Tham vọng khai thác năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch

Các nhà sáng lập Microsoft và Amazon đã đầu tư vào vài công ty nghiên cứu cách khai thác năng lượng của phản ứng nhiệt hạch tương tự trên Mặt Trời.

Bên trong một phòng thí nghiệm gần Vancouver tại tỉnh British Columbia, Canada, chuông báo động rú ầm ĩ. Ở giữa nhà kho là một thứ trông giống khẩu pháo của tàu vũ trụ, dài khoảng 5 mét nối với vô số dây dẫn xung quanh.

Không ai trong số các kỹ thuật viên mặc đồng phục áo đỏ có vẻ hốt hoảng vì tiếng ồn do họ đã quá quen với nó. Đây là tiếng còi báo trước mỗi lần thử nghiệm lò phản ứng nhiệt hạch – tổng hợp hạt nhân. Trong 5 năm qua, họ đã nghe thấy tiếng còi này hơn 50.000 lần.

Tốc độ thí nghiệm đó hiện nay là 50 đến 100 lần mỗi ngày – con số dường như không thể đạt được trong một phòng thí nghiệm công cộng, nơi mà nghiên cứu nổi bật nhất về năng lượng nhiệt hạch đang được tiến hành. Nhưng đó là những gì mà công ty kín tiếng General Fusion, được tài trợ bởi Giám đốc điều hành Amazon, Jeff Bezos đang làm.

Đây là một trong những công ty đầu tư mạo hiểm tin rằng họ có thể tìm ra cách phản ứng nhiệt hạch nhanh hơn, rẻ hơn các dự án chính phủ đang tiến hành.

Nhiều nhân vật rất có ảnh hưởng cũng tin vào điều này: ngoài Bezos còn có đồng sáng lập Microsoft, Paul Allen và đồng sáng lập PayPal, Peter Thiel cũng ủng hộ các công ty tiên phong trong nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch.

Theo BBC, đối với nhiều người, phản ứng nhiệt hạch vẫn là cái gì đó quá xa rời thực tế, giống như các giả thuyết ngày tận thế. Tuy nhiên giới doanh nhân lại coi đây là một cơ hội rất tốt.

"Khẩu pháo tàu vũ trụ" trong lò phản ứng tại General Fusion. (Ảnh: General Fusion).

Phản ứng nhiệt hạch

Phản ứng tổng hợp hạt nhân, hay phản ứng nhiệt hạch là quá trình cho các hạt nhân va chạm với nhau để kết hợp chúng lại. Trong quá trình phản ứng này, một ít khối lượng hạt nhân sẽ được chuyển hóa thành rất nhiều năng lượng. Đây cũng là cơ chế phản ứng trên Mặt Trời và của bom H, loại bom có sức công phá lớn hơn bom nguyên tử nhiều lần.

Nếu có thể khai thác được năng lượng từ phản ứng này, đây sẽ là một nguồn năng lượng tốt đến khó tin. Nó không đòi hỏi nhiên liệu hóa thạch, và chất thải ra môi trường chỉ là khí heli, một loại khí trơ vô hại. Phản ứng hạt nhân truyền thống trong các nhà máy điện hạt nhân hiện nay đều tạo ra rác thải phóng xạ nguy hiểm.

Vấn đề là, phải làm sao để thắng được lực đẩy giữa các hạt nhân để chúng kết hợp lại với nhau. Cho tới nay, các nhà khoa học vẫn không thể tìm ra cách tạo ra năng lượng từ phản ứng này lớn hơn năng lượng mà họ đưa vào. Các nhà vật lý và các kỹ sư đã làm việc về câu hỏi hóc búa này trong nhiều thập kỷ, và trong thời gian đó thì hầu hết mọi người hoặc là đã quên, hoặc là đã bác bỏ nó như một giải pháp cho tương lai.

Hiện các nhà nghiên cứu đã đạt được một số thành tựu nhất định. Iter, lò phản ứng nhiệt hạch khổng lồ hiện đang được xây dựng tại Pháp, sẽ cho công suất lý thuyết sau khi hoàn thành sẽ gấp 10 lần năng lượng cần thiết để vận hành. Tuy nhiên kinh phí dành cho Iter đã vượt qua ngân sách hàng tỷ USD và đang bị chậm tiến độ. Những thí nghiệm với lò phản ứng sớm nhất phải đến 2025 mới có thể tiến hành.

Cách tiếp cận của những người như Bezos và Allen khác với Iter, ưu tiên sự đơn giản trong kỹ thuật hơn tính chắc chắn khoa học. Nhưng rủi ro cao cũng đi kèm với lợi nhuận lớn: một lò phản ứng nhiệt hạch kinh tế, với thiết kế có thể thay đổi về quy mô sẽ giúp các nhà đầu tư kiếm được rất nhiều tiền, có thể còn giá trị hơn những bùng nổ công nghệ ở thung lũng Silicon cùng một di sản lâu dài.

Đây có thể là thứ mà Bezos nhìn thấy khi ông đầu tư vào General Fusion. Giám đốc điều hành của Amazon, nổi tiếng với đầu tư vào những dự án hoành tráng, đã dùng cổ phần của mình ở công ty như một phần của số tiền tài trợ 19,5 tỷ USD.

Tuy nhiên việc đầu tư của Bezos thành công hay không vẫn nằm trong bí mật.

Ngoài Bezos là nhà đầu tư nổi tiếng nhất của General Fusion, còn có một số công ty khác tài trợ hơn 81 triệu USD, như công ty liên doanh năng lượng sạch Chrysalix, công ty dầu khổng lồ Cenovus từ Canada và Khazanah Nasional Berhad, một nơi đầu tư của chính phủ Malaysia.

Lò phản ứng nhiệt hạch General Fusion.

Ý tưởng của General Fusion không mới, nó đã từng được Phòng thí nghiệm Hải quân Mỹ nghiên cứu trong những năm 1970. Vào đầu năm 2001, Michel Laberge, nhà sáng lập và giám đốc khoa học của General Fusion đã từ bỏ công việc nhàm chán tại công ty in laser Creo để đối đầu với các thách thức lớn hơn.

"Tôi biết rằng chúng ta gặp một chút vấn đề về năng lượng trên hành tinh này, và biết rằng nhiệt hạch là giải pháp", Laberge cho biết. "Do đó vào sinh nhật 40 tuổi, tôi đã quyết định bỏ việc và tập trung vào nhiệt hạch".

Tại Creo, Laberge đã học được làm thế nào để áp dụng kiến ​​thức vật lý của ông - một tiến sĩ vật lý plasma - để phát triển sản phẩm thực tế.

"Tôi trở nên cụ thể và thực tế hơn", ông nói. Ông cũng nhìn thấy cách mà các công ty nhỏ sẵn sàng đi theo con đường riêng để tránh bị đánh bại bởi các công ty lớn.

"Nếu bạn làm tương tự như họ, và họ chi hàng tỷ USD vào nó, bạn sẽ không đánh bại được họ. Nhưng nếu bạn làm gì đó hơi khác một chút, bạn sẽ có cơ hội thành công".

Laberge biết có rất nhiều cách khác nhau để tạo ra phản ứng nhiệt hạch.

"Tất cả những cách tiếp cận khác nhau đó đều được hỗ trợ rất ít", ông giải thích, bởi vì các phương pháp chính thống "đã nuốt gần hết các nguồn tài nguyên". Nhiệt hạch từ hóa mục tiêu là một trong những phương án thay thế mà ông theo đuổi.

Với phương pháp này, đầu tiên từ trường được sử dụng để giữ các đồng vị deuterium và tritium của hydro dưới dạng plasma siêu nóng. Plasma sau đó sẽ được đưa vào trong một quả cầu chứa kim loại lỏng. Tiếp theo, các pit-tông có hướng hội tụ về tâm quả cầu sẽ đồng loạt di chuyển và gõ vào đe ở cuối xy-lanh, gửi một sóng xung kích vào plasma. Sóng này sẽ nén khối plasma và nhiên liệu deuterium-tritium sẽ phản ứng hạt nhân với nhau, theo lý thuyết sẽ tạo ra rất nhiều năng lượng.

Hoạt động được mô tả bằng video dưới đây:

Điều quan trọng với các nhà đầu tư, đó là lò phản ứng General Fusion không yêu cầu các chùm laser siêu mạnh hay các cơ sở có kích thước tương đương sân bóng, giống với các dự án của chính phủ mà Bezos, Laberge đang tìm cách vượt qua.