- Tokamak WEST của CEA Pháp đã phá kỷ lục thế giới về thời gian duy trì plasma trong tokamak khi giữ plasma được 1.337 giây vào ngày 12 tháng 2, tức hơn 22 phút
- Thời gian kỷ lục này dài hơn 25% so với kỷ lục trước đó do EAST của Trung Quốc thiết lập vài tuần trước, cho thấy công nghệ điều khiển plasma trong thời gian dài đang dần chín muồi
- Để các thiết bị như ITER tiến tới giai đoạn thử nghiệm thực dụng, cần ổn định plasma vốn bất ổn một cách tự nhiên trong thời gian dài, đồng thời các bộ phận tiếp xúc với plasma cũng phải chịu được bức xạ và vấn đề nhiễm bẩn
- WEST là cơ sở tại CEA Cadarache ở miền nam nước Pháp, hỗ trợ các thí nghiệm plasma kéo dài nhờ sử dụng cuộn dây siêu dẫn và các bộ phận làm mát chủ động
- Các thí nghiệm dự kiến sẽ tiếp tục hướng tới thời gian duy trì dài hơn và nhiệt độ cao hơn, nhưng để nhiệt hạch có thể đóng góp đáng kể cho mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050 thì vẫn còn những thách thức kỹ thuật và việc chứng minh tính kinh tế
Kỷ lục 1.337 giây do WEST thiết lập
- WEST đã duy trì plasma trong 1.337 giây vào ngày 12 tháng 2
- Đây là thời gian kéo dài hơn 22 phút
- Kết quả này cải thiện 25% so với kỷ lục trước đó mà EAST của Trung Quốc đạt được vài tuần trước
- Tokamak này nằm tại CEA Cadarache ở miền nam nước Pháp và là một trong những cơ sở tokamak cỡ trung của liên minh EUROfusion
- Đây được đánh giá là tín hiệu cho thấy hiểu biết và khả năng kiểm soát kỹ thuật đối với plasma thời gian dài đã trưởng thành hơn
- Thời gian duy trì dài là một cột mốc quan trọng đối với các thiết bị như ITER
- ITER cần duy trì plasma nhiệt hạch trong vài phút
- Mục tiêu là kiểm soát plasma vốn bất ổn một cách tự nhiên
- Đồng thời, các bộ phận tiếp xúc với plasma phải chịu được bức xạ và không gây ra hỏng hóc hay nhiễm bẩn plasma
- WEST đã bơm 2MW công suất gia nhiệt trong khi duy trì plasma hydro hơn 20 phút
- Trong thời gian tới, các thí nghiệm WEST sẽ được đẩy mạnh với mục tiêu thời gian duy trì plasma rất dài, vận hành ở mức cộng dồn hàng giờ và nhiệt độ plasma cao hơn
Vị trí và giới hạn của các thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế
- WEST là cơ sở được vận hành dựa trên kinh nghiệm nghiên cứu plasma tokamak mà CEA tích lũy suốt nhiều thập kỷ
- Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới sử dụng WEST
- Những đặc tính cốt lõi giúp tạo ra plasma thời gian dài là cuộn dây siêu dẫn và các bộ phận làm mát chủ động
- WEST cùng với nhiều thí nghiệm nhiệt hạch quy mô lớn khác tạo thành dòng chảy nghiên cứu quốc tế
- JET của Anh đã đóng cửa vào cuối năm 2023 và đang nắm giữ kỷ lục về năng lượng nhiệt hạch
- JT-60SA của Nhật Bản, EAST của Trung Quốc, KSTAR của Hàn Quốc và thiết bị tiêu biểu ITER cũng được nhắc đến cùng nhau
- Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu nhiệt hạch là kiểm soát plasma vốn bất ổn một cách tự nhiên
- Sử dụng ít tài nguyên và nhiên liệu hơn so với phân hạch hạt nhân
- Không tạo ra chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài
- Phương thức phát điện phát triển nhất là nhiệt hạch giam giữ bằng từ trường
- Dùng từ trường mạnh để giữ plasma trong một hình xuyến
- Gia nhiệt plasma cho đến khi các hạt nhân hydro hợp nhất
- JET từng tạo ra công suất nhiệt hạch 15MW trong vài giây
- Pháp là quốc gia có cả WEST và ITER, nên có vị thế thuận lợi để tiếp nhận lò phản ứng nhiệt hạch nguyên mẫu đầu tiên
- Việc sản xuất năng lượng nhiệt hạch quy mô lớn đòi hỏi hạ tầng rất lớn, nên khó có thể đóng góp đáng kể vào mục tiêu trung hòa carbon năm 2050
- Vẫn còn nhiều bài toán kỹ thuật chưa được giải quyết
- Tính khả thi về kinh tế của phương thức sản xuất năng lượng này cũng vẫn cần được chứng minh
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Nếu thực hiện nhiệt hạch trong môi trường không trọng lực thì coi như vấn đề giam giữ đã được giải quyết, nhưng vấn đề là tạo ra các điều kiện nhiệt hạch trong môi trường không trọng lực
Cách đơn giản nhất có lẽ là gom đủ vật chất vào một chỗ để chính lực hấp dẫn tạo ra điều kiện nhiệt hạch, nhưng khi đó nhà máy điện sẽ quá mạnh để đặt trên Trái Đất và vì an toàn phải ở cách xa khủng khiếp
Tiếp theo sẽ phát sinh vấn đề truyền điện trở lại Trái Đất, nhưng có vẻ có thể thu các photon ở khoảng cách an toàn từ điểm nhiệt hạch để thu hồi năng lượng mà không cần đến quá gần
Nếu không định hướng được và bức xạ theo mọi hướng, chỉ một phần rất nhỏ trong số photon được tạo ra mới đến được Trái Đất
Muốn dùng các photon đó cho việc hữu ích thì phải thu gom chúng, nếu không chúng chỉ làm Trái Đất nóng lên
Do khoảng cách an toàn, nếu nguồn ở xa hơn hoặc gần hơn quỹ đạo địa tĩnh, ta sẽ không thể luôn nhìn thấy nguồn và sẽ có một dạng “đêm”, nên cần các bộ thu ở khắp nơi trên Trái Đất
Cũng có vấn đề là các hiệu ứng như độ ẩm cao trong khí quyển hấp thụ hoặc tán xạ photon, làm giảm hiệu suất của bộ thu
Có thể làm được, nhưng công suất tối đa thực tế chắc luôn khá hạn chế, và toàn bộ quá trình sẽ rất kém hiệu quả so với tổng năng lượng nhiệt hạch
Vì các khu vực có bức xạ cao có khả năng ấm hơn, có khi người ta còn chọn đến đó nghỉ mát
Hơn nữa còn phải xử lý cả bài toán ba vật thể, và phía nhìn về phía lò phản ứng nếu có mây che thì photon cũng không đi qua được
“Cải thiện 25% so với kỷ lục trước đó do EAST của Trung Quốc lập vài tuần trước” — cuộc chạy đua vũ trang nhiệt hạch này rất đáng hoan nghênh
Một công nghệ vốn lúc nào cũng bị nói là “20 năm nữa” nay đạt được 22 phút thật sự rất ấn tượng, khiến tôi muốn đào sâu vào các thách thức kỹ thuật của nhiệt hạch
Lò phản ứng này cũng không có thiết bị thu hồi năng lượng hay dùng neutron để nhân giống tritium
Dù vậy vẫn rất ấn tượng và đáng khích lệ
Có những công nghệ thực sự khả thi nhưng cực kỳ khó, đòi hỏi nỗ lực liên tục trong nhiều thập kỷ
Ví dụ trong lĩnh vực của chúng ta là giải quyết hiểu ngôn ngữ tự nhiên bằng máy tính số, và giờ nó đã trở thành hiện thực
Tích ba tham số đã tăng nhanh hơn định luật Moore trong 50 năm qua
Vậy mà người ta vẫn lấy nghiên cứu nhiệt hạch ra làm trò đùa, nhưng có những việc đơn giản là cần thời gian
Xin giới thiệu một bài điểm sách còn hay hơn về cuốn sách xuất sắc “The future of fusion energy”: https://www.astralcodexten.com/p/your-book-review-the-future...
Tuy nhiên định luật Moore là một quy luật về một ngành công nghiệp đã tồn tại, còn trước đó để làm cho điện toán khả thi, cần cải thiện hơn 10^6 lần ở nhiều công nghệ
Nghĩa là thu nhỏ tuyến tính tạo ra lợi ích theo cấp số nhân, nhưng trong thiết kế lò phản ứng nhiệt hạch thì không thấy mối quan hệ tuyến tính/bình phương kiểu đó
Ngay cả tiền đề rằng việc thu nhỏ diễn ra tuyến tính theo thời gian cũng không phải là một quy luật, mà chỉ là điều lúc đúng lúc không
Cụ thể là họ duy trì plasma tokamak trong 1337 giây, và dùng 2 megawatt để gia nhiệt
1337 không phải trò đùa; có lẽ việc nó đọc giống “leet” chỉ là ngẫu nhiên
Dù vậy tôi vẫn muốn tin rằng con số đó là có chủ ý :D
Một bài nhập môn kỹ thuật hay về H-mode, chế độ cho phép phản ứng nhiệt hạch: https://www.energy.gov/science/articles/science-close-develo...
Trong H-mode, rìa ổn định không có nhiễu loạn làm giảm thất thoát nhiệt và hạt mang điện của plasma
Nhờ đó áp suất của toàn bộ plasma tăng mạnh, bao gồm cả vùng lõi nơi có thể hình thành điều kiện nhiệt hạch, đồng thời thất thoát năng lượng và hạt giảm nên cũng giảm thiểu hư hại trên bề mặt vật liệu xung quanh plasma
Một vấn đề thấy rõ khi áp dụng thị trường dự đoán cho các chủ đề kiểu “sẽ có nhà máy điện nhiệt hạch thành công về mặt thương mại trước năm 2070” là thời gian đến lúc quyết toán quá dài
Tất nhiên có thể kỳ vọng rằng sau 5 năm sẽ bán được phần “có” hoặc “không”, nhưng thanh khoản có thể không đủ
Ví dụ, giả sử M_1 là thị trường “vào ngày 1/1/2070, nếu đã có nhà máy điện nhiệt hạch thành công về mặt thương mại thì quyết toán là ‘có’, nếu không thì ‘không’”, còn M_2 là thị trường sau 5 năm sẽ quyết toán là ‘có’ nếu giá “có” của M_1 cao hơn 30%, thì sẽ nảy sinh vấn đề
Người ta có thể mua ồ ạt “có” của M_1 ngay trước khi M_2 quyết toán; có thể thị trường sẽ tự điều chỉnh, nhưng vẫn trông giống một vấn đề
Thay vì một thị trường dự đoán về giá trị tương lai của một thị trường dự đoán khác, có lẽ nên là hợp đồng tương lai trên phần nắm giữ trong thị trường dự đoán?
Nếu tin chắc rằng vào một ngày nhất định sau 5 năm, thị trường sẽ gán xác suất ít nhất là p, thì có thể mua một cấu trúc cho phép vào ngày đó bán phần “không” ở mức giá 1-p cho mỗi hợp đồng tương lai
Nếu vào ngày đó xác suất “có” thực sự từ p trở lên, thì giá “không” sẽ từ 1-p trở xuống, nên có thể mua “không” rẻ hơn rồi bán ở 1-p
Nhưng để làm vậy vẫn phải mua phần “không” để bán, nên không giải quyết được vấn đề nếu sau 5 năm không có thanh khoản
Có thể dùng 1 để tạo phần “có” và “không”, bán “không”, rồi giữ lại phần “có” có vẻ đáng giá ít nhất p để bán khi có nhiều thanh khoản hơn, nhưng có lẽ đây là chuyện tôi chưa hiểu rõ
Về cơ bản đang mô tả nhiều dạng hợp đồng quyền chọn
Tuy nhiên, không quyền chọn nào giải quyết được vấn đề “sau 5 năm có thể không có thanh khoản để bán phần có/không”
Nói chung, nếu thị trường sơ cấp không có thanh khoản thì nên xem thị trường phái sinh còn tệ hơn
Quyền chọn không dùng để tìm thêm thanh khoản, mà để thể hiện một quan điểm rất cụ thể
Như đã mô tả, quyền chọn nhị phân trên thị trường kém thanh khoản đặc biệt dễ bị thao túng
Hợp đồng trong đó M_2 quyết toán là ‘có’ nếu giá “có” của M_1 cao hơn 30% là hợp đồng mua khi bạn thật sự muốn cược rằng giá sẽ vượt 30%, không muốn có thêm lợi nhuận lớn nếu giá là 90, và cũng không quan tâm đến việc bảo toàn phần lớn tiền nếu giá là 29
Ví dụ, Bill Gates cuối cùng cũng sẽ chết như Warren Buffet và quyên góp phần lớn tiền của mình
Nếu tin rằng nhiệt hạch là khả thi, ông có thể chi rất nhiều tiền khi còn sống dù không thu hồi được chi phí
Điều cần thiết chỉ là các nhà đầu tư tin chắc rằng số tiền đó sẽ không bị lãng phí
Tôi đích thân biết những người giàu sẵn sàng đặt một phần đáng kể tài sản, hàng triệu đô la, vào nhiệt hạch dù biết có rủi ro không thu hồi được chi phí
Nó giống cổ phiếu của một công ty không trả cổ tức
Nếu nắm giữ cổ phiếu Berkshire Hathaway(BRK/A) mà không nhận được gì dưới dạng cổ tức, điều gì tạo nên giá của nó?
Vì có thể tin chắc rằng trong tương lai xa, công ty sẽ có đủ tiền trong ngân hàng để trả cổ tức
Có thể không phải trong đời tôi, nhưng tôi có thể bán cho ai đó, người đó lại bán tiếp, và cuối cùng sẽ có ai đó nhận cổ tức
Thị trường trừu tượng đến mức ngay cả khi thời điểm chi trả nằm xa vô hạn trong tương lai, giá trị thị trường ở hiện tại vẫn có thể hình thành
Các nhà máy điện nhiệt hạch đầu tiên sẽ không được xây nếu không có trợ cấp chính phủ khổng lồ
Các chính phủ như Trung Quốc xem đây là vấn đề chiến lược và sinh tồn, và có thể trả bất cứ chi phí nào cần thiết để khiến nó hoạt động
Vì họ không muốn phụ thuộc vào nguồn cung nhiên liệu hóa thạch nước ngoài mà Mỹ có thể dễ dàng chặn
Thứ thế giới hiện nay cần hơn không phải là cờ bạc và đầu cơ vô ích
Tôi không biết rằng Commonwealth Fusion đã tiến khá xa trong việc xây dựng một nhà máy điện nối lưới
Có cảm giác cuối cùng chuyện này thật sự đang xảy ra, nhưng tôi không rõ họ làm sao chắc chắn về sản xuất điện ròng
Nó dự kiến sẽ chứa thiết bị tạo plasma đầu tiên vào năm sau và chứng minh lợi ích ròng vào năm 2027
ARC, cơ sở cung cấp điện ròng nối lưới đầu tiên mà họ công bố, mới chỉ vừa chọn địa điểm, nên khó có thể nói là đã xây dựng nhiều
Mục tiêu sản xuất điện của nhà máy đó là “đầu thập niên 2030”
Họ vẫn chưa đạt được Q>1, càng chưa phải là xây dựng nhà máy điện thực tế
Tôi muốn hỏi những người hiểu rõ hơn về ngành nhiệt hạch: lý do plasma dừng lại sau 22 phút, hoặc trong các thử nghiệm khác ngắn hơn, là gì?
Có phải vì đã đạt benchmark nên họ chỉ đơn giản ngừng bơm công suất để duy trì nhiệt?
Tôi tò mò liệu trạng thái này có gần một ngưỡng mà chỉ cần điều chỉnh nhỏ là có thể đi từ 22 phút sang gần như vô thời hạn hay không
Có thể giảm mạnh điều này, nhưng hiệu năng plasma sẽ giảm
Theo truyền thống, giới hạn nằm ở khả năng thải nhiệt của bình chân không
Các thiết bị như vậy là thiết bị khoa học để học về plasma và nâng hiệu năng của thiết bị tương lai
Lò phản ứng thực tế cần rất nhiều kỹ thuật để xử lý vấn đề thải nhiệt, và nếu khéo thì còn có thể biến nó thành nguồn doanh thu
Bản thân vận hành theo xung không phải vấn đề lớn nếu nâng duty cycle đủ cao và duy trì đủ phần đệm trong chất làm mát để turbine tiếp tục chạy tốt
Tôi vẫn theo dõi tin tức liên quan đến hạt nhân
Có phần giải thích bối cảnh dễ hiểu và thú vị hơn một chút ở đây: https://x.com/olshansky/status/1892069988707729614
Có liên quan không nhỉ?
Nuclear fusion: New record set at Chinese reactor EAST https://news.ycombinator.com/item?id=42917662 03-feb-2025
China's artificial sun burns for 1000 secs, creates record in fusion research https://news.ycombinator.com/item?id=42854306 28-jan-2025
Đây là lần đốt kéo dài 1.337 giây, cải thiện 25% so với kỷ lục trước đó do EAST của Trung Quốc lập vài tuần trước
Có thể tạo ra hiệu ứng giống cuộc đua công nghệ thời Chiến tranh Lạnh, và đây sẽ là thời điểm tốt cho các kỹ sư