Đầu năm 2025, mặt trời nhân tạo EAST của Trung Quốc đã gây chú ý: nó cháy ở nhiệt độ 100 triệu độ C trong 1066 giây. Con số này có ý nghĩa gì? Nói một cách đơn giản, nó có nghĩa là nhân loại đang tiến gần hơn một bước đến việc "đưa mặt trời xuống khỏi bầu trời và đưa nó vào lưới điện".

Điều đáng nói, trong khi mọi thứ đang diễn ra suôn sẻ ở Trung Quốc, thì tin tức về những trở ngại lại đến từ phương Tây. JET, thiết bị phản ứng nhiệt hạch lâu đời ở châu Âu đã hoạt động được 40 năm, đã phải ngừng hoạt động. Kế hoạch đầy tham vọng của Mỹ về việc xây dựng một nhà máy điện nhiệt hạch vào năm 2040 cũng bị trì hoãn vô thời hạn do vượt quá ngân sách.

Điều làm nên sự khác biệt

Có thể thấy, động thái ở Trung Quốc trái ngược so với châu Âu và Hoa Kỳ. Điều này đặt ra câu hỏi: tại sao phương Tây lại từ bỏ phản ứng tổng hợp hạt nhân, được ca ngợi là "giải pháp tối ưu" cho vấn đề năng lượng của nhân loại? Và tại sao Trung Quốc dám đánh cược vào một thứ mà phải ít nhất 50 năm nữa mới mang lại lợi nhuận?

Đây không chỉ đơn thuần là một cuộc đua kỹ thuật. Thực tế, dầu mỏ chi phối hầu hết sự vận hành của thế giới trong thế kỷ qua. Trung Quốc hiểu rất rõ chiến lược này.

Vì hiểu rõ điều này, Trung Quốc đã theo đuổi quá trình chuyển đổi năng lượng của mình. Từ dự án Truyền tải Điện Tây - Đông, điện gió ngoài khơi, các nhà máy thủy điện khổng lồ trên núi ở Tây Nam Trung Quốc, và các nhà máy điện hạt nhân mọc lên khắp nơi, cho đến các phương tiện năng lượng mới hiện đang phổ biến trên đường phố... Nhưng về bản chất, tất cả chỉ xoay quanh một điều: trang bị một "bộ nguồn" đủ mạnh, và đảm bảo rằng nguồn cung cấp năng lượng thiết yếu không bị kiểm soát bởi người khác.

Nhưng dù là năng lượng mặt trời, năng lượng gió hay nhà máy điện hạt nhân, tất cả đều vẫn là "giải pháp chuyển tiếp". Năng lượng mặt trời và năng lượng gió phụ thuộc vào thời tiết, còn năng lượng hạt nhân cần quặng uranium nhập khẩu, sự phụ thuộc cơ bản này vẫn chưa được xóa bỏ.

Chỉ có phản ứng tổng hợp hạt nhân mới là chiếc búa có thể phá vỡ hoàn toàn những xiềng xích đó.

Nguồn nhiên liệu của nó đến từ nước biển; một lít nước biển tương đương với 300 lít xăng, đủ để cung cấp năng lượng cho nhân loại trong hàng tỷ năm. Quan trọng hơn, một khi được phát triển, năng lượng sẽ không còn là một mặt hàng khan hiếm được khai thác từ lòng đất, mà là một sản phẩm công nghiệp được sản xuất trong các nhà máy. 

Phản ứng tổng hợp hạt nhân là một dự án đốt tiền với thời gian hoàn vốn chậm. Một dự án duy nhất có thể dễ dàng kéo dài hàng thập kỷ. Cuộc đua giành lấy mặt trời nhân tạo này không thực sự xoay quanh việc các nhà khoa học của ai thông minh hơn, mà là hệ thống nào có thể tồn tại lâu hơn đối thủ.

Tiềm năng hấp dẫn

Phản ứng tổng hợp hạt nhân mang lại tiềm năng về nguồn năng lượng sạch gần như vô hạn. Nói cách khác, đó là nguồn năng lượng không tạo ra nhiều chất thải hạt nhân hay khí thải nhà kính gây nóng lên toàn cầu như khi đốt nhiên liệu hóa thạch. Những phát hiện mới, có thể đưa loài người tiến gần hơn một bước đến việc khai thác nguồn năng lượng này, mà một số nhà nghiên cứu cho rằng có thể khai thác được trong vòng vài thập kỷ tới .

Tuy nhiên, công nghệ phản ứng tổng hợp hạt nhân đã được phát triển hơn 70 năm và vẫn còn là một ngành khoa học mang tính thử nghiệm cao, với các lò phản ứng thường tiêu thụ nhiều năng lượng hơn mức chúng có thể sản xuất. Trong khi đó, các nhà khoa học khí hậu đang kêu gọi cắt giảm mạnh lượng khí thải nhà kính ngay bây giờ vì tác động của biến đổi khí hậu đã và đang được cảm nhận trên toàn thế giới. 

Do đó, phản ứng tổng hợp hạt nhân khó có thể là một giải pháp thiết thực cho cuộc khủng hoảng khí hậu hiện nay - nhưng có thể cung cấp năng lượng cho thế giới trong tương lai.

Các lò phản ứng nhiệt hạch được thiết kế để hợp nhất hai nguyên tử nhẹ thành một nguyên tử nặng duy nhất thông qua nhiệt và áp suất. Bằng cách đó, chúng tạo ra năng lượng theo cách tương tự như mặt trời. Tuy nhiên, mặt trời có áp suất cao hơn nhiều so với các lò phản ứng trên Trái đất, vì vậy các nhà khoa học đã bù đắp bằng cách kiểm soát plasma nóng ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với Mặt Trời.

Lò phản ứng EAST của Trung Quốc là một lò phản ứng giam giữ từ trường, hay còn gọi là tokamak, được thiết kế để duy trì sự cháy liên tục của plasma trong thời gian dài. Lò phản ứng này làm nóng plasma và giữ nó bên trong một buồng hình bánh rán bằng cách sử dụng các từ trường mạnh. 

Các lò phản ứng tokamak vẫn chưa đạt được sự kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân, tức là điểm mà quá trình tổng hợp hạt nhân trở nên tự duy trì, nhưng lò phản ứng EAST đã và đang tăng thời gian mà nó có thể duy trì một vòng plasma ổn định, được giam giữ cao.

Những tiến bộ đạt được tại EAST sẽ cung cấp thông tin cho việc phát triển các lò phản ứng mới, đặc biệt là chương trình lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm quốc tế (ITER), một sự hợp tác giữa hàng chục quốc gia để xây dựng lò phản ứng tokamak lớn nhất thế giới tại Pháp.