Chúng tôi sử dụng cookie để mang đến cho bạn trải nghiệm tốt nhất. Nếu bạn tiếp tục sử dụng trang web của chúng tôi, chúng tôi sẽ cho rằng bạn đồng ý nhận tất cả cookie trên trang web này.
Công ty dầu khí Eni của Ý đang đầu tư 50 triệu đô la vào Commonwealth Fusion Systems, một công ty khởi nghiệp từ MIT đang hợp tác với viện này trong việc phát triển nam châm siêu dẫn để sản xuất năng lượng không phát thải carbon trong một thí nghiệm năng lượng nhiệt hạch có tên SPARC. Julian Turner đã có cuộc trò chuyện chi tiết với Giám đốc điều hành Robert Mumgaard.
Sâu bên trong những giảng đường danh giá của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), một cuộc cách mạng năng lượng đang diễn ra. Sau nhiều thập kỷ tiến bộ, các nhà khoa học tin rằng năng lượng nhiệt hạch cuối cùng đã sẵn sàng khẳng định vị thế của mình và mục tiêu tối thượng về nguồn năng lượng vô tận, không cần đốt cháy và không phát thải carbon có thể nằm trong tầm tay.
Tập đoàn năng lượng khổng lồ Eni của Ý cũng chia sẻ sự lạc quan này, đầu tư 50 triệu euro (62 triệu đô la) vào một dự án hợp tác với Trung tâm Khoa học và Nhiệt hạch Plasma (PSFC) của MIT và công ty tư nhân Commonwealth Fusion Systems (CFS), nhằm mục đích đẩy nhanh việc đưa năng lượng nhiệt hạch vào lưới điện chỉ trong vòng 15 năm.
Việc kiểm soát phản ứng tổng hợp hạt nhân, quá trình cung cấp năng lượng cho mặt trời và các vì sao, đang bị đình trệ bởi vấn đề muôn thuở: mặc dù quá trình này giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ, nhưng nó chỉ có thể được thực hiện ở nhiệt độ cực cao lên đến hàng triệu độ C, nóng hơn cả tâm mặt trời, và quá nóng đối với bất kỳ vật liệu rắn nào.
Do những thách thức trong việc duy trì nhiên liệu nhiệt hạch trong điều kiện khắc nghiệt này, các thí nghiệm điện nhiệt hạch cho đến nay vẫn hoạt động trong tình trạng thiếu hụt năng lượng, tạo ra ít năng lượng hơn mức cần thiết để duy trì các phản ứng nhiệt hạch, và do đó không thể sản xuất điện cho lưới điện.
"Nghiên cứu về phản ứng tổng hợp hạt nhân đã được nghiên cứu rộng rãi trong vài thập kỷ qua, dẫn đến những tiến bộ trong hiểu biết khoa học và công nghệ về năng lượng tổng hợp hạt nhân", Giám đốc điều hành CFS, Robert Mumgaard, cho biết.
“CFS đang thương mại hóa phản ứng tổng hợp hạt nhân bằng phương pháp từ trường cao, trong đó chúng tôi đang phát triển các nam châm từ trường cao mới để chế tạo các thiết bị tổng hợp hạt nhân nhỏ hơn bằng cách sử dụng cùng một phương pháp vật lý như các chương trình lớn hơn của chính phủ. Để làm được điều này, CFS hợp tác chặt chẽ với MIT trong một dự án chung, bắt đầu từ việc phát triển các nam châm mới.”
Thiết bị SPARC sử dụng từ trường mạnh để giữ cố định plasma nóng – một hỗn hợp khí gồm các hạt hạ nguyên tử – nhằm ngăn không cho nó tiếp xúc với bất kỳ phần nào của buồng chân không hình bánh rán.
“Thách thức chính là tạo ra plasma trong điều kiện để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra, sao cho nó tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ,” Mumgaard giải thích. “Điều này phụ thuộc rất nhiều vào một lĩnh vực vật lý gọi là vật lý plasma.”
Thí nghiệm nhỏ gọn này được thiết kế để tạo ra khoảng 100MW nhiệt năng trong các xung mười giây, tương đương với lượng điện năng mà một thành phố nhỏ sử dụng. Tuy nhiên, vì SPARC là một thí nghiệm, nó sẽ không bao gồm các hệ thống chuyển đổi năng lượng nhiệt hạch thành điện năng.
Các nhà khoa học tại MIT dự đoán sản lượng sẽ lớn hơn gấp đôi năng lượng dùng để làm nóng plasma, cuối cùng đạt được cột mốc kỹ thuật tối thượng: năng lượng ròng dương từ phản ứng tổng hợp hạt nhân.
“Phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra bên trong một plasma được giữ cố định và cách điện bằng từ trường,” Mumgaard nói. “Về mặt khái niệm, điều này giống như một cái chai từ tính. Cường độ của từ trường có liên quan rất chặt chẽ đến khả năng cách điện plasma của cái chai từ tính để nó có thể đạt đến điều kiện tổng hợp hạt nhân.”
“Do đó, nếu chúng ta có thể tạo ra nam châm mạnh, chúng ta có thể tạo ra plasma có thể nóng hơn và đặc hơn với ít năng lượng hơn để duy trì nó. Và với plasma tốt hơn, chúng ta có thể chế tạo các thiết bị nhỏ hơn và dễ quản lý hơn trong việc chế tạo và phát triển.”
“Với các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, chúng ta có một công cụ mới để tạo ra từ trường cực mạnh, và do đó tạo ra các bình từ tính tốt hơn và nhỏ hơn. Chúng tôi tin rằng điều này sẽ giúp chúng ta tiến tới phản ứng tổng hợp hạt nhân nhanh hơn.”
Mumgaard đang đề cập đến thế hệ nam châm điện siêu dẫn đường kính lớn mới, có tiềm năng tạo ra từ trường mạnh gấp đôi so với bất kỳ thí nghiệm nhiệt hạch nào hiện có, cho phép tăng công suất trên mỗi đơn vị kích thước lên hơn mười lần.
Được chế tạo từ băng thép phủ một hợp chất gọi là oxit yttrium-barium-đồng (YBCO), các nam châm siêu dẫn mới này sẽ cho phép SPARC tạo ra công suất nhiệt hạch bằng khoảng một phần năm so với ITER nhưng trong một thiết bị chỉ có thể tích bằng khoảng 1/65.
Bằng cách giảm kích thước, chi phí, thời gian và độ phức tạp về tổ chức cần thiết để chế tạo các thiết bị năng lượng nhiệt hạch, nam châm YBCO cũng sẽ mở ra những hướng tiếp cận mới trong lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch cả về mặt học thuật và thương mại.
“SPARC và ITER đều là các tokamak, một loại buồng từ trường đặc biệt dựa trên sự phát triển sâu rộng của khoa học cơ bản về vật lý plasma trong nhiều thập kỷ qua,” Mumgaard giải thích.
“SPARC sẽ sử dụng thế hệ nam châm siêu dẫn nhiệt độ cao (HTS) tiếp theo cho phép tạo ra từ trường mạnh hơn nhiều, mang lại hiệu suất nhiệt hạch mục tiêu với kích thước nhỏ hơn đáng kể.”
“Chúng tôi tin rằng đây sẽ là một thành phần quan trọng để đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân trong khung thời gian phù hợp với khí hậu và tạo ra một sản phẩm hấp dẫn về mặt kinh tế.”
Về vấn đề thời gian thực hiện và tính khả thi thương mại, SPARC là sự phát triển của thiết kế tokamak đã được nghiên cứu và hoàn thiện trong nhiều thập kỷ, bao gồm cả công trình nghiên cứu tại MIT bắt đầu từ những năm 1970.
Thí nghiệm SPARC nhằm mục đích mở đường cho việc xây dựng nhà máy điện nhiệt hạch thực sự đầu tiên trên thế giới với công suất khoảng 200MW điện, tương đương với công suất của hầu hết các nhà máy điện thương mại.
Bất chấp sự hoài nghi rộng rãi xung quanh năng lượng nhiệt hạch – Eni có tầm nhìn tiến bộ khi trở thành công ty dầu khí toàn cầu đầu tiên đầu tư mạnh vào lĩnh vực này – những người ủng hộ tin rằng kỹ thuật này có tiềm năng đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của thế giới, đồng thời giảm mạnh lượng khí thải nhà kính.
Khả năng thu nhỏ quy mô nhờ nam châm siêu dẫn mới có thể mở ra con đường nhanh hơn, rẻ hơn để đưa điện năng từ năng lượng nhiệt hạch vào lưới điện.
Eni ước tính sẽ cần 3 tỷ đô la để phát triển một lò phản ứng nhiệt hạch 200MW vào năm 2033. Dự án ITER, sự hợp tác giữa châu Âu, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Nga và Hàn Quốc, đã đạt hơn một nửa mục tiêu thử nghiệm plasma siêu nóng đầu tiên vào năm 2025 và phản ứng nhiệt hạch công suất tối đa đầu tiên vào năm 2035, với ngân sách khoảng 20 tỷ euro. Giống như SPARC, ITER được thiết kế để không sản xuất điện.
Vậy, khi lưới điện Mỹ đang chuyển dịch từ các nhà máy điện than hoặc điện hạt nhân khổng lồ công suất 2GW-3GW sang các nhà máy có công suất từ 100MW-500MW, liệu năng lượng nhiệt hạch có thể cạnh tranh trong một thị trường khốc liệt hay không – và nếu có, thì khi nào?
“Vẫn còn nhiều nghiên cứu cần thực hiện, nhưng những thách thức đã được biết đến, những đổi mới đang chỉ ra hướng đi để đẩy nhanh tiến độ, những công ty mới như CFS đang mang đến cách tiếp cận thương mại cho các vấn đề và khoa học cơ bản đã trưởng thành,” Mumgaard cho biết.
“Chúng tôi tin rằng sự hợp nhất đang đến gần hơn nhiều người nghĩ. Hãy chờ xem.” jQuery( document ).ready(function() { /* Băng chuyền các công ty */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });
DAMM Cellular Systems A/S là một trong những công ty hàng đầu thế giới về hệ thống liên lạc vô tuyến truyền dẫn mặt đất (TETRA) và vô tuyến di động kỹ thuật số (DMR) đáng tin cậy, bền bỉ và dễ dàng mở rộng quy mô dành cho khách hàng trong lĩnh vực công nghiệp, thương mại và an ninh công cộng.
DAMM TetraFlex Dispatcher mang lại hiệu quả cao hơn cho các tổ chức vận hành một đội ngũ thuê bao cần chỉ huy, kiểm soát và giám sát thông tin liên lạc vô tuyến.
Hệ thống ghi nhật ký thoại và dữ liệu DAMM TetraFlex cung cấp các chức năng ghi âm thoại và dữ liệu toàn diện và chính xác, cũng như nhiều tiện ích ghi nhật ký CDR.
Green Tape Solutions là một công ty tư vấn của Úc, chuyên về đánh giá, phê duyệt và kiểm toán môi trường, cũng như khảo sát sinh thái.
Khi bạn muốn cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của nhà máy điện, bạn sẽ cần trải nghiệm mô phỏng phù hợp để đạt được điều đó. Một công ty có tâm huyết sản xuất các phần mềm mô phỏng nhà máy điện chân thực, đảm bảo rằng nhân viên của bạn có kiến thức cần thiết để vận hành nhà máy điện một cách an toàn và hiệu quả.
Thời gian đăng bài: 18/12/2019