Lò phản ứng nhiệt hạch in 3D của Princeton: Định hình tương lai năng lượng sạch

các Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton (PPPL) đã phát triển một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân thử nghiệm nhỏ, được xây dựng chủ yếu bằng các bộ phận được in 3D và có sẵn. Lò phản ứng nhỏ gọn này—có kích thước gần bằng bàn bếp—sử dụng ống thủy tinh được bao quanh bởi nylon in 3D và gần 10.000 nam châm đất hiếm để chứa plasma quá nhiệt, cơ sở để tạo ra năng lượng nhiệt hạch, giống như quá trình cung cấp năng lượng cho các ngôi sao.

Thiết kế sáng tạo này giúp giảm đáng kể chi phí và thời gian so với các lò phản ứng nhiệt hạch truyền thống; trong khi các lò phản ứng tương tự ở Đức cần hai thập kỷ và 1,1 tỷ USD để xây dựng thì mô hình của Princeton được xây dựng trong vòng một năm chỉ với 640.000 USD. Lò phản ứng PPPL dựa trên thiết kế “máy sao”, sử dụng từ trường để ổn định plasma và nhằm mục đích giải phóng một lượng lớn năng lượng sạch bằng cách kết hợp hạt nhân nguyên tử mà không tạo ra chất thải độc hại do các lò phản ứng phân hạch truyền thống tạo ra.

Một mô hình của Stellarator cuộn phẳng, ban đầu được phát triển tại PPPL. (Hình ảnh qua Facebook PPPL).

Phản ứng tổng hợp hạt nhân, mặc dù chưa khả thi về mặt thương mại, nhưng đang thu hút sự chú ý khi ngành công nghệ tìm kiếm các giải pháp năng lượng bền vững để hỗ trợ các công nghệ AI sử dụng nhiều năng lượng. Các công ty công nghệ lớn như Microsoft, Amazon và Google đã khám phá các giải pháp thay thế năng lượng hạt nhân để cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu, mặc dù hầu hết các khoản đầu tư cho đến nay đều dựa vào phản ứng phân hạch, vốn vẫn tạo ra chất thải phóng xạ. Ngược lại, phản ứng tổng hợp có tiềm năng tạo ra nguồn năng lượng khổng lồ, gần như vô hạn mà không gây lãng phí, hứa hẹn một giải pháp thay thế sạch hơn, an toàn hơn.

Để đưa phản ứng tổng hợp đến gần hơn với ứng dụng thực tế, chính phủ Hoa Kỳ đã hợp tác với Type One Energy, một công ty chuyên về lò phản ứng nhiệt hạch sử dụng máy sao, để xây dựng một nhà máy thí điểm phản ứng nhiệt hạch ở Tennessee. Dự kiến ​​sẽ đi vào hoạt động vào năm 2029, nhà máy này sẽ tập trung vào việc xác nhận công nghệ nhiệt hạch ở quy mô thay vì sản xuất năng lượng ngay lập tức. Mặc dù phản ứng nhiệt hạch thương mại vẫn còn xa vời, nhưng lò phản ứng nhiệt hạch in 3D chi phí thấp của Princeton tượng trưng cho một bước đi đầy hứa hẹn hướng tới một tương lai năng lượng cao, không carbon.

Nộp vào Màu xanh lá. Đọc thêm về In 3D, Hạt nhân và Tính bền vững.