Lò phản ứng hạt nhân lớn nhất thế giới khi nào hoạt động?

Các nhà khoa học của dự án đã công bố lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới cuối cùng đã hoàn thành, nhưng phải mất 15 năm nữa mới có thể đi vào hoạt động.

Lò phản ứng nhiệt hạch của Dự án Năng lượng Nhiệt hạch Quốc tế (ITER) ban đầu được lên kế hoạch bắt đầu thử nghiệm đầy đủ lần đầu tiên vào năm 2020. Hiện nay, các nhà khoa học cho biết lò phản ứng sẽ hoạt động sớm nhất vào năm 2039. Điều này có nghĩa là năng lượng nhiệt hạch, trong đó tokamak của ITER là tiên phong, rất khó có thể ra đời kịp thời để trở thành giải pháp cho cuộc khủng hoảng khí hậu.

Lò phản ứng hạt nhân lớn nhất thế giới này là sản phẩm hợp tác giữa 35 quốc gia bao gồm các quốc gia trong Liên minh châu Âu, Vương quốc Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Mỹ.

ITER chứa nam châm mạnh nhất thế giới, có khả năng tạo ra từ trường mạnh gấp 280.000 lần từ trường bảo vệ Trái Đất. Thiết kế ấn tượng của lò phản ứng này khá tốn kém. Ban đầu dự kiến sẽ tốn khoảng 5 tỷ đô la và khởi động vào năm 2020, nhưng hiện đã bị trì hoãn nhiều lần và ngân sách đã tăng lên hơn 22 tỷ đô la, với thêm 5 tỷ đô la được đề xuất để trang trải các chi phí bổ sung. Những chi phí và sự chậm trễ không lường trước này là nguyên nhân dẫn đến sự chậm trễ đi vào hoạt động, ít nhất 15 năm nữa.

Các nhà khoa học đã cố gắng khai thác sức mạnh của phản ứng tổng hợp hạt nhân-quá trình mà các ngôi sao cháy, trong hơn 70 năm. Bằng cách kết hợp các nguyên tử hydro để tạo ra heli dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, các ngôi sao dãy chính chuyển đổi vật chất thành ánh sáng và nhiệt, tạo ra lượng năng lượng khổng lồ mà không tạo ra khí nhà kính hoặc chất thải phóng xạ lâu dài.

Tuy nhiên, việc tái tạo các điều kiện như bên trong lõi của các ngôi sao không phải là nhiệm vụ đơn giản. Thiết kế phổ biến nhất cho lò phản ứng nhiệt hạch, tokamak, hoạt động bằng cách làm nóng plasma (một trong bốn trạng thái của vật chất, bao gồm các ion dương và các electron tự do tích điện âm) trước khi giữ nó bên trong một buồng lò phản ứng có từ trường mạnh.

Tuy nhiên, việc giữ các cuộn plasma hỗn loạn và quá nhiệt đủ lâu để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra là một thách thức. Nhà khoa học Liên Xô Natan Yavlinsky đã thiết kế lò tokamak đầu tiên vào năm 1958, nhưng kể từ đó không ai có thể tạo ra lò phản ứng có khả năng tạo ra nhiều năng lượng hơn năng lượng mà nó hấp thụ.

Một trong những trở ngại chính là xử lý plasma đủ nóng để hợp nhất. Lò phản ứng hợp nhất đòi hỏi nhiệt độ rất cao (nóng hơn nhiều lần so với mặt trời). Lõi của mặt trời có nhiệt độ khoảng 15 triệu độ C.