Dự án năng lượng hợp nhất quốc tế (ITER - International Fusion Energy Project), với thành phần quan trọng nhất là lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới, vừa lắp xong cuộn nam châm cuối cùng, nhưng dự kiến sau 15 năm nữa mới hoạt động, theo các nhà khoa học thực hiện dự án.
Lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới bao gồm 19 cuộn dây khổng lồ được quấn tạo thành các nam châm hình xuyến giống chữ D, ban đầu dự kiến chạy thử nghiệm đầy đủ vào năm 2020. Nhưng giờ đây, nhóm nghiên cứu dự án ITER cho biết, lò phản ứng này hoạt động hoàn toàn sớm nhất cũng phải đến năm 2039.
Toàn bộ 19 cuộn dây từ trường để tạo thành các nam châm đặc biệt, dùng để xây dựng lõi lò phản ứng đã được hoàn thành và chuyển đến địa điểm ITER, miền nam nước Pháp. Điều này đánh dấu kết thúc quá trình thiết kế lò phản ứng kéo dài hai thập kỷ, với hoạt động sản xuất linh kiện trải dài trên 3 lục địa.
ITER là dự án lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm, đang được xây dựng ở Cadarache, Pháp, cách Marseille khoảng 70 km về phía tây bắc. Đây là lò phản ứng hạt nhân lớn nhất thế giới và là sự hợp tác giữa 35 quốc gia, bao gồm các quốc gia ở Liên minh châu Âu, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Hoa Kỳ.
Mỗi nam châm hình chữ D cao 17 m, rộng gần 9 m, nặng 360 tấn. 10 nam châm được sản xuất ở châu Âu bởi Fusion for Energy, 8 nam châm còn lại cùng một dự phòng được sản xuất bởi Viện khoa học và công nghệ lượng tử (QST) ở Nhật Bản. Khi hoàn thành, lò phản ứng ITER sẽ chứa nam châm mạnh nhất thế giới, có khả năng tạo ra từ trường mạnh gấp 250.000 lần từ trường bảo vệ Trái đất. Tổng năng lượng từ trường của hệ thống nam châm dùng cho lò phản ứng nhiệt hạch ITER lên tới 41 gigajoule (GJ).
Kể từ khi được hình thành vào những năm 1980, ITER luôn đối mặt với tình trạng chậm trễ và chi phí tăng vọt. Thiết kế ấn tượng của lò phản ứng đi kèm với mức giá đắt đỏ không kém. Dự án phải nhiều lần trì hoãn, từ mức dự kiến ban đầu là 5 tỉ USD, hiện nay chi phí thiết kế chế tạo đội lên 22 tỉ USD, cùng 5 tỉ USD nữa cho những khoản phát sinh.
Giới khoa học đang tìm cách khai thác năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch, là quá trình thông qua hợp nhất nguyên tử hydro để tạo ra heli dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, giúp sản sinh năng lượng khổng lồ mà không tạo ra khí nhà kính hay chất thải phóng xạ tồn tại lâu. Nhưng mô phỏng quá trình này không phải là công việc đơn giản.
Thiết kế của ITER sử dụng dạng lò tokamak, trong đó hydro được bơm vào buồng chân không hình bánh vòng và nung nóng để tạo ra plasma, mô phỏng điều kiện ở lõi Mặt trời. Ở nhiệt độ cực cao là 150 triệu độ C, phản ứng nhiệt hạch bắt đầu xảy ra. Tuy nhiên, plasma phải được giữ bên trong thành lò phản ứng bằng nam châm siêu dẫn khổng lồ.
Dạng lò tokamak của ITER sử dụng niobium - thiếc và niobium - titan như nhiên liệu cho nam châm. Các cuộn dây được kích hoạt bằng điện, sau đó làm lạnh tới nhiệt độ -269 độ C để biến chúng thành nam châm siêu dẫn. ITER sẽ triển khai nam châm theo 3 cách khác nhau để tạo ra lồng từ trường vô hình giúp kìm hãm plasma. Dòng plasma của ITER đạt đỉnh ở 15 triệu ampe, kỷ lục đối với lò tokamak trên thế giới.
ITER đang là một trong những dự án khoa học lớn nhất và được kỳ vọng nhất thế giới. Các nhà khoa học hy vọng, phản ứng nhiệt hạch cung cấp một giải pháp khả thi có thể sản xuất năng lượng không thải carbon. Những tiến bộ gần đây chứng minh có thể thu được năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch.
