4. Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài
6.1 Điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch
Trong phản ứng nhiệt hạch, các ion dương tương tác với nhau vì vậy để phản ứng xảy ra thì chúng phải có năng lượng lớn để thắng lực đẩy Coulomb.
Trong phản ứng phân hạch, tác dụng tự duy trì do các nơtron sinh ra sau phản ứng thực hiện. Các nơtron sinh ra trong phản ứng này tương tác và phân hạch các hạt nhân uranium khác và quá trình này tự tiếp diễn. Quá trình này gọi là phản ứng phân hạch dây chuyền. Một loại phản ứng phân hạch khác không phải là phản ứng dây chuyền khi một lượng
uranium lớn được chiếu xạ cùng một lúc bởi dòng nơtron cường độ cao, đó chỉ là một hành động đơn lẻ.
Phản ứng tổng hợp hạt nhân có tính chất giống như loại phản ứng không dây chuyền này. Phản ứng được thực hiện do sự tham gia đồng thời của một lượng rất lớn các hạt nhân nhẹ. Điều kiện để phản ứng xảy ra là các hạt nhân phải có động năng đủ lớn để chúng vượt hàng rào thế Coulomb. Khi đó lực hạt nhân sẽ có tác dụng và phản ứng nhiệt hạch xảy ra. Một điều kiện nữa để phản ứng thực hiện được, người ta phải đưa nhiệt độ tới hàng trăm triệu độ. Nhiệt độ này có thể đạt được bằng cách cho nổ một quả bom A (bom nguyên tử uran hay plutoni). Một loại bom gọi là bom hydro hay bom H được chế tạo theo nguyên tắc này. Như đã nói muốn phản ứng xảy ra phải đưa nhiệt độ tới hàng trăm triệu độ tức là khoảng 1010
K. Thực ra chỉ cần nhiệt độ 108 K đã xảy ra rồi. Nguyên nhân là theo định luật phân bố vận tốc của Maxwell, mặc dù ở nhiệt độ không cao lắm vẫn có một số hạt có năng lượng trung bình khá lớn để đảm bảo số phản ứng cần thiết xảy ra. Thành thử muốn thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân 2He4 phải tạo ra những nhiệt độ cao. Nói chung, khó khăn chủ yếu trong việc thực hiện phản ứng nhiệt hạch trong lò phản ứng nhiệt hạt nhân vẫn là vấn đề nhiệt độ:
- Thực hiện những nhiệt độ hàng trăm triệu độ mà không được dùng bom nguyên tử. - Chế tạo lò phản ứng bằng những nguyên vật liệu có sức chịu đựng ở nhiệt độ lớn.
- Cô lập lớp plasma có nhiệt độ hàng trăm triệu độ bên trong với vỏ lò. Vì nếu tiếp xúc với vỏ lò, plasma sẽ làm lò bốc hơi ngay và ngược lại plasma sẽ bị lạnh, và phản ứng sẽ ngừng lại.
Vì plasma gồm những phần tử tích điện (ion) nên về nguyên tắc, người ta có thể nghĩ đến việc sử dụng một từ trường cực mạnh tạo thành một bức thành vô hình ngăn cách plasma và lớp vỏ lò phản ứng.
Hiện tại người ta đang cố gắng nghiên cứu cách giải quyết các khó khăn cực lớn trên. Hy vọng rằng trong thời gian không xa, khoa học sẽ thành công trong việc thực hiện các phản ứng nhiệt hạch trong những lò phản ứng hạt nhân. Và nếu thực hiện được thì phản ứng nhiệt hạt nhân sẽ là nguồn cung cấp năng lượng cho thế giới trong tương lai.