Dự án nghiên cứu hợp tác của IAEA về xây dựng dữ liệu lượng tử mới về phản ứng nhiệt Hydro
08:08 13/12/2017: Dự án nghiên cứu hợp tác (CRP) hoàn thành gần đây đã nâng cao thêm những hiểu biết về quá trình phân tử và nguyên tử cơ bản cần thiết cho tiến trình phát triển nhiệt hạch được coi như một nguồn năng lượng trong tương lai. Đặc biệt, dự án đã tạo ra và đánh giá các dữ liệu va chạm giữa Hydro và Heli và kết quả của quá trình bức xạ, trong đó năng lượng được giải phóng dưới dạng bức xạ điện tử. Phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra dưới dạng thể plasma, bao gồm nhiều chất khí tích điện cực nóng. Đây là mục tiêu quan trọng của dự án nghiên cứu này.
Bastiaan Braams, nhà nghiên cứu thuộc Viện nghiên cứu quốc gia Hà Lan về Toán học và Khoa học máy tính, tham gia vào CRP cho biết: “Nhờ những kết quả nghiên cứu từ CRP, chúng tôi đã có thể mô phỏng các quá trình phức tạp xảy ra trong các thiết bị nhiệt hạch, từ đó chúng tôi thấy được bức tranh rõ nét về những gì xảy ra bên trong lò phản ứng thực nghiệm.”
Các phản ứng Hạt nhân nhiệt hạch có thể tạo ra năng lượng lớn và cỡ năng lượng tại tâm của mặt trời. Chúng có khả năng cung cấp vô hạn nguồn năng lượng sạch, không carbon bằng cách sử dụng nước và lithium làm nhiên liệu. Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượng nhiệt hạch mang tính thương mại kéo theo hàng loạt những thách thức công nghệ, như làm thế nào bảo vệ tường bao của thùng lò phản ứng ở nhiệt độ rất cao cũng như kiểm soát phản ứng nhiệt hạch. Dự án nghiên cứu đã giúp giải quyết các vấn đề nói trên.
Dự án nghiên cứu sự va chạm và phản ứng của Hydro và Heli trong các thiết bị nhiệt hạch, chủ yếu liên quan đến phản ứng của Hydro, bao gồm các đồng vị deuterium,  tritium; các phân tử và các iôn phân tử khác. Điều này giúp các nhà nghiên cứu tiến tới việc phát triển cơ sở dữ liệu của các tiết diện va chạm (ví dụ ở cự li nào các hạt sẽ va chạm) và hệ số tốc độ phản ứng (đo tốc độ phản ứng hóa học), nhằm cho phép các nhà nghiên cứu trên thế giới thực hiện các tính toán dễ dàng hơn với độ chính xác cao hơn.
Dự án nghiên cứu hợp tác CRP gồm các nhà nghiên cứu đến từ các Viện thuộc 12 quốc gia hợp tác với IAEA, đã nghiên cứu đưa ra các dữ liệu quan trọng giúp các nhà khoa học tạo ra được các công cụ mô phỏng các nguyên tử Hydro và các phân tử liên quan trong môi trường nhiệt hạch.
Làm thế nào để kiểm soát phản ứng nhiệt hạch?
Trong lõi mặt trời, phản ứng nhiệt hạch giữa các nguyên tử Hydro diễn ra dưới dạng chất plasma đậm đặc- là quá trình tạo năng lượng cho các vì sao và khiến chúng phát sáng. Những phản ứng này đòi hỏi nguồn năng lượng rất cao để chuyển đổi khối lượng nhỏ thành năng lượng khổng lồ (theo phương trình nổi tiếng của Einstein E=mc2). Trong lò phản ứng nhiệt hạch, phản ứng trong vùng hoạt đòi hỏi nhiệt độ cao, tán xạ nhanh tại các khu vực bên ngoài của buồng nhiệt hạch, phần gần với tường bên trong của lò. Hiểu được tính năng vật lý của khu vực này hay còn được gọi là plasma edge (tạm dịch là đường biên plasma), là khu vực tối quan trọng để bảo vệ tường bên trong của lò phản ứng và kiểm soát phản ứng nhiệt hạch trong vùng hoạt. Một phần trong những thách thức về kỹ thuật kiểm soát phản ứng nhiệt hạch để sản xuất điện là xây dựng mô hình quá trình nguyên tử và phân tử xảy ra tại đường biên plasma. Thực vậy, ngay cả đối với những nguyên tử đơn giản nhất (Hydro) chúng ta còn chưa hiểu rõ quy trình lượng tử liên quan đến vật lý plasma.
Kho lưu trữ thông tin mới phong phú này sẽ đưa thêm vào cơ sở dữ liệu hạt nhân ALADDIN của IAEA. Các kết quả nghiên cứu từ Dự án nghiên cứu này đã công bố 68 bài báo liên quan trên các tạp chí có phản biện. Kết quả nghiên cứu gần đây được đăng tải trên tạp chí Atoms vào tháng 5/2017. 
Trung tâm TTĐT- Theo IAEA
Tin bài khác
Online: 7
Số lượt truy cập: 10303575
Lên đầu trang
SSL