Anh Quốc tung lộ trình 2,5 tỷ bảng để giải quyết bài toán nhiệt hạch trước năm 2030

Anh Quốc đang đầu tư mạnh mẽ vào tương lai năng lượng sạch với ngân sách 2,5 tỷ bảng Anh (khoảng 3,4 tỷ USD) cho nghiên cứu và phát triển năng lượng nhiệt hạch. Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Anh (UKAEA) vừa công bố một lộ trình chi tiết, đặt ra các mục tiêu kỹ thuật cần đạt được trước khi thập kỷ này kết thúc.

Mặc dù không cam kết sẽ có một nhà máy phản ứng nhiệt hạch thương mại hoàn chỉnh vào năm 2030, UKAEA tập trung vào việc thiết lập các cột mốc phát triển then chốt. Phần lớn nguồn vốn này sẽ đổ vào dự án Spherical Tokamak for Energy Production (STEP) tại Nottinghamshire và chương trình nghiên cứu MAST (Mega Amp Spherical Tokamak) tại cơ sở Culham ở Oxfordshire.

Máy nâng cấp MAST tại cơ sở Culham của UKAEA

Bốn thách thức cốt lõi

Trong báo cáo Chiến lược 2026-2030, cơ quan này xác định bốn thách thức liên quan chặt chẽ với nhau mà mọi phương pháp tiếp cận chính thống về nhiệt hạch đều phải đối mặt:

• Lõi phản ứng nhiệt hạch: Xây dựng lõi phản ứng có khả năng cung cấp đủ năng lượng trong khi xử lý được plasma siêu nhiệt.
• Tự chủ nhiên liệu: Phát triển chu trình nhiên liệu không phụ thuộc vào nguồn cung triti (một đồng vị hiđro hiếm) thường xuyên.
• Tích hợp hệ thống: Điều phối các thành phần và hệ thống đa dạng của nhà máy nhiệt hạch để hoạt động đồng bộ, bất chấp những "bất định đáng kể và khó lượng hóa".
• Chi phí thương mại: Đảm bảo các giải pháp kỹ thuật đưa ra có khả năng thương mại hóa và cạnh tranh về giá.

Siêu máy tính AI và công nghệ số

Công nghệ tính toán tiên tiến sẽ đóng vai trò trung tâm trong nỗ lực này. Chính phủ Anh đã công bố khoản tài trợ 45 triệu bảng Anh (60 triệu USD) cho một siêu máy tính mới được điều khiển bởi AI, có tên là Sunrise. Siêu máy tính này dự kiến đi vào hoạt động vào mùa hè này tại cơ sở Culham, giúp các nhà khoa học mô hình hóa vật lý của phản ứng nhiệt hạch.

Ngoài ra, các công nghệ như bản sao số (digital twins), xử lý dữ liệu thời gian thực và dự báo dựa trên mô phỏng cũng được kỳ vọng sẽ đóng vai trò then chốt trong việc thiết kế và vận hành các cơ sở trong tương lai một cách an toàn và hiệu quả.

Dự án STEP và tầm nhìn dài hạn

Dự án STEP, nhà máy điện nhiệt hạch nguyên mẫu của Anh, vẫn đang đi đúng hướng để hoàn thành vào năm 2040, với việc khởi công xây dựng dự kiến bắt đầu vào năm 2030. Mặc dù con số này có vẻ còn xa xôi trong bối cảnh khẩn cấp về nhu cầu nguồn năng lượng không phát thải, nhưng UKAEA khẳng định sự tập trung vào "đẳng cấp kỹ thuật" là chìa khóa.

"Chúng tôi tập trung vào sự xuất sắc về kỹ thuật và giao hàng trong các lĩnh vực công nghệ then chốt cần thiết cho các nhà máy điện nhiệt hạch trong tương lai," Tiến sĩ Tim Bestwick, Giám đốc UKAEA, nhận định.

Với sự hỗ trợ của AI và robotics, hy vọng về việc biến nhiệt hạch từ một giấc mơ thành hiện thực đang dần trở nên rõ ràng hơn, dù câu chuyện cũ "nhiệt hách còn 30 năm nữa mới tới" vẫn luôn là một thách thức lớn đối với giới khoa học.