Tin KH & CN Thế giới

Mặt trời nhân tạo của Hàn Quốc lập kỷ lục thế giới mới về vận hành dài 20 giây tại 100 triệu độ (30/12/2020)

Lò phản ứng nhiệt hạch Tokamak KSTAR phá kỷ lục về thời gian vận hành khi hoạt động liên tục 20 giây ở mức trên 100 triệu độ C trong thí nghiệm mới nhất.

Nghiên cứu tiên tiến Tokamak siêu dẫn Hàn Quốc (KSTAR), một thiết bị nhiệt hạch siêu dẫn còn được gọi là mặt trời nhân tạo Hàn Quốc, đã lập một kỷ lục thế giới mới về việc giữ mức plasma nhiệt độ cao trong vòng 20 giây với một nhiệt độ ion ở mức 100 triệu độ C (Celsius).

Vào ngày 24/11, Trung tâm nghiên cứu KSTAR tại Viện nghiên cứu Năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc (KFE) loan báo rằng mọt nghiên cứu hợp tác với trường đại học quốc gia Seoul (SNU) và trường đại học Columbia của Mĩ đã thành công trong việc vận hành liên tục plasma trong 20 giây với một mức nhiệt độ ion cao hơn 100 triệu độ, vốn là một trong những điều kiện cốt lõi của nhiệt hạch hạt nhân trong  KSTAR Plasma Campaign 2020.

Hình ảnh minh họa Lò phản ứng nhiệt hạch Tokamak KSTAR.

So với KSTAR Plasma Campaign 2019, đây là một thành công ở mức gấp đôi (năm 2019, họ chỉ vận hành vẻn vẹn trong tám giây), còn trong năm 2018, khi KSTAR lần đầu đạt tới mức 100 triệu độ (thời gian là 1,5 giây).

Để tái tạo các phản ứng nhiệt hạch xuất hiện ở trong mặt trời từ trái đất, các đồng vị phóng xạ hydro phải được đặt bên trong một thiết bị nhiệt hạch như KSTAR để tạo ra một trạng thái plasma, nơi các ion và electron được phân tách, và các ion phải được đốt nóng và tồn tại ở các mức nhiệt rất cao.

Cho đến nay, có những thiết bị nhiệt hạch đã đạt được trạng thái plasma tại mức nhiệt độ 100 triệu độ hoặc cao hơn. Không thiết bị nào trong đó vượt qua được mốc vận hành trong vòng hơn 10 giây hoặc lâu hơn. Đó là giới hạn vận hành của thiết bị siêu dẫn thông thường và thật khó để giữ được trạng thái plasma bền trong thiết bị nhiệt hạch ở mức nhiệt độ cao trong thời gian dài.

Trong thực nghiệm năm 2020, KSTAR đã cải thiện được hiệu suất của mode thanh chắn vận chuyển nội bộ (Internal Transport Barrier ITB), một trong những mode vận hành plasma thế hệ mới được phát triển vào năm ngoái và thành công trong việc duy trì được trạng thái the plasma trong một thời gian đủ dài, vươt qua được những giới hạn tồn tại của việc vận hành plasma ở các mức nhiệt siêu cao.

Giám đốc Trung tâm nghiên cứu KSTAR Si-Woo Yoon giải thích, “Các công nghệ đòi hỏi vận hành plasma ở mức 100 triệu độ trong thời gian dài là vấn đề chính để tạo ra năng lượng nhiệt hạch, và thành công của KSTAR trong việc duy trì plasma ở mức nhiệt siêu cao trong vòng 20 giây sẽ đóng vai trò quan trọng trong cuộc chạy đua công nghệ để vận hành plasma, một hợp phần tối cần thiết để thương mại hóa lò phản ứng năng lượng nhiệt hạch trong tương lai”.

“Thành công của thực nghiệm KSTAR đưa chúng tôi tiến gần hơn đến việc phát triển các công nghệ để đạt dược năng lượng nhiệt hạch hạt nhân”, Yong-Su Na, giáo sư Khoa Kỹ thuật hạt nhân SNU và tham gia thực hiện nghiên cứu, cho biết thêm.

TS. Young-Seok Park của trường đại học Columbia tham gia vào việc tạo ra plasma ở mức nhiệt cao cho rằng: “Chúng tôi vinh dự khi đươc tham gia vào thành công quan trọng ở KSTAR. Thành công ở mức nhiệt100 triệu độ là do việc gia nhiệt plasma lõi hiệu quả, nó thể hiện năng lực độc đáo của thiết bị siêu dẫn KSTAR và đem lại hiểu biết cơ bản về plasma nhiệt hạch bền”.

Trung tâm nghiên cứu KSTAR thực hiện nhiều thí nghiệm trên nhiều chủ để khác nhau, thiết kế để giải quyết những vấn đề phức tạp trong nghiên cứu nhiệt hạch. Họ sẽ chia sẻ những kết quả thực nghiệm chính năm 2020  với các đồng nghiệp trên thế giới, trong khuôn khổ hội nghị Năng lượng nhiệt hạch do Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) tổ chức vào tháng 5.

Mục tiêu tiếp theo của họ là vận hành trong vòng 300 giây với mức nhiệt cao hơn 100 triệu độ vào năm 2025.

Vào ngày 20/11/2020, KFE, tên gọi cũ là Viện nghiên cứu nhiệt hạch quốc gia, một tổ chức của Viện nghiên cứu khoa học cơ bản Hàn Quốc, đã được phân định lại thành một tổ chức độc lập.

Nguồn: Anh Vũ/tiasang.com.vn

Ngày cập nhật: 28/12/2020

https://tiasang.com.vn/-doi-moi-sang-tao/Mat-troi-nhan-tao-cua-Han-Quoc-lap-ky-luc-the-gioi-moi-ve-van-hanh-dai-20-giay-tai-100-trieu-do-26771