Năm trăm năm trước, nền văn minh Aztec ở Mexico ngày nay tin rằng mặt trời và toàn bộ sức mạnh của nó được duy trì bằng máu từ các cuộc hiến tế người. Ngày nay, chúng ta biết rằng mặt trời, cùng với tất cả các ngôi sao khác, được cung cấp năng lượng bởi một phản ứng gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân. Nếu phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể được tái tạo trên trái đất, nó có thể cung cấp năng lượng sạch, an toàn và giá cả phải chăng gần như vô hạn để đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới. Việc chuyển đổi sang các nguồn năng lượng mới và công nghệ tiên tiến, mặc dù hứa hẹn, thường gặp phải nhiều rào cản. It’s difficult to changes in technology không chỉ vì chi phí mà còn do sự phức tạp của việc tích hợp chúng vào hệ thống hiện có và thay đổi tư duy của con người.
Từ ngày 10-15 tháng 5, các nhà lãnh đạo dự án hợp hạch, các nhà vật lý plasma và các chuyên gia trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ hợp hạch đa ngành khác nhau đã tập trung cho ‘Hội nghị Năng lượng Hợp hạch IAEA lần thứ 28’ (FEC 2020). Khám phá các vấn đề vật lý và công nghệ quan trọng cũng như các khái niệm sáng tạo có liên quan trực tiếp đến việc sử dụng hợp hạch hạt nhân như một nguồn năng lượng trong tương lai, FEC 2020 hoàn toàn ảo và mở cửa cho bất kỳ ai tham gia.
Vậy chính xác thì phản ứng tổng hợp hạt nhân hoạt động như thế nào? Nói một cách đơn giản, tổng hợp hạt nhân là quá trình hai hạt nhân nguyên tử nhẹ kết hợp để tạo thành một hạt nhân nặng hơn đồng thời giải phóng một lượng lớn năng lượng. Các phản ứng tổng hợp diễn ra ở trạng thái vật chất gọi là plasma – một loại khí nóng, tích điện được tạo thành từ các ion dương và các electron chuyển động tự do có các đặc tính độc đáo khác biệt với chất rắn, chất lỏng và chất khí. Việc làm chủ và ứng dụng các công nghệ mới, đặc biệt là trong lĩnh vực năng lượng, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về khoa học cơ bản và khả năng vượt qua những thách thức kỹ thuật phức tạp. It’s difficult to changes in technology do yêu cầu về kiến thức chuyên môn cao và sự phối hợp giữa nhiều lĩnh vực khác nhau.
Để hợp nhất trên mặt trời của chúng ta, các hạt nhân cần va chạm với nhau ở nhiệt độ rất cao, vượt quá mười triệu độ C, để cho phép chúng vượt qua lực đẩy điện lẫn nhau. Một khi các hạt nhân vượt qua lực đẩy này và đến gần nhau trong một phạm vi rất gần, lực hạt nhân hấp dẫn giữa chúng sẽ lớn hơn lực đẩy điện và cho phép chúng hợp nhất. Để điều này xảy ra, các hạt nhân phải được giới hạn trong một không gian nhỏ để tăng cơ hội va chạm. Trong mặt trời, áp suất cực lớn do trọng lực to lớn của nó tạo ra các điều kiện để hợp nhất xảy ra.
Lượng năng lượng được tạo ra từ phản ứng tổng hợp rất lớn – gấp bốn lần so với các phản ứng phân hạch hạt nhân – và các phản ứng tổng hợp có thể là cơ sở cho các lò phản ứng điện hạt nhân tổng hợp trong tương lai. Các kế hoạch kêu gọi các lò phản ứng tổng hợp thế hệ đầu tiên sử dụng hỗn hợp deuterium và tritium – các loại hydro nặng. Về lý thuyết, chỉ với một vài gram chất phản ứng này, có thể tạo ra một terajoule năng lượng, xấp xỉ năng lượng mà một người ở một nước phát triển cần trong hơn sáu mươi năm. It’s difficult to changes in technology liên quan đến năng lượng không chỉ vì hiệu quả kinh tế mà còn vì những tác động tiềm tàng đến môi trường và xã hội.
