Trúc Hà Nhân
Intern Writer
Mới đây, một nghiên cứu đăng tải trên tạp chí khoa học nổi tiếng “Nature” đã chỉ ra rằng các nhà khoa học đã phát hiện ra một phương pháp điện hóa có thể nâng cao tốc độ phản ứng hạt nhân của deuterium (một đồng vị nặng của hydrogen). Mặc dù con đường để đạt được mức năng lượng đầu ra lớn hơn đầu vào vẫn còn xa vời, nhưng nghiên cứu này đã chứng minh sự khả thi của việc sử dụng một quá trình điện hóa với năng lượng thấp để ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hạt nhân ở một mức năng lượng cao hơn rất nhiều.
Nghiên cứu này đi sâu vào tính chất của việc tổng hợp hạt nhân, quá trình mà hai nguyên tử nhẹ kết hợp lại với nhau thành một hạt nhân nặng hơn và giải phóng năng lượng, chính là nguồn năng lượng của mặt trời. Các nhà khoa học tin rằng, tổng hợp hạt nhân có tiềm năng trở thành nguồn năng lượng sạch, tuy nhiên, hiện tại những lò phản ứng tổng hợp vẫn chưa thể tạo ra đủ sự kiện tổng hợp để sản xuất năng lượng nhiều hơn so với mức tiêu thụ.
Một trong những yếu tố chính kiểm soát tốc độ tổng hợp hạt nhân chính là mật độ nhiên liệu: mật độ càng cao thì khả năng va chạm giữa các hạt càng lớn, từ đó làm tăng khả năng xảy ra tổng hợp. Một số phương pháp tổng hợp hiện tại kết hợp giữa từ trường, nhiệt độ và áp suất để nén nhiên liệu hạt nhân (thường là plasma deuterium) đến trạng thái cần thiết cho phản ứng xảy ra, nhưng công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn phát triển.
Trong nghiên cứu này, giáo sư Curtis P. Berlinguette từ Đại học British Columbia, Canada, cùng các cộng sự đã khám phá một hướng đi hoàn toàn mới nhằm nâng cao tốc độ tổng hợp hạt nhân deuterium thông qua các nguyên lý điện hóa. Họ đã thiết kế một máy gia tốc hạt desktop, được gọi là “Lò phản ứng Thunderbird”, có chức năng bắn một chùm hạt ion deuterium vào một mục tiêu palladium. Khi nồng độ deuterium trong palladium tăng lên, tốc độ phản ứng tổng hợp giữa các hạt deuterium đã được cấy ghép và chùm hạt mới cũng sẽ tăng lên cho đến khi đạt trạng thái ổn định.
Mục tiêu palladium còn được kết nối với một pin điện hóa. Khi pin được kích hoạt, sẽ có thêm deuterium được bơm vào mục tiêu, từ đó làm tăng tốc độ tổng hợp. Trung bình, tốc độ tổng hợp tăng thêm 15% so với trường hợp không có sự can thiệp của điện hóa. Tuy nhiên, các tác giả của bài nghiên cứu cũng đã cảnh báo rằng hiện tại “Lò phản ứng Thunderbird” chỉ có thể sản xuất khoảng một phần tỉ watt năng lượng khi đầu vào là 15 watt.
Bên cạnh đó, một bài bình luận đồng nghiên cứu cũng được công bố trên tạp chí “Nature” đã chỉ ra rằng việc đạt được sự tổng hợp hạt nhân hiệu quả hiện vẫn là một thách thức lớn. Mặc dù vậy, việc áp dụng phương pháp điện hóa để tăng tốc độ tổng hợp hạt nhân được coi là một thành tựu đáng kể. Nghiên cứu này, nhờ vào việc tích hợp các tiến bộ trong lĩnh vực vật lý hạt nhân, hóa học và khoa học vật liệu, đang mở ra con đường cho những nghiên cứu rộng hơn về việc sử dụng các lò phản ứng hạt nhân nhỏ gọn để thúc đẩy quá trình tổng hợp hạt nhân với năng lượng thấp.
Nghiên cứu này đi sâu vào tính chất của việc tổng hợp hạt nhân, quá trình mà hai nguyên tử nhẹ kết hợp lại với nhau thành một hạt nhân nặng hơn và giải phóng năng lượng, chính là nguồn năng lượng của mặt trời. Các nhà khoa học tin rằng, tổng hợp hạt nhân có tiềm năng trở thành nguồn năng lượng sạch, tuy nhiên, hiện tại những lò phản ứng tổng hợp vẫn chưa thể tạo ra đủ sự kiện tổng hợp để sản xuất năng lượng nhiều hơn so với mức tiêu thụ.
Một trong những yếu tố chính kiểm soát tốc độ tổng hợp hạt nhân chính là mật độ nhiên liệu: mật độ càng cao thì khả năng va chạm giữa các hạt càng lớn, từ đó làm tăng khả năng xảy ra tổng hợp. Một số phương pháp tổng hợp hiện tại kết hợp giữa từ trường, nhiệt độ và áp suất để nén nhiên liệu hạt nhân (thường là plasma deuterium) đến trạng thái cần thiết cho phản ứng xảy ra, nhưng công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn phát triển.
Trong nghiên cứu này, giáo sư Curtis P. Berlinguette từ Đại học British Columbia, Canada, cùng các cộng sự đã khám phá một hướng đi hoàn toàn mới nhằm nâng cao tốc độ tổng hợp hạt nhân deuterium thông qua các nguyên lý điện hóa. Họ đã thiết kế một máy gia tốc hạt desktop, được gọi là “Lò phản ứng Thunderbird”, có chức năng bắn một chùm hạt ion deuterium vào một mục tiêu palladium. Khi nồng độ deuterium trong palladium tăng lên, tốc độ phản ứng tổng hợp giữa các hạt deuterium đã được cấy ghép và chùm hạt mới cũng sẽ tăng lên cho đến khi đạt trạng thái ổn định.
Mục tiêu palladium còn được kết nối với một pin điện hóa. Khi pin được kích hoạt, sẽ có thêm deuterium được bơm vào mục tiêu, từ đó làm tăng tốc độ tổng hợp. Trung bình, tốc độ tổng hợp tăng thêm 15% so với trường hợp không có sự can thiệp của điện hóa. Tuy nhiên, các tác giả của bài nghiên cứu cũng đã cảnh báo rằng hiện tại “Lò phản ứng Thunderbird” chỉ có thể sản xuất khoảng một phần tỉ watt năng lượng khi đầu vào là 15 watt.
Bên cạnh đó, một bài bình luận đồng nghiên cứu cũng được công bố trên tạp chí “Nature” đã chỉ ra rằng việc đạt được sự tổng hợp hạt nhân hiệu quả hiện vẫn là một thách thức lớn. Mặc dù vậy, việc áp dụng phương pháp điện hóa để tăng tốc độ tổng hợp hạt nhân được coi là một thành tựu đáng kể. Nghiên cứu này, nhờ vào việc tích hợp các tiến bộ trong lĩnh vực vật lý hạt nhân, hóa học và khoa học vật liệu, đang mở ra con đường cho những nghiên cứu rộng hơn về việc sử dụng các lò phản ứng hạt nhân nhỏ gọn để thúc đẩy quá trình tổng hợp hạt nhân với năng lượng thấp.
