Nhà máy điện hạt nhân nhiệt hạch quy mô lưới điện đầu tiên trên thế giới

13 giờ trước Gốc

Điện nhiệt hạch đã được nhiều công ty năng lượng nghiên cứu trên thế giới, nhưng tất cả mới chỉ dừng lại ở nghiên cứu trong phạm vi nhỏ. Tuy nhiên, đây mới là nhà máy điện nhiệt hạch đầu tiên trên thế giới được xây dựng trên quy mô thương mại.

Từ lâu điện hạt nhân nhiệt hạch đã được coi là mơ ước của ngành năng lượng thế giới. Theo ước tính của các nhà khoa học Mỹ, phải 30 năm tới, nhà máy điện nhiệt hạch mới có hy vọng hoàn thành. Tuy nhiên, để rút ngắn khoảng cách đến với ngành năng lượng bền vững này, nhà máy điện hạt nhân nhiệt hạch có quy mô lưới điện đầu tiên trên thế giới được dự kiến sẽ xây dựng tại Mỹ trong thời gian tới.

Nhà máy điện hạt nhân nhiệt hạch đầu tiên trên thế giới

Theo kế hoạch của công ty năng lượng nhiệt hạch Commonwealth Fusion Systems (CFS), nhà máy sẽ được đặt tại thành phố Richmond, bang Virginia với vốn đầu tư lên tới 2 tỷ USD và có quy mô lưới điện lớn. Ước tính vào đầu những năm 2030, nhà máy điện nhiệt hạch này đã có thể đi vào khai thác nguồn điện. CEO Bob Mumgaard của CFS cho biết, nếu đi vào hoạt động, nhà máy có thể cung cấp 400 megawatt, tương đương với lượng điện cho 150.000 hộ gia đình.

Chiếc máy hình tròn có tên tokamak để tạo ra điện nhiệt hạch của CFS. Ảnh: CNN.

Trước kia, điện hạt nhân nhiệt hạch hay còn được biết đến với tên gọi điện hạt nhân tổng hợp đã từng được nghiên cứu. Tuy nhiên, về mặt thương mại, điện nhiệt hạch mới chỉ tồn tại ở dạng nghiên cứu và chưa được triển khai. Ông Mumgaard cho biết, nếu dự án nhà máy nhiệt hạch này thành công, nó sẽ là nhà máy nhiệt hạch đầu tiên trên thế giới có quy mô lưới điện. Hoan nghênh sáng kiến táo bạo của CFS, Thống đốc bang Virginia - Glenn Youngkin ca ngợi dự án nhà máy điện nhiệt hạch là khoảnh khắc lịch sử đối với không chỉ riêng tiểu bang, mà còn cả của ngành năng lượng toàn cầu.

Mặc dù đại diện cho một ngành năng lượng mới trên quy mô thương mại nhưng dự án nhà máy điện hạch nhân lưới điện này vẫn bị lường trước là gặp nhiều khó khăn, gập ghềnh. Nguyên nhân lớn dẫn tới rào cản này là vì công nghệ điện nhiệt hạch vẫn chưa được chứng minh có khả thi trên mô hình công nghiệp. Ông Jerry Navratil, Giáo sư Năng lượng Nhiệt hạch và Vật lý Plasma tại Đại học Columbia nhận định, việc sản xuất điện nhiệt hạch và việc xây dựng hệ thống thực tế đưa điện vào lưới điện, đảm bảo mức độ an toàn, được cấp phép rồi vận hành lại là cả một sự khác biệt.

CFS thành lập từ năm 2018 và hiện đã bắt tay vào xây dựng hệ thống máy sản xuất điện nhiệt hạch ròng có tên tokamak. Theo đó, công nghệ tokamak này là phản ứng tạo ra nhiều điện năng hơn so với mức cần thiết cho tiêu thụ. Công ty cũng hy vọng đến năm 2026, plasma đầu tiên cũng sẽ hoàn thành. Được biết, đây là đám mây khí tích điện để chứa phản ứng nhiệt hạch.

Tokamak tại CFS là cỗ máy có hình được ví như chiếc bánh rán donut. Ảnh: CFS.

Nhà máy nơi các kỹ sư, nhà khoa học của CFS vẫn đang nghiên cứu và sản xuất. Ảnh: CFS.

Tươi lai tươi sáng của năng lượng nhiệt hạch quy mô công nghiệp

Trong bối cảnh dân số thế giới ngày càng tăng, nhu cầu sử dụng điện năng cho sản xuất, lao động ngày càng nhiều thì những nguồn năng lượng hiện tại vẫn là chưa đủ. Thế giới cần một nguồn năng lượng sạch và dồi dào theo đúng nghĩa. Vì thế, điện nhiệt hạch đã được lựa chọn là nguồn năng lượng của tương lai.

Vì hình thành nên năng lượng từ các nguyên tử nên tên gọi điện hạt nhân, năng lượng hạt nhân xuất hiện từ đó. Tuy nhiên, các nhà máy điện hạt nhân thường thấy là hạt nhân phân hạch. Phương pháp phân hạch hạt nhân sử dụng nguyên liệu là uranium để tách ra làm 2 hoặc nhiều hạt nhân nhẹ hơn. Trong khi đó, nhiệt hạch là quá trình hợp nhất các nguyên tử lại với nhau để tạo ra nguồn năng lượng mạnh hơn. Nguyên liệu được sử dụng trong nhiệt hạch chính là nguyên tố hydro dồi dào của vũ trụ.

Điểm vượt trội của điện nhiệt hạch chính là khả năng giải phóng năng lượng cao gấp 4 triệu lần so với năng lượng từ than, dầu hay khí đốt. Không những thế, điện nhiệt hạch còn không tạo ra khí nhà kính trong quá trình sản xuất. Về lo ngại phóng xạ, điện nhiệt hạch cũng vẫn ưu việt hơn hẳn so với phân hạch. Với nguyên liệu đầu vào là đồng vị hydro như deuterium, tritium thì chỉ có tritium tồn tại phóng xạ yếu và trong thời gian ngắn, còn deuterium không có phóng xạ. Ngay cả khi phát triển trên lưới điện quy mô công nghiệp, độ phóng xạ của điện nhiệt hạch tồn tại chỉ từ 100 - 200 năm. Ngược lại, phóng xạ của điện phân hạch lại tồn tại tới 40.000 năm.