35 quốc gia cùng tạo ra công trình chưa từng có, thực hiện sứ mệnh ghép nối 9 gã khổng lồ: Để làm gì?

Trên một cao nguyên yên tĩnh ở miền Nam nước Pháp, thí nghiệm năng lượng đầy tham vọng nhất thế giới đã bước vào một giai đoạn mới. Theo trang Earth.com, các kỹ sư tại ITER đã bắt đầu lắp ráp phần lõi của lò phản ứng, một buồng thép rộng khoảng 20 mét, được thiết kế để tái tạo các phản ứng nhiệt hạch tương tự như phản ứng cung cấp năng lượng cho Mặt Trời.

Sự kiện này đánh dấu bước ngoặt cho siêu dự án quốc tế trị giá hàng tỷ USD, chuyển từ giai đoạn lập kế hoạch sang giai đoạn thi công thực tế khi các đội chuẩn bị chứa plasma nóng hơn lõi Mặt Trời.

Phản ứng tổng hợp, plasma và ITER

Bên trong buồng, plasma phải xoáy mà không chạm vào thành buồng. Nếu cạnh chạm vào thép, viên đạn sẽ kết thúc và phần cứng nhạy cảm có thể gặp nguy hiểm.

 Công trình này do Pietro Barabaschi, Tổng Giám đốc Tổ chức ITER, dẫn đầu. Nghiên cứu của ông tập trung vào việc tích hợp các hệ thống tổng hợp phức tạp để tạo ra và kiểm soát plasma.

Dự án đã áp dụng một đường cơ sở mới, chuyển đổi các hoạt động ban đầu sang hydro và deuterium, đồng thời tăng thêm thời gian thử nghiệm. Dự án cũng ưu tiên kiểm tra an toàn và thử nghiệm thiết bị để giảm thiểu rủi ro.

Nghiên cứu liên quan đặt ra các mốc quan trọng cho đến năm 2036 và 2039. Nghiên cứu bắt đầu bằng Khởi động hoạt động nghiên cứu, một giai đoạn thử nghiệm đầu tiên có cấu trúc kéo dài trong 27 tháng.

“Chín gã khổng lồ” được ghép nối với nhau

Công trình tập trung vào bình chân không của ITER, một buồng thép hai lớp nặng khoảng 5.700 tấn. Khi hoàn thành, nó sẽ tạo thành một không gian hình bánh donut, nơi các đồng vị hydro được nung nóng thành plasma siêu nóng. Việc giữ cho plasma lơ lửng và tránh xa các thành buồng là rất quan trọng. Ngay cả một va chạm nhẹ cũng có thể làm hỏng một thí nghiệm hoặc làm hỏng phần cứng, đó là lý do tại sao dung sai căn chỉnh cho mỗi khối thép đang được thắt chặt đến mức chỉ còn một phần nhỏ của một inch.

Châu Âu và Hàn Quốc đang cung cấp tất cả 9 bình chân không. Một nhà thầu Hoa Kỳ sẽ hàn chúng thành một vòng tròn hoàn hảo tại chỗ, sử dụng công cụ robot và trình tự hàn cực kỳ chậm để giữ cho kết cấu không bị cong vênh khi nhiệt độ hạ xuống hàng nghìn độ C.

ITER gần đây đã thông qua một kế hoạch cơ sở được sửa đổi, cho phép các kỹ sư có thêm thời gian để thử nghiệm các hệ thống trước khi sử dụng toàn bộ nhiên liệu nhiệt hạch. Các thí nghiệm ban đầu sẽ sử dụng hydro và deuterium để xác nhận phần cứng, nam châm, công nghệ đông lạnh và hệ thống an toàn. Phương pháp tiếp cận theo giai đoạn này sẽ kéo dài đến năm 2036 và 2039 với một cột mốc được gọi là Bắt đầu Vận hành Nghiên cứu, một giai đoạn thử nghiệm kéo dài 27 tháng đối với các plasma ban đầu.

Mục tiêu cuối cùng là Q?10, nghĩa là 50 megawatt nhiệt đầu vào tạo ra 500 megawatt đầu ra từ phản ứng tổng hợp hạt nhân. Bản thân ITER sẽ không sản xuất điện cho lưới điện. Thay vào đó, nó được thiết kế để chứng minh rằng các plasma công suất cao, bền bỉ sử dụng nhiên liệu deuterium-tritium là hoàn toàn khả thi về mặt khoa học.

 Một thay đổi lớn trong kế hoạch mới là thay thế berili bằng vonfram trên thành trong của lò phản ứng. Khả năng chịu nhiệt cực cao và rủi ro thấp hơn trong các sự kiện bất thường của vonfram khiến nó phù hợp hơn cho các hệ thống tổng hợp hạt nhân thương mại trong tương lai. Các nhà vận hành cũng sẽ phủ boron lên bề mặt để giữ cho plasma không bị nhiễm tạp chất.

ITER hiện có sự tham gia của 35 quốc gia, mỗi quốc gia đóng góp linh kiện, tiền bạc và chuyên môn. Tiến độ đã bị chậm lại do việc sửa chữa và giao hàng bị trì hoãn, nhưng kết quả là một cỗ máy tinh vi hơn đang đi vào hoạt động với ít ẩn số hơn.

Nếu thành công, ITER sẽ cung cấp bằng chứng thực tế mạnh mẽ nhất cho thấy năng lượng nhiệt hạch cuối cùng có thể trở thành nguồn năng lượng sạch, gần như vô hạn cho hành tinh.