Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc đã thành công trong việc giúp dự án mặt trời nhân tạo của Hàn Quốc có tên là "Nghiên cứu nâng cao Tokamak siêu dẫn của Hàn Quốc (Korean Superconducting Tokamak Advanced Research·KSTAR)" đạt được thời gian hoạt động dài nhất từ trước đến nay. Kỷ lục thử nghiệm mới đưa dự án mặt trời nhân tạo tiến một bước gần hơn đến việc hiện thực hóa sản xuất năng lượng vô hạn với lượng phát thải khí nhà kính hoặc chất thải phóng xạ bằng không.
KSTAR - Mặt trời nhân tạo của Hàn Quốc. [Ảnh=Viện nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc]
KSTAR, một thiết bị tokamak thử nghiệm, nhằm mục đích khai thác năng lượng của phản ứng tổng hợp hạt nhân. Sự nhiệt hạch, quá trình cung cấp năng lượng cho mặt trời và các ngôi sao khác, bao gồm sự kết hợp của hai hạt nhân nguyên tử nhẹ để tạo thành một hạt nhân nặng hơn, giải phóng một lượng năng lượng đáng kể.
Tokamak giống như một thiết bị giam giữ từ tính hình khuyên. Nó dựa vào từ trường mạnh để chứa plasma nóng, một trạng thái vật chất bao gồm các hạt tích điện như ion và electron, ở nhiệt độ cực cao. Những nhiệt độ này rất quan trọng để bắt đầu và duy trì các phản ứng nhiệt hạch.
Viện nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc (KFE) cho biết các nhà nghiên cứu của họ đã tiến hành thử nghiệm plasma từ tháng 12 năm ngoái đến tháng 2 để vận hành thành công mặt trời nhân tạo ở "chế độ giam cầm cao" (chế độ H), liên quan đến nhiệt độ ion cao vượt quá 100 triệu độ Celcius, trong 102 giây.
Các nhà nghiên cứu cũng đã phá kỷ lục về thời gian hoạt động ở chế độ plasma nhiệt độ siêu cao trong 48 giây so với kỷ lục thế giới trước đó là 30 giây vào năm 2021. NFRI cho biết thời gian hoạt động kéo dài của tokamak là do bộ chuyển hướng nâng cấp được lắp đặt vào tháng 12/2023.
Bộ chuyển hướng là một thiết bị tiếp xúc với plasma nằm ở đáy bình giam giữ chân không, nơi tạo ra dòng nhiệt cực mạnh của plasma. Bộ chuyển hướng hoạt động như một tấm chắn để ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp của dòng nhiệt plasma với bình chân không. Nó cũng đóng vai trò là lối thoát cho các tạp chất khác nhau được tạo ra trong quá trình nhiệt hạch, giúp lò phản ứng nhiệt hạch duy trì hiệu suất plasma cao.
Để duy trì plasma nhiệt độ cực cao kéo dài, điều quan trọng là phải đảm bảo bộ chuyển hướng có khả năng chịu nhiệt tuyệt vời có thể chịu được năng lượng nhiệt ngày càng tăng tỷ lệ thuận với thời gian hoạt động của plasma.
Trước đây, thiết bị KSTAR có bộ chuyển hướng dựa trên carbon nhưng hoạt động của lò phản ứng nhiệt hạch liên quan đến nhiệt độ hơn 100 triệu độ C và thời gian hoạt động tăng lên đã khiến cho thiết bị carbon bị đẩy tới giới hạn. Nguyên mẫu của bộ chuyển hướng vonfram được chế tạo vào năm 2021 và việc lắp đặt bộ chuyển hướng mới được khởi động vào tháng 9/2022.
Mục tiêu của KFE là kéo dài thời gian hoạt động ở nhiệt độ siêu cao của KSTAR lên tới 300 giây vào năm 2026.
"Dựa trên hoạt động ổn định của thiết bị KSTAR, chúng tôi sẽ dẫn đầu thí nghiệm Lò phản ứng Thí nghiệm Nhiệt hạch Quốc tế (ITER) và đảm bảo các công nghệ then chốt cho việc xây dựng và vận hành lò phản ứng trình diễn phản ứng tổng hợp hạt nhân", Chủ tịch KFE Yoo Suk-jae cho biết trong một tuyên bố hôm thứ Tư.
Chủ tịch Yoo cho biết thêm: "Thành tựu này cũng báo hiệu sự bật đèn xanh cho việc đảm bảo các công nghệ thiết yếu cần thiết cho hoạt động của lò phản ứng trình diễn phản ứng tổng hợp hạt nhân".
Tokamak giống như một thiết bị giam giữ từ tính hình khuyên. Nó dựa vào từ trường mạnh để chứa plasma nóng, một trạng thái vật chất bao gồm các hạt tích điện như ion và electron, ở nhiệt độ cực cao. Những nhiệt độ này rất quan trọng để bắt đầu và duy trì các phản ứng nhiệt hạch.
Viện nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc (KFE) cho biết các nhà nghiên cứu của họ đã tiến hành thử nghiệm plasma từ tháng 12 năm ngoái đến tháng 2 để vận hành thành công mặt trời nhân tạo ở "chế độ giam cầm cao" (chế độ H), liên quan đến nhiệt độ ion cao vượt quá 100 triệu độ Celcius, trong 102 giây.
Các nhà nghiên cứu cũng đã phá kỷ lục về thời gian hoạt động ở chế độ plasma nhiệt độ siêu cao trong 48 giây so với kỷ lục thế giới trước đó là 30 giây vào năm 2021. NFRI cho biết thời gian hoạt động kéo dài của tokamak là do bộ chuyển hướng nâng cấp được lắp đặt vào tháng 12/2023.
Bộ chuyển hướng là một thiết bị tiếp xúc với plasma nằm ở đáy bình giam giữ chân không, nơi tạo ra dòng nhiệt cực mạnh của plasma. Bộ chuyển hướng hoạt động như một tấm chắn để ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp của dòng nhiệt plasma với bình chân không. Nó cũng đóng vai trò là lối thoát cho các tạp chất khác nhau được tạo ra trong quá trình nhiệt hạch, giúp lò phản ứng nhiệt hạch duy trì hiệu suất plasma cao.
Để duy trì plasma nhiệt độ cực cao kéo dài, điều quan trọng là phải đảm bảo bộ chuyển hướng có khả năng chịu nhiệt tuyệt vời có thể chịu được năng lượng nhiệt ngày càng tăng tỷ lệ thuận với thời gian hoạt động của plasma.
Trước đây, thiết bị KSTAR có bộ chuyển hướng dựa trên carbon nhưng hoạt động của lò phản ứng nhiệt hạch liên quan đến nhiệt độ hơn 100 triệu độ C và thời gian hoạt động tăng lên đã khiến cho thiết bị carbon bị đẩy tới giới hạn. Nguyên mẫu của bộ chuyển hướng vonfram được chế tạo vào năm 2021 và việc lắp đặt bộ chuyển hướng mới được khởi động vào tháng 9/2022.
Mục tiêu của KFE là kéo dài thời gian hoạt động ở nhiệt độ siêu cao của KSTAR lên tới 300 giây vào năm 2026.
"Dựa trên hoạt động ổn định của thiết bị KSTAR, chúng tôi sẽ dẫn đầu thí nghiệm Lò phản ứng Thí nghiệm Nhiệt hạch Quốc tế (ITER) và đảm bảo các công nghệ then chốt cho việc xây dựng và vận hành lò phản ứng trình diễn phản ứng tổng hợp hạt nhân", Chủ tịch KFE Yoo Suk-jae cho biết trong một tuyên bố hôm thứ Tư.
Chủ tịch Yoo cho biết thêm: "Thành tựu này cũng báo hiệu sự bật đèn xanh cho việc đảm bảo các công nghệ thiết yếu cần thiết cho hoạt động của lò phản ứng trình diễn phản ứng tổng hợp hạt nhân".
![[CES2025] Samsung, SK, LG góp mặt tại CES 2025 tập trung trình diễn công nghệ AI thế hệ mới](https://image.ajunews.com/content/image/2024/12/13/20241213101654863387_518_323.jpg)