Lò phản ứng nhiệt hạch lập kỷ lục nóng gấp 7 lần lõi Mặt Trời

Lần đầu tiên lò phản ứng nhiệt hạch Nghiên cứu Tiên tiến Tokamak Siêu dẫn Hàn Quốc (KSTAR) của Viện Năng lượng Nhiệt hạch Hàn Quốc (KFE) đạt mức nhiệt 100 triệu độ C. Thành tựu này diễn ra trong quá trình thử nghiệm từ tháng 12/2023 đến tháng 2/2024, đánh dấu kỷ lục mới cho dự án KSTAR.

KSTAR đã thành công duy trì mức nhiệt 100 triệu độ C trong 48 giây. Trong khi đó, nhiệt độ lõi Mặt Trời là 15 triệu độ C. Ngoài ra, lò phản ứng cũng duy trì chế độ giới hạn cao (chế độ H) trong hơn 100 giây. Chế độ H là chế độ vận hành tiên tiến trong nhiệt hạch giới hạn từ tính với trạng thái plasma ổn định.

Phản ứng nhiệt hạch mô phỏng quá trình tạo ra ánh sáng và nhiệt từ các ngôi sao. Quá trình này bao gồm hợp nhất hạt nhân hydro và các nguyên tố nhẹ khác để giải phóng năng lượng khổng lồ. Giới chuyên gia hy vọng có thể sử dụng lò phản ứng nhiệt hạch để tạo ra nguồn điện vô hạn không carbon.

Theo Hội đồng Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quốc gia Hàn Quốc (NST), tạo ra một công nghệ có thể duy trì nhiệt độ cao và plasma mật độ cao để các phản ứng nhiệt hạch diễn ra hiệu quả nhất trong thời gian dài là điều vô cùng quan trọng. NST cho biết, bí mật đằng sau những thành tựu lớn này là bộ chuyển hướng vonfram. Đây là thành phần trọng yếu ở đáy bể chân không trong thiết bị nhiệt hạch từ tính, đóng vai trò then chốt trong việc đẩy khí thải và tạp chất khỏi lò phản ứng trong khi vẫn chịu được tải nhiệt bề mặt lớn.

Nhóm phụ trách KSTAR đã đổi sang sử dụng vonfram thay cho carbon trong bộ chuyển hướng. Vonfram có điểm nóng chảy cao nhất trong số các kim loại. KSTAR thành công duy trì chế độ H trong thời gian dài hơn cũng phần lớn nhờ vào sự nâng cấp này. "So với các bộ chuyển hướng carbon trước đây, bộ chuyển hướng vonfram mới chỉ trải qua mức tăng nhiệt độ bề mặt 25% dưới mức tải nhiệt tương tự. Điều này mang lại lợi ích đáng kể cho các hoạt động năng lượng nhiệt cao xung dài", NST giải thích.

Thành công của bộ chuyển hướng vonfram có thể cung cấp dữ liệu quý giá cho dự án Lò phản ứng Thử nghiệm Nhiệt hạt nhân Quốc tế (ITER). ITER là siêu dự án nhiệt hạch quốc tế trị giá 21,5 tỷ USD đang được phát triển tại Pháp với sự tham gia của hàng chục quốc gia, trong đó có Hàn Quốc, Trung Quốc, Mỹ, các nước EU và Nga. ITER dự kiến tạo được trạng thái plasma lần đầu tiên vào năm 2025 và bắt đầu vận hành năm 2035. Vonfram sẽ được sử dụng trong bộ chuyển hướng của lò phản ứng này.

*Theo Interesting Engineering