Tham vọng chinh phục năng lượng nhiệt hạch của Trung Quốc vừa tiến thêm một bước lớn khi nước này thử nghiệm thành công nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới cho lò phản ứng nhiệt hạch, vượt qua nhiều tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.

Cụm thiết bị này gồm 2 bộ phận chính: nam châm trường xuyến (toroidal-field magnet) đóng vai trò như một "chiếc lồng từ" giữ plasma, và cuộn dây điện từ trung tâm (central solenoid) hoạt động như bộ phận kích hoạt phản ứng.

Thành tựu đạt được bởi các nhà khoa học thuộc Viện Vật lý Plasma, trực thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã giúp tháo gỡ một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất trên con đường duy trì trạng thái plasma có nhiệt độ cao hơn cả lõi Mặt trời.

Bước tiến lớn trong tham vọng tạo ra "Mặt trời nhân tạo"

Dự án CRAFT (Cơ sở Nghiên cứu Toàn diện về Công nghệ Nhiệt hạch) của Trung Quốc hướng tới mục tiêu tạo ra một "Mặt trời thu nhỏ" với nhiệt độ vượt 100 triệu độ C và giữ nó bên trong một buồng kim loại hình bánh vòng nhằm sản xuất điện năng.

Trong hệ thống này, cuộn nam châm trường xuyến là bộ phận cốt lõi của lò phản ứng.

Nó tạo ra từ trường cực mạnh để ngăn thành lò bị nóng chảy khi plasma bên trong đạt tới hàng trăm triệu độ C. Từ trường này hoạt động như một "đường ray vô hình", dẫn hướng các hạt mang điện di chuyển theo quỹ đạo xác định, giữ chúng tránh xa thành lò, qua đó hạn chế xói mòn và hư hại cấu trúc do va chạm năng lượng cao.

Với chiều dài 21m, rộng 12m và cao 3,3m, nam châm trường xuyến nặng tới 582 tấn.

Theo các nhà nghiên cứu, thiết bị này có thể tích lớn hơn 1,3 lần và khả năng tích trữ năng lượng cao gấp 3 lần hệ thống tương tự tại Lò phản ứng Nhiệt hạch Thực nghiệm Quốc tế (ITER) ở miền Nam Pháp, qua đó trở thành nam châm lớn nhất từng được chế tạo.

Nhà nghiên cứu Wu Yu thuộc Viện Vật lý Plasma cho biết tổng cộng 16 cuộn dây như vậy sẽ được lắp ráp để tạo thành toàn bộ hệ thống từ trường của lò phản ứng. Mỗi cuộn có khả năng mang dòng điện 100 kiloampere và tạo ra từ trường 6,5 tesla tại tâm thiết bị.

Giám đốc viện Song Yuntao tiết lộ việc chế tạo cuộn nam châm này kéo dài suốt 6 năm. Ông khẳng định đây là thiết bị cùng loại có khả năng tích trữ năng lượng lớn nhất thế giới hiện nay.

Đáng chú ý, toàn bộ thép chuyên dụng, vật liệu cách điện và dây siêu dẫn sử dụng trong hệ thống đều được sản xuất trong nước.

Song song với nam châm trường xuyến, các nhà khoa học cũng thử nghiệm thành công cuộn dây điện từ trung tâm sử dụng công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao.

Thiết bị này có nhiệm vụ tạo và duy trì dòng điện plasma, đồng thời điều chỉnh linh hoạt cấu hình giam giữ plasma trong quá trình vận hành.

Con đường phát triển lò phản ứng tokamak siêu dẫn của Trung Quốc bắt đầu từ cuối những năm 1970, khi Nga chế tạo thành công thiết bị siêu dẫn đầu tiên trên thế giới mang tên T-7.

Sau đó, Nga đã chuyển giao T-7 cho Trung Quốc. Đến năm 1994, thiết bị này được cải tiến thành HT-7, đưa Trung Quốc trở thành quốc gia thứ 4 trên thế giới - sau Nga, Pháp và Nhật Bản - sở hữu công nghệ tokamak siêu dẫn.

Năm 2006, Trung Quốc tiếp tục hoàn thiện EAST, lò tokamak siêu dẫn hoàn toàn đầu tiên trên thế giới.