Nội dung
Cambridge Heavy Industries đang phát triển một thiết bị nhiệt hạch để bàn. Hệ thống dùng hai laser để nén và làm nóng mục tiêu nhiên liệu. Thiết kế nhỏ giúp công ty thực hiện 50 đến 80 lần bắn laser mỗi ngày. Dữ liệu thu được dùng cho mô phỏng trí tuệ nhân tạo và thử nghiệm công nghệ trước khi mở rộng lên quy mô nhà máy điện.
Theo TechCrunch, Cambridge Heavy Industries hoạt động kín tiếng trong một phòng thí nghiệm nhỏ gần Viện Công nghệ Massachusetts. Công ty cho TechCrunch xem độc quyền công nghệ đang phát triển. Cách tiếp cận này khác với các cơ sở công nghiệp dùng nhiều laser hoặc nam châm cỡ lớn.
Thiết bị quang học xuất hiện phía sau Yun Kai, đồng sáng lập kiêm giám đốc điều hành Cambridge Heavy Industries, trong cuộc gọi hình ảnh với TechCrunch. Kai cho biết nhóm chủ ý chế tạo một lò phản ứng mô đun đủ nhỏ để đặt trên bàn vì kích thước này giúp việc thử nghiệm thuận lợi hơn.
Kích thước nhỏ giúp tăng tốc thử nghiệm
Cấu trúc mô đun nhỏ cho phép Cambridge Heavy Industries thực hiện nhiều vòng thử nghiệm trong một ngày. Công ty đưa dữ liệu từ mỗi lần bắn laser vào các mô phỏng sử dụng trí tuệ nhân tạo, sau đó dùng kết quả để điều chỉnh thiết kế.
Theo Yun Kai, Cambridge Heavy Industries có thể thực hiện từ 50 đến 80 thí nghiệm, tương ứng 50 đến 80 lần bắn laser mỗi ngày. Nhịp độ này cho phép nhóm kiểm tra các thay đổi thiết kế mà không phải vận hành một cơ sở nhiệt hạch quy mô lớn.
Cách phát triển theo từng vòng thử nghiệm đã thu hút các nhà đầu tư. TechCrunch cho biết Cambridge Heavy Industries vừa huy động 6,2 triệu USD trong vòng hạt giống do Azolla Ventures dẫn dắt. Overlay, Neta Foundation, P3A, MassCEC và gia đình Rothrock cũng tham gia vòng gọi vốn.
Cambridge Heavy Industries đưa dữ liệu từ các lần bắn laser vào mô phỏng để trí tuệ nhân tạo tham gia thiết kế phần cứng bằng cách tối ưu thiết kế của thiết bị.
Hai laser nén mục tiêu nhiên liệu như thế nào
Thiết bị của Cambridge Heavy Industries dùng một laser để tạo và tăng cường sóng nén trong mục tiêu nhiên liệu. Laser thứ hai làm nóng mục tiêu và tạo từ trường khi sóng xung kích tới tâm. Phản ứng nhiệt hạch xảy ra khi nhiên liệu đạt áp suất và nhiệt độ phù hợp.
Nguyên lý nén bằng laser tương tự thí nghiệm từng chứng minh phản ứng nhiệt hạch có kiểm soát có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ. Điểm khác biệt trong thiết kế của Cambridge Heavy Industries là số lượng laser cần để kích hoạt phản ứng.
Laser chính đầu tiên được chia thành nhiều đường tia. Các tia đưa ánh sáng tới mục tiêu nhiên liệu phẳng và tròn theo những vòng đồng tâm, lần lượt chiếu từ ngoài vào trong theo thời điểm đã định.
Vòng đầu tiên tạo ra một sóng nén di chuyển vào tâm mục tiêu. Những vòng tiếp theo tăng cường sóng đúng thời điểm để tiếp tục nén nhiên liệu. Khi sóng xung kích tới tâm, laser còn lại chiếu vào mục tiêu để tạo nhiệt và sinh ra từ trường.
Theo Kai, thiết kế này tạo được áp suất cao với công suất laser tương đối thấp. Ý tưởng bắt nguồn từ phòng thí nghiệm của Keith Nelson, một nhà hóa học tại Viện Công nghệ Massachusetts. Nhóm nghiên cứu ban đầu dùng các xung laser để khảo sát vật liệu trong điều kiện khắc nghiệt. Khi tiếp tục tăng áp suất, họ nhận ra hệ thống đang tiến gần các điều kiện cần cho phản ứng nhiệt hạch.
Từ thiết bị để bàn tới nhà máy điện
Cambridge Heavy Industries dự kiến mở rộng thiết kế để thử nghiệm khả năng hỗ trợ một nhà máy điện trong khoảng một thập kỷ. Yun Kai ước tính hệ thống thử nghiệm ở quy mô nhà máy sẽ chiếm diện tích tương đương hai sân bóng rổ, nhỏ hơn nhiều cơ sở nhiệt hạch khác.
Thiết kế ở quy mô nhà máy sẽ lớn hơn nguyên mẫu đặt trên bàn. Mục tiêu của cơ sở thử nghiệm là xác định liệu phương pháp nén và làm nóng mục tiêu bằng hai laser có thể tạo đủ năng lượng để hỗ trợ một nhà máy điện hay không.
Cambridge Heavy Industries vừa huy động 6,2 triệu USD để tiếp tục phát triển thiết bị nhiệt hạch.
Tritium có thể tạo doanh thu trước khi nhà máy hoàn thành
Trước khi xây dựng nhà máy điện, Cambridge Heavy Industries dự định dùng các thiết bị quy mô nhỏ để sản xuất tritium. Hoạt động này có thể mang lại nhiều năm doanh thu tiềm năng trong lúc công ty tiếp tục theo đuổi nhà máy điện.
Tritium là một đồng vị hiếm của hydro và sẽ được sử dụng trong gần như toàn bộ các nhà máy nhiệt hạch đang được phát triển. Theo mức giá được Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ nêu và được TechCrunch dẫn lại, tritium hiện có giá khoảng 30.000 USD mỗi gram.
Theo TechCrunch, mỗi nhà máy chỉ cần lượng tritium ở mức vài gram mỗi năm, nhưng tổng nguồn cung hiện nay chỉ vào khoảng 40 kilogram. Một nghiên cứu gần đây về nguồn cung tritium dự báo ngành điện nhiệt hạch sẽ thiếu khoảng 28 kilogram vào năm 2054 nếu không có nguồn mới. Theo phép tính của TechCrunch, lượng thiếu hụt này tương đương khoảng 840 triệu USD theo mức giá hiện tại.
Các công ty nhiệt hạch đang thiết kế hệ thống nhiên liệu để lò phản ứng có thể tự đáp ứng phần lớn nhu cầu tritium, dù đôi lúc vẫn có thể cần bổ sung từ bên ngoài. Kai cho biết quá trình hoàn thiện những hệ thống đó có thể kéo dài tới 10 năm. Khoảng thời gian này có thể tạo thị trường cho tritium do các thiết bị nhỏ của Cambridge Heavy Industries sản xuất.
Hãy tiếp tục theo dõi Sine để cập nhật những bước tiến tiếp theo của Cambridge Heavy Industries và ngành năng lượng nhiệt hạch.
