Thiết kế lò phản ứng tổng hợp hạt nhân chốt chữ Z. Ảnh: Zap Energy
Công ty khởi nghiệp Zap Energy ở Seattle đạt cột mốc quan trọng đối với công nghệ tổng hợp hạt nhân chốt chữ Z. Hiện nay, công ty đang tìm cách đưa thiết kế trở nên khả thi về mặt thương mại thông qua lò phản ứng dạng module lớn cỡ garage, có thể tăng quy mô để cung cấp năng lượng cho điện lưới.
Phần lớn nỗ lực trong lĩnh vực tổng hợp hạt nhân tập trung vào duy trì luồng plasma bên trong lò phản ứng hình bánh vòng hoặc vòng xoắn khép kín, sử dụng từ trường cực kỳ phức tạp. Công nghệ chốt chữ Z đi theo hướng tiếp cận khác, có thể sản xuất năng lượng rẻ và hiệu quả hơn. Thay vì mạng lưới cuộn dây từ và vật liệu bảo vệ tốn kém, hệ thống chốt chữ Z dựa vào trường điện từ sản sinh bên trong plasma. Quá trình ghim plasma tại chỗ trong cột tương đối thấp cho tới khi đủ nóng và đặc để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra.
Năm 2019, một nhóm nhà khoa học ở Đại học Washington tìm ra giải pháp để xử lý vấn đề đã cản trở công nghệ chốt chữ Z từ khi ra đời vào thập niên 1950. Sử dụng dòng chảy hướng trục trong động lực học chất lưu, họ phát triển cách điều chỉnh luồng plasma để ngăn hiện tượng phình và méo có thể khiến hệ thống sụp đổ.
Một tác giả của nghiên cứu năm 2019 là Uri Shumlak đã tìm cách nâng cấp kỹ thuật dòng chảy hướng trục để biến công nghệ tổng hợp hạt nhân chốt chữ Z thành hiện thực. Ông cũng là người đồng sáng lập Zap Energy vào năm 2017. Tuần trước, công ty đạt cột mốc quan trọng là tạo ra luồng plasma đầu tiên bên trong lò phản ứng nguyên mẫu mang tên FuZE-Q.
Shumlak, giám đốc khoa học của Zap Energy, và cộng sự từng duy trì luồng plasma với dòng điện 500 kiloamp (kA), mức cao nhất mà các lò phản ứng nguyên mẫu có thể chịu được. Nhưng dòng điện càng cao, plasma càng trở nên nóng và đặc hơn. Lò phản ứng thế hệ mới FuZE-Q được thiết kế để chịu dòng điện 650 kA. Mô hình khoa học của nhóm nghiên cứu chỉ ra đây là điểm năng lượng sinh ra từ thiết bị lớn hơn mức cần thiết để vận hành.
FuZE-Q là thế hệ thiết bị chốt chữ Z thứ 4 mà Zap Energy chế tạo, theo Brian A. Nelson, giám đốc công nghệ của công ty. Do không cần nam châm đắt tiền hay laser công suất cao như các phương pháp khác, Zap Energy hy vọng có thể tạo năng lượng tổng hợp hạt nhân bằng lò phản ứng sản xuất hàng loạt đủ nhỏ để lắp vừa trong garage. Thiết bị dạng module này có thể triển khai để cung cấp điện cho cộng đồng hẻo lánh hoặc kết hợp với lưới điện để cấp điện cho cả thành phố.
An Khang (Theo New Atlas)