Dự án EAST của Trung Quốc vừa thiết lập một kỷ lục toàn cầu mới khi duy trì trạng thái plasma cao trong hơn 17 phút, mở ra con đường cho các giải pháp năng lượng sạch trong tương lai bằng cách mô phỏng quá trình hợp hạch của mặt trời.

Hợp hạch (fusion) là một quá trình vật lý trong đó hai hạt nhân nhẹ kết hợp lại với nhau để tạo thành một hạt nhân nặng hơn, đồng thời giải phóng một lượng năng lượng lớn, tương tự như cách các ngôi sao, bao gồm cả mặt trời, giải phóng năng lượng.

Thiết bị Tokamak Siêu dẫn Tiên tiến Thử nghiệm (EAST) của Trung Quốc, còn được gọi là “mặt trời nhân tạo,” đã đạt kỷ lục thế giới mới khi duy trì trạng thái plasma cao trong 1.066 giây. Thành tựu này, đạt được vào ngày 20 tháng 1, đánh dấu một bước tiến lớn trong nỗ lực phát triển năng lượng hợp hạch như một nguồn năng lượng sạch và vô hạn.

Mốc 1.066 giây là một bước nhảy vọt quan trọng trong nghiên cứu hợp hạch, được thực hiện bởi Viện Vật lý Plasma (ASIPP) thuộc Viện Khoa học Vật lý Hefei (HFIPS), là một phần của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Kỷ lục mới này vượt xa kỷ lục thế giới trước đó là 403 giây, cũng được thiết lập bởi EAST vào năm 2023.

Bước tiến tới nguồn năng lượng sạch vô hạn

Mục tiêu cuối cùng của việc phát triển mặt trời nhân tạo là tái tạo các quá trình hợp hạch hạt nhân xảy ra trên mặt trời, mang đến cho nhân loại một nguồn năng lượng vô hạn và sạch, đồng thời hỗ trợ việc khám phá ngoài hệ Mặt Trời.

Các nhà khoa học trên toàn thế giới đã dành hơn 70 năm cho mục tiêu đầy tham vọng này. Tuy nhiên, việc tạo ra điện từ một thiết bị hợp hạch hạt nhân đòi hỏi phải vượt qua những thách thức lớn, bao gồm đạt được nhiệt độ vượt quá 100 triệu độ C, duy trì vận hành ổn định lâu dài và kiểm soát chính xác quá trình hợp hạch.

“Để một thiết bị hợp hạch hoạt động liên tục, cần duy trì vận hành ổn định ở hiệu suất cao trong hàng nghìn giây, điều này rất cần thiết để lưu thông plasma tự duy trì, là nền tảng cho việc tạo ra năng lượng liên tục ở các nhà máy hợp hạch tương lai,” Song Yuntao, Giám đốc ASIPP và Phó Chủ tịch HFIPS, cho biết. Ông nhấn mạnh rằng kỷ lục gần đây là một cột mốc quan trọng trong việc hiện thực hóa lò phản ứng hợp hạch hoạt động hiệu quả.

Theo Gong Xianzu, Trưởng bộ phận Vật lý và Vận hành Thí nghiệm của EAST, một số hệ thống trên thiết bị EAST đã được nâng cấp từ sau các thí nghiệm trước đây. Chẳng hạn, hệ thống gia nhiệt, trước đây có công suất tương đương gần 70.000 lò vi sóng gia đình, giờ đây đã tăng gấp đôi công suất trong khi vẫn duy trì được tính ổn định và liên tục.

Hỗ trợ nghiên cứu hợp hạch quốc tế

Kể từ khi thành lập vào năm 2006, EAST đã hoạt động như một nền tảng thử nghiệm mở cho cả các nhà khoa học Trung Quốc và quốc tế thực hiện các thí nghiệm và nghiên cứu liên quan đến hợp hạch.

Trung Quốc chính thức gia nhập chương trình Lò phản ứng Nhiệt hạch Thí nghiệm Quốc tế (ITER) vào năm 2006 với tư cách là thành viên thứ bảy. Theo thỏa thuận, Trung Quốc chịu trách nhiệm khoảng 9% cho việc xây dựng và vận hành dự án, với ASIPP là cơ quan chính thực hiện sứ mệnh này.

ITER, hiện đang được xây dựng tại miền Nam nước Pháp, dự kiến sẽ trở thành thí nghiệm vật lý plasma từ trường lớn nhất thế giới và là lò phản ứng hợp hạch tokamak lớn nhất khi hoàn thành.

Trong những năm gần đây, EAST liên tục đạt được những tiến bộ đột phá trong chế độ cao điểm (high-confinement mode), một chế độ vận hành cơ bản cho các lò phản ứng hợp hạch thí nghiệm như ITER và Lò phản ứng Thử nghiệm Kỹ thuật Hợp hạch Trung Quốc trong tương lai. Những thành tựu này mang lại những hiểu biết vô giá cho sự phát triển lò phản ứng hợp hạch trên toàn cầu.

“Chúng tôi hy vọng sẽ mở rộng hợp tác quốc tế thông qua EAST và đưa năng lượng hợp hạch vào ứng dụng thực tế phục vụ nhân loại,” Song nói.

Tại Hefei, tỉnh An Huy, Trung Quốc, nơi đặt EAST, một thế hệ cơ sở nghiên cứu hợp hạch thí nghiệm mới đang được xây dựng. Các cơ sở này nhằm thúc đẩy nhanh hơn nữa sự phát triển và ứng dụng năng lượng hợp hạch.

Thiết bị Tokamak Siêu dẫn Tiên tiến Thử nghiệm đạt được cột mốc khoa học ấn tượng khi duy trì trạng thái plasma cao ổn định trong 1.066 giây. Nguồn: HFIPS

EAST duy trì trạng thái plasma cao ổn định trong 1.066 giây vào ngày 20 tháng 1 năm 2025. Nguồn: HFIPS