Lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới nhận mảnh ghép cuối cùng của buồng chân không

ITER, dự án nghiên cứu nhiệt hạch quốc tế lớn nhất thế giới, vừa đạt bước tiến đáng chú ý sau khi liên danh châu Âu bàn giao phân đoạn cuối cùng của buồng chân không tại công trường ở Saint-Paul-lès-Durance, miền Nam nước Pháp.

Buồng chân không, còn được gọi là buồng plasma, là bộ phận cốt lõi của lò phản ứng nhiệt hạch kiểu tokamak. Đây là nơi diễn ra các phản ứng nhiệt hạch, đồng thời đóng vai trò như lớp ngăn chặn đầu tiên của lò phản ứng.

Buồng chân không gồm 9 phân đoạn khổng lồ

Theo thiết kế, buồng chân không của ITER gồm 9 phân đoạn. Mỗi phân đoạn cao khoảng 14 m, nặng khoảng 440 tấn và được chế tạo từ thép không gỉ. Mỗi phân đoạn được cấu thành từ 4 phần, đòi hỏi quá trình lắp ghép bằng hơn 1.600 m đường hàn.

Khi được lắp ráp hoàn chỉnh, buồng chân không sẽ có đường kính khoảng 19,4 m và thể tích bên trong khoảng 1.400 m³. Tính cùng các bộ phận khác của hệ thống, gồm lớp phủ bảo vệ bên trong (blanket) và bộ chuyển hướng plasma (divertor), tổng khối lượng đạt khoảng 8.500 tấn.

Ngoài việc tạo môi trường chân không phục vụ phản ứng nhiệt hạch, buồng còn cung cấp kết cấu để bố trí các nam châm siêu dẫn, giúp kiểm soát chuyển động của plasma trong lò phản ứng.

Quá trình chế tạo các phân đoạn được phân chia giữa châu Âu và Hàn Quốc. Trong đó, Hàn Quốc sản xuất 4 phân đoạn, còn liên danh châu Âu đảm nhiệm 5 phân đoạn, bao gồm phân đoạn cuối cùng vừa được chuyển đến công trường.

Liên danh châu Âu huy động hàng triệu giờ lao động

Năm phân đoạn do châu Âu chế tạo là sản phẩm của liên danh AMW, gồm Ansaldo Nucleare, Westinghouse Electric Company và Walter Tosto, cùng 15 doanh nghiệp khác trong chuỗi cung ứng.

Theo thông tin được công bố, quá trình sản xuất 5 phân đoạn này tiêu tốn hơn 2 triệu giờ lao động và tạo ra tổng cộng khoảng 750 km đường hàn. Các bộ phận được chế tạo tại những cơ sở của Westinghouse ở Monfalcone và Walter Tosto ở Chieti, Italy, trước khi được hàn thành các phân đoạn hoàn chỉnh, vận chuyển bằng đường bộ đến địa điểm lắp ráp ITER tại Pháp.

Việc bàn giao phân đoạn cuối cùng đồng nghĩa toàn bộ 9 phân đoạn của buồng chân không đã có mặt tại công trường. Đây cũng là cột mốc cho thấy nhiều cấu phần quan trọng của hệ thống tokamak đã được tập kết đầy đủ.

Ông Pietro Barabaschi, Tổng Giám đốc ITER, cho biết phân đoạn số 2 là cấu phần cốt lõi cuối cùng thuộc hệ thống tokamak được đưa đến công trường. Theo ông, các cuộn dây tạo từ trường hình xuyến, cuộn dây tạo từ trường cực, cuộn dây hiệu chỉnh, nam châm solenoid trung tâm, các phân đoạn buồng chân không và bộ tấm chắn nhiệt hiện đều đã có mặt tại địa điểm xây dựng.

ITER hướng tới tái tạo phản ứng tạo năng lượng của các ngôi sao

Nhiệt hạch là quá trình các hạt nhân nguyên tử nhẹ kết hợp với nhau, giải phóng năng lượng. Đây là cơ chế tạo ra năng lượng trong các ngôi sao, trong đó có Mặt Trời. Các nhà khoa học đang nghiên cứu cách tái tạo và duy trì phản ứng này trên Trái Đất nhằm mở ra triển vọng phát triển nguồn năng lượng phát thải carbon thấp.

So với phản ứng phân hạch đang được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân hiện nay, nhiệt hạch được kỳ vọng tạo ra ít chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài hơn. Tuy nhiên, việc duy trì phản ứng nhiệt hạch ổn định trong thời gian dài vẫn là một thách thức khoa học và kỹ thuật lớn.

ITER được xây dựng tại Saint-Paul-lès-Durance, miền Nam nước Pháp, với sự hợp tác của 35 quốc gia. Dự án tập trung nghiên cứu khả năng duy trì phản ứng nhiệt hạch trong thiết bị tokamak, cấu trúc có dạng hình xuyến, sử dụng từ trường mạnh để kiểm soát plasma ở nhiệt độ rất cao.

Việc hoàn tất vận chuyển các phân đoạn buồng chân không là một bước tiến quan trọng trong quá trình xây dựng ITER. Dù vậy, cột mốc này chưa đồng nghĩa lò phản ứng đã sẵn sàng vận hành hoặc có thể sản xuất điện thương mại. Giá trị lớn nhất của dự án vẫn nằm ở việc cung cấp dữ liệu thực nghiệm và kinh nghiệm kỹ thuật, phục vụ nghiên cứu, phát triển các hệ thống năng lượng nhiệt hạch trong tương lai.