ThienNhien.Net – Các nhà nghiên cứu tại Cơ sở Đánh lửa quốc gia (NIF) của Mỹ công bố phản ứng nhiệt hạch đã tạo ra được nhiều năng lượng đầu ra hơn so với nguồn năng lượng đầu vào cung cấp cho nguyên liệu hạt nhân. Thành công đến từ nguồn năng lượng nhỏ được sinh ra mà suốt mấy chục năm nay mới thành công, đã mở đường cho giấc mơ năng lượng nhiệt hạch trở thành sự thật.
NIF hay còn gọi là Cơ sở Đánh lửa quốc gia thuộc Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, được gây quỹ bởi Cục An toàn bức xạ hạt nhân (National Nuclear Security Administration – NNSA) – một tổ chức bán độc lập thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, chịu trách nhiệm tăng cường an ninh quốc gia thông qua các chương trình khoa học hạt nhân.
Phản ứng nhiệt hạch được diễn ra trong lòng mặt trời, các nguyên tử hydro bắn vào nhau với tốc độ cao, bị nghiền và tạo ra nguyên tử heli và phát ra một nguồn năng lượng dồi dào. Tạo ra nguồn năng lượng nhiệt hạch khả thi trên trái đất đã là một giấc mơ từ xa xưa, từ buổi bình minh của kỷ nguyên nguyên tử. Tuy nhiên, phản ứng nhiệt hạch là “con ngựa bất kham” khiến suốt 6 thập kỷ qua, nó vẫn chỉ là một giấc mơ xa xôi.
Để tạo ra phản ứng nhiệt hạch, các nhà khoa học phải bắn thành công một phát đạn laser gồm 192 tia cho công suất cực đại 500 nghìn tỉ watt (TW) – con số này gấp 1.000 lần so với năng lượng tiêu thụ của cả nước Mỹ tính trong 1 thời điểm, cộng thêm điều kiện ánh sáng laser cực tím có mức năng lượng 1,85 megajoule (MJ) vào một viên nang có đường kính chỉ 2mm (thí nghiệm bắn tia laser trên thành công vào tháng 7/2012, sau 15 năm nghiên cứu).
Sau đó các tia X làm nóng khiến nổ vỏ nang, thu nhỏ khí bên trong viên nang chỉ bằng 1/35 so với kích thước của nó, nén đồng vị của hydro là deuterium và tritium đến mức độ kinh ngạc. Theo lý thuyết, nếu nguồn năng lượng đầu vào ổn định, một phản ứng dây chuyền sẽ được thực hiện, đốt cháy phần còn lại của hydro và tự tạo chu kỳ duy trì các phản ứng tổng hợp.
Tuy nhiên, trên thực tế của quá trình phức tạp trên, chỉ 1/200 năng lượng laser tạo ra truyền được cho nhiên liệu hydro, nén đủ để sản xuất một lượng năng lượng nhỏ. Cho đến nay, năng lượng phát ra bởi các hydrogen nung chảy chưa đủ để tạo ra một phản ứng dây chuyền. Nhiên liệu hydro đầu vào luôn tiêu thụ nhiều năng lượng hơn nó sinh ra.
Cho đến cuối năm ngoái, NIF đã thành công khi năng lượng đầu ra đã gấp 1,7 lần năng lượng đầu vào. Và kết quả được công bố hôm nay trên Tạp chí Nature, năng lượng sản xuất ra đã gấp 2,6 lần năng lượng cung cấp cho nguyên liệu hydro.
Dù rằng, ước mơ kiểm soát được năng lượng nhiệt hạch vẫn còn xa xôi, vẫn quá sớm để khẳng định giấc mơ thành hiện thực với nguồn năng lượng đầu ra gấp 100 lần so với đầu vào và hơn nữa để duy trì thặng dư năng lượng thì đây vẫn là “bước đột phá xuất sắc”. Theo ông Steven Cowley, Giám đốc Trung tâm Năng lượng Nhiệt hạch Culham, Abingdon, Anh, “thành công này bắt đầu sẽ giải quyết những thách thức cốt lõi của phản ứng tổng hợp nguyên tử trong phòng thí nghiệm”.
