Phản ứng tổng hợp hạt nhân dựa trên ý tưởng rằng năng lượng có thể được giải phóng bằng cách ép các hạt nhân nguyên tử lại với nhau thay vì tách chúng ra, như trong các phản ứng phân hạch cung cấp năng lượng cho các nhà máy điện hạt nhân hiện có.

Trong một bước đột phá, Tokamak siêu dẫn tiên tiến thử nghiệm (EAST) ở thành phố Hợp Phì phía đông Trung Quốc đã sản xuất và duy trì plasma trong 403 giây, đánh bại kỷ lục 101 giây trước đó của chính nó được thiết lập vào năm 2017, CGTN đưa tin.

Báo cáo lưu ý rằng bước nhảy lượng tử đã đạt được sau hơn 120.000 lần chạy. Thành tựu gần đây thể hiện một bước tiến quan trọng khác hướng tới việc phát triển các lò phản ứng tổng hợp nhiệt hạch hiệu quả cao, giá hợp lý.

Hơn nữa, nó được kỳ vọng sẽ đóng vai trò là nền tảng thử nghiệm quan trọng cho hoạt động của Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế và sự phát triển và vận hành độc lập các lò phản ứng nhiệt hạch của Trung Quốc.

Mục tiêu cuối cùng của EAST, có trụ sở tại Viện Vật lý Plasma thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (ASIPP) ở Hợp Phì, là tạo ra phản ứng tổng hợp hạt nhân tương tự như phản ứng tổng hợp của Mặt trời bằng cách sử dụng các vật liệu dồi dào trong biển để cung cấp một dòng năng lượng sạch liên tục. .

Trong một cuộc phỏng vấn độc quyền với Tân Hoa Xã, giám đốc ASIPP Song Yuntao tuyên bố rằng ý nghĩa chính của bước đột phá này nằm ở chế độ cách ly cao. Ông tuyên bố rằng hoạt động plasma giam cầm cao đã làm tăng đáng kể nhiệt độ và mật độ hạt, đặt nền móng cho các nhà máy điện nhiệt hạch trong tương lai tạo ra nhiều điện hơn với giá rẻ và hiệu quả.


Theo Yuntao, nỗ lực này đã thiết lập một nền tảng vững chắc để nâng cao khả năng tài chính và công nghệ của các lò phản ứng nhiệt hạch.

Vào tháng 1 năm 2022, quốc gia này đã lập một kỷ lục khác khi làm nóng quá mức một vòng plasma đến nhiệt độ nóng gấp 5 lần so với mặt trời trong hơn 17 phút. Vào thời điểm đó, lò phản ứng tổng hợp hạt nhân EAST duy trì nhiệt độ 158 triệu độ F (70 triệu độ C) trong 1.056 giây.

Vào tháng 1 năm nay, Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đã thông báo rằng một cuộc trình diễn đột phá về một kịch bản hoạt động plasma mới có tên là Super I-Mode đã được thực hiện trên Tokamak Siêu dẫn Tiên tiến Thử nghiệm (EAST).

Bằng cách sử dụng từ trường để đốt nóng khí tích điện plasma được tạo thành từ các electron chuyển động tự do và ion hydro đến nhiệt độ 70 triệu độ C, lần chạy phá kỷ lục này có thể giữ năng lượng cao ở cả rìa plasma và xa hơn bên trong. huyết tương.

“Mặt trời nhân tạo” sử dụng các nguyên tố thô hầu như vô hạn trên Trái đất, không giống như nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên, vốn đang khan hiếm và có tác động xấu đáng kể đến môi trường. Năng lượng nhiệt hạch được coi là “năng lượng tối thượng” cho tương lai của nhân loại bởi nó an toàn và sạch hơn.

mặt trời nhân tạo trên trái đất
Trong hơn 70 năm, các nhà nghiên cứu đã làm việc để khai thác sức mạnh của phản ứng tổng hợp hạt nhân mà các ngôi sao, bao gồm cả mặt trời, sử dụng để đốt cháy.

Cái gọi là các ngôi sao dãy chính có thể tạo ra lượng năng lượng khổng lồ mà không thải ra khí nhà kính hoặc chất thải phóng xạ lâu dài bằng cách nung chảy các nguyên tử hydro để tạo ra helium ở áp suất và nhiệt độ cực cao. Nhưng thật khó để lặp lại hoàn cảnh bên trong lõi của ngôi sao.

Tokamak, loại lò phản ứng nhiệt hạch phổ biến nhất, hoạt động bằng cách đốt nóng plasma ở nhiệt độ rất cao (một trong bốn trạng thái của vật chất, bao gồm các ion dương và các electron tự do mang điện tích âm), sau đó nhốt nó bên trong buồng lò phản ứng có từ tính mạnh. lĩnh vực.


Trong khi các nhà khoa học đang nghiên cứu nó, làm thế nào để xử lý plasma đủ nóng để hợp nhất đã được chứng minh là một trong những rào cản lớn. Vì chúng được cho là hoạt động ở áp suất thấp hơn đáng kể so với nơi mà phản ứng tổng hợp xảy ra tự nhiên bên trong lõi của các ngôi sao, nên các lò phản ứng nhiệt hạch phải chạy ở nhiệt độ cực cao – nóng hơn nhiều lần so với mặt trời.

Yếu tố khó khăn về mặt kỹ thuật là tìm ra kỹ thuật hạn chế plasma để ngăn không cho nó đốt cháy xuyên qua thành lò phản ứng (bằng tia laze hoặc từ trường) mà không phá hủy quá trình nhiệt hạch. Việc nấu plasma đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ mặt trời tương đối đơn giản.

Theo một báo cáo của phương tiện truyền thông nhà nước Trung Quốc, một trong những lộ trình hứa hẹn nhất đối với phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát là EAST, bắt đầu hoạt động vào năm 2006. Nó đã tiến hành hơn 120.000 thí nghiệm để đạt được cột mốc mới nhất. Kể từ khi bắt đầu hoạt động, EAST đã đóng vai trò là nơi thử nghiệm miễn phí cho các nhà khoa học Trung Quốc và nước ngoài tiến hành các thí nghiệm và nghiên cứu liên quan đến nhiệt hạch.

Trung Quốc cũng là thành viên của lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới, được mệnh danh là Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế, hiện đang được phát triển ở Pháp.

Nhằm xây dựng lò phản ứng trình diễn nhiệt hạch đầu tiên trên thế giới, Trung Quốc đã hoàn thành thiết kế kỹ thuật của Lò phản ứng thử nghiệm kỹ thuật tổng hợp Trung Quốc (CFETR) trong tương lai, được coi là mặt trời nhân tạo thế hệ tiếp theo.

Sau khi hoàn thành vào khoảng năm 2035, CFETR sẽ tạo ra nhiệt lượng cực lớn với công suất cực đại lên tới 2 gigawatt.