Nhiệt hạch - Nguồn năng lượng vô tận doc

Nhiệt hạch - Nguồn năng lượng vô tận Điều gì sẽ xảy ra, khi hành tinh của chúng ta cạn kiệt các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ và khí đốt? Những nguồn năng lượng nào sẽ thỏa mãn "cơn đói năng lượng" của nền văn minh: sức gió, sóng biển hay điện mặt trời? Phản ứng nhiệt hạch là gì ? Là quá trình 2 hạt nhânhợp lạivới nhau để tạo nên một nhân mớinặng hơn. Cùng với quá trìnhnày là sự phóng thích năng lượnghay hấpthụ năng lượng tùy vào khối lượngcủa hạt nhân tham gia. Nhân sắt vànickel cónăng lượng kếtnối nhânlớn hơn tất cả các nhân khác nên bềnvữnghơn cácnhân khác. Sự kết hợp hạt nhân của cácnguyên tử nhẹ hơn sắt và nickel thìphóng thích năng lượngtrong khi với các nhânnặnghơn thìhấp thụ năng lượng. Phản ứng hợp hạch là mộttrong hai loại phản ứng hạt nhân .Loại kia là phản ứng phân hạch.(click vào để biết rõ hơn^^) Phản ứng tổnghợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ tạo ra sự phát sáng của các ngôisaovà làm cho bom hydro nổ.Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nhân nặng thìxảy ratrong điềukiện các vụ nổ sao (siêu tân tinh). Phảnứngtổnghợp hạt nhân trong các sao vàcác chòmsao là quátrình chủ yếu tạo ra cácnguyên tố hóa học tự nhiên. Để làm cho các hạt nhân hợp lại với nhau,cần tốn một nguồn năng lượng rất lớn, ngaycả vớicác nguyên tử nhẹ nhất như hydro.Nhưngsự kết hợpcủa các nguyêntử nhẹ, để tạo racácnhân nặng hơn vàgiải phóng 1 neutrontự do, sẽ phóngthíchnhiều năng lượnghơn nănglượng nạp vào lúc đầu khi hợp nhất hạt nhân. Điều này dẫn đến mộtquá trình phóng thích năng lượng có thể tạo ra phản ứng tự duy trì.Việc cần nhiều năng lượng để khởiđộng thường đòihỏi phải nâng nhiệt độ của hệ lên cao trước khi phảnứng xảy ra. Chính vì lý do này mà phản ứng hợp hạch còn đượcgọi là phản ứng nhiệt hạch.(Nguồn :wikipedia +chỉnh sửa 1 tẹo _._!) Phản ứng nhiệt hạch và con người : Từ lâu người ta đã tìm hiểu nguồn gốc năng lượngcủa Mặt Trời và các ngôi sao. Mặt Trờiliên tục phát ra năng lượng rất lớn trong không gian .Đếnnay người ta chorằngchính cácphản ứng nhiệt hạch là nguồngốc năng lượngcủa Mặt Trời, vì trong lòng MặtTrời tồn tại nhiệt độ rất cao, cho phépcác phản ứng ấy xảy ra. Nhà bác học Mĩ Betơ (Bethe) đã nêu lên mộtchỗiphản ứngkết hợp gọilà chu trìnhcacbon-nitơ gồm 6 phản ứng tiếpnhau,với sự tham gia của cacbon và nitơ như là các chất xúc tác và trunggian, nhưngxét tổng hợp thì cả chu trình rútvề sự tạo thànhhạt nhân hêli từ các hạt nhanhiđrô. Cả chu trìnhkéodài hàngchục triệu năm nhưngtừngphản ứng liên tục xảy ra, và chu trình này cung cấpmộtphần năng lượngchoMặt Trời (bên cạnh các chu trình khác). Mặt Trờimấtnănglượng dobức xạ thì theo hệ thức của Anhxtanh, khối lượng của nó liêntục giảm. Nhưngvì khối lượng Mặt Trời rất lớn nên sự giảm này chỉ đáng kể sauhàng triệu năm. Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được, đó là sự nổ củabom kinhkhí (khinh khínày chứa một hỗn hợp Đơtêri và triti, vàmộtquả bom nguyên tử trăm triệu độ, tiếp đó phản ứng nhiệthạch xảy ra, cộng thêm nănglượng của nóvàonăng lượng phânhạch,nênbomkhinh khí có sức tànphá ghê gớm (tương đương vài chục triệu tấn chất nổ thông thường TNT). Một trong nhữngmụctiêu quantrọng nhất của vậtlí học hiện naylà thực hiện phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được, nghĩa là xảy ravới những lượng nhiênliệu nhỏ, toả ra nănglượnghạn chế có thể sử dụng vào các mục đích hoà bình.Nếu lượng vì nhiên liệu nhiệt hạch hầu như vô tận: trong nước thường của sông ngòi, đại dương… bao giờ cũng có lẫn 0,015%đượctừ chất liti . Về mặt sinh thái thì phản ứng nhiệthạch cũng “sạch” hơn phản ứng phân hạch,vì ít có bức xạ hoặc cặnbã phóng xạ làm ônhiễmmôi trường. Cácchuyên giavề vậtlýhạtnhânthì khẳng định: hai chất đồng vị của hydro- deuteri và triti, khi liên kết tổng hợp hạt nhân của chúng sẽ giải phóng ra một nguồn năng lượng khổng lồ! Đó chính là năng lượng nhiệt hạch - một nguồn năng lượng vô songvà vôhạn! Ở Liên Xô cũ và tại nước Nga bây giờ, sự tổng hợp nhiệt hạch được nghiên cứu chủ yếu trong Viện Năng lượng nguyên tử I.V.Kurchatov ở Moskva. Viện sĩ Boris Kadonsev - một trong những nhà khoa học hàng đầu trên thế giới về năng lượng nhiệt hạch cho biết: Mặt trời - hoạt động được chính nhờ vào sự tổng hợp nhiệt hạch. Còn tới giờ, trên mặt đất con người mới chỉ "làm chủ" được quá trình này qua việc chế tạo bom khinh khí. Do vậy khó khăn không phải là nguyên tắc hoạt động, mà là nên "xử lý" chúngnhư thế nào? Với điều này thì cực khó! Đầu tiên là phải làm ra được các thiết bị, trong đó nguyên liệu - nguồn năng lượng sẽ được nung nóng tới nhiệt độ vũ trụ - nghĩa là hàng trăm triệu độ C; đồng thời cũng phải bảo đảm là phảnứng sẽ chỉ xảy ra theo đúng tiến trình. Điều cốt lõi là giữ sao cho nguồn năng lượng được giải phóng sẽ không vượt quá giới hạn cho phép của thiết bị, cũng như khống chế chúng dưới quy trình an toàn nhằm phát huy hiệusuấtcaonhấtv.v Những điều kiện tiê n quyếtnày trong thựctế rấtkh ó mà hoàn thiện. Các nhà vật l ý hàng đầu của Mỹ từng dự bá o ngay từ cuối thập niên 40 củ a thế kỷ trước, rằng vấn đề k ỹ thuậtxử lý việc tổng hợp nhiệ t hạch sẽ là thứ công việc nan giải nhất. Phải chăng h ọ khuyến cáo các thế hệ sau nê n dành tiền của vào những việ c khác của khoa học? Và từ đó đến nay hàng chục tỉ USD đã được ném vàocho các chương trình nhiệthạchcủa nhiều nước khácnhau, còn kết quả nói chung vẫn chưa có Chất deuteri có sẵn trong nước: chỉ cần phân tích kỹ 6.000 tế bào nước, sẽ tìm ra 2 nguyên tố deuteri. Vớicông nghệ hiện đại thìđiều này chẳng khó khăngì. Nguyên tố thứ hai cần thiết cho sự tổng hợp nhiệt hạch là triti. Triti nguyên chất không có trong tự nhiên, nhưng là chất tách được từ liti - một nguyên tố sẵn có trên hànhtinh. Lò phản ứng nhiệt hạch KSTARcủa Hàn Quốc. Chỉ cần 1 gram hỗn hợp giữa deuteri và triti, sẽ tạo ra nguồn năng lượng ngang với 10 tấn dầu mỏ. Bây giờ chúng ta trở lại vấn đề chiến lược là chi phí cho sự phát triển các lò phản ứng nhiệt hạch. Một lò như vậy ngốn tới 4 tỉ USD! Một con số khủng khiếp. Ngoài ra chúng ta cũng phải tính đến sự sơ suất trong các giải pháp mà mỗi một công việckỹ thuậtmới vàphứctạpđềukhông tránhkhỏi, sẽ dẫntớihiểmhọa mấtmát-tốnkémlớn laohơn.Những cuộcnghiêncứu liênquantớiquátrình làm chủ công nghệ tổng hợp nhiệt hạch, không chỉ diễn ra ở Liên Xô cũ và tại Nga bây giờ.Sự quáphứctạpcủa kỹ thuậtcùngvớigiá thànhcaocủathiếtbị đòihỏi không phải là sự ganh đua, mà là sự cùng hợp tác thống nhất trong tấtcả cácquốc gia kỹ nghệ hàng đầu, nhắm vào hướng phát triển khoa học và kỹ thuật tối quan trọng này. Năm1956,khi đến thămcáctrungtâmnghiêncứu khoahọccủaVươngquốc Anh, Viện sĩ I.V.Kurchatov đã cho các đồng nghiệp ngoại quốc biết những kết quả mà giớikhoa họcNga -Xôđạt đượctrong lĩnh vựcnhiệthạch.Liên Xô lànướcđầu tiên trên thế giới khônggiấu giếm cáccôngtrình nhiệt hạchcủa mình. Thiết bị đã tạoraở LiênXô được đặt tênlà Tokamak -cho giớikhoahọc toàn cầu biết những khả năng khổng lồ củanó về mộtthiết bị làm chậm phản ứng bằng từ trường. Đầu năm 1968, trong Tokamak-III phản ứng khinh khí đã đạt tới 10 triệuđộ C. Tokamak đã chiếm được niềm tin củacác nhà bác học. Những chương trình của Mỹ, Nhật Bản, Pháp, Đức, Anh, Hàn Quốc và nhiều nướckháccũngđềuhướng theonguyênlý đã được thựctiễntrả lời nêutrên.Hiện trên thế giới có hơn 100thiết bị dạng Tokamak đanghoạt động. Năm 1978, Liên Xô từng đề nghị Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) có trụ sở tại Vienna (Áo) lập một lò phản ứng nhiệt hạch chung. Bằng cách này mỗinước tham gia sẽ giảm được rất nhiều các chi phí của mình - nếu thiết kế riêng lò phản ứng. Năm 1987, qua thiết bị Tokamak-X, lần đầu tiên trên thế giới các nhà khoa học Liên Xô đã "nung" phản ứng lên 110 triệu độ C. Điều này được thực hiện nhờ các bộ phát điện đặc chủng. Nếu như phản ứng diễn ra "dày" hơn - sẽ bắt đầu quá trìnhxử lý các hoạt độngnhiệthạch. Tokamak-XV là dạng tiền thân của lò phản ứng trong tương lai, đã được thử nghiệm lần đầu vào năm 1998, cho thấy việc xử lý các quá trình nhiệt hạch mong muốn làđiềucóthể thựchiện được.Nguồnnhiệt lượng thu được sau phản ứng, sẽ biến thành năng lượngđiện mà con người cần. Để đạt tớiướcmơ đó,cầnphảixâydựngnhữnglòphảnứngnhiệthạchdạng Tokamak-XX trước, đâychính làthiết bị sẽ biến năng lượng được giảiphóng trong phản ứng nhiệt hạch thành điện năng. Sau đó, nếu không có gì trở ngại thì vào khoảng năm 2015, những nhà máy điện làm việc theo nguyên tắc tổng hợp nhiệt hạch sẽ xuấthiện,gópphầngiải quyếtnhữngnhu cầulớnlaovề điệnnăngcholoài người. . Nhiệt hạch - Nguồn năng lượng vô tận Điều gì sẽ xảy ra, khi hành tinh của chúng ta cạn kiệt các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ và khí đốt? Những nguồn năng lượng nào. của hydro- deuteri và triti, khi liên kết tổng hợp hạt nhân của chúng sẽ giải phóng ra một nguồn năng lượng khổng lồ! Đó chính là năng lượng nhiệt hạch - một nguồn năng lượng vô songvà vôhạn! Ở. hiểu nguồn gốc năng lượngcủa Mặt Trời và các ngôi sao. Mặt Trờiliên tục phát ra năng lượng rất lớn trong không gian .Đếnnay người ta chorằngchính cácphản ứng nhiệt hạch là nguồngốc năng lượngcủa