Với bộ chuyển hướng vonfram mới, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể vận hành lò phản ứng nhiệt hạch trong 300 giây ở nhiệt độ 100 triệu độ C vào năm 2026.
KSTAR, mặt trời nhân tạo của Viện Năng lượng Nhiệt hạch Hàn Quốc (KFE) đã hoàn thành một sửa đổi quan trọng giúp thiết bị hoạt động lâu hơn ở nhiệt độ cao hơn, Thú vị Kỹ thuật đưa tin vào ngày 29 tháng 12. KSTAR là từ viết tắt của Korea Superconducting Tokamak Advanced Research , một phản ứng tổng hợp tiên tiến Theo thông báo của KFE, lò phản ứng được xây dựng vào năm 2007. Các sửa đổi bao gồm lắp đặt bộ chuyển hướng vonfram mới được phát triển, cho phép KSTAR hoạt động trong thời gian dài và duy trì plasma ở nhiệt độ cao hơn 100 triệu độ C.
Lõi lò phản ứng KSTAR ở Hàn Quốc. (Ảnh: KFE).
Nhóm nghiên cứu cho biết họ đã hoàn thành thí nghiệm plasma với lò phản ứng được trang bị bộ chuyển hướng mới vào ngày 21 tháng 12. Năm 2021, KSTAR lập kỷ lục mới khi chạy ở nhiệt độ một triệu độ C và duy trì plasma siêu nóng trong 30 giây.
Phản ứng nhiệt hạch tương tự như quá trình xảy ra trong lõi Mặt trời, tạo ra nguồn năng lượng dồi dào. Các nhà nghiên cứu sử dụng tokamak, một lò phản ứng đặc biệt trên Trái đất có nam châm cực mạnh, để điều khiển plasma siêu nóng. Plasma nóng hàng triệu độ C này khiến các nguyên tử va chạm và tạo ra hạt nhân nặng hơn, giải phóng năng lượng bền vững hơn, có thể giúp con người sử dụng ít nhiên liệu hóa thạch hơn và ứng phó với biến đổi khí hậu.
Bộ chuyển hướng là một bộ phận quan trọng nằm ở đáy buồng chân không trong thiết bị nhiệt hạch từ tính. Nó đóng vai trò thiết yếu trong việc giúp xử lý khí thải và tạp chất phun ra từ lò phản ứng, đồng thời chịu áp suất nhiệt bề mặt lớn nhất. Theo nhóm nghiên cứu, việc phát triển và triển khai bộ chuyển hướng chịu nhiệt là cần thiết do chức năng chính của nó.
Ban đầu, KSTAR sử dụng bộ chuyển hướng carbon. Tuy nhiên, hiệu suất tăng lên và thời gian hoạt động kéo dài ở nhiệt độ 100 triệu độ C đã vượt quá giới hạn dòng nhiệt của bộ chuyển hướng carbon. Điều đó đã thúc đẩy nhóm nghiên cứu phát triển bộ chuyển hướng vonfram. Kết quả là họ đã hoàn thành nguyên mẫu bộ chuyển hướng vonfram đầu tiên vào năm 2021. Sau đó, lò phản ứng đã trải qua quá trình lắp đặt kỹ lưỡng kéo dài hơn một năm, bắt đầu từ tháng 9 năm 2022.
Bộ chuyển hướng mới được lắp đặt là một hệ thống phức tạp bao gồm 64 hộp được làm từ vonfram nguyên khối. Những hộp này bao quanh toàn bộ đáy buồng chân không, tạo thành một rào chắn chắc chắn chịu được áp lực nhiệt của môi trường nhiệt hạch. Thiết kế tiên tiến mới giải quyết thách thức về nhiệt mà các bộ chuyển hướng carbon trước đây gặp phải. Theo nhóm nghiên cứu, đây là một bước tiến quan trọng giúp nâng cao hiệu suất và tuổi thọ của lò KSTAR ở nhiệt độ khắc nghiệt.
Nhờ các đặc tính nổi bật như nhiệt độ nóng chảy cao, vonfram trở thành vật liệu thích hợp nhất cho bộ chuyển hướng. Nhóm nghiên cứu cho biết việc lựa chọn vật liệu đã mang lại những cải tiến đáng kể, với giới hạn dòng nhiệt tăng gấp đôi so với bộ chuyển hướng carbon, đạt 10 MW/m2.
Thí nghiệm plasma bên trong bộ chuyển hướng vonfram mới được lắp đặt tại KSTAR dự kiến sẽ kéo dài đến tháng 2 năm 2024. Mục tiêu cơ bản bao gồm thử nghiệm các điều kiện hoạt động ổn định bên trong bộ chuyển hướng vonfram và tái tạo thành công plasma ở nhiệt độ 100 triệu độ C. Với lần nâng cấp mới, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tăng thời gian hoạt động. lò phản ứng vận hành đến 300 giây ở nhiệt độ ion trên 100 triệu độ C vào cuối năm 2026.
- Netizen chia sẻ video Mặt trời nhân tạo được đưa lên bầu trời ở Trung Quốc, sự thật là gì?
- Cỗ máy 14 tỷ USD này sẽ trở thành Mặt trời tương lai của nhân loại
- Đức thử nghiệm “mặt trời nhân tạo lớn nhất thế giới”
