Khoa học công nghệ không tự nhiên tiến bộ, thu hút quỹ và sự chú ý cũng là một giá trị

Vào ngày 13 tháng 12, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Cơ quan An ninh Hạt nhân Hoa Kỳ đã thông báo rằng Trung tâm Quốc gia Điểm Nổ (National Ignition Facility, NIF) tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore của Hoa Kỳ đã lần đầu tiên đạt được tỷ lệ năng lượng tăng hơn đầu vào trong quá trình tổng hợp hạt nhân có kiểm soát, tức là tỷ số Q lớn hơn 1.

Đây là một trong những tiến bộ đáng kể nhất về tổng hợp hạt nhân có kiểm soát trong những năm gần đây, vượt qua giới hạn của ngành khoa học. Mọi người cảm thấy hưng phấn và kích động vì ứng dụng phổ biến nhất của tổng hợp hạt nhân có kiểm soát là năng lượng sạch không cạn kiệt, điều này đồng nghĩa với việc không còn lo lắng về thiếu hơi ấm vào mùa đông hoặc hạn chế sản xuất do thiếu điện, không còn sợ rò rỉ bức xạ từ các nhà máy điện hạt nhân, đồng thời giảm tranh chấp về năng lượng hoặc thay đổi hình thức của chúng, thậm chí còn mở ra khả năng du lịch không gian dài ngày mà hóa chất không thể đáp ứng.

Theo báo cáo trên trang web chính thức của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, các quan chức Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và nhiều người trong chính phủ cũng đã liên kết sự tiến bộ này với năng lượng sạch. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đánh giá sự tiến bộ này “sẽ giúp giải quyết những vấn đề phức tạp và cấp bách nhất của con người, như cung cấp năng lượng sạch để đối phó với biến đổi khí hậu, và duy trì sức mạnh hạt nhân không cần thử nghiệm hạt nhân.”

Tuy nhiên, mối quan hệ với năng lượng sạch chính là điểm dễ gây hiểu lầm trong sự tiến bộ này.

Trước hết, về mức độ, trong lần thí nghiệm này, tỷ số Q lớn hơn 1 có ý nghĩa khác biệt đáng kể so với “đầu ra lớn hơn đầu vào” trong các trường hợp phát điện thông thường.

Hơn nữa, về hướng đi, công nghệ chủ yếu được áp dụng trong lĩnh vực này không phải là năng lượng sạch, mà là từ khóa khác được Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đề cập đến: “sức mạnh hạt nhân sạch”.

Để kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân, năng lượng laser cần là 2,05 megajoule, nhưng khởi động máy laser tiêu tốn 322 megajoule năng lượng.

Quá trình cụ thể xảy ra vào ngày 5 tháng 12 tại NIF là: 192 máy laser cao năng lượng đầu tiên được bắn vào một phòng mục tiêu hình cầu đường kính 10 mét, sau đó chiếu lên một khối hình trụ đen đường kính khoảng hai carat nằm ở trung tâm phòng mục tiêu, cuối cùng chiếu lên mục tiêu đường kính 2 mm nằm trong khối hình trụ đen, mục tiêu này chứa nhiên liệu tổng hợp hạt nhân deuterium và tritium. Quá trình này, năng lượng laser bắn vào khối hình trụ đen là 2,05 megajoule (MJ), tạo ra 3,15 megajoule năng lượng tổng hợp, tính toán cho tỷ số Q đạt 1,53.

Nếu chỉ nhìn vào năng lượng đầu ra so với năng lượng đầu vào, thì NIF có thể nói đã đạt được một số mức độ tăng năng lượng từ năm 2013, mặc dù họ không quảng bá rầm rộ lúc đó.

Dù là tiến bộ vào năm 2013 hay hiện tại, chúng vẫn còn rất xa mới có thể ứng dụng vào năng lượng sạch. Tỷ số thực sự quan trọng đối với việc ứng dụng năng lượng sạch là tỷ số năng lượng đầu ra so với năng lượng đầu vào trong toàn bộ quá trình, tức là tăng hiệu suất chuyển đổi từ năng lượng điện sang năng lượng điện, chứ không phải là tỷ số Q hiện tại. Con người vẫn còn nhiều thách thức kỹ thuật và kỹ thuật để vượt qua.

Ngoài ra, nguyên lý tổng hợp hạt nhân đã được đề xuất cách đây hơn 100 năm, tức là hai nguyên tử nhẹ va chạm nhau để tạo thành một nguyên tử nặng, quá trình này sẽ giải phóng một lượng lớn năng lượng. Hiện nay, quy trình tổng hợp hạt nhân phổ biến nhất là cho các đồng vị hydro deuterium và tritium, dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cực cao, để vượt qua lực đẩy giữa các hạt nhân, tạo thành nguyên tử heli nặng hơn và neutron.

Một số chuyên gia cho rằng, nếu sử dụng laser để kích thích phản ứng tổng hợp hạt nhân, nó có thể trở thành một công cụ quân sự quan trọng hơn là nguồn năng lượng. Việc sử dụng laser để kích thích phản ứng tổng hợp hạt nhân không chỉ có thể tạo ra năng lượng, mà còn có thể tạo ra vũ khí laser, ví dụ như đặt trên vệ tinh để can thiệp và phá hủy vệ tinh của đối phương. Nó cũng có thể mô phỏng môi trường vũ trụ cực đoan như mật độ vật chất cực kỳ lớn của sao neutron và mép đen tối, giúp các nhà khoa học khám phá một số hiện tượng vật lý.

Từ khóa:

• Tổng hợp hạt nhân
• Năng lượng sạch
• Năng lượng hạt nhân
• Tỷ số Q
• Phản ứng hạt nhân