xuất điện với các trạm nhiệt hạch thí điểm từ năm 2035 và 2040, còn Anh đã đề xuất thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch tới năm 2040.

Mặc dù vậy, trên thực tế từ thử nghiệm khoa học tiến tới sản xuất với quy mô công nghiệp, việc nghiên cứu thực hiện “Mặt Trời nhân tạo” còn cần nhiều thời gian. Năm 2022 Trung Quốc sẽ xây dựng Lò Tokamak phát điện với quy mô công nghiệp và năm 2035 đưa vào vận hành; dự kiến năm 2050 Trung Quốc có thể chuyển sang khai thác năng lượng nhiệt hạch để đáp ứng mục tiêu trung hòa carbon của đất nước.

Cùng với đó, công nghệ này tương đối phức tạp về kỹ thuật và các nỗ lực phát triển công nghệ này trên thế giới bị trì hoãn và gặp trở ngại vì chi phí cao. Chính vì vậy, các nhà nghiên cứu cũng đang cần thời gian để giải quyết những trở ngại lớn đối với năng lượng nhiệt hạch. Tất cả đều hướng tới chung một mục tiêu là duy trì phản ứng cực nóng và giữ cho các lò phản ứng hoạt động an toàn càng lâu càng tốt.