Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ năm, 05/06/2008 00:14 (GMT+7)

Nguồn năng lượng tương lai - vấn đề sống còn của nhân loại

Các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, địa nhiệt, sinh khối… mới chỉ chiếm 1% trong sản xuất điện năng và sẽ tăng lên 5% trong vòng 20 năm tới. Để tạo nên tua bin gió có công suất 4,5 MW phải có sải cánh tua bin đến 112 m và yêu cầu tốc độc gió 30 km/giờ. Để tạo công suất 120 W cần diện tích dàn pin mặt trời tới 1­m 2. Bức tranh năng lượng của thế giới đang phát triển vượt bậc trong kỷ nguyên kinh tế tri thức thì những thách thức to lớn về năng lượng đang đòi hỏi cộng đồng khoa học quốc tế phải giải quyết những vấn đề cực kỳ to lớn.

Đi tìm lời giải cho nguồn năng lượng tương lai

Chúng ta biết rằng phản ứng dây chuyền phân tách hạt nhân Uranium trong các lò phản ứng hạt nhân tạo nên nguồn năng lượng vô cùng to lớn, tuy nhiên phản ứng kết hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch) còn tạo ra nguồn năng lượng to lớn hơn nhiều.

Deuterum ( 21H) và Tritinium ( 31H) còn gọi là nước nặng là hai đồng vị của hidro khi kết hợp với nhau sẽ tạo nên hạt Hêli ( 42He còn gọi là hạt alpha), nơtron năng lượng cao và giải phóng năng lượng vô cùng to lớn 17,6 MeV theo phương trình:

Vì các hạt nhân này đều có điện ích dương, để kết hợp lại với nhau cần giảm khoảng cách giữa chúng xuống khoảng 1 femto mét (10 -15m), khi đó lực đẩy tính điện giữa chúng tỷ lệ nghịch với khoảng cách sẽ rất lớn nên đòi hỏi phải tạo nên nhiệt độ rất cao vào khoảng vài chục triệu độ C. Mặt trời là quả cầu lửa khổng lồ trong đó phản ứng nhiệt hạch trong lòng nó vào khoảng một trăm triệu độ C duy trì ổn định và bức xạ năng lượng trong không gian và xuống trái đất. Chính mặt trời là nguồn gốc mọi sự sống trên trái đất. Tiếc thay mật độ năng lượng của mặt trời trong không gian không lớn và bị phân tán cho nên việc thu và sử dụng năng lượng mặt trời trên trái đất còn bị hạn chế. Một câu hỏi đặt ra là có thể tạo nên những mặt trời nhân tạo nhỏ trên trái đất để sinh ra năng lượng vô tận cho các nhà máy điện được không? Nếu được thì bài toán về năng lượng của nhân loại sẽ được giải quyết. Liệu khoa học và công nghệ thế kỷ 21 có giải quyết được vấn đề này không?

Tokamak

Là tên viết tắt của cụm từ tiếng Nga (buồng hình xuyến trong các cuộn dây từ) do nhà vật lý Xô viết Igor Yebgenyevich Tamm và Andrei Sakharov thiết kế theo ý tưởng ban đầu của Oleg Lavrentyeb sử dụng dòng plasma duy trì dưới dạng hình xoắn trong từ trường để tạo nên trạng thái cân bằng.

Từ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai trong cuộc chạy đua hạt nhân giữa Mỹ và Liên Xô việc nghiên cứu về phản ứng nhiệt hạch được đẩy mạnh. Năm 1956 tại Viện Kurchatov Moskva đã xây dựng Tokamak đầu tiên, kết quả là các mẫu T - 3, T - 4 được thử nghiệm vào năm 1968 ở Novosimbirsk, lần đầu tiên đạt được phản ứng nhiệt hạch gần ổn định. Năm 1968 tại hội nghị của IAEA phía Liên Xô thông báo họ đã chế tạo được thiết bị Tokamak 1000 eV.

Các ion, điện tử tại tâm nhiệt hạch của plasma có nhiệt độ rất cao và tốc độ lớn. Để duy trì quá trình kết hợp hạt nhân các hạt mang điện trong từ trường sẽ chịu lực Lorentz theo đường xoắn ốc dọc theo đường sức từ trường. Các hạt có thể tạo nên các lớp song song trong từ trường. Để duy trì nhiệt độ cao cho phản ứng nhiệt hạch cần phải bổ sung năng lượng và gia nhiệt cho plasma bằng cách:

Đốt nóng bằng điện: Vì plasma là chất dẫn điện nên có thể sử dụng phương pháp đốt nóng cảm ứng. Dòng điện cảm ứng qua cuộn thứ cấp của máy biến áp. Vì Tokamak hoạt động trong chu kỳ ngắn, sự đốt nóng điện trở phụ thuộc vào tích Rl 2. Tuy nhiên ở nhiệt độ cao điện trở của plasma suy giảm đáng kể nên đốt nóng điện trở cũng không thể tăng nhiệt đáng kể và cần sử dụng phương pháp gia nhiệt khác

Đốt nóng bằng chùm nơtron: Các nguyên tử bị ion hoá và bị bẫy trong từ trường các ion năng lượng cao chuyển phần năng lượng tới các hạt plasma trong các va chạm lặp lại.

Đốt nóng bằng nén từ:Plasma thể khí có thể bị đốt nóng do nén đột ngột. Trong Tokamak việc nén được thực hiện đơn giản bằng cách di chuyển plasma trong vùng có từ trường cao.

Đốt nóng cao tầntrong ống cao tần 84 GHz và 118 GHz do bộ dao động tần số cao Gyrotron và Klystron đặt bên ngoài hình xuyến. Nhiều kỹ thuật đốt nóng cộng hưởng cylotron được thực hiện.

Dù đã có nhiều cải tiến nhưng cho đến nay các Tokamak của Nga, Mỹ, EU, Nhật… mới tạo nên phản ứng nhiệt hạch ổn định dưới 1 giây bằng cách tiêu thụ năng lượng của nguồn mà chưa phát ra nguồn năng lượng do đó bài toán nguồn năng lượng vẫn còn bị bỏ ngỏ.

Iter

Mặt cắt của ITER.
Mặt cắt của ITER.
Là tên viết tắt của cụm từ (International Thermonuclear Experimental Reactor) – Lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm quốc tế. Người ta tránh nói đến lò phản ứng nhiệt hạch vì sợ sự phản đối củadư luận với vũ khí nhiệt hạch. Dự án quốc tế này được ký kết vào ngày 21 – 11 – 2006 gồm các bên tham gia: EU, Hoa Kỳ, Nga, Trung Quốc, Hàn Quốc, Ấn Độ.

Đây là dự án tốn kém nhất cho một thiết bị khoa học với vốn đầu tư 10 tỷ euro (14,6 tỷ USD). Trong vòng 30 năm gồm 10 năm xây dựng, 20 năm vận hành tạo nên thiết bị Tokamak quốc tế đặt tại Cadarache thuộc hạ lưu sông Rhône thuộc Provence, Alper – Côte d’Azur nước Pháp. Mục tiêu dự án là tạo nên phản ứng nhiệt hạch ổn định trong vòng 8 phút phát công suất nhiệt 500 MW. Việc sử dụng công suất nhiệt này cho sản xuất điện chưa được đặt ra.

Các mục tiêu chính của dự án là:

- Tạo nên năng lượng nhiệt gấp 10 lần năng lượng cung cấp.

- Duy trì dòng plasma trong vòng 8 phút trong buồng phản ứng nhiệt hạch 840 m 3.

- Phát triển công nghệ và quá trình cần thiết cho nhà máy điện nhiệt hạch có mạch từ nam châm siêu dẫn và điều khiển xa bằng robot.

Quá trình kết hợp Deuterium và Tritium với 0,5 gam nhiên liệu giải phóng năng lượng gấp 5 lần Uranium 235 và gấp 1 triệu lần năng lượng giải phóng khi đốt than.

Các luồng dư luận khác nhau về ITER.

Đối với các nhà môi trường dù chưa hiểu rõ mục tiêu của dự án ITER nhưng họ rất e ngại phản ứng nhiệt hạch có thể thúc đẩy chạy đua hạt nhân. Hội gồm 700 nhóm các nhà môi trường Pháp cho rằng thà để tiền cho phát triển nguồn năng lượng mới còn hơn tốn kém cho mục đích xa vời của phản ứng nhiệt hạch. Nhà vật lý Pháp Sebastien Balibar thuốc CRNS cho rằng “ý tưởng xây dựng mặt trời trong hộp là rất hay nhưng bây giờ còn chưa biết chế tạo hộp này như thế nào”. Ở Mỹ tiền điện mỗi năm lên tới 210 tỷ USD, chi phí cho ITER một tỷ USD trong một năm còn ít hơn nhiều so với việc nghiên cứu các giải pháp điện khác.

Tuy nhiên đa số các nhà nghiên cứu năng lượng đều ủng hộ dự án này. Đây sẽ là bước tiến rất quan trọng trong việc xây dựng những mặt trời nhỏ trên trái đất. Công nghệ này không gây hiệu ứng nhà kính, hoàn toàn không có khí thải độc hại cũng như chất thải phóng xạ. Nguồn nước nặng Deuterium và Trititum vô tận trên trái đất. Thành công trong dự án này nhân loại sẽ có bước tiến vững chắc trong việc tạo nên nguồn năng lượng sạch và vô cùng to lớn cho những năm giữa thế kỷ 21. Hình dưới đây là mặt cắt của ITER.

Nguồn: Nguồn Điện & Đời sống, 4 - 2008, tr 10

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

VUSTA xây dựng đề án vị trí việc làm giai đoạn 2027–2031
Là hội quần chúng được Đảng và Nhà nước giao nhiệm vụ ở Trung ương, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đang tập trung triển khai việc rà soát vị trí việc làm (VTVL), xây dựng phương án biên chế giai đoạn 2027–2031, nhằm hoàn thiện tổ chức bộ máy và nâng cao hiệu quả tập hợp đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ (KH&CN).
Tập huấn sử dụng hệ thống thông tin điều hành tác nghiệp Mặt trận Tổ quốc Việt Nam
Ngày 5/11, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức Hội nghị Hướng dẫn sử dụng phần mềm trong quản lý và điều hành tác nghiệp văn bản đi và đến. Hội thảo nhằm nâng cao kỹ năng sử dụng, khai thác hiệu quả các chức năng của hệ thống số hóa, góp phần tích cực vào quá trình chuyển đổi số toàn diện trong công tác quản lý, điều hành và xử lý văn bản nghiệp vụ tại Cơ quan VUSTA.
Lào Cai: 52 đề tài xuất sắc sẽ được trao giải Cuộc thi lần thứ 21
Chiều 3/11, Ông Giàng Quốc Hưng - Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch UBND tỉnh, Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh, Trưởng Ban Tổ chức Hội thi Sáng tạo kỹ thuật (Hội thi) và Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh (Cuộc thi), chủ trì cuộc họp thống nhất công tác chuẩn bị tổng kết, trao giải Cuộc thi lần thứ 21 và phát động Cuộc thi lần thứ 22.
Cải cách hành chính và chuyển đổi số ở cơ sở cần thực chất hơn
Năm 2026, khi mô hình chính quyền địa phương hai cấp đi vào vận hành, cải cách hành chính và chuyển đổi số đặt ra yêu cầu cao với chính quyền cơ sở. Qua khảo sát tại phường Tuy Hòa, Cư Bao, xã Sơn Hòa, Sông Hinh, Ea Na và Yang Mao, Hội đồng tư vấn Dân chủ – Pháp luật thuộc Ủy ban MTTQ Việt Nam tỉnh Đắk Lắk ghi nhận nỗ lực của địa phương và những vấn đề cần tháo gỡ để nâng cao chất lượng phục vụ.
Tôn vinh tinh hoa đạo học, tiếp nối mạch nguồn hiền tài dân tộc
Từ ngày 5 - 15/11, thành phố Hà Nội tổ chức chuỗi hoạt động kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám (1076–2026), với nhiều chương trình văn hóa, nghệ thuật, triển lãm, trải nghiệm di sản và hội thảo khoa học. Đây là dịp tôn vinh những giá trị bền vững của nền Quốc học Việt Nam, khơi dậy truyền thống hiếu học, tôn sư trọng đạo và tinh thần trọng dụng hiền tài.
Đắk Lắk: Phản biện hồ sơ Dự án nhà máy điện gió, điện mặt trời
Sáng 29/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh đã tổ chức Hội đồng góp ý, phản biện xã hội và phản biện khoa học đối với hồ sơ đề nghị chấp thuận chủ trương đầu tư Dự án Nhà máy điện gió E&M Đắk Lắk tại xã Ea Knốp và xã Cư Prao; Dự án Nhà máy điện mặt trời Jang Pông 2 tại xã Ea Wer.
Góp ý Luật luật An toàn, vệ sinh lao động: Lấy bảo vệ con người và quản trị rủi ro làm trung tâm
Ngày 30/10/2026, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp Hội Khoa học Kỹ thuật An toàn Vệ sinh Lao động Việt Nam (VOSHA) tổ chức Hội thảo "Góp ý dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật An toàn, vệ sinh lao động". Hội thảo do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch VUSTA và GS.TS Lê Vân Trình, Chủ tịch VOSHA đồng chủ trì.
VUSTA công bố các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt
Ngày 30/10/2026, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã trang trọng tổ chức Hội nghị công bố các quyết định quan trọng về công tác cán bộ. Lãnh đạo VUSTA đã trao quyết định nghỉ hưu hưởng chế độ cho 02 cán bộ, chuyên viên, đồng thời trao các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong giai đoạn mới.
Liên hiệp Hội Việt Nam hưởng ứng tháng “Vì người nghèo”
Sáng 27/10, tại Hội trường xã Quốc Oai, Khối thi đua các tổ chức thuộc lĩnh vực Khoa học - Kinh tế - Pháp luật - Giáo dục - Đối ngoại thuộc Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam phối hợp với Ủy ban MTTQ Việt Nam thành phố Hà Nội, Hội Luật gia thành phố Hà Nội và xã Quốc Oai tổ chức Hội nghị “Nghe dân nói, nói dân nghe” và thực hiện Tháng cao điểm vì người nghèo 2026.