Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Năng lượng tổng hợp hạt nhân - lời giải cho biến đổi khí hậu (31/12/2021)

Năng lượng tổng hợp hạt nhân đang được xem là nguồn năng lượng của tương lai khi mà nó có thể giải quyết đồng thời hai vấn đề nóng của nhân loại: biến đổi khí hậu và bảo đảm năng lượng bền vững.

Trong bối cảnh các lãnh đạo trên thế giới đang thúc đẩy hành động chống lại tình trạng biến đổi khí hậu, năng lượng tổng hợp hạt nhân đang được xem là nguồn năng lượng của tương lai khi mà nó có thể giải quyết đồng thời hai vấn đề nóng của nhân loại: biến đổi khí hậu và bảo đảm năng lượng bền vững trong nhiều triệu năm.

Những cuộc thảo luận về nhiệt hạch đang dần sôi nổi trên toàn cầu, sau khi loại phản ứng tạo ra năng lượng tổng hợp hạt nhân này trở thành chủ đề chính tại một phiên họp trong khuôn khổ Hội nghị lần thứ 26 Các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP26) ở Glasgow (Vương quốc Anh), do loại phản ứng này có thể tạo ra nguồn năng lượng gần như vô hạn mà không phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, hoàn toàn phù hợp với những tiêu chí về chuyển đổi năng lượng mà thế giới đang hướng đến.

Năng lượng tổng hợp hạt nhân được tạo ra thông qua phản ứng nhiệt hạch, là quá trình khi các hạt nhân nguyên tử nhẹ hợp nhất để tạo thành hạt nhân nặng hơn.

Khối lượng của hạt nhân tạo thành nhỏ hơn khối lượng của hai hạt ban đầu, và khối lượng còn lại trở thành năng lượng. Quá trình nhiệt hạch cũng chính là phản ứng cung cấp năng lượng cho Mặt Trời.

Theo giới khoa học, khác với sản xuất điện hạt nhân, bao gồm các phản ứng dây chuyền phân hạch cần đến sự kiểm soát để ngăn ngừa tình trạng thoát nhiệt có thể dẫn đến tai nạn, phản ứng nhiệt hạch kết thúc nếu nhiên liệu cạn kiệt hoặc plasma trở nên không ổn định.

Plasma - một chất khí nóng, tích điện được tạo thành từ các ion dương và các electron chuyển động tự do có những đặc tính riêng biệt với chất rắn, chất lỏng và chất khí - là trạng thái vật chất cần thiết để phản ứng nhiệt hạch xảy ra.

Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) cho biết về lý thuyết, phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể tạo ra 1 terajoule năng lượng - xấp xỉ lượng năng lượng mà một người ở một quốc gia phát triển tiêu thụ trong khoảng thời gian 60 năm, chỉ với một vài gam hỗn hợp của deuterium và tritium.

Deuterium có thể được chiết xuất từ nước biển mà không tốn nhiều chi phí, còn tritium có thể được sản xuất từ lithium, vốn hiện hữu rất nhiều trong tự nhiên.

Các chuyên gia cho biết quá trình này không tạo ra chất thải hạt nhân có hoạt tính cao, tồn tại lâu dài như các nhà máy điện hạt nhân.

Tuy nhiên, vẫn còn đó những rào cản cần phải giải quyết để có thể bước vào giai đoạn khai thác năng lượng nhiệt hạch trên quy mô lớn.

Theo Giáo sư Satoshi Konishi, thuộc Viện Năng lượng Tiên tiến của Đại học Kyoto, tuy đổi mới công nghệ có thể xuất hiện từ sớm nhưng sự chuyển đổi nguồn năng lượng xảy ra muộn hơn, minh chứng là trong lịch sử, phải mất hàng thập kỷ sau khi con người phát triển thành công kỹ thuật khoan giếng dầu thì dầu khí mới lên ngôi.

Ông Konishi cũng hy vọng nguồn năng lượng nhiệt hạch sẽ góp phần vào mạng lưới điện thế giới vào những năm 2040 đến 2050.

Trên thế giới, hiện có những dự án đang được triển khai để thúc đẩy nghiên cứu và phát triển năng lượng tổng hợp hạt nhân.

Trong số đó, có thể kể đến dự án Lò phản ứng thử nghiệm nhiệt hạch quốc tế mang tên ITER có tổng cộng 35 quốc gia thành viên, với Liên minh châu Âu (EU), Mỹ, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nga, Nhật Bản và Ấn Độ là thành viên chính, với mục đích xây dựng tokamak (một thiết bị sử dụng từ trường cực mạnh để giữ plasma nóng trong một vật hình xuyến) lớn nhất thế giới ở Pháp để chứng minh tính khả thi của nhiệt hạch như một nguồn năng lượng quy mô lớn.

Tuy năng lượng nhiệt hạch dường như là giải pháp hoàn hảo cho bài toàn năng lượng của thế giới, song vẫn tiềm ẩn nhiều rủi ro khi triển khai nguồn năng lượng này do có chứa chất phóng xạ tritium.

Chất phóng xa tritium được coi là nguy hiểm, đặc biệt nếu một lượng lớn đi vào cơ thể qua da, phổi hoặc dạ dày.

Tuy nhiên, chất này vẫn có phần an toàn hơn khi so sánh với iodine và cesium - đều là các sản phẩm phụ của quá trình phân hạch hạt nhân.

Các nhà khoa học cần tìm hiểu sâu hơn về ảnh hưởng của tritium với môi trường và cách khắc phục trước khi có thể thúc đẩy năng lượng tổng hợp hạt nhân trở thành nguồn năng lượng sạch tương lai, đặc biệt khi thế giới vẫn còn quan ngại những thảm họa xảy ra liên quan đến hạt nhân./.

Nguồn: Hoàng Châu/vietnamplus.vn

Ngày cập nhật: 28/12/2021

https://www.vietnamplus.vn/nang-luong-tong-hop-hat-nhan-loi-giai-cho-bien-doi-khi-hau/765291.vnp