Uviet-Net Logo Khoa Học Công nghệ Tin Thế giới Không gian NASA Công Nghệ Quốc Phòng Thủ Thuật Điện Ảnh Động Vật

Deuterium và Tritium trở thành nhiên liệu mới cho các lò phản ứng Nhiệt Hạch trong tương lai

Ngày:_ 25/02/2021  
 Zcomity  (25/02/2021): Các nhà khoa học hạt nhân sẽ sớm thử nghiệm một loại hỗn hợp nhiên liệu đặc biệt với mục đich sẽ cung cấp năng lượng cho Lò phản ứng thực nghiệm nhiệt hạch quốc tế khổng lồ (ITER). Lò phản ứng Torus Joint European Torus (JET) của Vương quốc Anh đang tổ chức một “dress rehearsal” (buổi diễn tập trang phục) cho ITER bằng cách thử nghiệm nhiên liệu trước. Nếu quá trình cạn kiệt diễn ra tốt đẹp, đó là tin rất tốt cho tương lai của các lò phản ứng hạt nhân tổng hợp.

ITER là một dự án tổng hợp hạt nhân lớn, có tầm cỡ quốc tế. Sau khi tiêu tốn hàng tỷ Mỹ Kim trong nhiều thập kỷ, lò phản ứng dự kiến ​​sẽ chuyển sang hoạt động nhiệt hạch năng suất (“ignited”) đầu tiên vào năm 2035. Cho đến lúc đó, các nhóm sẽ làm việc suốt ngày đêm để xây dựng và thử nghiệm. Điều đó có nghĩa là lắp ráp lò phản ứng tokamak khổng lồ, hình bánh rán, nơi nhiên liệu hạt nhân sẽ được biến thành plasma nóng mặt trời và lưu thông trong từ trường.

Hỗn hợp nhiên liệu kỳ diệu kết hợp giữa Tritium và Deuterium. Chỉ có 20 kg Tritium, một đồng vị mong manh của hydro với chu kỳ bán rã cực kỳ ngắn nhất hành tinh. Trong khi đó, Deuterium ổn định và là đồng vị tự nhiên phong phú nhất của hydro. ITER có kế hoạch sử dụng hỗn hợp cả hai 50/50 của cả hai loại nhiên liệu này bắt đầu từ năm 2035, có nghĩa là lò phản ứng phải có khả năng chịu được một cú va chạm đặc biệt từ các Neutron Tritium xoáy sẽ bắn phá bên ngoài của buồng nhiệt hạch.

Sau đó, các nhà khoa học tại JET đang bắt đầu thực hiện các thí nghiệm từ xa với các lượng nhỏ Tritium khác nhau và số lượng xung khối plasma khác nhau, tất cả đều nhằm mục đích tìm ra hỗn hợp và số lượng chính xác để ITER cuối cùng sẽ sử dụng. 

Trong khi Deuterium ổn định, nó có năng lượng thấp hơn nhiều so với Tritium, nặng hơn và lớn hơn nhiều. Hãy tưởng tượng bạn lắc một lon cà phê có 50 xu bên trong so với một lon chỉ có 1/4 của 50 : cách lắc là như nhau, nhưng cảm giác và âm thanh của lon sẽ không như nhau  và bạn phải dùng bao nhiêu để lắc nó đều thì chúng cũng khác nhau vì khối lượng chênh lệch đó.
Mục đích là để lò phản ứng JET “đốt nóng và giam giữ plasma của Deuterium và Tritium sao cho sự hợp nhất của các đồng vị thành helium tạo ra đủ nhiệt để duy trì các phản ứng nhiệt hạch hơn nữa”, Nature’s Elizabeth Gibney giải thích:
“[I] n JET, các hạt năng lượng cao sẽ phá hủy nội thất của máy và làm hỏng hệ thống chẩn đoán. Điều đó có nghĩa là nhóm JET đã phải di chuyển máy ảnh và các thiết bị khác ra sau tấm chắn bằng bê tông ”.
Trong một lò phản ứng nhiệt hạch thương mại được thực hiện đầy đủ, những hạt này là thứ sẽ tạo ra năng lượng điện, nhưng JET là một lò phản ứng chuyên thử nghiệm tìm kiếm dữ liệu khoa học, không phải năng lượng điện. Tokama cháy nhanh và nóng đến mức rất dễ làm hỏng thiết bị nội thất và khiến cac thiết bị ngừng hoạt động. Từ trường có thể dễ dàng gây mất ổn định và làm giảm phần còn lại của phản ứng đang diễn ra. Tritium đủ mạnh để các neutron quay cuồng khiến toàn bộ cơ sở của JET trở nên nhiễm phóng xạ và không an toàn cho các nhà khoa học.

JET là một bản sao quy mô của ITER theo những cách quan trọng khiến nó trở thành một nền tảng chứng minh tuyệt vời. Trên thực tế, kỷ lục phản ứng nhiệt hạch hiện có trên thế giới, tỷ lệ 0,67: 1 giữa đầu ra nhiệt hạch và đầu vào, được thiết lập tại JET bằng cách sử dụng triti vào năm 1997. (Đối với một lò phản ứng nhiệt hạch để sản xuất điện, nó phải đạt tỷ lệ 1,01: 1, cho Ví dụ, hoặc cao hơn.) Các nhà khoa học cho biết triti trong hỗn hợp làm cho một tokamak có nhiều khả năng đạt được mục tiêu này hơn, nhưng đã 24 năm kể từ khi bất cứ ai thắp sáng một tokamak bằng tritium.


Nguyễn Hoàng Thế Anh
www.Zcomity.com