Các nhà khoa học tại Hoa Kỳ nghiên cứu ra hệ thống máy gia tốc muối nóng chảy mới, có khả năng thay đổi tương lai của năng lượng nhiệt hạch, bằng cách sản xuất tritium thương mại từ chất thải hạt nhân.

Dưới sự chỉ đạo của Tiến sĩ Terence Tarnowsky, nhà vật lý học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos và là người đứng đầu dự án sản xuất tritium, nghiên cứu này nhằm giải quyết tình trạng thiếu hụt tritium ngày càng gia tăng và tái sử dụng chất thải phóng xạ.

Tritium là đồng vị phóng xạ của hydro, được tạo ra tự nhiên ở tầng khí quyển trên. Thường được gọi là hydro nặng, nó đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển phản ứng nhiệt hạch hạt nhân như một nguồn năng lượng sạch, bền vững.

Tuy nhiên, mặc dù phản ứng nhiệt hạch hạt nhân hứa hẹn cung cấp nguồn năng lượng dồi dào, không phát thải, nhưng Tarnowsky nhấn mạnh, vẫn chưa có hoạt động sản xuất tritium thương mại nào ở Hoa Kỳ.

Tarnowsky cho hay, hiện tại trên hành tinh này chỉ còn chưa đến 25 kg tritium. Ngoài một lượng nhỏ được tìm thấy trong nước, phần lớn tritium là sản phẩm phụ của các lò phản ứng hạt nhân và vẫn chưa được sử dụng cho mục đích thương mại.

Để hiểu rõ hơn, ước tính ban đầu của ông cho thấy, một nhà máy năng lượng nhiệt hạch deuterium-tritium (D-T), công suất hai gigawatt sẽ cần khoảng 112 kg tritium mỗi năm để hoạt động hết công suất.

Để giải quyết thách thức về tình trạng khan hiếm, nhóm nghiên cứu chuyển sang một giải pháp phi truyền thống nhưng đầy hứa hẹn, đó là chuyển đổi chất thải hạt nhân thành nguồn cung cấp nhiên liệu nhiệt hạch ổn định.

Hệ thống này được cho là dựa vào một máy gia tốc hạt để bắn phá muối lithium nóng chảy bằng các hạt năng lượng cao, tạo ra neutron, từ đó kích hoạt các phản ứng tạo ra tritium.

Nhóm nghiên cứu sử dụng các phương pháp mô hình hóa và mô phỏng để tìm hiểu thiết kế, yêu cầu về hiệu suất và chi phí của hệ thống điều khiển bằng máy gia tốc sử dụng công nghệ muối nóng chảy. Phương pháp này có thể hoạt động với nhiều loại nhiên liệu khác nhau, đã qua sử dụng từ các nhà máy điện hạt nhân thương mại.

Tarnowsky giải thích, tritium được sử dụng trong lò phản ứng nhiệt hạch hạt nhân khi nó kết hợp với deuterium, một đồng vị bền không phóng xạ của hydro, để giải phóng năng lượng khổng lồ mà hầu như không tạo ra chất thải.

Không giống như lò phản ứng hạt nhân truyền thống, mô hình máy gia tốc có thể được bật và tắt, không phụ thuộc vào các phản ứng dây chuyền tự duy trì. Các đặc điểm này tăng cường khả năng kiểm soát vận hành, mang lại lợi thế an toàn lớn so với các phương pháp sản xuất tritium phụ thuộc vào các nhà máy điện hạt nhân.

Các nhà nghiên cứu hiện đang xây dựng mô hình mới của họ để đánh giá chi phí sản xuất tritium và khám phá muối lithium nóng chảy như một phần của thiết kế. Muối sẽ cung cấp khả năng làm mát, cản trở việc khai thác vật liệu phóng xạ, cũng như tăng cường an ninh và kiểm soát.