Heli 3 - nguồn năng lượng viễn tưởng đang trên đường đi tới hiện thực

Astrofuel đang được nói đến là nguồn heli-3 (He-3), một đồng vị của heli, được các nhà vật lý vũ trụ phát hiện với trữ lượng ước đạt 1,1 tỷ tấn trên Mặt Trăng, được tích tụ do tác động của gió mặt trời. Trên trái đất, He-3 chỉ tồn tại với khối lượng rất nhỏ dưới dạng tự do hoặc trong khí đốt.

Lượng dầu thô mà loài người đang tiêu thụ hiện nay đã lên đến gần 80 triệu thùng/ngày (1 thùng = 159 lít) và mức gia tăng dự báo mỗi năm trung bình khoảng 3%. Những trữ lượng đã xác minh và còn có khả năng phát hiện chỉ có thể thoả mãn nhu cầu tối đa 50 năm nữa và dĩ nhiên với giá thành rất cao. Lượng than đá còn nhiều, có thể đảm bảo đủ năng lượng cho cả thế kỷ 21, nhưng lại là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng, có thể đe doạ môi trường toàn quả đất. Còn điện hạt nhân cũng là nguồn năng lượng quí nhưng vấn đề an toàn phóng xạ và xử lý chất thải đang đặt ra rất nhiều thách thức, nhiều quốc gia chưa thể chấp nhận.

He-3 được phát hiện trên mặt trăng vào năm 1969, khi các nhà du hành vũ trụ Mỹ đặt chân lần đầu tiên trên thiên thể này. Đến năm 1986 người ta mới tìm ra mối quan hệ giữa He-3 và các nguồn tài nguyên trên mặt trăng.

Trung tâm robot và tự động vũ trụ thuộc trường Đại học Wisconsinở NASA tài trợ tiến hành nghiên cứu khai thác, sử dụng chất đồng vị này từ 1986. Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể thay thế các nhiên liệu hoá thạch vì 99% năng lượng có thể phát ra như những phần tử tích điện và do đó được chuyển hoá thành điện năng với hiệu quả rất cao. Mức phóng xạ rất yếu nên khi nung chảy hoàn toàn không phát ra những phần tử phóng xạ. Lò phản ứng có thể huỷ bỏ thông thường giống như bất kỳ một công cụ trung gian nào khác. Một tấn He-3 có thể cung cấp năng lượng cho một thành phố 10 triệu dân khi được kết hợp trong một lò phản ứng hợp nhất với một dạng hydro được tách từ nước. Chỉ cần 28 tấn nhiên liệu He-3 để đáp ứng nhu cầu điện năng toàn nước Mỹ trong một năm. Với giá bán He-3 1 tỷ USD/tấn thì giá thành năng lượng cũng chỉ tương đương với giá dầu 7 USD/thùng. Hiển nhiên tiền đầu tư cho nghiên cứu sử dụng dạng năng lượng này là khổng lồ, bao gồm chi phí cho phát triển các công nghệ mà hiện nay chưa được phát minh. Trước hết đó là phát triển nam châm siêu dẫn, dự đoán và kiểm soát plasma, thiết bị khai thác điều khiển bằng robot, các trạm hỗ trợ duy trì cuộc sống trên mặt trăng, thiết bị phóng tàu vũ trụ, xây dựng nhà máy chuyển hoá He-3 thành năng lượng và chuyển về quả đất. Tuy nhiên, nếu chú ý rằng với giá dầu chỉ ở mức 30 USD/thùng, một năm toàn thế giới tiêu tốn đến 840 tỉ USD để mua dầu thô, thì chi phí cho nghiên cứu một dạng năng lượng mới có khả năng đáp ứng nhu cầu lâu dài của loài người dù có lớn cũng có thể chấp nhận được.

Hiện nay Mỹ đang đi đầu trong lĩnh vực nghiên cứu này. Đối với nhiều người thì đây vẫn còn là vấn đề thuộc phạm trù viễn tưởng, nhưng chúng ta đã từng thấy trong thế kỷ qua bao nhiêu điều viễn tưởng đã trở thành hiện thực và ta có thể hy vọng He-3 sẽ là một trong những cứu cánh đối với nhu cầu năng lượng của nhân loại.

Thuật ngữ “địa vật lý” không còn đủ dung lượng để bao trùm các nội dung hoạt động của các nhà địa vật lý khi bước vào vũ trụ. Và như vậy, cùng với việc nghiên cứu từ trường, trọng trường, điện trường, trường đàn hồi, phóng xạ, v.v..., việc nghiên cứu phát hiện các tài nguyên các hành tinh bằng các phương pháp vật lý đã trở thành một mục tiêu rất hấp dẫn, vừa lãng mạn vừa thực tiễn đối với ngành địa vật lý. Hy vọng các bạn thuộc thế hệ sau sẽ đảm nhận xuất sắc sứ mạng này./

Nguồn: Vật lý ngày nay, số 3 tháng 6 - 2005 trang 28