Dự án “mặt trời nhân tạo”

Dự án “mặt trời nhân tạo” sản xuất nguồn năng lượng sạch và an toàn có thể sẽ chấm dứt sự phụ thuộc vào những nguồn nhiên liệu đang cạn kiệt dần trên trái đất.

Thiết bị LHD của Nhật trông giống như một con rắn đang nuốt chửng đuôi của nó. (Ảnh: The Japan Times)

Trụ sở nghiên cứu dự án “mặt trời nhân tạo” nằm bên ngoài thành phố Toki thuộc tỉnh Gifu, Nhật Bản. Nếu thành công, dự án khoa học này sẽ ảnh hưởng đến đời sống của mọi cư dân trên trái đất.

Dự án đáng giá

Thiết bị thực nghiệm nghiên cứu tổng hợp nhiệt hạch Large Helical Device (LHD) thuộc Viện Khoa học nhiệt hạch quốc gia Nhật Bản (NIFS) trị giá khoảng 600.000 USD. Cho đến thời điểm này, thiết bị LHD của Nhật thuộc loại lớn nhất trên thế giới. Thiết bị kiểu xoắn ốc LHD là một ống kim loại dài 13,5 m, rộng 9,1 m, nặng 1.500 tấn, được thiết kế mô phỏng phản ứng nhiệt hạch tạo ra năng lượng của mặt trời. Khi dự án này thành công, nó sẽ kết thúc thời kỳ con người phụ thuộc vào dầu mỏ, đồng thời mở ra một kỷ nguyên sử dụng nguồn năng lượng rẻ và không bao giờ cạn kiệt.

Chính phủ Nhật Bản đang cắt giảm nhiều dự án lớn có chi phí cao và cả các dự án khoa học có tầm ảnh hưởng sâu rộng, chẳng hạn như dự án LHD, khiến các dự án như vậy luôn bị áp lực ngân sách. Tuy nhiên, theo chuyên gia người Pháp thuộc Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế Denis Humbert, dự án LHD là một dự án đáng giá. “Ngân sách dành cho dự án này thực sự quá ít ỏi, khoảng 18 tỉ USD cho 20 năm tới. Nghiên cứu nhiệt hạch đóng vai trò khá quan trọng đối với nhiều lĩnh vực nghiên cứu vật liệu mới và công nghệ nano. Điều quan trọng nhất là khi dự án này hoạt động, nó sẽ giải quyết được vấn đề năng lượng của hành tinh chúng ta” - báo The Japan Times dẫn lời ông Denis Humbert.

Nguồn năng lượng rẻ, an toàn

Mục tiêu sản xuất điện năng từ các lò phản ứng nhiệt hạch vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển. Tuy nhiên, các nhà khoa học hy vọng sẽ sản xuất điện nhiệt hạch vào những năm 30 của thế kỷ này.

Ông Hiroshi Yamada, Giám đốc điều hành của NIFS, cho biết: “Việc đốt cháy khí heli và hydro để tạo ra năng lượng tương tự như mặt trời ở trái đất có nghĩa là tạo ra một nhiệt độ trên 100 triệu độ C. Quá trình này tạo ra plasma, thể vật chất thứ tư ngoài thể rắn, lỏng, khí”. Các ngôi sao, bao gồm cả mặt trời, đều được cấu thành từ thể plasma này. Plasma tự nhiên có trong Bắc cực quang hay sấm chớp, còn plasma nhân tạo có trong đèn neon hay màn hình tivi plasma.

Nếu nhiệt độ cao bên trong thiết bị LHD tiếp xúc thành thiết bị sẽ khiến thành thiết bị tan chảy. Đó là trở ngại lớn nhất đối với các nhà nghiên cứu. Họ phải sáng chế ra loại vật liệu đủ mạnh để chịu được sức nóng từ phản ứng nhiệt hạch, nóng hơn nhiều lần so với mặt trời. Plasma ở nhiệt độ cao tạo ra những phản ứng mạnh và không ổn định, gây tổn hại đến bất cứ thiết bị nào chứa nó nếu thiết bị được làm bằng những vật liệu hiện có.

Với việc kết hợp giữa một lượng nhỏ lithium và deuterium, được lấy ra từ 3 lít nước biển, một phản ứng nhiệt hạch tương đương 22.000 KW điện được tạo ra. Lượng điện này đủ cung cấp cho một gia đình ở một nước phát triển sinh hoạt trong một năm.

Ông Yamada tiến hành nung nóng đèn neon trong lò vi sóng. Khi ông lấy nó ra, bóng đèn phát ra ánh sáng tím và lúc chạm tay vào cảm thấy ấm. Ông Yamada nói: “Nhờ lớp kính bên ngoài của bóng đèn nên plasma ở trong được làm lạnh. Khi phản ứng tương tự xảy ra bên trong mặt trời, lực hấp dẫn cực lớn của mặt trời giữ cho plasma không phóng ra các hướng”. Do vậy không thể nào xảy ra tai nạn công nghiệp như lo sợ của một số lãnh đạo thành phố Toki.