Các nhà khoa học Mỹ tin vào việc tạo ra một lò phản ứng nhiệt hạch hoạt động trong 10 năm
Hiện nay, phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát thường được dự đoán là sự thay thế cho các nhà máy điện hạt nhân cổ điển và thậm chí cả nhiên liệu hóa thạch, tuy nhiên, mặc dù có một số thành công nghiêm trọng theo hướng này, vẫn chưa có một nguyên mẫu hoạt động nào của lò phản ứng nhiệt hạch được chứng minh. Việc xây dựng lò phản ứng nhiệt hạch quốc tế ITER đầu tiên tại Pháp (EU, Nga, Trung Quốc, Ấn Độ và Hàn Quốc đang tham gia dự án) vẫn đang ở giai đoạn đầu của dự án. Đồng thời, tập đoàn Lockheed Martin của Mỹ, cũng như một nhóm các nhà nghiên cứu đại diện cho Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), đang nghiên cứu phát triển một lò phản ứng nhiệt hạch hiệu quả. Chính các chuyên gia của MIT đã công bố vào tháng 2015 năm XNUMX về việc phát triển một dự án mới về một tokamak khá nhỏ gọn.
Tokamak là viết tắt của buồng hình xuyến với cuộn dây từ tính. Đây là một cơ sở hình xuyến được thiết kế để chứa plasma nhằm đạt được các điều kiện cần thiết để xảy ra phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát. Ý tưởng về tokamak thuộc về các nhà vật lý Liên Xô. Đề xuất sử dụng phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát cho các mục đích công nghiệp, cũng như một sơ đồ cụ thể sử dụng cách nhiệt plasma nhiệt độ cao bằng điện trường, lần đầu tiên được nhà vật lý O. A. Lavrentiev đưa ra trong tác phẩm của mình, được viết vào giữa năm 1950. Thật không may, công việc này đã bị "lãng quên" cho đến những năm 1970. Bản thân thuật ngữ tokamak được đặt ra bởi I.N. Golovin, một học trò của viện sĩ Kurchatov. Đó là lò phản ứng tokamak hiện đang được tạo ra trong khuôn khổ dự án khoa học quốc tế ITER.
Trong khi công việc tạo ra lò phản ứng nhiệt hạch ITER ở Pháp đang diễn ra khá chậm chạp, các kỹ sư người Mỹ từ Viện Công nghệ Massachusetts đã đưa ra một đề xuất về thiết kế mới của lò phản ứng nhiệt hạch nhỏ gọn. Họ nói rằng những lò phản ứng như vậy có thể được đưa vào vận hành thương mại chỉ trong vòng 10 năm. Đồng thời, năng lượng nhiệt hạch, với công suất phát điện khổng lồ và nhiên liệu hydro vô tận, đã là một giấc mơ trong nhiều thập kỷ và một loạt các thử nghiệm và thí nghiệm tốn kém trong phòng thí nghiệm. Trong những năm qua, các nhà vật lý thậm chí còn nghĩ ra một trò đùa: "Ứng dụng thực tế của phản ứng tổng hợp nhiệt hạch sẽ bắt đầu sau 30 năm nữa và khoảng thời gian này sẽ không bao giờ thay đổi." Mặc dù vậy, Viện Công nghệ Massachusetts tin rằng bước đột phá được chờ đợi từ lâu về năng lượng sẽ xảy ra chỉ sau 10 năm nữa.
Sự tự tin của các kỹ sư MIT dựa trên việc sử dụng vật liệu siêu dẫn mới để tạo ra một loại nam châm hứa hẹn sẽ nhỏ hơn và mạnh hơn đáng kể so với các loại nam châm siêu dẫn hiện có. Theo giáo sư Dennis White, giám đốc Trung tâm plasma và nhiệt hạch MIT, việc sử dụng các vật liệu siêu dẫn thương mại mới dựa trên oxit đồng bari đất hiếm (REBCO) sẽ cho phép các nhà khoa học phát triển các nam châm nhỏ gọn và rất mạnh. Theo các nhà khoa học, điều này sẽ cho phép đạt được mật độ năng lượng và từ trường lớn hơn, điều này đặc biệt quan trọng đối với việc ngăn chặn plasma. Theo các nhà nghiên cứu Mỹ, nhờ các vật liệu siêu dẫn mới, lò phản ứng sẽ có thể được chế tạo nhỏ gọn hơn nhiều so với các dự án hiện có, đặc biệt là ITER đã đề cập. Theo kế hoạch sơ bộ, với công suất tương đương ITER, lò phản ứng nhiệt hạch mới sẽ có đường kính chỉ bằng một nửa. Do đó, việc xây dựng của nó sẽ trở nên rẻ hơn và dễ dàng hơn.
Một tính năng quan trọng khác trong dự án lò phản ứng nhiệt hạch mới là việc sử dụng chăn lỏng, sẽ thay thế chăn rắn truyền thống, vốn là “vật tư tiêu hao” chính trong tất cả các tokamaks hiện đại, vì chúng đảm nhận dòng neutron chính, chuyển đổi nó thành năng lượng nhiệt. Được biết, chất lỏng này dễ thay thế hơn nhiều so với băng cassette berili đựng trong vỏ đồng, khá đồ sộ và nặng khoảng 5 tấn. Các băng cassette beryllium sẽ được sử dụng trong thiết kế lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm quốc tế ITER. Brandon Sorbom, một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu của MIT đang thực hiện dự án, nói về hiệu suất cao của lò phản ứng mới trong vùng 3 trên 1. Đồng thời, theo cách nói của ông, thiết kế của lò phản ứng trong tương lai có thể được tối ưu hóa, điều này có thể cho phép đạt được tỷ lệ năng lượng được tạo ra so với năng lượng tiêu hao ở mức 6 trên 1.
Các vật liệu siêu dẫn dựa trên REBCO sẽ cung cấp từ trường mạnh hơn, giúp điều khiển plasma dễ dàng hơn: trường càng mạnh thì thể tích lõi và plasma càng nhỏ. Kết quả là một lò phản ứng nhiệt hạch nhỏ sẽ có thể tạo ra cùng một lượng năng lượng như một lò phản ứng lớn hiện đại. Đồng thời, việc xây dựng một bản cài đặt nhỏ gọn và sau đó vận hành nó sẽ dễ dàng hơn.
Cần phải hiểu rằng hiệu quả của lò phản ứng nhiệt hạch phụ thuộc trực tiếp vào sức mạnh của nam châm siêu dẫn. Các nam châm mới cũng có thể được sử dụng trên các tokamaks hiện có, có lõi hình bánh rán. Ngoài ra, một số cải tiến khác cũng có thể thực hiện được. Điều đáng chú ý là ITER tokamak thử nghiệm lớn hiện đang được xây dựng ở Pháp gần Marseilles, trị giá khoảng 40 tỷ USD, đã không tính đến tiến bộ trong lĩnh vực chất siêu dẫn, nếu không thì lò phản ứng này có thể lớn bằng một nửa, sẽ khiến những người sáng tạo phải trả giá đắt. ít hơn nhiều và sẽ được xây dựng nhanh hơn. Tuy nhiên, khả năng cài đặt nam châm mới trên ITER tồn tại và điều này sẽ có thể tăng đáng kể sức mạnh của nó trong tương lai.
Sức mạnh của từ trường đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát. Nhân đôi lực này ngay lập tức làm tăng sức mạnh của phản ứng nhiệt hạch lên 16 lần. Thật không may, các chất siêu dẫn REBCO mới không thể tăng gấp đôi cường độ từ trường, nhưng chúng vẫn có thể tăng cường độ của phản ứng nhiệt hạch lên 10 lần, đây cũng là một kết quả tuyệt vời. Theo Giáo sư Dennis White, một lò phản ứng nhiệt hạch có khả năng cung cấp năng lượng điện cho khoảng 100 người có thể được xây dựng trong vòng khoảng 5 năm. Bây giờ thật khó tin, nhưng một bước đột phá mang tính thời đại về năng lượng, có thể ngăn chặn quá trình nóng lên toàn cầu, có thể xảy ra tương đối nhanh chóng, gần như ngày nay. Đồng thời, MIT chắc chắn rằng thời điểm 10 năm này không phải là một trò đùa, mà là thuật ngữ thực sự cho sự xuất hiện của những tokamaks khả thi đầu tiên.
Nguồn thông tin:
http://zoom.cnews.ru/rnd/article/item/termoyadernyj_sintez_vsego_cherez_10_let
http://www.3dnews.ru/918575
http://seo-top-news.com.ua/injenery-mit-obeshchajut-sozdat-kompaktnyj-termojadernyj-reaktor-za-10-let
Tokamak là viết tắt của buồng hình xuyến với cuộn dây từ tính. Đây là một cơ sở hình xuyến được thiết kế để chứa plasma nhằm đạt được các điều kiện cần thiết để xảy ra phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát. Ý tưởng về tokamak thuộc về các nhà vật lý Liên Xô. Đề xuất sử dụng phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát cho các mục đích công nghiệp, cũng như một sơ đồ cụ thể sử dụng cách nhiệt plasma nhiệt độ cao bằng điện trường, lần đầu tiên được nhà vật lý O. A. Lavrentiev đưa ra trong tác phẩm của mình, được viết vào giữa năm 1950. Thật không may, công việc này đã bị "lãng quên" cho đến những năm 1970. Bản thân thuật ngữ tokamak được đặt ra bởi I.N. Golovin, một học trò của viện sĩ Kurchatov. Đó là lò phản ứng tokamak hiện đang được tạo ra trong khuôn khổ dự án khoa học quốc tế ITER.
Trong khi công việc tạo ra lò phản ứng nhiệt hạch ITER ở Pháp đang diễn ra khá chậm chạp, các kỹ sư người Mỹ từ Viện Công nghệ Massachusetts đã đưa ra một đề xuất về thiết kế mới của lò phản ứng nhiệt hạch nhỏ gọn. Họ nói rằng những lò phản ứng như vậy có thể được đưa vào vận hành thương mại chỉ trong vòng 10 năm. Đồng thời, năng lượng nhiệt hạch, với công suất phát điện khổng lồ và nhiên liệu hydro vô tận, đã là một giấc mơ trong nhiều thập kỷ và một loạt các thử nghiệm và thí nghiệm tốn kém trong phòng thí nghiệm. Trong những năm qua, các nhà vật lý thậm chí còn nghĩ ra một trò đùa: "Ứng dụng thực tế của phản ứng tổng hợp nhiệt hạch sẽ bắt đầu sau 30 năm nữa và khoảng thời gian này sẽ không bao giờ thay đổi." Mặc dù vậy, Viện Công nghệ Massachusetts tin rằng bước đột phá được chờ đợi từ lâu về năng lượng sẽ xảy ra chỉ sau 10 năm nữa.
Sự tự tin của các kỹ sư MIT dựa trên việc sử dụng vật liệu siêu dẫn mới để tạo ra một loại nam châm hứa hẹn sẽ nhỏ hơn và mạnh hơn đáng kể so với các loại nam châm siêu dẫn hiện có. Theo giáo sư Dennis White, giám đốc Trung tâm plasma và nhiệt hạch MIT, việc sử dụng các vật liệu siêu dẫn thương mại mới dựa trên oxit đồng bari đất hiếm (REBCO) sẽ cho phép các nhà khoa học phát triển các nam châm nhỏ gọn và rất mạnh. Theo các nhà khoa học, điều này sẽ cho phép đạt được mật độ năng lượng và từ trường lớn hơn, điều này đặc biệt quan trọng đối với việc ngăn chặn plasma. Theo các nhà nghiên cứu Mỹ, nhờ các vật liệu siêu dẫn mới, lò phản ứng sẽ có thể được chế tạo nhỏ gọn hơn nhiều so với các dự án hiện có, đặc biệt là ITER đã đề cập. Theo kế hoạch sơ bộ, với công suất tương đương ITER, lò phản ứng nhiệt hạch mới sẽ có đường kính chỉ bằng một nửa. Do đó, việc xây dựng của nó sẽ trở nên rẻ hơn và dễ dàng hơn.
Một tính năng quan trọng khác trong dự án lò phản ứng nhiệt hạch mới là việc sử dụng chăn lỏng, sẽ thay thế chăn rắn truyền thống, vốn là “vật tư tiêu hao” chính trong tất cả các tokamaks hiện đại, vì chúng đảm nhận dòng neutron chính, chuyển đổi nó thành năng lượng nhiệt. Được biết, chất lỏng này dễ thay thế hơn nhiều so với băng cassette berili đựng trong vỏ đồng, khá đồ sộ và nặng khoảng 5 tấn. Các băng cassette beryllium sẽ được sử dụng trong thiết kế lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm quốc tế ITER. Brandon Sorbom, một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu của MIT đang thực hiện dự án, nói về hiệu suất cao của lò phản ứng mới trong vùng 3 trên 1. Đồng thời, theo cách nói của ông, thiết kế của lò phản ứng trong tương lai có thể được tối ưu hóa, điều này có thể cho phép đạt được tỷ lệ năng lượng được tạo ra so với năng lượng tiêu hao ở mức 6 trên 1.
Các vật liệu siêu dẫn dựa trên REBCO sẽ cung cấp từ trường mạnh hơn, giúp điều khiển plasma dễ dàng hơn: trường càng mạnh thì thể tích lõi và plasma càng nhỏ. Kết quả là một lò phản ứng nhiệt hạch nhỏ sẽ có thể tạo ra cùng một lượng năng lượng như một lò phản ứng lớn hiện đại. Đồng thời, việc xây dựng một bản cài đặt nhỏ gọn và sau đó vận hành nó sẽ dễ dàng hơn.
Cần phải hiểu rằng hiệu quả của lò phản ứng nhiệt hạch phụ thuộc trực tiếp vào sức mạnh của nam châm siêu dẫn. Các nam châm mới cũng có thể được sử dụng trên các tokamaks hiện có, có lõi hình bánh rán. Ngoài ra, một số cải tiến khác cũng có thể thực hiện được. Điều đáng chú ý là ITER tokamak thử nghiệm lớn hiện đang được xây dựng ở Pháp gần Marseilles, trị giá khoảng 40 tỷ USD, đã không tính đến tiến bộ trong lĩnh vực chất siêu dẫn, nếu không thì lò phản ứng này có thể lớn bằng một nửa, sẽ khiến những người sáng tạo phải trả giá đắt. ít hơn nhiều và sẽ được xây dựng nhanh hơn. Tuy nhiên, khả năng cài đặt nam châm mới trên ITER tồn tại và điều này sẽ có thể tăng đáng kể sức mạnh của nó trong tương lai.
Sức mạnh của từ trường đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát. Nhân đôi lực này ngay lập tức làm tăng sức mạnh của phản ứng nhiệt hạch lên 16 lần. Thật không may, các chất siêu dẫn REBCO mới không thể tăng gấp đôi cường độ từ trường, nhưng chúng vẫn có thể tăng cường độ của phản ứng nhiệt hạch lên 10 lần, đây cũng là một kết quả tuyệt vời. Theo Giáo sư Dennis White, một lò phản ứng nhiệt hạch có khả năng cung cấp năng lượng điện cho khoảng 100 người có thể được xây dựng trong vòng khoảng 5 năm. Bây giờ thật khó tin, nhưng một bước đột phá mang tính thời đại về năng lượng, có thể ngăn chặn quá trình nóng lên toàn cầu, có thể xảy ra tương đối nhanh chóng, gần như ngày nay. Đồng thời, MIT chắc chắn rằng thời điểm 10 năm này không phải là một trò đùa, mà là thuật ngữ thực sự cho sự xuất hiện của những tokamaks khả thi đầu tiên.
Nguồn thông tin:
http://zoom.cnews.ru/rnd/article/item/termoyadernyj_sintez_vsego_cherez_10_let
http://www.3dnews.ru/918575
http://seo-top-news.com.ua/injenery-mit-obeshchajut-sozdat-kompaktnyj-termojadernyj-reaktor-za-10-let
tin tức