Công nghệ thông minh thúc đẩy phát triển lò nhiệt hạch
MỸ – Bằng cách ứng dụng phần mềm học máy, công ty TAE Technologies có thể rút ngắn thời gian đưa lò phản ứng nhiệt hạch vào sản xuất điện.
Dựa vào kinh nghiệm chuyên môn trong lĩnh vực “học máy” của đối tác Google, TAE Technologies có thể thúc đẩy khung thời gian nhằm ứng dụng phản ứng nhiệt hạch. Phản ứng nhiệt hạch hứa hẹn cung cấp năng lượng dồi dào và thải ít carbon, theo quá trình tương tự phản ứng ở lõi Mặt Trời. Năng lượng hạt nhân hiện nay đến từ phản ứng phân hạch, trong đó nguyên tố hóa học nặng được tách thành nguyên tố nhẹ hơn. Phản ứng nhiệt hạch hoạt động bằng cách kết hợp hai nguyên tố nhẹ để tạo ra nguyên tố nặng hơn.
Để khả thi về mặt kinh tế, phản ứng nhiệt hạch phải tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu hao, nhưng chưa có tổ chức nào đạt đến mốc này. Những thách thức rất nhiều, nhưng một số chuyên gia trong ngành hy vọng công nghệ mới có thể giúp phá vỡ rào cản, theo tiến sĩ Michl Binderbauer, giám đốc TAE. Công ty TAE, nằm ở khu Foothill Ranch phía đông nam Los Angeles, đã kêu gọi được hơn 880 triệu USD vốn tư nhân từ Goldman Sachs, gia tộc Rockefeller và Paul Allen, nhà cựu sáng lập Microsoft.
Lò phản ứng dài 30 m của công ty mang tên C2W Norman, đặt theo tên người sáng lập TAE là nhà vật lý Norman Rostoker, hoạt động khác với lò tokamak hình bánh vòng sử dụng trong thí nghiệm nhiệt hạch lớn nhất thế giới là dự án ITER. Kiểm soát plasma nóng tới hàng triệu độ C đòi hỏi hệ thống tinh nhuệ. Chuyên môn trong lĩnh vực học máy của Google, nơi các thuật toán tự cải tiến thông qua kinh nghiệm, giúp TAE tối ưu hóa thiết bị nhiệt hạch. Quá trình này từng kéo dài hai tháng, nhưng thông qua học máy, các kỹ sư của TAE có thể hoàn tất trong một buổi chiều, theo Binderbauer.
Học máy cũng được sử dụng để dựng lại những gì xảy ra trong thí nghiệm nhiệt hạch. Nhiều dòng dữ liệu được xâu chuỗi với nhau để hiểu rõ hơn về quá trình. Kết quả hợp tác với Google có thể giúp TAE rút ngắn một năm trong khung thời gian, tiến tới đưa thiết bị nhiệt hạch thử nghiệm vào hoạt động thương mại năm 2030.
TAE đã vượt qua chặng đường phát triển dài. Rostoker, giáo sư ở Đại học California Irvine, sáng lập công ty dưới tên gọi Tri-Alpha Energy năm 1998. Binderbauer là một trong những nghiên cứu sinh của Binderbauer và trở thành CEO của công ty cách đây 4 năm. Hai nhà vật lý chọn tiếp cận từ nhu cầu của nhà máy điện nhiệt hạch.
Sử dụng luồng khí tích điện cực nóng là plasma, những hạt di chuyển nhanh có thể kết hợp, giải phóng năng lượng. Thiết bị Norman trị giá 150 triệu USD đẩy hai quả cầu plasma đâm vào nhau ở tốc độ siêu thanh bên trong đường ống. Từ trường được dùng để kiểm soát quá trình xảy ra chỉ trong 40 micro giây. Thay vì dựa vào nhiệt độ của plasma để sản sinh các hạt di chuyển nhanh cho quá trình hợp hạch, thiết bị sử dụng những dòng hạt bên ngoài bắn vào dòng khí nóng, tương tự bên trong máy gia tốc hạt.
Thí nghiệm như ITER sử dụng nhiên liệu bao gồm deuterium và tritium, hai đồng vị nặng của nguyên tố hydro. Quá trình này tạo ra năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch ở hàng chục triệu độ C. Tuy nhiên, mặt hạn chế là tritium có tính phóng xạ và phân rã bên trong lò phản ứng, đồng thời có nguồn cung cấp hạn chế. Thiết bị Norman thực hiện phản ứng bằng nguyên tố thông thường là hydro và deuterium. Mục tiêu cuối cùng của TAE là sử dụng hydro và boron. Lựa chọn này không tạo ra hạt neutron, do đó hầu như không có hoạt động phóng xạ, giúp việc bảo dưỡng máy móc trở nên dễ dàng hơn. Nhưng hai nguyên liệu trên cũng đòi hỏi nhiệt độ cực cao.
C2W “Norman vận hành ở nhiệt độ khoảng 70 triệu độ C, nhưng nhiên liệu hydro – boron đòi hỏi nhiệt độ lên tới vài tỷ độ C. Đây là một thách thức lớn đối với công ty. Theo Binderbauer, phương pháp của TAE cũng ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu loạn, hiện tượng cản trở việc điều khiển plasma trong lò tokamak và gây thất thoát năng lượng từ cỗ máy. Công ty đang lên kế hoạch chế tạo hai lò phản ứng tiếp theo sau Norman là Copernicus và Da Vinci, đồng thời đạt mục tiêu tạo ra nhiều năng lượng hơn mức cần thiết để khởi động phản ứng trong thập kỷ này.
An Khang (Theo Yahoo)
