Các nhà nghiên cứu tại Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) có trụ sở tại Hợp Phì (Hefei) đang tiến hành các thí nghiệm để mô phỏng quá trình tổng hợp hạt nhân của Mặt trời, nhằm tạo ra nhiệt và ánh sáng.
Tokamak, với thiết kế hình bánh rán, mô phỏng phản ứng hạt nhân của các ngôi sao bằng cách sử dụng từ trường để giới hạn các vòng plasma siêu nóng, một trạng thái vật chất bao gồm các ion và electron.
Các cỗ máy này nhằm mục đích hợp nhất các hạt nhân nguyên tử, tạo ra năng lượng với tiềm năng tạo ra nguồn điện sạch vô hạn. Tuy nhiên, duy trì và ổn định plasma cực nóng, dễ bay hơi là một thách thức không nhỏ, đòi hỏi nỗ lực lớn để kiểm soát.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học Trung Quốc phát triển một thiết bị plasma tuyến tính tiên tiến, được thiết kế để kiểm tra độ bền và khả năng phục hồi của vật liệu lò phản ứng. Lấy cảm hứng từ Chixiao, thanh kiếm cổ huyền thoại của Trung Quốc, thiết bị này có thiết kế giống một thanh kiếm, thon gọn.
Với chiều dài 15,5 mét, trọng lượng 22,5 tấn, thiết bị này có thể tạo ra luồng plasma phi thường với 10²⁴ hạt trên một mét vuông mỗi giây. Đáng chú ý, nó có thể hoạt động liên tục trong hơn 24 giờ, mô phỏng các điều kiện khắc nghiệt mà vật liệu phải đối mặt trong lò phản ứng nhiệt hạch.
Theo Viện Khoa học vật lý Hợp Phì (HFIPS), thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc, một nhóm chuyên gia gần đây xác nhận rằng thiết bị này đáp ứng mọi thông số kỹ thuật thiết kế. Khả năng của nó cho phép thử nghiệm nghiêm ngặt các vật liệu tiếp xúc với plasma, một bước quan trọng trong quá trình phát triển lò phản ứng nhiệt hạch.
Đây là bước tiến quan trọng trong nỗ lực của Trung Quốc nhằm phát triển lò phản ứng nhiệt hạch có khả năng sản xuất điện không giới hạn. Máy phát plasma tuyến tính cũng giúp Trung Quốc trở thành quốc gia thứ hai sau Hà Lan đạt được công nghệ plasma thông lượng cao tiên tiến như vậy.
Năm 2023, EAST lập kỷ lục khi chạy trong 403 giây ở chế độ plasma dài hạn, trạng thái ổn định và giới hạn cao.
Từ giữa thế kỷ 20, các nhà khoa học đã tập trung vào việc phát triển các thiết bị thử nghiệm cho phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát, có thể tạo ra điện liên tục trong thời gian dài. Các hệ thống lớn này, thường được gọi là “Mặt trời nhân tạo”, mô phỏng các phản ứng tổng hợp xảy ra trong Mặt trời.
Theo các chuyên gia, thách thức chính trong quá trình phát triển này là thiết kế các vật liệu bền chắc, có khả năng chịu được sự bắn phá dữ dội của hạt plasma vào thành lò phản ứng. Điều này đòi hỏi môi trường thử nghiệm cực kỳ tiên tiến để thử nghiệm các vật liệu tiếp xúc với plasma ở điều kiện khắc nghiệt trong lò phản ứng.
Sau 5 năm vượt qua những thách thức về mặt kỹ thuật, thiết bị được phát triển thành công để mở ra nghiên cứu về lò phản ứng nhiệt hạch thế hệ tiếp theo của Trung Quốc. Đây là bước tiến quan trọng trong nỗ lực của Trung Quốc nói riêng và toàn cầu nói chung, hướng tới năng lượng bền vững thông qua phản ứng nhiệt hạch có kiểm soát.
