MAST Upgrade – giải pháp năng lượng sạch cho tương lai

Theo trang tin công nghệ Anh Theengineer (TCU), Cơ quan Năng lượng nguyên tử Anh (UKAEA) vừa khởi động dự án thử nghiệm lò phản ứng nhiệt hạch mô phỏng đầu tiên tại Oxfordshire.

Hệ thống MAST Upgrade. Nguồn ảnh:UKAEA

Lò phản ứng nhiệt hạch mô phỏng hay còn gọi là lò plasma đầu tiên này có tên Mega Amp Spherical Tokamak (MAST) Upgrade, gọi tắt là hệ thống hay cỗ máy MAST Upgrade nhằm phục vụ mục tiêu cung cấp nguồn năng lượng sạch vô hạn trong tương lai.

Cỗ máy trị giá 55 triệu bảng Anh (tương đương trên 72 triệu USD) sẽ là tiền thân của nhà máy điện nhiệt hạch nguyên mẫu Spherical Tokamak (STEP) dự kiến sẽ ra đời vào năm 2040.

Năng lượng nhiệt hạch đạt được bằng cách nung chảy các hạt hydro trong khí nóng plasma. Nó được coi là tiềm năng cung cấp lượng điện carbon thấp dồi dào, an toàn. 

Phản ứng nhiệt hạch hay còn gọi là hợp hạch của hệ thống MAST Upgrade  khác với phản ứng phân hạch (Fission reaction), công nghệ đang được sử dụng ở các nhà máy điện hạt nhân hiện nay do giải phóng lượng năng lượng lớn kèm theo rất ít hoạt động phóng xạ. Phản ứng hợp hạch (Fusion reaction) hoạt động bằng cách kết hợp hai nguyên tố nhẹ thành nguyên tố nặng hơn. Đây là một nỗ lực nhằm mô phỏng quá trình xảy ra ở lõi mặt trời.

Khác với phản ứng phân hạch, phản ứng hợp hạch không sản sinh chất thải phóng xạ tồn tại trong thời gian dài và có thể thay đổi cách chúng ta sản xuất điện, đồng thời đối phó với biến đổi khí hậu.

Theo Giáo sư Ian Chapman, MAST Upgrade sử dụng thiết kế lò Tokamak hình cầu. Lò Tokamak là một thiết bị hợp hạch sử dụng từ trường để giữ plasma, khí gas ion hóa cực nóng, bên trong buồng chứa. Luồng plasma này thúc đẩy nguyên tố nhẹ hợp nhất và tạo ra năng lượng. Phần lớn lò Tokamak có dạng hình khuyên nhưng ở Mast Upgrade, kích thước lỗ hình khuyên được thu nhỏ hết mức, khiến plasma có mặt cắt gần như là hình cầu.

Theo UKAEA, một thách thức lớn trong nghiên cứu nhiệt hạch là trích xuất lượng nhiệt dư thừa từ plasma. Các nhà khoa học của UKAEA hiện có kế hoạch thử nghiệm một hệ thống xả mới có tên là 'Super-X divertor' tại MAST Upgrade, hệ thống này sẽ dẫn plasma ra khỏi máy ở nhiệt độ đủ thấp để vật liệu của nó có thể chịu được và giúp kéo dài tuổi thọ cho thiết bị.


  • 10/11/2020 09:49
  • Khắc Nam (Theo Theengineer)