Ngày 27 tháng 6 năm 2026, Viện Vật lý Plasma thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại Hợp Phì (tỉnh An Huy) đã hoàn thành việc phát triển và thử nghiệm tham số đầy đủ cho hai nam châm siêu dẫn then chốt của lò phản ứng nhiệt hạch trong khuôn khổ dự án "Mặt Trời nhân tạo". Thông tin này được chính viện nghiên cứu công bố.
Nói một cách đơn giản: để phản ứng tổng hợp nhiệt hạch hoạt động, cần phải giữ plasma ở nhiệt độ trên 100 triệu độ C sao cho nó không chạm vào thành buồng. Không có vật liệu nào chịu được nhiệt độ như vậy, do đó plasma được "treo" trong chân không bằng từ trường mạnh. Chính để tạo ra từ trường này mà các nam châm siêu dẫn được cần đến — chúng càng mạnh thì phản ứng càng có thể được giữ ổn định và lâu hơn.
Nam châm Toroidal — kỷ lục gia về thể tích và năng lượng
Thành phần đầu tiên được thử nghiệm là nam châm siêu dẫn từ trường Toroidal (TF). Nó có hình dạng chữ D, dài 21 mét, rộng 12 mét và cao 3,3 mét, nặng 582 tấn. Các nhà phát triển gọi nó là nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới cho lò phản ứng nhiệt hạch: thể tích của nó lớn hơn 1,3 lần và năng lượng dự trữ cao gấp 3 lần so với nam châm tương tự của Lò phản ứng Nhiệt hạch Thí nghiệm Quốc tế (ITER) tại Pháp — dự án nhiệt hạch nổi tiếng và đắt đỏ nhất thế giới.
Các thông số của một nam châm như vậy thực sự ấn tượng:
- Dòng điện làm việc — 98 kiloampe;
- Năng lượng dự trữ — 120 gigajoule;
- Từ trường tối đa trên chính nam châm — 14,5 tesla;
- Tuổi thọ hoạt động ổn định dự kiến — 60 năm trong điều kiện nhiệt độ siêu thấp, dòng điện cao, bức xạ mạnh và tải trọng cơ học.
Trong tương lai, 16 nam châm như vậy sẽ được lắp ráp thành một vòng — nó sẽ tạo ra từ trường có cường độ 6,5 tesla tại trung tâm plasma. Chính từ trường này sẽ giữ vật chất nóng chảy bên trong buồng chân không, không cho phá hủy thành lò phản ứng.
Solenoid khởi động và duy trì plasma
Song song với nam châm toroidal, cuộn dây solenoid siêu dẫn nhiệt độ cao trung tâm cũng đã trải qua các cuộc thử nghiệm đầy đủ. Chi tiết này ổn định dẫn dòng điện 60 kiloampe, năng lượng dự trữ đạt 6,03 megajoule, tốc độ thay đổi từ trường tối đa đạt 5,1 tesla/giây, và điện trở của các mối nối chỉ là 0,87 nanoôm.
Nếu nam châm toroidal giữ plasma theo hình dạng vòng, thì solenoid trung tâm đảm nhận một nhiệm vụ khác: nó tạo ra và duy trì chính dòng điện của plasma, đồng thời điều chỉnh hình dạng của nó. Không có thành phần này, sẽ chẳng có gì để "khởi động" phản ứng.
Công nghệ và bằng sáng chế hoàn toàn của Trung Quốc
Các nhà phát triển nhấn mạnh rằng tất cả các công nghệ then chốt, vật liệu — bao gồm dải siêu dẫn, thép đặc biệt và vật liệu cách điện — và quy trình sản xuất đều hoàn toàn nội địa. Quá trình phát triển kéo dài sáu năm, trong đó đã thu được 47 bằng sáng chế và xây dựng 14 tiêu chuẩn.
Cả hai nam châm sẽ trở thành một phần của Cơ sở Nghiên cứu Tổng hợp về Công nghệ Tổng hợp Nhiệt hạch (CRAFT) và được thiết kế cho máy Tokamak siêu dẫn thí nghiệm plasma cháy Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak (BEST). Việc lắp ráp BEST dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2027, và việc trình diễn sản xuất điện từ phản ứng tổng hợp nhiệt hạch — vào khoảng năm 2030.
Tất cả điều này cần thiết để làm gì
Tổng hợp nhiệt hạch là phản ứng giống như phản ứng cung cấp năng lượng cho Mặt Trời và các ngôi sao: các hạt nhân nguyên tử nhẹ hợp nhất thành hạt nhân nặng hơn, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ. Không giống như các nhà máy điện hạt nhân, sử dụng quá trình phân rã hạt nhân nặng, phản ứng nhiệt hạch không tạo ra chất thải phóng xạ tồn tại lâu và được coi là nguồn năng lượng sạch gần như vô tận.
Các nam châm được thử nghiệm tại Hợp Phì không phải là một nhà máy điện hoàn chỉnh, mà là một yếu tố kỹ thuật then chốt trên con đường hướng tới nó. Viện Vật lý Plasma của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã cho thấy khả năng xây dựng các thành phần siêu dẫn vượt trội về quy mô ngay cả so với dự án quốc tế ITER, hoàn toàn dựa trên nền tảng công nghệ của chính mình.
Quan điểm của AI
Từ góc độ so sánh vĩ mô kinh tế, cuộc đua nhiệt hạch không chỉ trông giống "cuộc đua nam châm", mà còn là cuộc đua của các mô hình tài trợ. Trong khi dự án của Trung Quốc đang gia tăng quy mô và nguồn tài trợ nhà nước, công ty Mỹ Commonwealth Fusion Systems ngay từ năm 2021 đã thử nghiệm một nam châm siêu dẫn nhiệt độ cao nhỏ gọn đạt 20 tesla và sau đó đã huy động được 1,8 tỷ USD đầu tư tư nhân dựa trên kết quả này. Sự khác biệt trong cách tiếp cận là nguyên tắc: đặt cược vào quy mô và siêu dẫn nhiệt độ thấp so với đặt cược vào tính nhỏ gọn và vật liệu ReBCO, giúp giảm chi phí làm mát. Kinh nghiệm lịch sử từ các chương trình nhiệt hạch, từ những máy tokamak đầu tiên những năm 1960 cho đến việc đóng băng ngân sách những năm 1980, cho thấy yếu tố quyết định thường không phải là công suất của nam châm, mà là tính bền vững của nguồn tài trợ trên chặng đường dài hàng thập kỷ. Mô hình nào — nhà nước hay mạo hiểm — sẽ đưa phản ứng tổng hợp nhiệt hạch vào lưới điện nhanh hơn?
end-content
