Chúng tôi biết rằng sự tò mò muốn kiểm soát mọi thứ của con người đã dẫn đến việc khám phá ra những tiến bộ công nghệ vĩ đại. Một trong những vấn đề lớn mà con người phải đối mặt trong thế kỷ này là cuộc khủng hoảng năng lượng. Điều này có nghĩa là tất cả các khía cạnh cần thiết phải được phát triển để thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân. Các mặt trời nhân tạo trung quốc nó gần đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân và chấm dứt các vấn đề của cuộc khủng hoảng năng lượng.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết mặt trời nhân tạo ở Trung Quốc là gì, đặc điểm của nó là gì và tầm quan trọng của nó đối với mô hình năng lượng toàn cầu.
Mặt trời nhân tạo của Trung Quốc là gì
Họ gọi nó là mặt trời nhân tạo vì nó sử dụng nguồn năng lượng giống như ngôi sao gần chúng ta nhất. Đó là một trong những tiến bộ hứa hẹn nhất của khoa học, với tên gọi kỹ thuật là sự hợp nhất: một nguồn năng lượng gần như sạch mà các cường quốc đã theo đuổi trong nhiều thập kỷ. Nhiều đến mức năm mươi năm trước người ta nói rằng chỉ còn lại năm mươi...
Tuy nhiên, có vẻ như chúng tôi đang tiến gần hơn. Trong số những thứ khác, bởi vì Trung Quốc vừa phá kỷ lục về phản ứng tổng hợp hạt nhân dài nhất: 120 triệu độ C trong 101 giây.
Đầu tiên, chúng ta sẽ tiếp tục và giải thích phản ứng tổng hợp hạt nhân thực sự là gì. Các nhà máy điện hạt nhân thông thường hoạt động bằng cách giải phóng năng lượng từ phản ứng phân hạch. Đó là, "phá vỡ" nguyên tử. Do đó, uranium làm giàu được bắn phá bằng neutron được sử dụng để bắt đầu phản ứng dây chuyền hạt nhân.
Những nhà máy này đã hoạt động hơn nửa thế kỷ. Đặc biệt, Nhà máy điện hạt nhân nối lưới đầu tiên được hoàn thành ở Liên Xô vào năm 1954. Tuy nhiên, như hàng loạt thảm họa hạt nhân Chernobyl cho chúng ta thấy, chúng không phải là không có rủi ro.
Một mặt, chúng ta có những phản ứng dây chuyền không kiểm soát được. Mặc dù hậu quả là thảm khốc, nhưng những sự kiện như vậy là vô cùng bất thường. Vấn đề thực sự của phản ứng phân hạch hạt nhân là chất thải mà nó tạo ra, có thể tồn tại chất phóng xạ nguy hiểm trong hàng trăm năm.
Ngược lại, phản ứng tổng hợp hạt nhân hoặc mặt trời nhân tạo cung cấp khả năng tạo ra năng lượng một cách an toàn với ít hoặc không lãng phí. Nhờ lượng khí thải carbon thấp, nó có thể là một công cụ mạnh mẽ trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
Làm thế nào đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân
Nó đạt được như thế nào? Về cơ bản, nó kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng, khiến chúng chịu áp suất cực lớn và nhiệt độ cực cao. Phản ứng cũng giải phóng năng lượng vì các hạt nhân tạo thành nhỏ hơn khối lượng riêng của hai hạt nhân đầu tiên.
Thông thường, nhiên liệu được sử dụng để tạo ra mặt trời nhân tạo dựa trên các đồng vị deuterium và tritium. Deuterium có thể được chiết xuất từ nước biển, trong khi tritium có thể được chiết xuất từ lithium.. Cả hai nguyên tố đều dồi dào tuyệt đối, gần như vô hạn so với uranium. Ví dụ, đơteri trong một lít nước biển có thể tạo ra năng lượng tương đương với ba trăm lít dầu.
Để hiểu năng lượng được giải phóng trong quá trình nhiệt hạch, chỉ cần tính đến việc một vài gam nhiên liệu có thể tạo ra terajoules là đủ: đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của một người ở một nước phát triển trong sáu năm.
Phản ứng nhiệt hạch cũng tạo ra chất thải. Hầu hết trong số đó là helium, một loại khí trơ. Tuy nhiên, một lượng nhỏ chất thải phóng xạ có nguồn gốc từ tritium cũng được tạo ra.
May mắn thay, chúng phân hủy rất lâu trước khi phân hạch. Cụ thể, chúng có thể được tái sử dụng hoặc tái chế trong vòng chưa đầy một trăm năm. Mặt khác, dòng neutron xảy ra trong quá trình tổng hợp ảnh hưởng đến các vật liệu xung quanh, chúng dần trở nên phóng xạ nếu không được bảo vệ. Vì vậy, việc che chắn cấu trúc lò phản ứng sẽ là một khía cạnh quan trọng khác.
Mặt trời nhân tạo của Trung Quốc hoạt động như thế nào
Ok, bây giờ chúng ta có nhiên liệu tritium và deuterium, và các nguyên tắc hoạt động cơ bản. Nhưng chính xác thì quá trình này hoạt động như thế nào? Sau đây, hãy bắt đầu những cạm bẫy khi chuyển từ lý thuyết sang thực hành.
Đúng như chúng tôi mong đợi, cần phải áp dụng áp suất và nhiệt độ rất cao. Đủ để biến nhiên liệu thành plasma cực nóng. Các nguyên tử phải va chạm với nhau ở nhiệt độ ít nhất là 100 triệu độ C, với đủ áp suất để đưa chúng lại gần nhau đến mức lực hút hạt nhân thắng lực đẩy điện.
Thiết lập một sự song song thô giống như khắc phục lực đẩy của hai nam châm cùng cực cho đến khi bạn có thể dán chúng lại với nhau. Để đạt được những điều kiện khắc nghiệt này, từ trường và chùm tia laser cực mạnh được sử dụng để tập trung nhiên liệu. Sau khi đạt đến trạng thái plasma siêu nóng, nhiên liệu phải tiếp tục được thêm vào trong khi cố gắng kiểm soát lượng nhiệt tỏa ra cao mà không phá hủy lò phản ứng.
Tất nhiên, không có vật liệu nào trên thế giới có thể chịu được 100 triệu độ C mà không bị tan chảy ngay lập tức. Đây là nơi giam cầm plasma phát huy tác dụng và điều này đạt được thông qua các loại lò phản ứng khác nhau.
Những tiến bộ mới nhất trong phản ứng tổng hợp hạt nhân
Như chúng ta dự kiến ban đầu, một trong những bước phát triển mới nhất trong công nghệ tổng hợp hạt nhân là Trung Quốc. Vào tháng 2021 năm 2, các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Tây Nam (SWIP) ở Thành Đô, Trung Quốc thông báo rằng lò phản ứng HL-XNUMXM của họ đã phá vỡ mọi kỷ lục về thí nghiệm tổng hợp hạt nhân.
Mặc dù đây là một quá trình phức tạp, nhưng thách thức lớn nhất không phải là bản thân sự hợp hạch, như đã đạt được ở nhiều lò phản ứng trong những năm gần đây. Thách thức thực sự là duy trì nó theo thời gian: ít người có khả năng làm nhiều hơn một vài giây.
Đó là nơi các nhà khoa học SWIP nhận được huy chương: họ đã đạt đến nhiệt độ 150 triệu độ C trong 101 giây. Kỷ lục trước đó thuộc về Hàn Quốc với 20 giây.
Lò phản ứng giống tokamak này được quảng cáo là "mặt trời nhân tạo", nhưng nó thực sự nóng hơn lõi của mặt trời gấp mười lần. Mọi con mắt hiện đang đổ dồn vào vụ cá cược quốc tế lớn nhất cho đến nay: ITER. Dự án tuyệt vời này mà liên quan đến 35 quốc gia vừa hoàn thành giai đoạn xây dựng đầu tiên. Nếu mọi việc suôn sẻ, lò phản ứng cuối cùng sẽ có thể tạo ra 500 megawatt điện vào khoảng năm 2035.
Tôi hy vọng rằng với thông tin này, bạn có thể biết thêm về solo nhân tạo từ Trung Quốc và đặc điểm của nó.