Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore. (Nguồn: AP) Từ lâu nay, các nhà vật lý trên toàn cầu đã mong muốn tìm ra cách thức kiểm soát phản ứng tổng hợp hạt nhân (còn gọi là phản ứng nhiệt hạch hoặc hợp hạch), bởi nó hứa hẹn mang tới một nguồn năng lượng sạch gần như vô hạn.
Hôm 12/12, các nhà khoa học ở Mỹ xác nhận họ đã vượt qua một rào cản lớn trong lĩnh vực này, khi thực hiện một thí nghiệm tổng hợp hạt nhân với kết quả tạo ra nhiều năng lượng hơn so với nguồn năng lượng được đưa vào ban đầu.
Thí nghiệm diễn ra tại Cơ sở nghiên cứu kích nổ, thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) ở California. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đặt một lượng nhỏ hydro vào một viên nang có kích thước bằng hạt tiêu. Sau đó, một tia laser, được tạo thành từ 192 chùm laser cực mạnh, được sử dụng để đốt nóng và nén viên nang nhiên liệu hydro.
Tia laser mạnh đến mức nó có thể làm nóng viên nang tới 100 triệu độ C - tức còn nóng hơn cả tâm Mặt trời - và nén nó ở mức lớn hơn 100 tỷ lần so với áp suất khí quyển của Trái đất. Dưới những lực này, viên nang đã tự kích nổ, buộc các nguyên tử hydro hợp nhất và giải phóng thêm năng lượng.
Tiến sĩ Marvin Adams, Phó Giám đốc chương trình quốc phòng tại Cơ quan An ninh Hạt nhân Quốc gia Mỹ, cho biết các tia laser của phòng thí nghiệm đã đưa 2,05 megajoules (MJ) năng lượng vào mục tiêu, sau đó tạo ra 3,15 MJ năng lượng nhiệt hạch đầu ra.
[Bước tiến lịch sử trong nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân]
Phản ứng tổng hợp hạt nhân được mô tả là "chén thánh" của hoạt động sản xuất năng lượng. Đây cũng chính là cách thức để Mặt trời và các ngôi sao khác sản sinh năng lượng.
Phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra thông qua việc lấy các cặp nguyên tử nhẹ và ép chúng lại với nhau. Quá trình "hợp nhất" này sẽ giải phóng rất nhiều năng lượng. Phản ứng tổng hợp hạt nhân trái ngược với phản ứng phân hạch hạt nhân, trong đó các nguyên tử nặng bị tách ra và giải phóng năng lượng
Phản ứng phân hạch là công nghệ đang được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân. Nhưng hoạt động này cũng tạo ra rất nhiều chất thải, với khả năng phát xạ trong một thời gian dài. Chất thải hình thành sau phản ứng phân hạch có thể nguy hiểm và đòi hỏi phải được cất giữ một cách an toàn.
Trong khi đó, phản ứng nhiệt hạch tạo ra nhiều năng lượng hơn, sản sinh một lượng nhỏ hơn chất thải phóng xạ và chúng cũng chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Điều quan trọng là phản ứng tổng hợp hạt nhân không tạo ra khí thải nhà kính, do đó không góp phần gây ra biến đổi khí hậu.
Nhưng thách thức lớn nhất của phản ứng tổng hợp hạt nhân nằm ở chỗ việc giữ các nguyên tử lại với nhau đòi hỏi điều kiện nhiệt độ và áp suất rất cao. Cho đến nay, chưa có thí nghiệm tổng hợp hạt nhân nào tạo ra một năng lượng nhiều hơn mức năng lượng đầu vào - được sử dụng để kích thích phản ứng xảy ra.
Trong thí nghiệm mới nhất, các nhà khoa học đã tạo ra một năng lượng khá nhỏ, chỉ đủ để đun sôi vài ấm nước. Nhưng những gì họ đạt được lại có ý nghĩa lớn. Nó cho thấy lời hứa về một tương lai năng lượng tổng hợp hạt nhân trở nên phổ biến đã không còn là chuyện viển vông, dù vẫn còn một chặng đường dài trước khi điều này thành hiện thực.
Thí nghiệm mới cho thấy rằng các nguyên tắc khoa học của hoạt động sản xuất năng lượng từ phản ứng hợp hạch đã hoạt động. Nhưng trước khi các nhà khoa học nghĩ tới việc đưa công nghệ này ra áp dụng ngoài thực tiễn, họ sẽ phản lặp lại phản ứng thêm nhiều lần nữa, để hoàn thiện công nghệ và tăng mức năng lượng mà nó có thể tạo ra.
Hãng tin BBC cho biết thí nghiệm đạt được thành công kể trên sau khi đã tiêu tốn hàng tỷ USD. Điều này cho thấy năng lượng tổng hợp hạt nhân không hề rẻ. Nhưng những hứa hẹn về một nguồn năng lượng sạch chắc chắn sẽ là động lực lớn để nhân loại vượt qua những thách thức này./.
