Gần đây, các nhà khoa học Hàn Quốc đã đạt được một thành tựu quan trọng trong lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch khi thành công duy trì một phản ứng nhiệt hạch trong vòng 30 giây với nhiệt độ lên đến 100 triệu độ C. Đây là một bước tiến lớn trong việc phát triển các lò phản ứng nhiệt hạch khả thi cho năng lượng thương mại. Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức về kỹ thuật, đặc biệt là việc duy trì plasma ở nhiệt độ cực cao, thành tựu này mở ra hy vọng về một nguồn năng lượng sạch và bền vững trong tương lai.

Phản ứng nhiệt hạch ở Hàn Quốc

Các nhà khoa học tại Đại học Quốc gia Seoul, dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Yong-Su Na, đã thực hiện thành công một phản ứng nhiệt hạch, duy trì trạng thái plasma nóng và ion hóa trong vòng 30 giây. Plasma là trạng thái của vật chất khi các nguyên tử bị ion hóa, tạo ra các electron và ion mang điện. Việc duy trì plasma ổn định trong lò phản ứng nhiệt hạch là một trong những thách thức lớn nhất mà các nhà khoa học phải đối mặt, vì nếu plasma tiếp xúc với thành lò, nó sẽ nhanh chóng làm nguội và làm gián đoạn phản ứng, gây hư hỏng cho thiết bị.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu sử dụng một số cấu hình từ trường từ tính khác nhau để giữ plasma ổn định. Một trong những phương pháp họ áp dụng là sử dụng rào cản vận chuyển biên (ETB), giúp giới hạn plasma gần thành lò và ngăn không cho nhiệt và plasma thoát ra ngoài. Tuy nhiên, đây vẫn là một lĩnh vực đang tiếp tục được nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối ưu.

Thành tựu và thách thức

Mặc dù phản ứng nhiệt hạch của nhóm nghiên cứu Hàn Quốc không đạt kỷ lục thế giới về cả nhiệt độ và thời gian, nhưng nó đã mở ra một bước tiến quan trọng. Trước đó, Trung Quốc đã duy trì plasma ở nhiệt độ lên đến 160 triệu độ C trong 20 giây. Tuy nhiên, thành tựu của Hàn Quốc vẫn có ý nghĩa lớn, vì nó giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cơ chế duy trì plasma ở nhiệt độ cực cao, một yếu tố quan trọng trong việc phát triển lò phản ứng nhiệt hạch cho năng lượng thương mại.

Kết quả này cho thấy rằng, mặc dù còn nhiều khó khăn, nhưng với sự phát triển của các phương pháp mới như tăng cường mật độ ion nhanh (FIRE), các nhà khoa học đã có thể duy trì nhiệt độ plasma ở mức cao và ổn định hơn. Theo nhóm nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ này có thể giúp kéo dài tuổi thọ của các bộ phận trong lò phản ứng và tăng cường khả năng vận hành lâu dài.

Tương lai của năng lượng nhiệt hạch

Dự án nghiên cứu lò phản ứng nhiệt hạch tại Hàn Quốc không chỉ dừng lại ở đây. Các nhà khoa học đang lên kế hoạch thay thế vật liệu carbon trong thành lò bằng tungsten để cải thiện khả năng tái tạo các thí nghiệm. Điều này sẽ giúp tăng khả năng lặp lại các thí nghiệm và tiến gần hơn đến mục tiêu phát triển lò phản ứng nhiệt hạch có thể cung cấp năng lượng cho xã hội.

Lò Tokamak siêu dẫn Hàn Quốc (KSTAR) đặt tại Viện năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc ở Yuseong-gu, Daejeon

Hàn Quốc cũng đang tích cực phát triển các lò phản ứng nhiệt hạch thương mại với mục tiêu ra mắt vào những năm 2040, nhờ vào sự hỗ trợ của khu vực tư nhân. Đây là một trong những nỗ lực toàn cầu nhằm thúc đẩy năng lượng sạch và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Sự hợp tác quốc tế và vai trò của tư nhân

Theo Giáo sư Choi Won-ho từ Viện Khoa học và Công nghệ Cao cấp Hàn Quốc (KAIST), các quốc gia lớn như Mỹ, châu Âu và Trung Quốc đang đẩy nhanh tiến độ thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch trong những năm tới. Năng lượng nhiệt hạch được coi là nguồn năng lượng thế hệ mới, không gây ô nhiễm và có nguy cơ nổ rất thấp. Tuy nhiên, các thử nghiệm hiện nay vẫn gặp phải nhiều vấn đề về ổn định plasma và duy trì nhiệt độ cực cao, điều này đòi hỏi sự nỗ lực không ngừng của các nhà khoa học và sự hợp tác giữa các ngành công nghiệp, chính phủ và nghiên cứu.

Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo (AI) và công nghệ mô phỏng kỹ thuật số (digital twin) trong thiết kế lò phản ứng nhiệt hạch sẽ là chìa khóa để vượt qua các thách thức kỹ thuật. AI có thể giúp phân tích và dự đoán các vấn đề trong quá trình vận hành, trong khi mô phỏng kỹ thuật số cung cấp một mô hình 3D của các thiết bị thực tế, giúp tối ưu hóa thiết kế và vận hành của lò phản ứng.

Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng các nghiên cứu về năng lượng nhiệt hạch tại Hàn Quốc đã đạt được những bước tiến đáng kể. Thành tựu mới nhất là duy trì plasma trong 30 giây với nhiệt độ 100 triệu độ C đã chứng minh rằng năng lượng nhiệt hạch có thể là một giải pháp thay thế tiềm năng cho các nguồn năng lượng truyền thống trong tương lai. Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch, cần có sự hợp tác mạnh mẽ giữa các quốc gia, các tổ chức nghiên cứu và khu vực tư nhân. Nếu các thách thức kỹ thuật được giải quyết, năng lượng nhiệt hạch có thể trở thành nguồn năng lượng sạch, bền vững và an toàn cho thế giới trong tương lai gần.

P.A.T (NASTIS), theo https://biz.chosun.com/, 6/2025