Sử dụng Laser trong tổng hợp hạt nhân

Nghiên cứu của các nhà khoa học chưa phù hợp cho sản xuất điện, vì sử dụng Laser cần rất nhiều năng lượng. Tuy nhiên, thành công của việc tổng hợp hạt nhân sử dụng Laser trong phòng thí nghiệm sẽ tạo cho các nhà khoa học phương pháp nghiên cứu hiện tượng này, mà một ngày nào đó có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng sạch.

Hiện nay, thiết bị chủ yếu sản xuất năng lượng nhiệt hạch sử dụng từ trường mạnh để giới hạn plasma nóng như lửa của hạt nhân nguyên tử: các chuyên gia tổng hợp hạt nhân hy vọng thiết bị Phản ứng Thí nghiệm Nhiệt hạch Quốc tế (ITER), sẽ được xây dựng ở Cadarache, Pháp, sẽ tổng hợp hạt nhân đơtơri và triti theo phương pháp này để sản xuất năng lượng. Tuy nhiên, phản ứng này cũng sinh ra rất nhiều nơtron. Khi các nơtron này va đập vào thành thiết bị phản ứng, chúng tạo ra các đồng vị phóng xạ mà có thể sẽ cần được phân hủy. Mặc dù chất thải phóng xạ này sạch hơn sản phẩm phụ do sự phân hạch tạo ra, phản ứng mà các nhà máy điện hạt nhân hiện nay sử dụng là không hoàn hảo. Vì vậy, một số nhà vật lý đề xuất sử dụng một quy trình tổng hợp hạt nhân khác, kết hợp các proton và hạt nhân bo với nhau trong phản ứng hầu như không sinh ra nơtron. Mặc dù quy trình này an toàn hơn, sự tổng hợp hạt nhân proton-bo đòi hỏi sử dụng nhiệt độ cao hàng tỷ độ, gấp hơn 10 lần nhiệt độ cần cho phản ứng đơtơri-triti. Theo Gennady Shvets, nhà vật lý của trường Đại họcTexasởAustin, tổng hợp hạt nhân đơtơri-triti là phản ứng được lựa chọn đơn giản chỉ vì nó dễ thực hiện.

Hiện nay, nhóm các nhà khoa học Nga đã đạt được nhiệt độ tỷ độ trong một hệ thống không cần từ trường để giới hạn phản ứng. Vadim Belyaev, nhà vật lý thuộc Viện Nghiên cứu chế tạo Máy Trung ương, Koralev, Nga, cho biết lần đầu tiên các nhà khoa học đã đạt được phản ứng proton-bo sử dụng Laser không sinh ra nơron. Nhóm nghiên cứu đã thổi các hạt polythen chứa các nguyên tử bo bằng xung Laser trong 10-12 giây. Quá trình này tạo ra plasma cực nóng, có các proton từ polythen hỗn hợp vào các nguyên tử bo, sau đó tách rời ra để giải phóng luồng hạt nhân hêli, còn được gọi là các hạt anpha. Các hạt anpha có xu thế tồn tại trong hỗn hợp phản ứng hơn là thoát ra ngoài để làm cho môi trường thiết bị bị nhiễm phóng xạ. Về cơ bản, nhóm nghiên cứu không phát hiện thấy nơtron thoát ra từ thiết bị.

Theo Belyaev, thành công này đã mở ra cánh cửa dẫn đến "công nghệ sản xuất năng lượng hạt nhân sạch sinh thái". Một ưu thế nữa của hệ thống là các hạt anpha tích điện có thể được khai thác trực tiếp như là một nguồn điện. Một nhà máy điện dựa trên cơ sở ITER sẽ đơn giản sử dụng nhiệt của quy trình tổng hợp hạt nhân để chạy tuabin sản xuất điện, giống như nhà máy điện đốt than đang hoạt động hiện nay.