Khoảnh khắc lò phản ứng nhiệt hạch hình thành plasma
Công ty Tokamak Energy chia sẻ hình ảnh bên trong lò phản ứng tokamak khi làm nóng tới 100 triệu độ C và tạo ra plasma.
Ảnh: Tokamak Energy
Công ty năng lượng nhiệt hạch thương mại Tokamak Energy ở Anh sử dụng một cỗ máy mang tên lò tokamak hình cầu, thiết bị có hình dáng giống bánh vòng, dùng những nam châm cực mạnh để kìm hãm dòng plasma siêu nóng. Plasma đôi khi được ví như trạng thái thứ 4 của vật chất, sau thể rắn, lỏng, khí, về cơ bản gồm electron tích điện âm và ion tích điện dương bị tách ra bởi nhiệt độ cực kỳ nóng của môi trường xung quanh.
Khi nguyên tử hydro bị nung nóng tới mức trở thành plasma, chúng tích điện dương và đẩy lẫn nhau. Ở Mặt trời, lực hấp dẫn cực mạnh tạo ra áp suất siêu cao có thể vượt qua lực đẩy này. Nhưng áp suất cao như vậy gần như không thể mô phỏng trên Trái đất. Do đó, các nhà nghiên cứu phải làm nóng plasma tới nhiệt độ cao hơn. Nhiệt độ càng cao, nguyên tử sẽ di chuyển ở tốc độ lớn đến mức vượt qua lực đẩy và bắt đầu sáp nhập, Chris Kelsall, giám đốc điều hành công ty Tokamak Energy, cho biết.
Quá trình trên đòi hỏi nhiệt độ hơn 100 triệu độ C, cao gấp hơn 6 lần nhiệt độ ở lõi Mặt trời. "Khi sáp nhập, nguyên tử hydro tạo ra nguyên tử heli và một neutro mang 80% năng lượng từ phản ứng. Đó là thứ chúng tôi thu thập", Kelsall nói. Thước phim do Tokamak Energy chia sẻ cho thấy khoảnh khắc lò phản ứng đạt tới mốc 100 triệu độ C. Toàn bộ quá trình xảy ra chỉ trong một phần mili giây và chỉ một lượng rất nhỏ nguyên tử sáp nhập. Để đạt quy mô đầy đủ, nhà máy năng lượng nhiệt hạch cần hoạt động hàng giờ mỗi lần và chưa có nhà máy nào như vậy tồn tại.
Để duy trì điều kiện cực hạn, plasma siêu nóng phải được kìm hãm trong một khu vực nhỏ, đó là lý do lò tokamak cần dùng nam châm. "Về cơ bản, bạn cần một hệ thống nam châm rất lớn", Tony Langtry, trưởng phòng kỹ thuật ở Tokamak Energy, cho biết. "Từ trường cần dùng để điều khiển plasma được tạo bởi dòng điện khổng lồ truyền qua vật dẫn. Khi dòng điện chạy qua vật dẫn, chúng sản sinh từ trường. Do plasma cũng có dòng điện, nó phản ứng và bị điều khiển bởi từ trường".
Bên trong lò phản ứng nhiệt hạch tokamak của Tokamak Energy.
Mẫu lò tokamak đang hoạt động hiện nay ở cơ sở là ST40, sử dụng nam châm đồng để kìm hãm plasma. Theo Kelsall, đồng là vật dẫn rất tốt. Tuy nhiên, vật liệu thông thường như đồng có điện trở, chống lại dòng điện và biến đổi một phần năng lượng của nó thành nhiệt dẫn tới tiêu hao năng lượng. Mặt khác, chất siêu dẫn là vật liệu không tạo ra điện trở và không gây lãng phí nhiệt dưới điều kiện phù hợp.
Mẫu lò tokamak tiếp theo là ST80 sẽ sử dụng vật liệu siêu dẫn để tạo ra từ trường mạnh và hiệu quả hơn nhằm kiểm soát plasma. Kelsall cho biết mẫu lò này sẽ sẵn sàng vào năm 2026 hoặc 2027. Sau ST80, các nhà nghiên cứu sẽ bắt đầu làm việc với ST-E1, dự án thử nghiệm thương mại nhằm chứng minh khả năng cung cấp điện cho lưới điện của công nghệ. Họ hy vọng có thể hoàn thành dự án vào đầu thập niên 2030.
Hóa ra Gia Cát Lượng không phải họ "Gia Cát", bí mật được hé lộ sau khi Lưu Bị qua đời
Sau khi Lưu Bị qua đời, Lưu Thiện nói với Gia Cát Lượng một câu: "Chính do Cát thị, tế tắc quả nhân".
Bí ẩn cực khó mà nhân loại chưa thể hiểu hết trong bức họa "Starry Night" của Van Gogh
Bí ẩn đó là gì? Tại sao nó lại xuất hiện trong một bức tranh?
Tổng hợp thành công "vật liệu kỳ diệu" từng được phát minh cách đây 60 năm
Trong suốt nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cố gắng tổng hợp một dạng thù hình mới của carbon, được gọi là graphyne, nhưng phải mãi tới nay họ mới thành công.
Ngọn núi nào cao nhất từ tâm trái đất?
Dù không nhất nếu xét theo chiều cao, Chimborazo là điểm cao nhất tính từ xích đạo.
Lời giải khoa học cho hiện tượng "ruồi bay trước mắt"
Một vài nghiên cứu đã chỉ ra rằng, có tới 70% người dân gặp phải trường hợp này. Vậy, hiện tượng "ruồi bay trước mắt" là gì?
"Nụ hôn dưới cây tầm gửi" trong lễ Giáng Sinh: tục lệ này bắt nguồn từ đâu và có ý nghĩa gì?
Vào ngày lễ Giáng Sinh, các cặp đôi phương Tây có tập tục trao nhau nụ hôn dưới nhánh cây tầm gửi. Nhưng để làm gì?
