Trong khi Mỹ và châu Âu từng dẫn đầu trong việc tài trợ và nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch, những nỗ lực mạnh mẽ từ chính phủ Trung Quốc trong 5 năm qua có thể giúp nước này vươn lên vị trí thống trị ngành công nghiệp này. Sự hỗ trợ chưa đầy đủ từ phương Tây cho các ngành công nghiệp liên quan như xử lý màng mỏng và điện tử công suất đang tạo điều kiện cho Trung Quốc vượt lên.
Công nghệ nhiệt hạch hiện đại chủ yếu sử dụng lò tokamak, dựa vào từ trường để giam giữ plasma và thực hiện phản ứng hợp nhất hạt nhân, giải phóng năng lượng lớn. Trung Quốc đang thể hiện ưu thế trong các lĩnh vực như xử lý màng mỏng, cấu trúc hợp kim kim loại lớn và điện tử công suất, tạo nền tảng vững chắc cho chuỗi cung ứng thượng nguồn của ngành nhiệt hạch.
Xử lý màng mỏng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống giam giữ plasma. Lò tokamak sử dụng nam châm điện mạnh để giữ plasma ổn định, và các cuộn từ được chế tạo từ vật liệu siêu dẫn. Chất siêu dẫn oxit đồng bari đất hiếm (REBCO) hiện là vật liệu hiệu suất cao nhất, đủ để sử dụng trong sản xuất năng lượng nhiệt hạch. Trong khi phương Tây chưa đầu tư đủ vào lĩnh vực này, Trung Quốc có lợi thế lớn để thống trị xử lý màng mỏng REBCO cho nam châm nhiệt hạch.
Nam châm điện trong lò tokamak cỡ lớn có thể cao tương đương tòa nhà ba tầng. Cấu trúc hợp kim kim loại mạnh mẽ là yếu tố then chốt để giữ các nam châm này xung quanh buồng chân không chứa plasma. Nhà máy nhiệt hạch đòi hỏi hợp kim chịu được bức xạ, nhiệt độ cực thấp và chống ăn mòn. Với sản lượng và những nỗ lực nghiên cứu luyện kim, Trung Quốc có thể vượt qua các nhà cung cấp toàn cầu khác trong việc chế tạo hợp kim kim loại đặc biệt và gia công chúng thành các bộ phận phức tạp cần thiết cho năng lượng nhiệt hạch.
Điện tử công suất quy mô lớn cũng là một yêu cầu thiết yếu của lò tokamak. Công nghệ này biến đổi điện năng từ dạng này sang dạng khác, với các phần tử bán dẫn công suất đóng vai trò trung tâm. Hệ thống tương tự được sử dụng rộng rãi trong ngành đường sắt cao tốc (HSR), lưới điện vi mô tái tạo và lò hồ quang. Đến năm 2024, Trung Quốc đã có hơn 48.000 km đường sắt cao tốc, gấp ba lần chiều dài mạng lưới HSR của châu Âu và gấp 55 lần so với mạng lưới tàu Acela của Mỹ.
Tuy nhiên, phương Tây vẫn còn cơ hội để dẫn đầu trong ba ngành công nghiệp quan trọng khác của chuỗi cung ứng nhiệt hạch: nhà máy làm lạnh sâu, xử lý nhiên liệu và lớp phủ. Để duy trì trạng thái siêu dẫn, nam châm điện trong lò tokamak cần được giữ ở nhiệt độ cực thấp, khoảng -253 độ C.
Sản xuất nhiên liệu cho phản ứng nhiệt hạch đòi hỏi công nghệ xử lý khí đồng vị nhẹ hydro, deuterium và tritium. Các hoạt động xử lý khí đồng vị nhẹ đã được tiến hành ở quy mô nhỏ trong y học, sản xuất vũ khí và nghiên cứu khoa học tại Mỹ, châu Âu và Trung Quốc.
Lớp phủ và quản lý dòng nhiệt cũng là lĩnh vực tiềm năng để phương Tây phát triển. Lớp phủ được sử dụng để hấp thụ năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch. Việc sản xuất lớp phủ ở quy mô thương mại đòi hỏi công nghệ hoàn toàn mới. Với tư cách là nhà sản xuất beryllium lớn nhất thế giới, Mỹ có cơ hội dẫn đầu, vì nguyên tố này là vật liệu chủ chốt trong thiết kế lớp phủ cho lò nhiệt hạch.
Admin
Nguồn: VnExpress
