Sức mạnh tổng hợp là giấc mơ gây sốt của các nhà khoa học, nhà môi trường và nhà tương lai trong gần một thế kỷ. Trong vài thập kỷ qua, các nhà khoa học đã cố gắng tìm cách tạo ra các phản ứng hợp hạch bền vững sẽ cung cấp cho con người nguồn năng lượng sạch, dồi dào, cuối cùng sẽ phá vỡ sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch và các phương pháp ô uế khác.
Trong những năm gần đây, nhiều bước tiến tích cực đã được thực hiện đang đưa kỷ nguyên hợp nhất vào thời gian gần gũi với thực tế. Gần đây nhất, các nhà khoa học làm việc với Tokamak siêu dẫn tiên tiến thử nghiệm (EAST) - aka. Mặt trời nhân tạo của người Trung Quốc, hoàng hôn - đã lập kỷ lục mới bằng các đám mây hydro cực nóng lên tới hơn 100 triệu độ - nhiệt độ nóng hơn sáu lần so với Mặt trời!
Trong khi các nhà khoa học có khả năng hợp nhất các nguyên tử hydro để tạo ra năng lượng, thì vấp ngã vẫn luôn đạt đến cái được gọi là điểm phá vỡ ngay cả điểm trộm. Đây là nơi năng lượng được tạo ra bởi phản ứng nhiệt hạch tự duy trì bằng với năng lượng cần thiết để bắt đầu nó. Và trong khi chúng ta chưa đạt đến điểm này, các nhà khoa học đang tiến gần hơn mọi lúc.
Hiện nay, hai phương pháp phổ biến nhất để sản xuất năng lượng nhiệt hạch là phương pháp giam cầm quán tính và lò phản ứng tokamak. Trong trường hợp trước đây, laser được sử dụng để hợp nhất các viên deuterium (H², hoặc hydro nặng hydro) để tạo ra phản ứng tổng hợp. Sau đó, quá trình này bao gồm một buồng giam hình xuyến sử dụng từ trường và một dòng điện bên trong để giam cầm plasma năng lượng cao.
Bằng cách làm nóng plasma này và giữ ổn định, phản ứng nhiệt hạch tự duy trì có thể được tạo ra. Trong khi các lò phản ứng tokamak khác dựa vào cuộn dây từ tính để giữ cho hình xuyến plasma ổn định, lò phản ứng EAST của Trung Quốc dựa vào từ trường do chính plasma di chuyển tạo ra để kiểm soát hình xuyến. Điều này làm cho nó kém ổn định hơn, nhưng cho phép các nhà vật lý tăng mức nhiệt.
Sau chiến dịch kéo dài bốn tháng, nhóm khoa học EAST đã có thể tích hợp bốn loại năng lượng sưởi ấm để đạt được kỷ lục nhiệt độ mới. Chúng bao gồm sưởi ấm sóng lai thấp hơn, sưởi ấm sóng cyclotron điện tử, sưởi ấm cộng hưởng ion cyclotron và sưởi ấm ion chùm trung tính. Thông qua các phương pháp kết hợp này, hồ sơ mật độ dòng plasma được tối ưu hóa.
Khi nhóm khoa học quản lý để tối ưu hóa sự ghép của bốn kỹ thuật gia nhiệt khác nhau, họ có thể tạo ra một đám mây gồm các hạt tích điện có chứa các electron được làm nóng đến hơn 100 triệu ° C. Họ cũng vượt quá mức phun năng lượng 10 MegaWatts (MW) và tăng năng lượng dự trữ plasma lên 300 kilojoules (kJ).
Đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học tại CASHIPS báo cáo đạt được một cột mốc nhiệt hạch. Năm 2016, nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng họ đã sản xuất khí hydro nóng hơn gấp ba lần so với lõi của Mặt trời (khoảng 50 triệu ° C; 90 triệu ° F) và có thể duy trì nhiệt độ này ở mức kỷ lục 102 giây
Với thí nghiệm mới nhất này, nhóm EAST không chỉ tăng gấp đôi nhiệt độ của hình xuyến plasma (lập kỷ lục mới), họ còn quản lý để giải quyết một số vấn đề quan trọng để đạt được các hoạt động trạng thái ổn định. Ví dụ, họ đã giải quyết sự giam cầm của hạt và năng lượng, thời gian phải phù hợp để duy trì phản ứng nhiệt hạch kéo dài.
Thí nghiệm cũng cung cấp dữ liệu quan trọng để xác nhận các mô hình thoát nhiệt, vận chuyển và mô hình ổ đĩa hiện tại, tất cả những điều này sẽ rất quan trọng để thực hiện một số dự án nhiệt hạch lớn. Chúng bao gồm Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt điện hạt nhân quốc tế (ITER), Lò phản ứng thử nghiệm kỹ thuật hợp nhất Trung Quốc (CFETR) và Nhà máy điện DEMOnstration (DEMO).
Được xây dựng vào năm 2006, EAST đã trở thành một cơ sở thử nghiệm hoàn toàn mở cho phép cộng đồng khoa học toàn cầu tiến hành các hoạt động ổn định và nghiên cứu vật lý. Và cho rằng nhóm EAST một lần nữa cố gắng tạo ra điều kiện nhiệt độ vượt quá Mặt trời, biệt danh Mặt trời nhân tạo Trung Quốc khó có vẻ như là một sự kéo dài!
Thời đại của năng lượng sạch đang đến gần hơn, và không phải là một khoảnh khắc quá sớm!
