Hôm nay,  

Tìm hiểu về điện nhiệt hạch

27/06/202309:09:00(Xem: 2627)
Tìm hiểu

tg 1
Toàn cảnh nơi đặt thiết bị thử nghiệm phản ứng nhiệt hạch ITER. Ảnh: Princeton Plasma Physics Laboratory.


Điện năng là nhu cầu thiết yếu của con người. Máy móc sản xuất sản phẩm phục vụ đời sống con người, và ngay cả những vật dụng trong nhà cũng chạy bằng điện. Ngày nay, khuynh hướng xây dựng nhà máy điện năng lượng nhiệt hạch để có nguồn điện không có giới hạn, và nhất là an toàn. Các khoa học gia trên thế giới đang nỗ lực thử nghiệm để tiến tới việc thu nhận nguồn điện nhiệt hạch nầy.
    Điện năng được tạo ra bởi những nguồn năng lượng khác nhau như sau:
    Năng lượng gió, thác nước, pin mặt trời là những năng lượng sạch, nhưng không sản xuất đủ số lượng điện để cung cấp cho tất cả những nhà máy và mọi nhu cầu phục vụ đời sống con người.
    Năng lượng than đá, dầu khí đốt và hạt nhân Uranium cũng có những mặt tiêu cực của chúng. Những năng lượng than đá, và dầu khí thải ra khí carbonic (CO2) rất độc hại. Nếu tiếp xúc trực tiếp thì chết người, và bị ung thư. Khí CO2 giữ sức nóng của mặt trời, tạo ra ô nhiễm môi trường. Các nhà khoa học cho biết, nếu như theo cái đà “hâm nóng bầu khí quyển” như hiện nay, thì 100 năm nữa, băng tuyết ở Bắc cực và Nam cực sẽ tan ra, làm nước biển tăng lên 1m, thì 700 hòn đảo của Indonesia sẽ chìm dưới mặt nước, kể cả bang Florida và Thủ đô Tokyo của Nhật cũng mất dạng.
    Sau những năng lượng như gió, thác nước, than đá, dầu và khí đốt nêu trên, thì phóng xạ hạt nhân đã làm chết con người. Điều nguy hiểm của chất Uranium là phóng xạ giết người. Phóng xạ phát sinh từ việc thay đổi các nguyên tử bên trong chất Uranium, do tác động vật lý. Nó giống như tia X-Ray, nhưng mạnh hơn rất nhiều. Phóng xạ xảy ra trong lò phản ứng, được xây dựng rất kiên cố, nếu lò bị rò rỉ hay bị nổ, thì phóng xạ lan ra ngoài. Ngoài việc giết chết người tức thời, nó còn gây tác hại lâu dài. Đó là trường hợp của Chernobyl ở Ukraine, thuộc Liên Xô năm 1986, và vụ nổ tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima năm 2011 tại Nhật.
    Ngày 26-4-1986, nhà máy điện hạt nhân có 4 lò phản ứng ở thị trấn Chernobyl, Ukraina, đã phát nổ. Vụ nổ do kỹ thuật yếu kém của Liên Xô. Phóng xạ lớn gấp 4 lần so với trái bom nguyên tử thả xuống đảo Hiroshima của Nhật năm 1945. Tổ chức Hòa Bình Xanh (Greenpeace) đưa ra những con số: 93,000 người chết, 200,000 người bị nhiễm phóng xạ.
    Thảm họa của nhà máy điện hạt nhân Fukushima ở Nhật năm 2001. Ngày 11-3-2011, động đất gây ra sóng thần làm nổ nhà máy, gây ra thiệt hại nặng nề. Không có con số tử vong chính xác. Đã có 12,000 người nạp đơn kiện công ty Tersa là chủ nhà máy, và kiện chính phủ, đòi bồ thường thiệt hại là một tỷ USD.
 
Năng lượng nhiệt hạch và địa nhiệt là gì?
 
Năng lượng nhiệt hạch (Nuclear Fission) là dùng sức nóng “khủng khiếp” do lò phản ứng nhiệt hạch tạo ra để quay turbine của máy phát điện, tạo ra điện thông thường như điện nhà 117V, 220V, điện 3 pha ở các nhà máy, công xưởng. Quy trình này cũng tương tự như trong các nhà máy điện sử dụng năng lượng là dầu, than đá, khí đốt hay năng lượng phân hạch chất uranium trong các nhà máy điện hạt nhân.
    Năng lượng địa nhiệt là dùng sức nóng trong ruột trái đất để tạo ra điện. Nhiệt độ trong ruột trái đất rất cao, làm tan mọi thứ thành chất lỏng sền sệt. Đá xanh, kim loại cũng bị biến thành chất sền sệt, đó là phún thạch do núi lửa phun ra. Theo các nhà địa chất, ở độ sâu 33 mét từ mặt trái đất, nhiệt độ tăng 1 độ C. Ở độ sâu 60Km, sức nóng lên tới 1,800 độ C. Ở độ sâu 30Km sẽ có đủ sức nóng để tạo ra điện cho cả thế giới.
 
Sức nóng là yếu tố căn bản để tạo ra điện
 
Phương thức của việc sản xuất ra điện có những thiết bị giống nhau. Đó là sức nóng làm cho nước sôi, biến thể lỏng ra thể khí, là hơi nước. Hơi nước bị nén, làm cho những cánh quạt của trục turbine chạy để phát ra điện. Tuy nhiên những nguyên liệu nầy thải ra khi carbonic (C02) rất nguy hiểm đối với sức khỏe con người và làm ô nhiễm môi trường. Dùng chất uranium để tạo ra sức nóng làm turbine chạy, phát ra điện. Tuy nhiên, uranium phát ra phóng xạ giết người. Động đất, sóng thần, kỹ thuật kém, quản lý kém… làm nổ nhà máy điện, phóng xạ lan ra ngoài.
    Vì thế, cả thế giới đang nỗ lực hợp tác để tạo ra sức nóng làm năng lượng xanh, vừa an toàn, ít tốn kém và tạo ra điện không hạn chế. Đến nay, chưa có nguồn điện nào được tạo ra bằng năng lượng xanh nầy. Các nhà khoa học trên 35 quốc gia hợp tác xây dựng lò phản ứng ITER. (ITER= International Thermonuclear Experimental Reaction) trị giá 30 tỷ USD, tại Saint-Paul-lez-Durance, Pháp.
 
Phản ứng nhiệt hạch
 
Tờ Newsweek loan tin, phản ứng nhiệt hạch là quá trình kết hợp hai nguyên tử hạt nhân nhẹ để tạo ra một nguyên tử hạt nhân nặng hơn. Đó là ở nhiệt độ cực kỳ nóng, và áp suất cực kỳ cao, khiến cho các nguyên tử hydro hợp lại thành nguyên tử Heli, vì thế phản ứng nhiệt hạch còn được gọi là phản ứng hợp hạch.
    Cụ thể là lò phản ứng Norman của công ty TAE Technologiy (TAE=Tri Alpha Energy) làm nóng khí hydro dưới nhiệt độ rất cao đến mức khiến hydro chuyển thành Plasma. Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, bao gồm chất rắn (cứng), chất lỏng (nước), chất khí và plasma. Plasma ở trạng thái nằm giữa chất cứng và chất lỏng, nôm na gọi là trạng thái “sền sệt”. Plasma mang trạng thái kim loại, nên các nhà khoa học dùng nam châm (Magnet) để duy trì plasma trong thời gian lâu dài hơn ở trong lò phản ứng.
    Lò phản ứng nhiệt hạch (Fusion Reactor) là dụng cụ tạo ra sức nóng gọi là nhiệt hạch, để làm chạy turbine phát ra điện. Điều kiện cần thiết nhất là sức nóng trong lò phản ứng phải cao từ 50 triệu độ C đến 100 triệu độ C. Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã đạt được một số kết quả đầy hy vọng trong lò phản ứng ITER.
    ITER là lò phản ứng nhiệt hạch khổng lồ, đã được xây dựng tại Pháp, sẽ cho công suất lý thuyết, sau khi hoàn thành, là gấp 10 lần năng lượng cần thiết để vận hành lò. Tuy nhiên kinh phí dành cho ITER đã vượt qua ngân sách hàng chục tỷ USD, đang bị chậm tiến độ. Những thí nghiệm với lò phản ứng nầy, sớm nhất phải đến 2025 mới có thể tiến hành.
    Lò phản ứng ITER có thể biến giấc mơ khai thác phản ứng trong trung tâm mặt trời của con người, biến giấc mơ thành sự thật. Hố đặt lò Tokamak rộng 30m, cao 30m. Trong suốt 7 năm liền, ông Bernard Bigot, tổng giám đốc ITER, từ năm 2015 đến tháng 5 năm 2022, cho rằng điện nhiệt hạch sẽ có được trong tương lai.
    Lò phản ứng nhiệt hạch Tokamak của dự án ITER hứa hẹn cung cấp điện cho 200,000 gia đình và các công, kỹ nghệ. Nói chung là có điện năng không giới hạn và nhất là rất an toàn, vì không thải ra khí carbonic (CO2) hâm nóng địa cầu và phóng xạ uranium giết người.
 
tg 4Lò phản ứng thử nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER)
ở Saint-Paul-lès-Durance, miền nam Pháp.

Lò phản ứng ITER bắt đầu với nhiên liệu hydro, có một cặp hạt nhân là deuterium và tritium. Trong nhiệt độ cực cao, cặp hạt nhân nầy va đập vào vách lò phản ứng, tạo ra sức nóng làm nước sôi, biến chất lỏng của nước, bốc hơi thành thể khí với áp suất cực mạnh làm quay những cánh quạt của turbine của máy phát điện, tạo ra điện. Để tạo ra nhiệt độ cao tới hàng triệu độ C cho phản ứng nhiệt hạch, lò phản ứng ITER sử dụng một bức tường bằng nam châm cực mạnh, đủ sức nén chặt khối plasma hydro. Dòng plasma được nén và giữ bằng sức hút của nam châm để kéo dài thời gian làm nóng năng lượng phát ra điện. Tòa nhà chứa nam châm cao 18m, từ trường mạnh đến mức có thể nhấc bổng một chiếc tàu.
 
Hoa Kỳ công bố cơ hội mới cho năng lượng nhiệt hạch.
 
Ngày 23-5-2023, tạp chí Science for America (SfA) đã xuất bản một bạch thư với chủ đề “Khám phá những cơ hội mới cho năng lượng nhiệt hạch”. Báo cáo nầy trình bày hai cách tiếp xúc đầy hứa hẹn, giúp mang lại sự tiến bộ nhanh chóng, làm giảm chi phí, đơn giản hóa về những khó khăn trong kỹ thuật. Hai cách tiếp xúc là “Bộ đánh lửa từ tính” (Magnetic Igniter) và “Lò nung tối ưu” (Ideal Point Burner). Bộ đánh lửa từ tính sử dụng một xung điện cực nhanh. Xung điện (Electro-Magnetic Pulse) là dòng điện rất mạnh, chỉ xuất hiện trong một thời gian rất ngắn.
    Theo định hướng của Tổng thống Joe Biden là Hoa Kỳ phải có một lò phản ứng nhiệt hạch trong 10 năm tới. Vì vậy chúng ta cần phải bắt tay vào việc ngay từ bây giờ.
   Các quốc gia đang theo dõi lò phản ứng quốc tế ITER ở nước Pháp, đồng thời xây dựng riêng các lò nhiệt hạch cho mình. Hoa Kỳ đưa ra dự án sản xuất điện nhiệt hạch từ năm 2035 đến 2040. Anh Quốc có dự án sản xuất điện thương mại vào năm 2040. Riêng ở Hoa Kỳ, một lò phản ứng nhiệt hạch tên Norman, trụ sở tại Foothill Ranch, bang California. Lò nầy nóng gấp 5 lần nhiệt độ ở trung tâm mặt trời là 15 triệu độ C. Lò Norman được vận hành bởi nhóm khoa học gia của Công ty TAE Technologies. Trở ngại mà các khoa học gia Mỹ khó vượt qua, là duy trì phản ứng nhiệt hạch lâu dài để tạo ra điện cung cấp cho cả thế giới. TAE Technologies Inc. thành lập năm 1998, với mục đích phát triển điện nhiệt hạch ở quy mô thương mại. Lò Norman có kích thước khổng lồ, dài 24m, cao 6.7m, nặng 27 tấn (27,000Kg).
 
Dự án đầy tham vọng của Trung Quốc là sản xuất điện từ “Mặt trời nhân tạo”
 
tg 3 Mặt trời nhân tạo của Trung Quốc.
 
Hiện nay Trung Quốc đang thiếu điện trầm trọng, là do hậu quả của dịch cúm COVID 19, nhiều nhà máy phải đóng cửa. Theo bản tin của tờ South China Morning Post cho biết, GS Song Yungtao, Giám đốc Viện Vật lý Plasma ở tỉnh Hợp Phì, thì quá trình xây dựng một lò phản ứng nhiệt hạch có thể hoàn thành vào năm 2030. Công nghệ nhiệt hạch mà Trung Quốc còn gọi là “Mặt trời nhân tạo” có thể cung cấp điện không có giới hạn. Theo tính toán của các nhà khoa học thì trên mặt ngoài của mặt trời có nhiệt độ là 5,537 độ C. (Nhiệt độ ở trung tâm mặt trời là khoảng 15 triệu độ C).
    Trung Quốc đã có một lò phản ứng tạo ra Plasma với sức nóng 150 triệu độ C, được duy trì ở mức ổn định là 100 giây, xem như là một kỷ lục thế giới. Theo GS Song Yungtao thì mục tiêu tiếp theo của dự án, là sẽ tăng thời gian tăng lên 400 giây, và tiếp theo là 1,000 giây.
    Chính phủ Trung Quốc dự định sẽ xây hàng loạt nhà máy năng lượng nhiệt hạch trước năm 2060.
 
Kết luận
 
Điện nhiệt hạch là nguồn điện lý tưởng mà loài người đang nỗ lực mong muốn đạt được. Hai đặc tính rất hấp dẫn là an toàn đến sức khỏe con người và là một nguồn điện vô giới hạn. Nó là hy vọng tương lai của loài người. Tổng thống Joe Biden nêu hy vọng là Hoa Kỳ sẽ có điện nhiệt hạch trong vòng 10 năm nữa.

 

– Trúc Giang MN

(Minnesota ngày 25-6-2023)

 

Gửi ý kiến của bạn
Vui lòng nhập tiếng Việt có dấu. Cách gõ tiếng Việt có dấu ==> https://youtu.be/ngEjjyOByH4
Tên của bạn
Email của bạn
)
Fox News đã bị các công ty máy bầu phiếu kiện vì các lời tuyên bố bĩa đặt của Trump, và Fox News đã thương lượng bồi thường cho công ty máy bầu Dominion Voting Systems tới 787 triệu USD vào tháng 4/2023 để khỏi ra tòa. Các đồng minh của Trump đã ra tín hiệu rằng Trump có thể không chấp nhận kết quả cuộc bầu cử năm nay nếu thua Tổng thống Biden.
Boeing và Airbus dính phụ tùng titanium dỏm. Cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ (FAA) đã bắt đầu một cuộc điều tra để xác định mức độ và các tác động an toàn tiềm ẩn, cả trước mắt và lâu dài, đối với các máy bay Boeing và Airbus được sản xuất bằng các bộ phận titan (titanium components) được bán với tài liệu giả mạo, theo tờ New York Times đưa tin vào thứ Sáu.
Nhiều phụ nữ không nhận ra rằng những ly rượu, ly bia mà họ thường uống cùng bạn bè, hoặc để thư giãn trong “giờ nhậu của mẹ” (wine mom moment, một số bà mẹ thích nhâm nhi vài ly rượu hoặc lon bia để thư giãn sau khi bận rộn chăm sóc con cái và gia đình) có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư vú. Tuy điều này có vẻ không vui, nhưng lại là sự thật: Rượu, bia thực sự có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư vú.
Bộ trưởng Tài chánh Hoa Kỳ Janet Yellen cho biết vào thứ Năm rằng chính phủ Biden đang "tạo ra việc làm ở tốc độ rất nhanh" nhưng thị trường lao động đang trở nên "ít nóng hơn một chút," di chuyển về hướng bình thường hóa và giống điều kiện cuối cùng trước đại dịch coronavirus.
Các khoản nợ y tế đã làm rất nhiều người Mỹ bị mất cơ hội mua nhà, mua xe... vì điểm tín dụng xuống thấp, và bây giờ Tổng Thống Biden muốn cho người đang nợ y tế cơ hội tăng tín dụng. Chính quyền Biden hôm thứ Ba đã công bố các quy định mới nhằm ngăn chặn việc nợ y tế ảnh hưởng đến việc liệu ai đó có đủ điều kiện để thuê một căn hộ, mua xe hơi
Cảnh sát Trung Quốc hôm thứ Ba đã bắt một người đàn ông 55 tuổi vì nghi đâm 4 giảng viên đại học người Mỹ từ Đại học Cornell College của Iowa, những người đang giảng dạy tại một trường đại học ở Cát Lâm (Jilin) trong một chương trình hợp tác quốc tế. Viện trưởng Đại học Cornell Jonathan Brand xác nhận rằng các giảng viên đã bị tấn công khi đang ở công viên cùng với một giảng viên của Đại học Beihua University.
Australia: Lãnh sự quán Hoa Kỳ ở Bắc Sydney đã bị phá hoại rạng sáng Thứ Hai. Cảnh sát New South Wales được gọi đến tòa nhà trên phố Miller Street khoảng 3 giờ sáng thứ Hai sau khi một người không rõ danh tính dùng búa đập vỡ 9 cửa sổ. Cảnh sát cho biết graffiti cũng được sơn xịt lên cửa.
Nhà nước Hà Nội lên tiếng lần nữa: lần trước là để Thầy Minh Tuệ ngồi gốc cây sơn vôi trắng trả lời phỏng vấn của truyền hình VTV, lần này để Thầy ngồi nơi bãi cỏ xanh để chính phủ thanh minh thanh nga rằng Thầy Minh Tuệ vẫn bình an. Tuy nhiên...
Đức ra chỉ thị toàn dân về kế hoạch chiến tranh với Nga, với các chi tiết hướng dẫn từ dịch vụ quốc gia đến thu gom rác. Lộ trình cuộc sống trong Thế chiến thứ 3 thậm chí sẽ khiến dự báo thời tiết bị thay đổi khi Đức củng cố biên giới phía đông với NATO. Một tài liệu dài 67 trang được soạn lại từ quá trình chuẩn bị cho thời kỳ Chiến tranh Lạnh ở Berlin đưa ra khuôn khổ cho một cuộc chiến cho thế giới mới.
Israel đã chi hàng triệu USD cho một chiến dịch gây ảnh hưởng bí mật và vẫn đang diễn ra nhắm vào công chúng và các nhà lập pháp Mỹ nhằm nỗ lực tăng cường hỗ trợ cho cuộc chiến ở Gaza. Được ủy quyền bởi Bộ Ngoại giao Israel, chiến dịch trị giá 2 triệu USD được cho là có sự tham gia của công ty tiếp thị chính trị Stoic của Tel Aviv và hàng chục công ty khởi nghiệp công nghệ, được giao nhiệm vụ truyền bá thông điệp ủng hộ Israel.
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.