'Mặt Trời nhân tạo' của Hàn Quốc lập kỷ lục vận hành

Lò phản ứng nhiệt hạch tokamak KSTAR phá kỷ lục về thời gian vận hành khi hoạt động liên tục 20 giây ở mức trên 100 triệu độ C trong thí nghiệm mới nhất.

Nghiên cứu cao cấp về lò tokamak siêu dẫn Hàn Quốc (KSTAR), thiết bị năng lượng phản ứng nhiệt hạch (hay còn gọi là phản ứng hợp hạch) được ví như Mặt Trời nhân tạo của Hàn Quốc, lập kỷ lục thế giới mới khi thành công duy trì plasma nhiệt độ cao trong 20 giây với nhiệt độ ion trên 100 triệu độ C. Hôm 24/11/2020, Trung tâm nghiên cứu KSTAR ở Viện Năng lượng nhiệt hạch Hàn Quốc (KFE) thông báo trong chương trình hợp tác với Đại học Quốc gia Seoul National University (SNU) và Đại học Columbia ở Mỹ, thời gian vận hành plasma của lò lâu gấp hơn 2 lần so với mức 8 giây của năm 2019. Trong thí nghiệm năm 2018, KSTAR đạt nhiệt độ ion plasma 100 triệu độ C lần đầu tiên với thời gian 1,5 giây.

Để tái tạo phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở lõi của Mặt Trời trên Trái Đất, các đồng vị hydro phải được đặt bên trong thiết bị nhiệt hạch như KSTAR để tạo ra trạng thái plasma, trong đó ion và electron sẽ tách riêng, và ion phải được nung nóng và duy trì ở nhiệt độ cao. Cho tới nay, một số thiết bị nhiệt hạch khác có thể đạt trạng thái plasma ở nhiệt độ ít nhất 100 triệu độ C trong thời gian ngắn. Nhưng không thiết bị nào trong số đó có thể duy trì hoạt động lâu hơn 10 giây. Đây là giới hạn vận hành của thiết bị thông thường. Trong thí nghiệm năm nay, KSTAR cải tiến hiệu suất của chế độ Internal Transport Barrier (ITB), một trong những chế độ vận hành plasma thế hệ mới được phát triển vào năm ngoái và duy trì thành công trạng thái plasma trong thời gian dài, vượt quá giới hạn hiện nay.

"Những công nghệ cần thiết để vận hành plasma nóng 100 triệu độ C trong thời gian dài đóng vai trò chủ chốt trong việc hiện thực hóa năng lượng nhiệt hạch. Thành công của KSTAR khi duy trì plasma nhiệt độ cao trong 20 giây là bước ngoặt quan trọng trong cuộc đua thương mại hóa lò phản ứng nhiệt hạch trong tương lai", giám đốc Si-Woo Yoon của Trung tâm nghiên cứu KSTAR tại KFE, cho biết.

KSTAR bắt đầu vận hành thiết bị vào tháng 8 năm ngoái và tiếp tục thí nghiệm plasma tới đầu tháng 12 năm nay, tiến hành tổng cộng 110 thí nghiệm bao gồm plasma hiệu suất cao và giảm thiểu gián đoạn plasma. Thí nghiệm của trung tâm nghiên cứu KSTAR quy tụ sự tham gia của nhiều tổ chức nghiên cứu trong và ngoài nước, đặc biệt là các chuyên gia từ dự án lò ITER đến từ hơn 20 quốc gia trên thế giới. Mục tiêu cuối cùng của KSTAR là vận hành thành công liên tục 300 giây với nhiệt độ ion cao hơn 100 triệu độ C vào năm 2025.