“Mặt Trời nhân tạo” KSTAR ở Hàn Quốc lập kỷ lục mới (Ảnh: KSTAR).
Theo Science Alert, lò phản ứng nhiệt hạch KSTAR (hay còn được gọi là “Mặt Trời nhân tạo”) của Hàn Quốc vừa đạt kỷ lục mới, khi có thể chịu được nhiệt độ lên tới 100 triệu độ C và duy trì trong gần 50 giây đồng hồ.
Đây là một bước nhảy vọt so với thành tích xấp xỉ 20 giây của lò phản ứng này vào năm 2021. Đây cũng là nơi đã liên tiếp phá vỡ kỷ lục của chính nó trong những năm gần đây về thời gian và nhiệt độ được tạo thành bên trong lò phản ứng.
Được biết, ở nhiệt độ 100 triệu độ C, các đồng vị hydro nặng tồn tại trong plasma buộc phải hợp nhất với nhau, và giải phóng năng lượng theo cách tương tự lõi Mặt Trời.
Nếu duy trì ở trạng thái này, lò phản ứng có thể tạo ra nguồn năng lượng sạch, gần như vô hạn. Tuy nhiên, thách thức đối với phản ứng tổng hợp hạt nhân nói chung, là ngăn chặn plasma thoát ra bằng từ trường.
Để làm điều này, KSTAR sử dụng bộ chuyển hướng được làm bằng vonfram. Chất liệu này có nhiệt độ nóng chảy rất cao, nhưng lại không hấp thụ plasma giống như các bộ chuyển hướng bằng carbon trước đây.
Việc lắp đặt các bộ chuyển hướng mới đã được hoàn tất vào năm 2023, và đến nay chính thức đưa vào sử dụng. Việc nâng cấp này đã giúp kéo dài thời gian hoạt động của lò phản ứng lên 48 giây.
Bộ chuyển hướng vonfram mới của KSTAR có hình chữ U, khác với các thành phần làm bằng carbon trước đây (Ảnh: KFE).
Bộ chuyển hướng bằng vonfram không phải là nâng cấp duy nhất giúp cải thiện hiệu suất của KSTAR. Theo các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton, họ đã tìm ra cách ổn định các điểm yếu ở rìa plasma gây ra bởi các khiếm khuyết cực nhỏ trong cuộn dây từ tính.
Sự cải tiến này đã giúp lò phản ứng đạt được cột mốc thứ 2, là chứa huyết tương ở chế độ cách ly cao – hay “chế độ H” – trong 102 giây. Ở những lần thử trước đó, hoạt động này bị giới hạn chỉ trong vài giây trước khi hiệu suất giảm đáng kể.
Theo các nhà nghiên cứu, đây là một bước nhảy vọt, hứa hẹn sẽ mang đến nhiều tiềm năng hơn cho việc sản xuất nguồn năng lượng sạch của tương lai.
Đó là bởi một nhà máy điện nhiệt hạch khi hoạt động ở trạng thái lý tưởng sẽ cần duy trì nhiệt độ tới hạn ở “chế độ H” trong khoảng thời gian đủ lâu để tạo ra nguồn năng lượng bền vững.
Hyeon-seon Han, nhà vật lý plasma trong Nhóm nghiên cứu, cho biết nhóm hiện đang trên con đường hướng tới mục tiêu cuối cùng của dự án, là đạt được 300 giây vận hành plasma với nhiệt độ trên 100 triệu độ C vào cuối năm 2026.
Thời gian đó dài hơn 6 lần so với kỷ lục hiện tại của KSTAR, nhưng vẫn ngắn hơn vài phút so với lò phản ứng Tokamak siêu dẫn thử nghiệm tiên tiến (EAST) của Trung Quốc.
Tính đến tháng 4/2023, lò phản ứng EAST có thể tạo ra và duy trì plasma trong gần 7 phút.
